DE102012110793A1

DE102012110793A1 - Apparatus and method for imaging a sheet material

Info

Publication number: DE102012110793A1
Application number: DE102012110793.9A
Authority: DE
Inventors: Helmut Flohr; Günter Dörrhöfer
Original assignee: R A M REALTIME APPLIC MEASUREMENT GmbH; RAM REALTIME APPLICATION MEASUREMENT GmbH
Current assignee: R A M REALTIME APPLIC MEASUREMENT GmbH; RAM REALTIME APPLICATION MEASUREMENT GmbH
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-11-10
Also published as: DE102012110793B4; EP2766717A1; WO2014072184A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abbildung eines bahnförmigen Materials mit einer Objektebene, in welcher das bahnförmige Material führbar ist, einer Zeilenkamera, einem Objektiv, das so eingerichtet ist, dass es einen abzubildenden Streifen mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, in der Objektebene auf die Zeilenkamera abbildet, und einer streifenförmigen Beleuchtungseinrichtung mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, wobei die Beleuchtungseinrichtung so eingerichtet ist, dass sich Ihre Länge im Wesentlichen parallel zu der länge des abzubildenden Streifens erstreckt und dass sie im Betrieb der Vorrichtung den abzubildenden Streifen in der Objektebene beleuchtet. Zudem betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Verfahren. Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine solche Vorrichtung zur Abbildung eines bahnförmigen Materials bereitzustellen, welche eine verbesserte Fehlererkennung ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem abzubildenden Streifen eine streifenförmige Blende mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, angeordnet ist, deren Länge sich im Wesentlichen parallel zu der Länge des abzubildenden Streifens erstreckt.The invention relates to a device for imaging a web-shaped material with an object plane, in which the web-shaped material can be guided, a line camera, a lens, which is set up so that it is a strip to be imaged with a length and a width, the length being greater than the width in which the object plane maps onto the line camera and a strip-shaped lighting device with a length and a width, the length being greater than the width, the lighting device being set up in such a way that its length is essentially parallel to the length of the stripe to be imaged and that it illuminates the stripe to be imaged in the object plane during operation of the device. The invention also relates to a corresponding method. In contrast, it is an object of the present invention to provide such a device for imaging a web-like material, which enables improved error detection. This object is achieved in that a strip-shaped diaphragm with a length and a width, the length being greater than the width, is arranged in a beam path between the illumination device and the strip to be imaged, the length of which is essentially parallel to the length of the stripe to be imaged extends.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abbildung eines bahnförmigen Materials mit einer Objektebene, in welcher das bahnförmige Material führbar ist, einer Zeilenkamera, einem Objektiv, das so eingerichtet ist, dass es einen abzubildenden Streifen mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, in der Objektebene auf die Zeilenkamera abbildet, und einer streifenförmigen Beleuchtungseinrichtung mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, wobei die Beleuchtungseinrichtung so eingerichtet ist, dass sich Ihre Länge im Wesentlichen parallel zu der länge des abzubildenden Streifens erstreckt und dass sie im Betrieb der Vorrichtung den abzubildenden Streifen in der Objektebene beleuchtet.The present invention relates to a device for imaging a sheet material having an object plane in which the sheet material is feasible, a line scan camera, a lens adapted to form a strip to be imaged having a length and a width, the length being larger is as the width in which the object plane is imaged onto the line scan camera and a stripe-shaped illumination device having a length and a width, the length being greater than the width, the illumination device being arranged so that its length is substantially parallel to the length of the strip to be imaged and that during operation of the device it illuminates the strip to be imaged in the object plane.

Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Abbildung eines bahnförmigen Materials mit den Schritte: Bereitstellen eines bahnförmigen Materials in einer Objektebene, Abbilden eines Streifens mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, in der Objektebene mit einem Objektiv auf eine Zeilenkamera und Beleuchten des abzubildenden Streifens in der Objektebene mit einer streifenförmigen Beleuchtungseinrichtung mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, wobei sich die Länge der Beleuchtungseinrichtung im Wesentlichen parallel zu der Länge des abzubildenden Streifens erstreckt.Moreover, the present invention relates to a method of imaging a sheet material comprising the steps of providing a sheet material in an object plane, imaging a strip having a length and a width, the length being greater than the width, in the object plane with a lens a line scan camera and illuminating the strip to be imaged in the object plane with a stripe-shaped illumination device having a length and a width, wherein the length is greater than the width, wherein the length of the illumination device extends substantially parallel to the length of the strip to be imaged.

Bahnförmige Materialien werden in mannigfaltiger Weise im industriellen Maßstab hergestellt und verarbeitet. Beispiele für solche in Bahnform gefertigten und weiterbearbeiteten Materialien sind beispielsweise Folien aus Kunststoff oder auch Bandstahl. Web-shaped materials are manufactured and processed in a variety of industrial scale. Examples of such materials produced and processed in web form are, for example, films made of plastic or even strip steel.

Bei der Herstellung solcher bahnförmiger Materialien erweist es sich häufig als problematisch, dass diese mit großen Geschwindigkeiten aus der entsprechenden Fertigung ausgestoßen werden und eine Qualitätskontrolle des fertigen bahnförmigen Materials vor dem Aufwickeln auf eine Spule oder Trommel nicht oder nur schwer möglich ist. In the production of such web-like materials, it often proves to be problematic that they are ejected at high speeds from the corresponding production and quality control of the finished web-like material prior to winding on a spool or drum is not or only with difficulty possible.

Daher sind aus dem Stand der Technik Inspektionssysteme bekannt, welche dazu dienen, das bahnförmige Material nach dem Auslauf aus der Fertigung optisch zu erfassen, um Fehler im gefertigten Material, aber auch im Fertigungsprozess selbst erkennen zu können. Dazu wird im Stand der Technik ein zeilenförmiger Bereich des zu untersuchenden Materials auf eine Zeilenkamera abgebildet, wobei die Bewegung des bahnförmigen Materials dafür sorgt, dass die abzubildende Zeile die gesamte aus der Produktion auslaufende Bahn abtastet und deren Oberfläche vollständig erfasst wird. Therefore, inspection systems are known from the prior art, which serve to visually detect the web-like material after the exit from the production in order to detect errors in the manufactured material, but also in the manufacturing process itself. For this purpose, in the prior art, a line-shaped region of the material to be examined is imaged onto a line camera, wherein the movement of the web-like material ensures that the line to be imaged scans the entire web leaving the production and its surface is completely captured.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass die herkömmlichen auf diese Weise arbeitenden Inspektionssysteme bestimmte Fehlertypen nicht oder nicht mit ausreichender Genauigkeit erfassen. However, it has been found that the conventional inspection systems operating in this way do not or can not detect certain types of errors with sufficient accuracy.

Ein Fehler, der sich mit den herkömmlichen Inspektionssystemen nicht oder nur schlecht erfassen lässt, ist beispielsweise ein transparenter Einschluss in einer ansonsten ebenfalls transparenten Folie aus einem Kunststoffmaterial. A mistake that can not be detected with the conventional inspection systems or only poorly, for example, is a transparent inclusion in an otherwise also transparent film made of a plastic material.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Abbildung eines bahnförmigen Materials bereitzustellen, welche eine verbesserte Fehlererkennung ermöglicht. In contrast, it is an object of the present invention to provide a device for imaging a web-shaped material, which enables improved error detection.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Vorrichtung zur Abbildung eines bahnförmigen Materials bereitgestellt wird mit einer Objektebene, in welcher das bahnförmige Material führbar ist, einer Zeilenkamera, einem Objektiv, das so eingerichtet ist, dass es einen abzubildenden Streifen mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, in der Objektebene auf die Zeilenkamera abbildet, und einer streifenförmigen Beleuchtungseinrichtung mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, wobei die Beleuchtungseinrichtung so eingerichtet ist, dass sich Ihre Länge im Wesentlichen parallel zu der länge des abzubildenden Streifens erstreckt und dass sie im Betrieb der Vorrichtung den abzubildenden Streifen in der Objektebene beleuchtet, und wobei in einem Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem abzubildenden Streifen eine streifenförmige Blende mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, angeordnet ist, deren Länge sich im Wesentlichen parallel zu der Länge des abzubildenden Streifens erstreckt.This object is achieved according to the invention in that a device for imaging a web-shaped material is provided with an object plane in which the web-shaped material can be guided, a line scan camera, a lens which is set up in such a way that it has a length to be imaged and a length to be imaged Width, wherein the length is greater than the width in the object plane images on the line camera, and a strip-shaped illumination device with a length and a width, wherein the length is greater than the width, wherein the illumination device is arranged so that their length extends substantially parallel to the length of the strip to be imaged and that during operation of the device illuminates the imaged strip in the object plane, and wherein in a beam path between the illumination device and the strip to be imaged a strip-shaped aperture with a length and a width, wherein the di e length is greater than the width, is arranged, whose length extends substantially parallel to the length of the strip to be imaged.

Eine auf diese Weise ausgestaltete Vorrichtung zur Abbildung eines bahnförmigen Materials erlaubt eine Dunkelfeldabbildung des abzubildenden Streifens in der Objektebene. Der Streifen in der Objektebene wird im Wesentlichen nur von Strahlen beleuchtet, welche bei Reflexion an oder Transmission durch (in Abhängigkeit davon, wo die Zeilenkamera und die Beleuchtungseinrichtung im Hinblick auf die Objektebene angeordnet sind) das bahnförmige Material die Zeilenkamera nicht erreichen würden. Lediglich an ausgezeichneten Punkten in dem bahnförmigen Material gestreutes Licht kann von dort in das Objektiv und somit auf die Zeilenkamera gelangen und dort ein Bild erzeugen. A device designed in this way for imaging a web-shaped material permits dark-field imaging of the strip to be imaged in the object plane. The strip in the object plane is illuminated substantially only by rays which would not reach the line scan camera when reflected or transmitted through (depending on where the line scan camera and the illumination device are located with respect to the object plane). Only scattered at excellent points in the web material scattered light can from there into the lens and thus reach the line camera and produce an image there.

Auf diese Weise lassen sich kontrastreiche Bilder auch von bahnförmigen Materialien erzeugen, die eine im Wesentlichen homogene Reflexion oder Transmission für die verwendete elektromagnetische Strahlung aufweisen. In this way, high-contrast images can also be generated by web-shaped materials which have a substantially homogeneous reflection or transmission for the electromagnetic radiation used.

Ein Beispiel für ein solches bahnförmiges Material, das eine homogene Transmission über seine gesamte Breite aufweist ist eine transparente Kunststofffolie mit ebenfalls transparenten Einschlüssen oder Löchern darin. Die Einschlüsse oder Löcher führen erst in der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Dunkelfeldabbildung zu einem Kontrast, der eine Bilderzeugung ermöglicht. An example of such a sheet-like material having a homogeneous transmission over its entire width is a transparent plastic film with also transparent inclusions or holes therein. The inclusions or holes lead to a contrast that allows image formation only in the dark field image produced by the device according to the invention.

Dabei ist es für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zunächst unerheblich, ob die Vorrichtung in Transmission arbeitet, das heißt, die Objektebene bzw. das abzubildende Material zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der Zeilenkamera angeordnet ist, oder die Vorrichtung in Reflexion arbeitet, das heißt, die Beleuchtungseinrichtung und die Zeilenkamera auf der gleichen Seite der Objektebene angeordnet sind. Allerdings wird die Wahl der verwendeten Geometrie von den Transmissionseigenschaften des zu untersuchenden bahnförmigen Materials für die Wellenlänge der zur Abbildung benutzten elektromagnetischen Strahlung abhängen. Beispielsweise wird man eine für die verwendete elektromagnetische Strahlung transparente Kunststofffolie vorzugsweise in Transmissionsgeometrie untersuchen, während man ein für die verwendete elektromagnetische Strahlung intransparentes Stahlband in Reflexionsgeometrie untersuchen wird. It is initially irrelevant to the function of the device according to the invention, whether the device operates in transmission, that is, the object plane or the material to be imaged between the illumination device and the line scan camera is arranged, or the device operates in reflection, that is, the illumination device and the line scan camera are arranged on the same side of the object plane. However, the choice of geometry used will depend on the transmission characteristics of the web material being tested for the wavelength of the electromagnetic radiation used for imaging. For example, it will be preferable to examine a transparent plastic film for the electromagnetic radiation used in transmission geometry, while one will investigate an intransparent for the electromagnetic radiation used steel strip in reflection geometry.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Blende für die von der Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Vorrichtung erzeugte elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen vollständig intransparent. In one embodiment of the invention, the aperture for the electromagnetic radiation generated by the illumination device during operation of the device is substantially completely non-transparent.

Allerdings hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Vorrichtung auch dann zu kontrastreichen Bildern des bahnförmigen Materials führt, wenn die Blende für die von der Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Vorrichtung erzeugte elektromagnetische Strahlung nicht vollständig intranspartent ist, sondern lediglich die Strahlung abschwächt, beispielsweise durch Absorption oder Reflexion. However, it has surprisingly been found that the device leads to high-contrast images of the sheet material even if the diaphragm for the electromagnetic radiation generated by the illumination device during operation of the device is not completely intransparent, but only attenuates the radiation, for example by absorption or reflection ,

Im Falle einer solchen teilweise transparenten Blende, welche die von der Beleuchtungseinrichtung emittierte elektromagnetische Strahlung lediglich abschwächt, stellt die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung eine Bilderzeugung bereit, welche sowohl auf den Prinzipien einer gewöhnlichen Abbildung im Hellfeld als auch auf den Prinzipien einer Dunkelfeldabbildung beruht. Beide Abbildungs- bzw. Kontrastmechanismen überlagern sich zu einem Gesamtbild, welches sowohl die Bildinformation der Dunkelfeldabbildung als auch die Bildinformation der Hellfeldabbildung enthält. In the case of such a partially transparent diaphragm, which merely attenuates the electromagnetic radiation emitted by the illumination device, the imaging device according to the invention provides imaging based on both the principles of ordinary bright field imaging and the principles of dark field imaging. Both imaging and contrast mechanisms overlap to form an overall image which contains both the image information of the dark field image and the image information of the bright field image.

Während wie oben beschrieben die Dunkelfeldabbildung aufgrund des ihr zugrundeliegenden Kontrastmechanismus es ermöglicht, auch Merkmale des Objekts sichtbar zu machen, welche im Hellfeld nicht erkennbar sind, ermöglicht die Hellfeldabbildung eine kürzere Belichtungszeit und damit eine schnellere Bewegung der Materialbahn in der Objektebene. As described above, the dark field image, due to its underlying contrast mechanism, makes it possible to also visualize features of the object that are not visible in the bright field, the bright field image allows a shorter exposure time and thus a faster movement of the material web in the object plane.

Durch Wahl eines geeigneten Grades an Transmission durch die Blende kann in Abhängigkeit von dem abzubildenden bahnförmigen Material gewählt werden, ob für das zu erzeugende Bild die Eigenschaften der Dunkelfeldabbildung oder die Eigenschaften der Hellfeldabbildung im Vordergrund stehen sollen.By selecting a suitable degree of transmission through the diaphragm, depending on the material to be imaged, it can be selected whether the characteristics of the dark field image or the properties of the bright field image should be in the foreground for the image to be generated.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist daher die Blende eine Transmission von größer 0 % und kleiner 90 %, vorzugsweise von größer 0 % und kleiner 40 % und besonders bevorzugt von größer 0 % und kleiner 30 % der Intensität der im Betrieb der Vorrichtung von der Beleuchtungseinrichtung erzeugten und auf die Blende auftreffenden elektromagnetischen Strahlung auf.In one embodiment of the invention, therefore, the diaphragm has a transmission of greater than 0% and less than 90%, preferably greater than 0% and less than 40% and particularly preferably greater than 0% and less than 30% of the intensity of the illumination device during operation of the device generated and incident on the diaphragm electromagnetic radiation.

Dabei ist insbesondere eine Ausführungsform zweckmäßig, bei welcher die Transmission der Blende für die von der Beleuchtungseinrichtung emittierte elektromagnetische Strahlung in einem Bereich von größer 0 % und kleiner 90 %, vorzugsweise von größer 0 % und kleiner 40 % und besonders bevorzugt von größer 0 % und kleiner 30 % der Intensität der auf die Blende auftreffenden elektromagnetischen Strahlung einstellbar ist. Eine solche Blende mit einer einstellbaren Transmission ist beispielsweise durch ein elektrochromes Glas realisierbar, dessen Transmission von der an das Glas angelegten Spannung abhängt.In particular, an embodiment is expedient in which the transmission of the diaphragm for the electromagnetic radiation emitted by the illumination device in a range of greater than 0% and less than 90%, preferably greater than 0% and less than 40% and more preferably greater than 0% and less than 30% of the intensity of the incident on the diaphragm electromagnetic radiation is adjustable. Such a diaphragm with an adjustable transmission can be realized for example by an electrochromic glass whose transmission depends on the voltage applied to the glass.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Transporteinrichtung auf, die im Betrieb der Vorrichtung ein zu untersuchendes bahnförmiges Material in einer Transportrichtung so in der Objektebene bewegt, dass sich der abzubildende Streifen im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung des bahnförmigen Materials erstreckt. In one embodiment of the invention, the device has a transport device which, during operation of the device, moves a web-shaped material to be examined in the transport direction in the object plane such that the strip to be imaged extends substantially perpendicular to the transport direction of the web-shaped material.

Auf diese Weise lässt sich mit einer zeilenförmigen Kameraanordnung ein flächiges Bild des bahnförmigen Materials erzeugen. Die Verwendung einer Zeilenkamera führt zu nicht unerheblichen Vorteilen bei der nachgeschalteten Signal- bzw. Bildverarbeitung, so dass auch bahnförmige Materialien mit einer hohen Transportgeschwindigkeit mit ausreichender Genauigkeit untersucht werden können. In this way, a planar image of the web-like material can be generated with a line-shaped camera arrangement. The use of a line camera leads to significant advantages in the downstream signal or image processing, so that even web-like materials can be examined with a high transport speed with sufficient accuracy.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Beleuchtungseinrichtung eine streifenförmige Apertur auf, durch welche im Betrieb der Vorrichtung die erzeugte elektromagnetische Strahlung aus der Beleuchtungseinrichtung austritt, wobei der Apertur eine Breite in einem Bereich von 10 mm bis 50 mm aufweist.In one embodiment of the invention, the illumination device has a strip-shaped aperture through which the generated electromagnetic radiation emerges from the illumination device during operation of the device, wherein the aperture has a width in a range of 10 mm to 50 mm.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Breite der Blende kleiner als die Breite der Apertur der Beleuchtungseinrichtung. In one embodiment of the invention, the width of the aperture is smaller than the width of the aperture of the illumination device.

Bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Blende eine Breite in einem Bereich von 5 mm bis 30 mm aufweist und/oder die Blende einen Abstand von der Apertur der Beleuchtungseinrichtung in einem Bereich von 0,1 mm bis 100 mm aufweist.An embodiment of the invention is preferred in which the aperture has a width in a range of 5 mm to 30 mm and / or the aperture has a distance from the aperture of the illumination device in a range of 0.1 mm to 100 mm.

Dabei weist in einer weiteren Ausführungsform die Beleuchtungseinrichtung eine Streuscheibe auf, die in der Apertur der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist. In this case, in a further embodiment, the illumination device on a lens, which is arranged in the aperture of the illumination device.

Es hat sich gezeigt, dass es zweckmäßig ist, wenn die Beleuchtungseinrichtung als Beleuchtungskörper eine Mehrzahl von Leuchtdioden aufweist.It has been shown that it is expedient for the lighting device to have a plurality of light-emitting diodes as the lighting body.

Während in einer Ausführungsform der Erfindung die Beleuchtungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass sie im Betrieb Licht im sichtbaren Spektralbereich emittiert, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung von sichtbarem Licht beschränkt. Vielmehr kann das Prinzip der Erfindung, soweit entsprechende Quellen und Detektoren zur Verfügung stehen, mit elektromagnetischer Strahlung in allen Spektralbereichen verwirklicht werden, insbesondere auch mit UV-Strahlung und infraroter elektromagnetischer Strahlung. Die Wahl des verwendeten Spektralbereichs wird dabei von der geplanten Anwendung, d.h. dem zu prüfenden bahnförmigen Material, abhängen.While in one embodiment of the invention the illumination device is arranged to emit light in the visible spectral range during operation, the present invention is not limited to the use of visible light. Rather, the principle of the invention, as far as appropriate sources and detectors are available, can be realized with electromagnetic radiation in all spectral ranges, in particular with UV radiation and infrared electromagnetic radiation. The choice of spectral range used will depend on the intended application, i. depend on the web-like material to be tested.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Blende zwischen einer ersten Position, in welcher die Blende im Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der Kamera angeordnet ist, und einer zweiten Position, in der die Blende außerhalb des Strahlengangs zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der Kamera angeordnet ist, bewegbar montiert. Vorzugsweise ist dabei die Blende motorisch angetrieben bewegbar. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es mit einer einzigen Vorrichtung, Bilder des bahnförmigen Materials sowohl im Dunkelfeld als auch im Hellfeld aufzunehmen. In one embodiment of the invention, the diaphragm is movable between a first position, in which the diaphragm is arranged in the beam path between the illumination device and the camera, and a second position, in which the diaphragm is arranged outside the beam path between the illumination device and the camera assembled. Preferably, the aperture is driven by a motor movable. Such a configuration makes it possible with a single device to record images of the sheet material both in the dark field and in the bright field.

Darüber hinaus wird die oben genannte Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Abbildung eines bahnförmigen Materials gelöst, das die Schritte aufweist: Bereitstellen eines bahnförmigen Materials in einer Objektebene, Abbilden eines Streifens mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, in der Objektebene mit einem Objektiv auf eine Zeilenkamera, Beleuchten des abzubildenden Streifens in der Objektebene mit einer streifenförmigen Beleuchtungseinrichtung mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, wobei sich die Länge der Beleuchtungseinrichtung im Wesentlichen parallel zu der Länge des abzubildenden Streifens erstreckt, und Anordnen einer streifenförmige Blende mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, in einem Strahlengang von der Beleuchtungseinrichtung zu dem abzubildenden Streifen in der Objektebene, so dass sich die Länge der Blende im Wesentlichen parallel zu der Länge des abzubildenden Streifens erstreckt.Moreover, the above object is also achieved by a method of imaging a sheet material, comprising the steps of: providing a sheet material in an object plane, imaging a strip having a length and a width, the length being greater than the width, in the object plane with a lens on a line camera, illuminating the strip to be imaged in the object plane with a stripe-shaped illumination device with a length and a width, wherein the length is greater than the width, wherein the length of the illumination device substantially parallel to the length of the to be imaged strip, and arranging a strip-shaped aperture with a length and a width, wherein the length is greater than the width, in a beam path from the illumination device to the image to be imaged strip in the object plane, so that the length of the diaphragm substantially parallel to the L Length of the strip to be imaged extends.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren deutlich.Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment and the associated figures.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht in Querrichtung durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Abbildung eines bahnförmigen Materials. 1 shows a schematic cross-sectional view through an embodiment of a system according to the invention for imaging a web-shaped material.

2 zeigt eine schematische Schnittansicht in Längsrichtung durch die Vorrichtung zur Abbildung eines bahnförmigen Materials aus 1. 2 shows a schematic longitudinal sectional view through the device for imaging a web-shaped material 1 ,

3 zeigt eine weggebrochene perspektivische Darstellung einer Anordnung zum Bewegen der Blende in und aus dem Strahlengang einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 shows a broken-away perspective view of an arrangement for moving the diaphragm into and out of the beam path of a device according to the invention.

In den Figuren sind ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. In the figures, similar elements are designated by identical reference numerals.

In 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht in Querrichtung dargestellt. 2 ergänzt diese Darstellung aus 1 um eine Schnittansicht in Längsrichtung. In 1 an embodiment of the device according to the invention is shown in a cross-sectional view in the transverse direction. 2 completes this presentation 1 around a sectional view in the longitudinal direction.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vier wesentliche Bestandteile auf, nämlich eine streifenförmige Beleuchtungseinrichtung 1, eine streifenförmige Blende 2, ein Abbildungsobjektiv 3 sowie eine Zeilenkamera 4. The device according to the invention has four essential components, namely a strip-shaped illumination device 1 , a strip-shaped aperture 2 , an illustration lens 3 as well as a line camera 4 ,

Die Elemente sind so angeordnet, dass ein zu untersuchendes bahnförmiges Material 5, hier eine im Wesentlichen für die verwendete elektromagnetische Strahlung transparente Kunststofffolie, zwischen der Beleuchtungseinrichtung 1 und der Blende 2 einerseits und dem Objektiv 3 und der Zeilenkamera 4 andererseits angeordnet ist. The elements are arranged so that a web-shaped material to be examined 5 Here is a substantially transparent to the electromagnetic radiation used plastic film, between the lighting device 1 and the aperture 2 on the one hand and the lens 3 and the line scan camera 4 on the other hand is arranged.

Während die 1 und 2 also eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Transmissionsgeometrie zeigen, bei welcher das von der Beleuchtungseinrichtung 1 erzeugte Licht bzw. die elektromagnetische Strahlung durch das Objekt, d.h. das bahnförmige Material 5, hindurch auf das Objektiv 3 und durch dieses auf die Zeilenkamera 4 fällt, sind alternative Ausführungsformen möglich, bei denen die Elemente in Reflexionsgeometrie, d.h. auf der gleichen Seite der von dem bahnförmigen Material gebildeten Objektebene 5, angeordnet sind.While the 1 and 2 Thus, an embodiment of the device according to the invention in transmission geometry show, in which the illumination of the device 1 generated light or the electromagnetic radiation through the object, ie the web-shaped material 5 , through to the lens 3 and through this to the line scan camera 4 falls, alternative embodiments are possible in which the elements in reflection geometry, ie on the same side of the object plane formed by the sheet material 5 , are arranged.

Alle streifenförmigen Elemente, d.h. die Beleuchtungseinrichtung 1, die Blende 2 und die CCD-Zeile 6 der Zeilenkamera 4, sind im Wesentlichen parallel zueinander derart angeordnet, dass sich ihre Längen oder Längsrichtungen parallel zueinander erstrecken, wobei davon ausgegangen wird, dass alle streifenförmigen Elemente 1, 2, 6 eine Länge und eine Breite aufweisen, wobei die Länge größer ist als die Breite.All strip-shaped elements, ie the lighting device 1 , the aperture 2 and the CCD line 6 the line camera 4 are arranged substantially parallel to each other such that their lengths or longitudinal directions extend parallel to each other, assuming that all the strip-shaped elements 1 . 2 . 6 have a length and a width, wherein the length is greater than the width.

Ferner liegen die Beleuchtungseinrichtung 1, die Blende 2 sowie die CCD-Zeile 6 der Zeilenkamera 4 in einer Ebene 7, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Objektebene und damit zu dem zu untersuchenden bahnförmigen Material 5 erstreckt. Furthermore, the lighting device are 1 , the aperture 2 as well as the CCD line 6 the line camera 4 in a plane 7 which are substantially perpendicular to the object plane and thus to the web-like material to be examined 5 extends.

Bei der Beleuchtungseinrichtung 1 handelt es sich um eine Langfeldleuchte mit einer Mehrzahl von nebeneinander auf einer Geraden angeordneten Leuchtdioden 8. Die Leuchtdioden 8 sind in einem Gehäuse 9 angeordnet, welches wiederum dem zu abzubildenden bahnförmigen Material 5 zugewandt eine Öffnung oder Apertur 10 aufweist. Dabei füllt eine Streuscheibe 11 die Apertur vollständig aus, sodass ein möglichst homogenes Beleuchtungsfeld erzeugt wird, welches das bahnförmige Material 5 streifenförmig ausleuchtet. Die streifenförmige Blende 2 zwischen der Beleuchtungseinrichtung 1 und der Objektebene bzw. dem bahnförmigen Material 5 führt dazu, dass nur Licht den von der Zeilenkamera 4 beobachteten Streifen auf dem bahnförmigen Material 5 beleuchtet, welches an dem bahnförmigen Material 5 in der Objektebene gestreute wird. Alle direkten Lichtstrahlen von der Beleuchtungseinrichtung 1 gehen hingegen an dem Objektiv 3 und somit der Kamerazeile 6 vorbei, so wie dies zeichnerisch in der Darstellung aus 1 angedeutet ist. At the lighting device 1 It is a long-field lamp with a plurality of juxtaposed on a straight line LEDs 8th , The light-emitting diodes 8th are in a housing 9 arranged, which in turn the to be imaged web-like material 5 facing an opening or aperture 10 having. It fills a lens 11 the aperture completely, so that a homogeneous as possible illumination field is generated, which is the web-shaped material 5 illuminated in a strip. The strip-shaped aperture 2 between the lighting device 1 and the object plane or the web-shaped material 5 causes only light from the line scan camera 4 observed stripes on the web-like material 5 illuminated, which on the web-shaped material 5 is scattered in the object plane. All direct light rays from the lighting device 1 on the other hand go to the lens 3 and thus the camera line 6 over, as shown graphically in the presentation 1 is indicated.

Entscheidend für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass der Schlagschatten, welchen die Blende 2 wirft, sich nicht bis in die Objektebene erstreckt, sodass die kegelförmig verlaufende Strahlung das Objekt erreichen kann. Decisive for the functioning of the device according to the invention is that the drop shadow, which the aperture 2 does not project into the object plane so that the conical radiation can reach the object.

Die Blende 2 ist aus einem für die von der Beleuchtungseinrichtung 1 erzeugte elektromagnetische Strahlung vollständig intransparentem Material, hier einem schwarz eloxierten Metallstreifen, hergestellt. The aperture 2 is one for the one from the lighting device 1 produced electromagnetic radiation completely intransparent material, here a black anodized metal strip produced.

In der Ansicht aus 2, welche ein Schnitt in einer Ebene senkrecht zu dem Schnitt der 1 ist, ist deutlich erkennbar, dass die Beleuchtungseinrichtung 1, die Blende 2 sowie die CCD-Zeile 6 jeweils eine Länge aufweisen, die größer ist als deren Breite, wobei sich die Längen bzw. Längsseiten dieser Elemente 1, 2, 6 parallel zueinander erstrecken. Auf diese Weise lässt sich ein streifenförmiger Bereich auf dem bahnförmigen Material 5 nicht nur beleuchten, sondern auch auf die Zeile 6 abbilden, sodass eine Bewegung des bahnförmigen Materials 5, welches mit hoher Geschwindigkeit beispielsweise aus einem Extruder ausläuft, dazu führt, dass die gesamte Fläche des bahnförmigen Materials 5 von der CCD-Zeile 6 aufgenommen wird. In the view 2 which is a section in a plane perpendicular to the section of the 1 is clearly that the lighting device 1 , the aperture 2 as well as the CCD line 6 each have a length which is greater than the width thereof, wherein the lengths or longitudinal sides of these elements 1 . 2 . 6 extend parallel to each other. In this way, a strip-shaped area on the web-shaped material can be 5 not only illuminate, but also on the line 6 depicting a movement of the sheet material 5 , which expires at high speed, for example, from an extruder, resulting in that the entire surface of the sheet material 5 from the CCD line 6 is recorded.

Wie durch den Pfeil 12 in 1 angedeutet, ist die Blende 2 in diesem Beispiel derart aus dem Strahlengang von der Beleuchtungseinrichtung 1 zu dem abzubildenden bahnförmigen Material 5 herausbewegbar, dass das bahnförmige Material wahlweise entweder mit dem beschriebenen Dunkelfeldverfahren, wobei die Blende 2 wie in 1 gezeigt im Strahlengang angeordnet ist, oder in herkömmlicher Transmission (Hellfeld) abgebildet werden kann. As by the arrow 12 in 1 implied, is the aperture 2 in this example, from the beam path of the illumination device 1 to be imaged web-like material 5 herausbewegbar that the web-shaped material optionally either with the described dark field method, wherein the aperture 2 as in 1 is shown in the beam path, or can be mapped in conventional transmission (bright field).

In 3 ist eine beispielhafte Anordnung der Beleuchtungseinrichtung 1 gezeigt. Diese realisiert eine Möglichkeit, um die Blende aus dem Strahlengang mechanisch angetrieben herauszubewegen. Deutlich erkennbar ist, dass die Beleuchtungseinrichtung 1 ein Gehäuse 9 aufweist, in dessen Innerem eine Mehrzahl von Leuchtdioden im Wesentlichen streifenförmig angeordnet ist (in 3 nicht dargestellt). Das Gehäuse ermöglicht einen Austritt der von den Leuchtdioden erzeugten elektromagnetischen Strahlung nur durch eine Apertur 10, in der eine Streuscheibe 11 zur Erzeugung homogenen Lichts angeordnet ist. Deutlich ist erkennbar, dass im Strahlengang hinter der Streuscheibe 11 eine Blende 3 angeordnet ist. Diese Blende 3 ist beiderseits der Leuchtdiodenzeile an je einem Blendenhalter 12 befestigt. Der Blendenhalter 12 wiederum ist derart um eine Achse 13 verschwenkbar angeordnet, dass beim Verschwenken des Blendenhalters 12 die Blende aus dem Strahlengang der durch die Apertur 10 austretenden Strahlung heraus verschwenkt wird. Um die Schwenkbewegung des Blendenhalters 12 und damit der Blende 3 automatisiert ausführen zu können, ist das der Blende 3 gegenüberliegende Ende 14 des Blendenhalters 12 mit einem Kurbelzapfen 15 versehen, auf den eine Schubstange einwirkt, deren anderes Ende wiederum mit einem Exzenter eines Motors verbunden ist (in 3 nicht dargestellt). In 3 is an exemplary arrangement of the lighting device 1 shown. This realizes a possibility to mechanically move out the aperture from the beam path. It can clearly be seen that the lighting device 1 a housing 9 has, in the interior of which a plurality of light emitting diodes is arranged substantially strip-shaped (in 3 not shown). The housing allows leakage of the electromagnetic radiation generated by the LEDs only through an aperture 10 in which a diffuser 11 is arranged to generate homogeneous light. It can be clearly seen that in the beam path behind the lens 11 a panel 3 is arranged. This aperture 3 is on both sides of the LED array on each aperture holder 12 attached. The aperture holder 12 in turn, it is around an axis 13 pivotally arranged that when pivoting the aperture holder 12 the aperture from the beam path through the aperture 10 outgoing radiation is pivoted out. To the pivoting movement of the aperture holder 12 and thus the aperture 3 automated, this is the aperture 3 opposite end 14 of the aperture holder 12 with a crankpin 15 provided on which acts a push rod whose other end is in turn connected to an eccentric of an engine (in 3 not shown).

In der Variante der 3 ist die Blende 3 ein die in der Beleuchtungseinrichtung 1 erzeugte elektromagnetische Strahlung abschwächender Streifen 17 auf einem ansonsten für die elektromagnetische Strahlung transparenten Materialabschnitt 16 aus Plexiglas. In the variant of 3 is the aperture 3 one in the lighting device 1 generated electromagnetic radiation attenuating strip 17 on an otherwise transparent to the electromagnetic radiation material portion 16 made of Plexiglas.

Obwohl Ausführungsformen, so wie sie beispielsweise unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurden, bei welchen die Blende vollständig für die verwendete elektromagnetische Strahlung intransparent ist, in bestimmten Fällen zu Bildern mit guten Kontrasten führen, ist eine Ausführungsform gemäß 3 vorteilhaft, bei welcher die Blende nicht vollständig intransparent ist. So erreicht zusätzlich zu dem an dem Objekt, d.h. dem bahnförmigen Material, gestreutem Licht auch Licht die Kamerazeile, welches normal, d.h. ohne Ablenkung der Streuung, durch das bahnförmige Material hindurchtritt. In solch einer Ausführungsform liegt eine Kombination aus einem Dunkelfeldverfahren und einem Hellfeldverfahren vor, was es ermöglicht, die Vorteile beider Verfahren mit der gleichen Vorrichtung zu nutzen.Although embodiments, such as with reference to the 1 and 2 One embodiment of the invention is that in which the diaphragm is completely transparent to the electromagnetic radiation used, in some cases resulting in images with good contrasts 3 advantageous in which the aperture is not completely non-transparent. Thus, in addition to the light scattered on the object, ie, the sheet-like material, light also reaches the camera line, which passes through the sheet-like material normally, ie without diversion of the scattering. In such an embodiment, there is a combination of a dark field method and a bright field method, which makes it possible to exploit the advantages of both methods with the same device.

Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben werden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.For purposes of the original disclosure, it is to be understood that all such features as will become apparent to those skilled in the art from the present description, drawings, and claims, even if concretely described only in connection with certain further features, both individually and separately any combination with other of the features or feature groups disclosed herein are combinable, unless this has been expressly excluded or technical conditions make such combinations impossible or pointless. On the comprehensive, explicit representation of all conceivable combinations of features is omitted here only for the sake of brevity and readability of the description.

Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, such illustration and description is exemplary only and is not intended to limit the scope of the protection as defined by the claims. The invention is not limited to the disclosed embodiments.

Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisen“ nicht andere Elemente oder Schritte aus und der unbestimmte Artikel „eine“ oder „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.Variations of the disclosed embodiments will be apparent to those skilled in the art from the drawings, the description and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a" or "an" does not exclude a plurality. The mere fact that certain features are claimed in different claims does not exclude their combination. Reference signs in the claims are not intended to limit the scope of protection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Beleuchtungseinrichtung lighting device
22: Blende cover
33: Abbildungsobjektiv imaging lens
44: Zeilenkamera line camera
55: bahnförmiges Material sheet material
66: CCD-Zeile CCD line
77: Ebene level
88th: Leuchtdioden LEDs
99: Gehäuse casing
1010: Apertur aperture
1111: Streuscheibe diffuser
1212: Blendenhalter visor clips
1313: Achse axis
1414: Ende des Blendenhalters End of the aperture holder
1515: Kurbelzapfen crank pin
1616: Materialabschnitt material section
1717: abschwächender Streifen attenuating strip

Claims

Device for imaging a web-shaped material ( 5 ) with an object plane ( 7 ), in which the web-shaped material ( 5 ), a line scan camera ( 4 ), a lens ( 3 ) arranged to form a strip of sheet material to be imaged ( 5 ) having a length and a width, wherein the length is greater than the width, in the object plane ( 7 ) on the line camera ( 4 ) and a strip-shaped illumination device ( 1 ) having a length and a width, wherein the length is greater than the width, wherein the illumination device ( 1 ) is arranged so that its length extends substantially parallel to the length of the strip to be imaged and that in the operation of the device the strip to be imaged in the object plane ( 7 ), characterized in that in a beam path between the illumination device ( 1 ) and the strip to be imaged in the object plane ( 7 ) a strip-shaped aperture ( 2 ) having a length and a width, the length being greater than the width, the length of which extends substantially parallel to the length of the strip to be imaged.

Device according to claim 1, characterized in that the diaphragm ( 2 ) for the lighting equipment ( 1 ) is completely intransparent electromagnetic radiation generated during operation of the device.

Device according to claim 1, characterized in that the diaphragm ( 2 ) for the lighting equipment ( 1 ) electromagnetic radiation generated during operation of the device is attenuating.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the diaphragm has a transmission of greater than 0% and less than 90%, preferably greater than 0% and less than 40% and more preferably greater than 0% and less than 30% of the intensity of the device having the illumination device generated and falling on the diaphragm electromagnetic radiation.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a transport device, which during operation of the device to be examined web-shaped material ( 5 ) in a transport direction in such a way through the object plane ( 7 ) moves that the length of the strip to be imaged substantially perpendicular to the transport direction of the web-shaped material ( 5 ).

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the illumination device ( 1 ) a strip-shaped aperture ( 10 ), by which during operation of the device the generated electromagnetic radiation from the illumination device ( 1 ), wherein the aperture ( 10 ) has a width in a range of 10 mm to 50 mm.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the width of the aperture is smaller than the width of the aperture of the illumination device.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the diaphragm ( 2 ) has a width in a range of 5 mm to 30 mm.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the diaphragm ( 2 ) a distance from the aperture ( 10 ) of the lighting device ( 1 ) in a range of 0.1 mm to 100 mm.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the diaphragm ( 2 ) between a first position in which the diaphragm ( 2 ) in the beam path between the illumination device ( 1 ) and the camera ( 4 ) and a second position in which the diaphragm ( 2 ) outside the beam path between the illumination device ( 1 ) and the camera ( 4 ) is arranged, is movably mounted.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the illumination device ( 1 ) a plurality of light emitting diodes ( 8th ) having.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the illumination device ( 1 ) a diffuser ( 11 ), which in the aperture ( 10 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the object plane ( 7 ) between the illumination device ( 1 ) and the line camera ( 4 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the illumination device ( 1 ) and the line camera ( 4 ) on the same side of the object plane ( 7 ) are arranged.

Method for imaging a web-shaped material with the steps of providing a web-like material in an object plane ( 7 ), Imaging a strip having a length and a width, wherein the length is greater than the width, in the object plane ( 7 ) with a lens on a line scan camera ( 4 ) and illuminating the strip to be imaged in the object plane ( 7 ) with a strip-shaped illumination device ( 1 ) having a length and a width, wherein the length is greater than the width, wherein the length of the illumination device ( 1 ) extends substantially parallel to the length of the strip to be imaged, characterized in that it further comprises the step of arranging a strip-shaped aperture ( 2 ) having a length and a width, wherein the length is greater than the width, in a beam path of the illumination device ( 1 ) to the strip to be imaged in the object plane ( 7 ), so that the length of the aperture ( 2 ) extends substantially parallel to the length of the strip to be imaged.