DE102013108722A1

DE102013108722A1 - Method and device for detecting defects of a flat surface

Info

Publication number: DE102013108722A1
Application number: DE201310108722
Authority: DE
Inventors: Achim Raulf; Sascha Lang; Horst Janssen
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2033-08-13
Also published as: DE102013108722B4; WO2015022271A1

Abstract

Dargestellt ist ein Verfahren zum Erfassen von Defekten (2) einer ebenen Oberfläche (3) eines Produkts (4), insbesondere Metallprodukts. Um kleine und kleinste Defekte auf ebenen Oberflächen zuverlässiger erfassen und klassifizieren zu können wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein zu untersuchender Oberflächenabschnitt (8) von einer Beleuchtungseinheit (6) beleuchtet wird, bei dem von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) mittels einer Kameraeinheit (5) wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden, während der zu untersuchende Oberflächenabschnitt (8) von der Beleuchtungseinheit (6) beleuchtet wird, bei dem wenigstens die mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) an eine Bildverarbeitungseinheit übergeben werden und bei dem von der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung wenigstens der mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) ein Bild zur Erfassung von Defekten (2) erzeugt wird.Shown is a method for detecting defects (2) of a flat surface (3) of a product (4), in particular metal product. In order to more reliably detect and classify small and smallest defects on flat surfaces, a method is proposed in which a surface section (8) to be examined is illuminated by a lighting unit (6) in which a surface of the surface to be examined (8) by means of a camera unit (5) at least two images with different exposure are generated while the surface section (8) to be examined is illuminated by the illumination unit (6), in which at least the images of different exposure produced by the surface section (8) to be examined are transferred to an image processing unit and in which an image for detecting defects (2) is generated by the image processing unit by superimposing at least the images produced with different exposure from the surface section (8) to be examined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Defekten einer ebenen Oberfläche eines Produkts, insbesondere eines Metallprodukts. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for detecting defects of a flat surface of a product, in particular a metal product. Furthermore, the invention relates to an apparatus for carrying out such a method.

Bei der Qualitätskontrolle von ebenen Oberflächen wird nach Kratzern, Kratern, Erhebungen und anderen Oberflächenstörungen (Defekten/Anomalien) gesucht, die zuverlässig erfasst werden sollen. Dies gilt insbesondere für die Beurteilung von Oberflächen von Metallprodukten, wie etwa von Stahl- oder Leichtmetallflachprodukten, an deren Beschaffenheit sehr hohe Anforderungen gestellt werden. Als ”Flachprodukte” werden dabei üblicherweise alle als Band, Blech, Zuschnitt oder Platine vorliegenden Walzprodukte im warm- oder kaltgewalzten Zustand verstanden.In the quality control of flat surfaces scratches, craters, elevations and other surface defects (defects / anomalies) are sought, which are to be reliably detected. This applies in particular to the assessment of surfaces of metal products, such as steel or light-alloy flat products, on the nature of very high demands are made. In this case, "flat products" are usually understood to mean all rolled products present in the hot or cold-rolled state as strip, sheet metal, blank or blank.

Für die zerstörungsfreie Prüfung von Oberflächen bieten sich optische Verfahren an. Allerdings können Oberflächenfehler mit optischen Verfahren ohne vorhergehende Präparation der zu untersuchenden Oberfläche oftmals nur schwer erkannt werden. Daher werden die jeweils zu untersuchenden Oberflächenabschnitte von Metallprodukten bedarfsweise stichprobenartig abschnittsweise mit einem formstabilen Schleifmittel (Schleifstein) leicht überschliffen. Dieses Anschleifen des jeweils zu beurteilenden Oberflächenabschnitts erfolgt heute in der Regel manuell. Dabei steht das zu untersuchende Probenstück still, während der Kontrolleur den jeweiligen Abschnitt überschleift, indem er den in der Regel quaderförmigen, blockartigen Schleifstein mit seiner ebenen Schleiffläche unter leichtem Druck über den jeweils zu beurteilenden Oberflächenabschnitt bewegt. Durch geeignetes Anschleifen der Oberfläche heben sich feine lokale Erhebungen glänzend hervor, während feine Vertiefungen hingegen auf einer ansonsten glänzenden Oberfläche als dunkle Stellen erscheinen.For the non-destructive testing of surfaces optical methods are recommended. However, surface defects can often be difficult to detect with optical methods without prior preparation of the surface to be examined. Therefore, the respective surface sections of metal products to be examined are, if necessary, randomly sectioned in sections with a dimensionally stable abrasive (whetstone). This sanding of each surface section to be assessed is usually done manually today. In this case, the test piece to be examined stands still, while the inspector loops over the respective section by moving the generally cuboid, block-like grindstone with its flat grinding surface under slight pressure over the respective surface section to be assessed. By properly abrading the surface, fine local peaks are highlighted, while fine pits appear as dark spots on an otherwise glossy surface.

Bei der Erfassung von Defekten von ebenen Oberflächen mittels optischer Verfahren wird regelmäßig von einer Kamera eine Aufnahme des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts erzeugt und daraus ein Bild generiert. Um ein Bild mit einem hohen Kontrast erzeugen zu können, wird der zu untersuchende Oberflächenabschnitt beleuchtet, wozu der Kamera eine Beleuchtungsanordnung, etwa eine Leuchte, zugeordnet sein kann. Das Bild wird auf einem Display angezeigt, so dass der Kontrolleur entscheiden kann, ob die Qualitätsvorgaben an die Oberfläche des Produkts von dem untersuchten Oberflächenabschnitt eingehalten werden.When detecting defects of flat surfaces by means of optical methods, a recording of the surface section to be examined is regularly generated by a camera and an image is generated therefrom. In order to be able to produce an image with a high contrast, the surface section to be examined is illuminated, for which purpose the camera can be assigned a lighting arrangement, such as a luminaire. The image is displayed on a display so that the inspector can decide whether the quality specifications on the surface of the product are met by the surface section being examined.

Um Oberflächendefekte mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfassen zu können, müssen die Defekte jedoch eine gewisse Mindestgröße haben. Dabei hängt die Mindestgröße von Defekten von der verwendeten Auflösung bzw. Pixelgröße ab. Oftmals können je nach Produkt bereits Defekte mit einer entsprechenden Mindestgröße erhebliche Auswirkungen auf die Qualität des Produkts haben. Welche Auswirkungen die Defekte auf das Produkt haben, hängt von der Art des Defekts ab. Um die Art des Defekts bestimmen zu können, muss der Defekt mehr als nur gerade eben erkennbar sein. Es müssen vielmehr weitere Eigenschaften des Defekts erkennbar sein. Es besteht bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren somit weiter Verbesserungsbedarf hinsichtlich der zuverlässigen Erfassung von kleinen und kleinsten Defekten auf ebenen Oberflächen.In order to detect surface defects with known methods and devices, however, the defects must have a certain minimum size. The minimum size of defects depends on the resolution or pixel size used. Often, depending on the product, defects with a corresponding minimum size can have a significant impact on the quality of the product. The effect of the defects on the product depends on the nature of the defect. In order to determine the type of defect, the defect must be more than just visible. Rather, other properties of the defect must be recognizable. There is thus a need for improvement in the known devices and methods with regard to the reliable detection of small and smallest defects on flat surfaces.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung jeweils der eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die zuverlässige Erfassung von kleinen und kleinsten Defekten ebener Oberflächen weiter verbessert werden kann, so dass unterschiedliche Defektausbildungen unterschieden und klassifiziert werden können.The present invention is therefore based on the object, the method and the device respectively of the aforementioned type and previously described in such a way and further develop that the reliable detection of small and smallest defects of planar surfaces can be further improved, so that different Defektausbildungen distinguished and can be classified.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst, und zwar durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem ein zu untersuchender Oberflächenabschnitt von einer Beleuchtungseinheit beleuchtet wird, bei dem von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt mittels einer Kameraeinheit wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden, während der zu untersuchende Oberflächenabschnitt von der Beleuchtungseinheit beleuchtet wird, bei dem wenigstens die mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt an eine Bildverarbeitungseinheit übergeben werden und bei dem von der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung wenigstens der mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt ein Bild zur Erfassung von Defekten erzeugt wird.This object is achieved according to claim 1, by a method of the type mentioned above, in which a surface section to be examined is illuminated by a lighting unit in which at least two images with different exposure are generated by the surface section to be examined by means of a camera unit the surface section to be examined is illuminated by the illumination unit, in which at least the images produced with different exposure are transferred from the surface section to be examined to an image processing unit and at the image processing unit by overlaying at least the images produced with different exposure from the surface section to be examined Image for detecting defects is generated.

Ferner wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 dadurch gelöst, dass eine Beleuchtungseinheit zum Beleuchten eines zu untersuchenden Oberflächenabschnitts vorgesehen ist, dass eine Kameraeinheit zum Erzeugen von wenigstens zwei Aufnahmen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts mit unterschiedlicher Belichtung während der Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts mit der Beleuchtungseinheit vorgesehen ist und dass eine Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung eines Bildes durch Überlagerung wenigstens der zwei mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt vorgesehen ist.Furthermore, this object is achieved by a device according to the preamble of claim 10, characterized in that a lighting unit for illuminating a surface section to be examined is provided that a camera unit for generating at least two images of the surface to be examined with different exposure during illumination of the examined Surface section is provided with the lighting unit and that an image processing unit for generating an image by overlaying at least the two images of different exposure generated by is provided for the surface to be examined section.

Die Erfindung hat erkannt, dass auch kleine und kleinste Defekte von ebenen Produktoberflächen, wie etwa Metallprodukten, etwa in Form von Bändern, Platinen, Zuschnitten, Blechen oder Halbzeugen zuverlässig erfasst werden können, wenn von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt nacheinander mehrere unterschiedlich belichtete Aufnahmen erzeugt und diese Aufnahmen einer Auswertung zugeführt werden. Infolge einer entsprechenden Auswertung kann durch Überlagerung der Aufnahmen ein Bild mit sehr hohem Kontrast erzeugt werden, auf dem Oberflächendefekte sehr klar und deutlich hervortreten. Oberflächendefekte können so selbst dann erkannt werden, wenn sie sehr klein sind. Dies erlaubt es bedarfsweise nicht nur, die Defekte als solche zu erkennen, sondern zudem die Defekte nach vorgegebenen Kategorien zu klassifizieren. Voraussetzung ist natürlich, dass die Auflösung der Aufnahmen groß genug ist bzw. die Pixelgröße der Aufnahmen klein genug ist. Zudem ist es bevorzugt, wenn es sich bei den Aufnahmen um digitale Aufnahmen handelt, da diese in der Bildverarbeitungseinheit einfach verarbeitet werden können.The invention has recognized that even small and minute defects of flat product surfaces, such as metal products, such as in the form of ribbons, blanks, blanks, sheets or semi-finished can be reliably detected when produced by the surface to be examined successively several differently exposed images and these recordings are fed to an evaluation. As a result of a corresponding evaluation, an image with very high contrast can be generated by overlaying the images, on which surface defects emerge very clearly and clearly. Surface defects can be detected even if they are very small. This not only makes it possible, if necessary, to recognize the defects as such, but also to classify the defects according to given categories. The prerequisite is, of course, that the resolution of the images is large enough or the pixel size of the images is small enough. In addition, it is preferable if the recordings are digital recordings, since they can be easily processed in the image processing unit.

Die Aufnahmen können wenigstens teilweise überlagert werden. Eine Überlagerung der Aufnahmen führt zu einer Erhöhung des Kontrasts, wobei beispielsweise eine pixelbasierte Überlagerung oder eine objektbasierte Überlagerung erfolgen kann. Bei einer pixelbasierten Überlagerung werden die Pixel der Aufnahmen jedenfalls im Wesentlichen vollständig überlagert. Bei einer objektbasierten Überlagerung werden nur die Pixel überlagert, die bestimmten Objekten zugeordnet werden können. Diese Objekte können Oberflächendefekte oder Objekte sein, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ein Oberflächendefekt sind. Ob dies dann tatsächlich der Fall ist, lässt sich beispielsweise infolge des höheren Kontrasts nach der Überlagerung feststellen. Eine objektbasierte Überlagerung kann den Vorteil aufweisen, dass nur als relevant erkannte Bereiche der Aufnahmen überlagert werden müssen, was den Rechenaufwand verringern kann. Allerdings muss zunächst erfasst werden, welche Bereiche relevant sein können, was wiederum einen zusätzlichen Aufwand bedeutet.The recordings can be at least partially overlaid. A superimposition of the images leads to an increase in the contrast, whereby, for example, a pixel-based overlay or an object-based overlay can take place. In any case, with a pixel-based overlay, the pixels of the images are essentially completely superimposed. An object-based overlay overlays only those pixels that can be assigned to specific objects. These objects may be surface defects or objects that are, with a certain probability, a surface defect. Whether this is actually the case can be determined, for example, as a result of the higher contrast after the overlay. An object-based overlay may have the advantage that only recognized as relevant areas of the images must be superimposed, which can reduce the computational effort. However, it must first be determined which areas can be relevant, which in turn means an additional effort.

Bei dem durch Überlagerung von Aufnahmen erzeugten Bild handelt es sich um ein neues Bild, bei dem zwar das Motiv mit den Aufnahmen übereinstimmen kann, die zur Erzeugung des Bildes herangezogen wurden. Das Bild als solches entspricht jedoch keiner der Aufnahmen, sondern wird erst aus diesen Aufnahmen erzeugt. Dabei kann das erzeugte Bild grundsätzlich einen umso höheren Kontrast aufweisen, je mehr Aufnahmen unterschiedlicher Belichtung der Überlagerung zugrunde gelegt werden. Dabei können die Belichtungen so gewählt werden, dass wenigstens eine Aufnahme überbelichtet und wenigstens eine Aufnahme unterbelichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann natürlich eine Aufnahme bei einer optimalen Belichtung erzeugt werden. Dann können hohe Kontraste des durch Überlagerung zu errechnenden Bildes erhalten werden. Die Aufnahmen können sich bedarfsweise hinsichtlich ihrer Belichtung schon deutlich unterscheiden, damit daraus ein neues Bild mit hohem Kontrast errechnet werden kann.The overlay image is a new image in which the subject can match the images used to create the image. However, the picture as such does not correspond to any of the recordings, but is only produced from these recordings. In this case, the image produced can in principle have a higher contrast, the more images of different exposure of the overlay are used. The exposures may be chosen such that at least one shot is overexposed and at least one shot is underexposed. Alternatively or additionally, of course, a shot can be generated at an optimal exposure. Then, high contrasts of the image to be calculated by superposition can be obtained. If necessary, the images can clearly differ in terms of their exposure, so that a new image with high contrast can be calculated from it.

Bevorzugt kann es insbesondere sein, wenn bei einer gleichbleibenden Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts eine Aufnahme überbelichtet, eine Aufnahme unterbelichtet und eine Aufnahme im Wesentlichen richtig bzw. optimal belichtet wird. Aus diesen Aufnahmen wird dann in der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung ein sehr kontrastreiches Bild generiert.It may be preferred, in particular, for a recording to be overexposed if the surface section to be examined remains uniform, a photograph underexposed, and a photograph to be exposed substantially correctly or optimally. From these images, a very high-contrast image is then generated in the image processing unit by overlaying.

Bei den zu erfassenden und bedarfsweise nach ihrer Art zu klassifizierenden Oberflächendefekten kann es sich grundsätzlich um jegliche lokale Anomalie der Oberfläche handeln. Entsprechende Defekte können beispielsweise Erhebungen, Vertiefungen, Strukturabweichungen und/oder Abweichungen der Zusammensetzung sein. Dabei können die Erhebungen durch das Material des Produkts und/oder ein an dem Produkt anhaftendes Fremdmaterial gebildet werden. Zudem können die Erhebungen wie die Vertiefungen beispielsweise punktförmig oder länglich ausgebildet sein. Vertiefungen können daher etwa die Form von Kratern oder Kratzern haben, die länglich oder gekrümmt sein können. Alternativ oder zusätzlich zu einer Erhebung oder Vertiefung kann der Oberflächendefekt auch durch eine lokale Abweichung hinsichtlich der Struktur und/oder der Zusammensetzung des Produkts gekennzeichnet sein, solange diese optisch erfassbar ist. Unter einer Struktur kann beispielsweise eine Kristallstruktur, eine Gefügestruktur, eine (An-)Isotropie oder dergleichen verstanden werden.The surface defects to be detected and, if necessary, classifiable according to their nature may in principle be any local anomaly of the surface. Corresponding defects can be, for example, elevations, depressions, structural deviations and / or deviations of the composition. In this case, the elevations may be formed by the material of the product and / or a foreign material adhering to the product. In addition, the elevations such as the depressions may be formed, for example point or elongated. Wells may therefore be in the shape of craters or scratches, which may be oblong or curved. As an alternative or in addition to an elevation or depression, the surface defect may also be characterized by a local deviation with regard to the structure and / or the composition of the product, as long as it is optically detectable. By a structure, for example, a crystal structure, a microstructure, an (an) isotropy or the like can be understood.

Nachfolgend werden weiter bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung beschrieben, wobei nicht in jedem Falle explizit zwischen der Weiterbildung des Verfahrens und der Weiterbildung der Vorrichtung unterschieden wird. Die hinsichtlich des Verfahrens und der Vorrichtung bevorzugten Merkmale ergeben sich für den Fachmann ohne Weiteres anhand des Kontextes.Hereinafter, further preferred embodiments of the method and the device will be described, wherein not always in each case a distinction between the development of the method and the development of the device. The preferred features with regard to the method and the device will become apparent to the person skilled in the art on the basis of the context.

Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des Verfahren wird durch die Überlagerung mehrerer Aufnahmen ein Bild erzeugt, das wenigstens abschnittsweise einen höheren Kontrast aufweist als jede einzelne Aufnahme der mehreren Aufnahmen. Die Bildverarbeitung führt also zu einer Kontrasterhöhung gegenüber den einzelnen Aufnahmen, die der Überlagerung zugrunde gelegt werden. Dabei kann der Kontrast auch nur lokal gesteigert werden, beispielsweise wenn zuvor ermittelt wurde, dass diese Abschnitte des Bildes für die Erkennung und/oder Klassifizierung von Oberflächendefekten relevant sind. Die Bildverarbeitungseinheit kann sich also einer objektbasierten Überlagerung bedienen.In a first preferred embodiment of the method, an image is generated by the superimposition of a plurality of images, which at least in sections has a higher contrast than each individual image of the plurality of images. The image processing thus leads to an increase in contrast to the individual images, the Overlay are taken as the basis. In this case, the contrast can also only be increased locally, for example if it has previously been determined that these sections of the image are relevant for the detection and / or classification of surface defects. The image processing unit can thus use an object-based overlay.

Ja nach Art des Oberflächendefekts kann die Qualität der Aufnahme von der Richtung abhängen, aus der der zu untersuchende Oberflächenabschnitt von der Beleuchtungseinheit beleuchtet wird. Damit die Oberflächendefekte in den Aufnahmen gut zu erkennen sind, kann es sich folglich für einige Oberflächendefekte anbieten, den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zum Oberflächenabschnitt zu beleuchten. Andere Oberflächendefekte lassen sich dagegen evtl. besser in den Aufnahmen erkennen, wenn der zu untersuchende Oberflächenabschnitt aus einer Richtung beleuchtet wird, die mit dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt einen sehr spitzen Winkel einschließt. Daher wird der zu untersuchende Oberflächenabschnitt vorzugsweise nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet und bei Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts aus jeder einzelnen Richtung wenigstens eine Aufnahme von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt erzeugt. Diese Aufnahmen können dann wie beschrieben der Bildverarbeitungseinheit zugeführt werden. Vorzugsweise werden bei Beleuchtung aus einer gleichbleibenden Richtung wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt. Weiter bevorzugt ist es jedoch, wenn bei Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts aus mehreren Richtungen, insbesondere jeder einzelnen Richtung, jeweils mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden. Bevorzugt werden zwei Aufnahmen erzeugt, von denen eine Aufnahme überbelichtet und eine Aufnahme unterbelichtet ist. Weiter bevorzugt kann noch eine dritte Aufnahme hinzukommen, die im Wesentlichen korrekt bzw. optimal belichtet ist. Bedarfsweise können weitere überbelichtete und/oder unterbelichtete Aufnahmen hinzukommen.Depending on the nature of the surface defect, the quality of the image may depend on the direction from which the surface portion to be examined is illuminated by the illumination unit. Thus, for the surface defects to be well recognized in the images, it may be advisable for some surface defects to illuminate the surface portion to be examined from a direction substantially perpendicular to the surface portion. On the other hand, other surface defects may be better detected in the images when the surface portion to be examined is illuminated from a direction which includes a very acute angle with the surface portion to be examined. Therefore, the surface section to be examined is preferably illuminated successively from different directions, and when the surface section to be examined is illuminated from each individual direction, at least one image of the surface section to be examined is produced. These recordings can then be fed to the image processing unit as described. Preferably, when illuminated from a constant direction at least two, preferably at least three, images are produced with different exposure. However, it is further preferred if, when the surface section to be examined is illuminated from a plurality of directions, in particular each individual direction, in each case a plurality of exposures with different exposure are generated. Preferably, two recordings are generated, of which one shot is overexposed and one shot is underexposed. More preferably, a third image can be added, which is substantially correctly or optimally exposed. If necessary, further overexposed and / or underexposed images may be added.

Es kann dabei so vorgegangen werden, dass nur die Aufnahmen von der Bildverarbeitungseinheit zu einem neuen Bild überlagert werden, die bei gleicher Beleuchtungssituation aufgenommen wurden. Dann kann anschließend anhand der durch Überlagerung für jede Beleuchtungssituation ermittelten separaten Bilder bestimmt werden, welches Bild für das Erkennen und Klassifizieren von Oberflächendefekten besonders gut geeignet ist. Es können aber auch Aufnahmen unterschiedlicher Beleuchtungssituationen miteinander überlagert werden, etwa wenn dadurch der Kontrast des Bildes weiter gesteigert werden kann.It can proceed in such a way that only the images from the image processing unit are superimposed to form a new image, which images were taken in the same lighting situation. Then it can then be determined on the basis of the superimposition for each illumination situation determined separate images, which image is particularly well suited for the detection and classification of surface defects. However, it is also possible to superimpose images of different lighting situations, for example if the contrast of the image can be further increased as a result.

Um den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt einfach und schnell nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchten zu können, kann die Beleuchtungseinheit mehrere Leuchten umfassen. Infolge der verschiedenen Leuchten zur unterschiedlichen Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts, müssen weder die Beleuchtungseinheit oder Leuchte noch die Kamera bewegt oder geschwenkt werden. Auf diese Weise werden das Verfahren und die Vorrichtung wesentlich vereinfacht. Zudem werden die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung, insbesondere der Beleuchtungseinheit und der Kameraeinheit erhöht. Es wäre zwar konstruktiv einfacher, die Kamera zu schwenken, allerdings bedarf es dazu eines zusätzlichen Antriebs und einer zusätzlichen Steuerung. Außerdem können gemäß der Erfindung exakt vorgegebene Verhältnisse von Beleuchtungseinheit und Kamera einerseits zueinander und andererseits zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt eingestellt und sichergestellt werden. Der Lebensdauer der Kamera kommt es grundsätzlich sehr entgegen, wenn sie nicht ständig verschwenkt werden muss.In order to be able to illuminate the surface section to be examined simply and quickly one after the other from different directions, the illumination unit can comprise a plurality of luminaires. As a result of the different lights for different illumination of the surface to be examined, neither the lighting unit or the lamp nor the camera must be moved or swung. In this way the method and the device are considerably simplified. In addition, the life and reliability of the device, in particular the lighting unit and the camera unit are increased. Although it would be structurally easier to pivot the camera, but it requires an additional drive and an additional control. In addition, according to the invention, exactly predetermined ratios of lighting unit and camera on the one hand to each other and on the other hand can be set and ensured to the surface section to be examined. The life of the camera is always very accommodating if it does not have to be constantly swiveled.

Eine unterschiedliche Beleuchtung bedeutet dabei wenigstens, dass der zu untersuchende Oberflächenabschnitt von mehreren Leuchten nacheinander unterschiedlich beleuchtet wird. Die Leuchten sind dabei so ausgerichtet, dass die Leuchten den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchten. Die Beleuchtung kann also nacheinander von unterschiedlichen Seiten des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der zu untersuchende Oberflächenabschnitt aus unterschiedlichen Winkeln relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt beleuchtet werden. Je nach Art des Defekts kann dieser besser erkannt werden, wenn die Oberfläche aus einer Richtung beleuchtet wird, die mit der Oberfläche einen sehr geringen Winkel einschließt. Andere Defekte lassen sich besser erkennen, wenn die Beleuchtungsrichtung und die Oberfläche einen deutlich größeren Winkel einschließen. Dabei wird es sich in der Regel anbieten, dass jeder der unterschiedlichen Beleuchtungszustände durch eine einzige Leuchte bewirkt wird, während die anderen Leuchten kein Licht aussenden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass wenigstens teilweise eine Mehrzahl von Leuchten für einen Beleuchtungszustand verwendet wird, wobei eine Leuchte oder mehrere wenigstens teilweise andere Leuchten zum Bereitstellen eines anderen Beleuchtungszustands verwendet werden.A different lighting means at least that the surface to be examined section of several lights is illuminated differently in succession. The luminaires are aligned in such a way that the luminaires illuminate the surface section to be examined one after the other from different directions. The illumination can thus be carried out successively from different sides of the surface section to be examined. Alternatively or additionally, the surface section to be examined can be illuminated from different angles relative to the surface section to be examined. Depending on the nature of the defect, it can be better recognized if the surface is illuminated from a direction that includes a very small angle with the surface. Other defects can be better detected if the illumination direction and the surface enclose a significantly larger angle. It will usually be the case that each of the different lighting conditions is caused by a single lamp, while the other lamps emit no light. However, it can also be provided that at least partially a plurality of luminaires is used for a lighting state, wherein one or more luminaires are used to provide a different lighting state.

Für eine bessere Erkennbarkeit und/oder Klassifizierung von Oberflächendefekten in den aus Überlagerung von Aufnahmen zu erzeugenden Bildern, kann es zweckmäßig sein, den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt aus unterschiedlichen Richtungen mit Licht unterschiedlicher Farbe zu beleuchten. Es kann auch bei Beleuchtung aus einer Richtung die Farbe für zwei aufeinanderfolgende Aufnahmen variiert werden. Dies ist jedoch nur im Ausnahmefall bevorzugt. Das Licht kann also für unterschiedliche Aufnahmen eine unterschiedliche Wellenlängenverteilung aufweisen. Bedarfsweise kann es sich dabei jeweils um monochromatisches Licht handeln. Besonders zweckmäßig können als verschiedene Farben, etwa der leichteren Auswertung halber, die Grundfarben blau, rot und/oder gelb verwendet werden. Wenn Aufnahmen bei Belichtung aus unterschiedlichen Richtungen und mit unterschiedlichen Farben erzeugt und anschließend von der Bildverarbeitungseinheit überlagert werden, um so ein neues Bild zu erhalten, kann das entsprechende Bild anschließend hinsichtlich der Farbanteile analysiert werden. Es kann so beispielsweise ermittelt werden, bei welchem Beleuchtungswinkel ein Defekt oder eine Klasse von Defekten besonders gut erfasst werden können. Die wesentlichen Partien des Defekts sind dann nämlich beispielsweise nur in einer bestimmten Farbe dargestellt. Die Bestimmung der Farbanteile des Defekts kann aber auch der Klassifizierung der Defekte dienen, etwa weil bekannt ist, dass einzelne Klassen besonders gut bei bestimmten Beleuchtungswinkeln erkennbar sind. Es versteht sich, dass auch bei Beleuchtung mit unterschiedlich farbigem Licht aus unterschiedlichen Richtungen nicht die Aufnahmen für mehrere Richtungen überlagert werden müssen. Eine Analyse kann auch erfolgen, wenn mehrere unterschiedliche Bilder für jeweils eine Beleuchtungssituation erzeugt und die Bilder miteinander verglichen werden.For a better recognizability and / or classification of surface defects in the images to be created from superimposition of images, it may be expedient for the surface region to be examined to be illuminated from different directions with light of different color to illuminate. It can also be varied when lighting from one direction, the color for two consecutive shots. However, this is preferred only in exceptional cases. The light can thus have a different wavelength distribution for different shots. If necessary, these can each be monochromatic light. Particularly useful can be used as different colors, such as the easier evaluation half, the primary colors blue, red and / or yellow. If exposures are made on different directions and colors with exposure and then overlaid by the image processing unit to obtain a new image, the corresponding image may then be analyzed for color components. For example, it can be determined at which illumination angle a defect or a class of defects can be detected particularly well. The essential parts of the defect are then represented, for example, only in a certain color. However, the determination of the color components of the defect can also serve to classify the defects, for example because it is known that individual classes can be recognized particularly well at specific illumination angles. It is understood that even with lighting with different colored light from different directions, the images for multiple directions need not be superimposed. An analysis can also be made if several different images are generated for each lighting situation and the images are compared with one another.

Um die Qualität der erzeugten Aufnahmen für die Erfassung von Oberflächendefekten grundsätzlich zu verbessern, bietet es sich an, wenn der zu untersuchende Oberflächenabschnitt vor dem Erzeugen der Aufnahmen angeschliffen wird. Erst dadurch können grundsätzlich auch kleinste Defekte sichtbar gemacht werden. Ein Anschleifen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Oberfläche eines Metallprodukts auf Defekte untersucht werden soll. Das Anschleifen der Oberfläche kann insbesondere in diesem Fall dazu führen, dass kleinste Erhebungen der Oberfläche gegenüber der unmittelbaren Umgebung glänzend hervortreten, während feinste Vertiefungen hingegen auf einer ansonsten glänzenden Oberfläche als dunkle Stellen erscheinen. Aus diesem Grunde können die Defekte der Oberfläche nach dem Anschleifen mit einem höheren Kontrast aufgenommen werden, so dass die Bildverarbeitungseinheit ggf. ein besser geeignetes Bild für die Erfassung von Oberflächendefekten bereitstellen kann. Letztlich können die Oberflächendefekte durch das Anschleifen vielfach genauer hinsichtlich ihrer Defektart klassifiziert werden.In order to fundamentally improve the quality of the recordings produced for the detection of surface defects, it is advisable if the surface section to be examined is sanded before generating the recordings. Only then can even the smallest defects be made visible. A grinding of the surface section to be examined is particularly useful when the surface of a metal product to be examined for defects. The grinding of the surface can lead, in particular in this case, to the smallest elevations of the surface with respect to the immediate surroundings appearing shining, while the finest depressions, on the other hand, appear as dark spots on an otherwise shiny surface. For this reason, the defects of the surface may be picked up after sharpening with a higher contrast, so that the image processing unit may possibly provide a better suitable image for the detection of surface defects. Finally, the surface defects due to grinding can be classified much more accurately with regard to their type of defect.

Besonders einfach und genau lassen sich Defekte ebener Oberflächen erfassen, wenn das Anschleifen durch eine beispielsweise von einem Roboterarm und/oder Linearsystem, etwa umfassend wenigstens einen Linearantrieb, geführte Schleifeinrichtung erfolgt. Auf diese Weise werden reproduzierbare Schleifergebnisse erhalten, so dass auch eine reproduzierbare Defekterkennung und Defektklassifizierung möglich ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit von einem Roboterarm und/oder Linearsystem gehalten und bedarfsweise relativ zur Oberfläche geführt werden, so dass der jeweils vorbestimmte und zu untersuchende Oberflächenabschnitt auf Oberflächendefekte geprüft werden kann. Dabei bietet es sich insbesondere an, wenn die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit an demselben Roboterarm und/oder demselben Linearsystem wie die Schleifeinrichtung gehalten ist. So kann die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit zwangsweise der Schleifeinrichtung nachgeführt werden. Damit die Schleifeinrichtung weiter entlang der Oberfläche verfahren werden kann, und zwar während von einem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt Aufnahmen erzeugt werden, kann die Kameraeinheit und/oder die Belichtungseinheit auch an einem anderen Roboterarm und/oder Linearsystem gehalten sein als die Schleifeinrichtung. Ingesamt kann in entsprechender Weise die Reproduzierbarkeit der Klassifizierung von Oberflächendefekten nach dem jeweiligen Defekttyp verfeinert werden.Defects of flat surfaces can be detected particularly easily and accurately if the grinding takes place by means of a grinding device which is guided, for example, by a robot arm and / or linear system, for example comprising at least one linear drive. In this way, reproducible grinding results are obtained, so that a reproducible defect detection and defect classification is possible. Alternatively or additionally, the camera unit and / or the illumination unit can also be held by a robot arm and / or linear system and, if necessary, guided relative to the surface, so that the respectively predetermined surface section to be examined for surface defects can be tested. In this case, it is especially appropriate for the camera unit and / or the illumination unit to be held on the same robot arm and / or the same linear system as the grinding device. Thus, the camera unit and / or the lighting unit can be forcibly tracked to the grinding device. So that the grinding device can be moved further along the surface, namely while images are being taken during a surface section to be examined, the camera unit and / or the exposure unit can also be held on a different robot arm and / or linear system than the grinding device. Overall, the reproducibility of the classification of surface defects according to the respective type of defect can be correspondingly refined.

Zur Qualitätssteigerung der Aufnahmen und/oder des von der Bildverarbeitungseinheit bereitgestellten Bildes kann es zweckmäßig sein, wenn nacheinander mehrere zu untersuchende Oberflächenabschnitte schrittweise untersucht werden.In order to increase the quality of the images and / or the image provided by the image processing unit, it may be expedient if a plurality of surface sections to be examined are examined stepwise in succession.

Alternativ oder zusätzlich kann die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit im Wesentlichen ortsfest relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt angeordnet werden, und zwar während die gewünschten Aufnahmen vom zu untersuchenden Oberflächenabschnitt erzeugt werden. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass Aufnahmen von exakt übereinstimmenden Oberflächenabschnitten erhalten werden, um so mittels der Bildverarbeitungseinheit ein möglichst geeignetes Bild für die Erfassung von Oberflächendefekten bereitstellen zu können.Alternatively or additionally, the camera unit and / or the illumination unit can be arranged substantially stationary relative to the surface section to be examined, namely while the desired images of the surface section to be examined are generated. For example, it can be ensured that images of exactly matching surface sections are obtained so as to be able to provide the most suitable image for the detection of surface defects by means of the image processing unit.

Die Beleuchtungseinheit und/oder die Kameraeinheit kann grundsätzlich ortsfest zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt positioniert werden, bis die Aufnahmen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts erzeugt worden sind. Die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit kann anschließend relativ zur Oberfläche weiter bewegt und zur Prüfung des nächsten zu untersuchenden Oberflächenabschnitts positioniert werden. Besonders einfach ist es dabei hinsichtlich des Verfahrens und der Vorrichtung, wenn sowohl die Oberfläche als auch die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit absolut still stehen und die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit nicht nur relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt ortsfest positioniert wird, während sich dieser absolut gesehen bewegt.The illumination unit and / or the camera unit can in principle be positioned in a stationary manner relative to the surface section to be examined until the images of the surface section to be examined have been generated. The camera unit and / or the illumination unit can then be moved further relative to the surface and positioned for testing the next surface section to be examined. With regard to the method and the device, it is particularly simple when both the surface and the camera unit and / or the illumination unit are absolutely stationary and the camera unit and / or the illumination unit are not only stationarily positioned relative to the surface section to be examined, while this absolutely moving.

Um die Erfassung und/oder Klassifizierung der Oberflächendefekte auf ein Bild mit einem hohen Kontrast stützen zu können, kann die Bildverarbeitungseinheit mittels einer geeigneten Software aus den mehreren Aufnahmen eines zu untersuchenden Oberflächenabschnitts, die sich hinsichtlich der Beleuchtungsrichtung, der Farbe des Lichts während der Beleuchtung und/oder der Belichtung unterscheiden können, ein Bild erzeugen. In dieses Bild fließen dann Informationen von mehreren Aufnahmen ein, die dann in dem neuen Bild zusammengefasst werden. Dabei können aus den zur Verfügung stehenden Aufnahmen zunächst die geeigneten Aufnahmen für das generieren eines entsprechenden Bildes ausgewählt werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn vom zu untersuchenden Oberflächenabschnitt durch die Bildverarbeitungseinheit ein Bild in Form eines High Dynamic Range Image (HDRI) erzeugt und bereitstellt wird, da entsprechende Bilder sehr hohe Kontraste umfassen können. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn Aufnahmen zur Verfügung stehen, die sich hinsichtlich ihrer Belichtung unterscheiden. Die zur Erzeugung eines High Dynamic Range Image erforderliche Software wird als HDR-Software bezeichnet und ist am Markt erhältlich.In order to be able to base the detection and / or classification of the surface defects on a high contrast image, the image processing unit may, by means of suitable software, select from the several exposures of a surface section to be examined with respect to the direction of illumination, the color of the light during illumination and / or the exposure can create an image. In this image then information from several shots flow, which are then summarized in the new image. In this case, the suitable recordings for generating a corresponding image can first be selected from the available recordings. It is particularly preferred if an image in the form of a high dynamic range image (HDRI) is generated and provided by the image processing unit of the surface section to be examined, since corresponding images can include very high contrasts. It is particularly useful when photographs are available that differ in terms of their exposure. The software required to create a high dynamic range image is called HDR software and is available on the market.

Um anhand des von der Bildverarbeitungseinheit erzeugten oder bereitgestellten Bildes die Oberflächendefekte einfach und zuverlässig erkennen zu können, kann das von der Bildverarbeitungseinheit zum Erfassen von Defekten bereitgestellte Bild auf einem Display angezeigt werden. Die Erfassung der Oberflächendefekte kann bedarfsweise aber auch automatisiert werden, wozu das Bild alternativ oder zusätzlich von einer Software zum Erfassen von Defekten weiterverarbeitet werden kann.In order to be able to easily and reliably recognize the surface defects on the basis of the image generated or provided by the image processing unit, the image provided by the image processing unit for detecting defects can be displayed on a display. However, the detection of the surface defects can also be automated as needed, for which purpose the image can alternatively or additionally be further processed by a software for detecting defects.

Um eine Mehrzahl von Leuchten einfach und zuverlässig relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt positionieren zu können, kann eine Mehrzahl an Leuchten, vorzugsweise alle Leuchten der Beleuchtungseinheit, direkt oder indirekt an einer Trageeinheit ortsfest gehalten sein. Dies kann vorzugsweise so erfolgen, dass der zu untersuchende Oberflächenabschnitt je nach Aktivierung der Leuchten aus unterschiedlichen Winkeln relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt beleuchtet werden kann. Dabei ist es konstruktiv und hinsichtlich einer hohen Reproduzierbarkeit besonders bevorzugt, wenn eine Reihe von Leuchten, bedarfsweise alle Leuchten, auf der gleichen Seite des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts vorgesehen sind. Dies führt insbesondere zu einer einfacheren Ausgestaltung der Vorrichtung, kann aber auch hinsichtlich des Verfahrens zu positiven Effekten führen.In order to be able to position a plurality of luminaires simply and reliably relative to the surface section to be examined, a plurality of luminaires, preferably all luminaires of the illumination unit, can be held in a stationary or direct manner on a support unit. This can preferably take place in such a way that the surface section to be examined can be illuminated from different angles relative to the surface section to be examined, depending on the activation of the luminaires. It is constructive and particularly preferred in terms of high reproducibility, if a series of lights, if necessary, all lights are provided on the same side of the surface to be examined section. This leads in particular to a simpler design of the device, but can also lead to positive effects in terms of the method.

Um die Beleuchtungseinheit und die Kameraeinheit relativ zu dem zu untersuchenden. Oberflächenabschnitt exakt und in vorbestimmter Weise positionieren zu können, und zwar während des Erzeugens von Aufnahmen vom zu untersuchenden Oberflächenabschnitt bei unterschiedlichen Beleuchtungszuständen, kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die diese Positionierung steuert. Die Steuereinrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch den Ablauf des Verfahrens steuern, also insbesondere die unterschiedliche Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts und/oder das Erzeugen von Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt in Anhängigkeit der unterschiedlichen Beleuchtungszustände.To the lighting unit and the camera unit relative to the examined. To be able to position surface portion exactly and in a predetermined manner, during the production of recordings of the surface to be examined portion at different illumination states, a control device may be provided which controls this positioning. The control device may alternatively or additionally also control the sequence of the method, that is to say in particular the different illumination of the surface section to be examined and / or the generation of images of the surface section to be examined as a function of the different illumination states.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Positionierungseinrichtung zur vorbestimmten Positionierung der Kameraeinheit und/oder der Beleuchtungseinheit relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt vorgesehen sein. Diese ermöglicht es dann bedarfsweise, die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit im Wesentlichen exakt in vorbestimmter Weise relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt zu positionieren. Auch können die Beleuchtungseinheit und die Kameraeinheit relativ zueinander durch die Positionierungseinrichtung in vorgegebener Weise positioniert werden.Alternatively or additionally, a positioning device can be provided for the predetermined positioning of the camera unit and / or the illumination unit relative to the surface section to be examined. This then makes it possible, if necessary, to position the camera unit and / or the illumination unit substantially exactly in a predetermined manner relative to the surface section to be examined. Also, the illumination unit and the camera unit can be positioned relative to each other by the positioning device in a predetermined manner.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one embodiment. In the drawing shows

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen. Darstellung und 1 a device according to the invention in a schematic. Presentation and

2 die Vorrichtung aus 1 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 the device off 1 in carrying out the method according to the invention.

In der 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Erfassung von Defekten 2 oder Anomalien auf ebenen Oberflächen 3 eines Produkts 4 dargestellt, wobei es sich bei dem Produkt 4 bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Vorrichtung 1 um ein Metallprodukt, vorzugsweise als Teil eines Metallbands handelt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Kameraeinheit 5 und eine Beleuchtungseinheit 6, wobei die Beleuchtungseinheit 6 vier separate Leuchten 7, 7' aufweist. Unter separaten Leuchten 7, 7' wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Leuchten 7, 7' räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, um den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 des Produkts aus unterschiedlichen Richtungen zu beleuchten. Separat bedeutet dabei aber auch, dass die Leuchten 7, 7' unterschiedlich aktiviert werden können, so dass unterschiedliche Beleuchtungszustände in Bezug auf den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 erzeugt werden können.In the 1 is a device 1 for the detection of defects 2 or anomalies on even surfaces 3 a product 4 shown, which is the product 4 in the illustrated and so far preferred device 1 is a metal product, preferably as part of a metal strip. The device 1 includes a camera unit 5 and a lighting unit 6 , wherein the lighting unit 6 four separate lights 7 . 7 ' having. Under separate lights 7 . 7 ' is understood in this context that the lights 7 . 7 ' are spatially separated from each other to the surface to be examined section 8th of the product from different directions. Separately, it also means that the lights 7 . 7 ' can be activated differently, so that different lighting conditions with respect to the surface section to be examined 8th can be generated.

Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Vorrichtung 1 ist eine Leuchte 7' als Ringleuchte ausgebildet durch deren Zentrum eine Kamera 9 der Kameraeinheit 5 eine Aufnahme von den zu untersuchenden Oberflächenabschnitten 8 machen kann. Die Leuchte 7' in Form einer Ringleuchte und die Kamera 9 der Kameraeinheit 5 sind im Wesentlichen senkrecht zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 ausgerichtet. Zusätzlich sind drei weitere Leuchten 7 vorgesehen, die an einer Trageeinheit 10 montiert und in fester Orientierung ausgerichtet sind. Die Ausrichtung der Leuchten 7' 7' an der Trageeinheit 10 ist dabei derart, dass die vier Leuchten 7, 7' den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 aus unterschiedlichen Winkeln bezogen auf den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 und die Kameraeinheit 5 bzw. die Kamera 9 beleuchten können. Bei der dargstellten und insoweit bevorzugten Vorrichtung 1 können die Winkel beispielsweise 5°, 30°, 60° und 90° betragen, und zwar entweder bezogen auf den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 oder den Blickwinkel der Kameraeinheit 5 bzw. der Kamera 9.In the illustrated and so far preferred device 1 is a lamp 7 ' as a ring light formed by the center of a camera 9 the camera unit 5 a picture of the surface sections to be examined 8th can make. The lamp 7 ' in the form of a ring light and the camera 9 the camera unit 5 are substantially perpendicular to the surface portion to be examined 8th aligned. In addition, there are three other lights 7 provided on a carrying unit 10 mounted and aligned in a fixed orientation. The orientation of the lights 7 ' 7 ' on the carrying unit 10 is such that the four lights 7 . 7 ' the surface section to be examined 8th from different angles based on the surface section to be examined 8th and the camera unit 5 or the camera 9 can illuminate. In the dargstellten and so far preferred device 1 For example, the angles may be 5 °, 30 °, 60 ° and 90 °, either based on the surface portion to be examined 8th or the angle of the camera unit 5 or the camera 9 ,

Ferner weist die dargestellte und insoweit bevorzugte Kameraeinheit 5 aus Kostengründen nur eine Kamera 9 auf. Es wären jedoch auch weitere Kameras denkbar. Durch eine Mehrzahl von Kameras könnte bedarfsweise der gleichzeitig zu untersuchende Oberflächenabschnitt vergrößert werden. Jede Kamera macht also beispielsweise eine Aufnahme von einem anderen Oberflächenabschnitt, wobei die Oberflächenabschnitte vorzugsweise geringfügig überlappen. Die einzelnen Oberflächenabschnitte sind alternativ oder zusätzlich bevorzugt so vorgesehen, dass sie einen zusammenhängenden gemeinsamen Oberflächenabschnitt bilden. Unabhängig von der Anzahl der Kameras handelt es sich vorliegend jeweils um eine Digitalkamera zur automatischen Weiterverarbeitung der Aufnahmen.Furthermore, the illustrated and so far preferred camera unit 5 for cost reasons, only a camera 9 on. However, other cameras would be conceivable. If necessary, the surface section to be examined simultaneously could be enlarged by a plurality of cameras. Thus, for example, each camera takes a picture of another surface section, the surface sections preferably overlapping slightly. The individual surface sections are alternatively or additionally preferably provided so that they form a continuous common surface section. Regardless of the number of cameras, this is in each case a digital camera for automatic further processing of the images.

Die dargestellte und insoweit bevorzugte Vorrichtung 1 ist fest mit einer Schleifeinrichtung 11 zum Anschleifen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts 8 verbunden. Die dargestellte und insoweit bevorzugte Schleifeinrichtung 11 umfasst ein Schleifmittel 12 und einen Kraftsensor 13 zum vorzugsweise automatisierten Anschleifen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts 8 und kann in zwei Anschleifrichtungen hin und her bewegt werden, die senkrecht zueinander und parallel zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt sind, wie dies durch die in den 1 und 2 dargestellten Pfeile dargestellt ist. Durch die feste Verbindung zwischen der Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächeneffekten und der Schleifeinrichtung 11 kann die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächendefekten der Schleifeinrichtung 11 nachgeführt werden, um bereits angeschliffene Oberflächenabschnitte zu untersuchen. Hierauf kann aber auch verzichtet werden. Dann können beispielsweise die Schleifeinrichtung 11 und die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächendefekten an unterschiedlichen Roboterarmen oder Linearsystemen gehalten sein und von diesen positioniert werden.The illustrated and so far preferred device 1 is fixed with a grinding device 11 for grinding the surface section to be examined 8th connected. The illustrated and so far preferred grinding device 11 includes an abrasive 12 and a force sensor 13 for preferably automated grinding of the surface section to be examined 8th and can be reciprocated in two grinding directions perpendicular to each other and parallel to the surface portion to be inspected, as shown in FIGS 1 and 2 shown arrows is shown. Due to the strong connection between the device 1 for detecting surface effects and the grinder 11 can the device 1 for detecting surface defects of the grinder 11 be tracked to examine already ground surface sections. But this can also be waived. Then, for example, the grinding device 11 and the device 1 be held for positioning of surface defects on different robot arms or linear systems and be positioned by these.

Anhand der 2 wird insbesondere das Verfahren zur Erkennung von Oberflächendefekten näher beschrieben. Dieses Verfahren wird dabei eingesetzt, um einen Abschnitt eines Produkts 4 in Form eines Metallbandes im Sinne der Qualitätssicherung offline von der Produktion des Metallbands auf Defekte oder Anomalien der Oberfläche zu untersuchen. Dazu wird ein Anschleifbereich 14 des Metallbands mit Hilfe der Schleifeinrichtung 11 angeschliffen. In diesem Anschleifbereich 14 werden verschiedene Oberflächenabschnitte daraufhin geprüft, ob kleine und kleinste Defekte 2 vorliegen. Bei dem vorliegend beschriebenen und insoweit bevorzugten Verfahren wird zunächst der Anschleifbereich 14 insgesmt angeschliffen. Welchen Weg die Schleifeinrichtung 11 dabei entlang des Produkts 4 nimmt, ist durch den strichlinierten Pfeil dargestellt. Anschließend werden dann mehrere Oberflächenabschnitte dieses Anschleifbereichs 14 auf Defekte 2 untersucht. Dennoch sind die Schleifeinrichtung 11 und die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Defekten gemeinsam an einem nicht dargestellten Roboterarm befestigt, um einen weiteren Roboterarm samt Steuerung für die Positionierung der Vorrichtung 1 zum Erfassen von Defekten einzusparen.Based on 2 In particular, the method for the detection of surface defects is described in more detail. This procedure is used to create a section of a product 4 in the form of a metal strip in the sense of quality assurance offline from the production of the metal strip to investigate defects or anomalies of the surface. This will be a sanding area 14 of the metal strip by means of the grinding device 11 sanded. In this grinding area 14 Different surface sections are checked for small and smallest defects 2 available. In the presently described and so far preferred method is first the grinding area 14 sanded in total. Which way the grinder 11 along the product 4 takes is shown by the dashed arrow. Subsequently, then several surface sections of this Anschleifbereichs 14 on defects 2 examined. Nevertheless, the grinding device 11 and the device 1 fastened to a robot arm, not shown, for detecting defects, together with another robot arm including control for the positioning of the device 1 to save for detecting defects.

Mittels den nicht dargestellten Positionierungs- und Steuereinrichtungen wird die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächendefekten an eine bestimmte Stelle des Anschleifbereichs 14 bewegt und dort für die Durchführung der Untersuchung positioniert. Dabei wird der zu untersuchende Oberflächenabschnitt 8 nacheinander von jeder der Leuchten 7, 7' einzeln beleuchtet, um so verschiedene Beleuchtungszustände zu erzeugen. Dabei kann jede Leuchte 7, 7' den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 mehrfach beleuchten, und zwar jeweils mit Licht einer anderen Farbe bzw. Wellenlängenverteilung. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jede Leuchten 7, 7' nur Licht einer Farbe ausstrahlt, wobei die Farben des Lichts jedoch von Leuchte 7, 7' zu Leuchte 7', 7 unterschiedlich sein kann. Jedenfalls werden Beleuchtungszustände des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts 8 erzeugt, die sich hinsichtlich des Beleuchtungswinkels und/oder der Farbe des für die Beleuchtung verwendeten Lichts unterscheiden. Bei jedem Beleuchtungszustand wird zudem mittels der Kameraeinheit 5 wenigstens eine Aufnahme von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 erzeugt. Beim vorliegend beschriebenen Verfahren sind es aber vorzugsweise jeweils wenigstens drei Aufnahmen pro Beleuchtungszustand, wobei die Aufnahmen unterschiedlich stark belichtet werden, um wenigstens eine unterbelichtete und wenigstens eine überbelichtete Aufnahme zu erhalten. Zudem ist bei dem beschriebenen und insoweit bevorzugten Verfahren vorgesehen, dass die dritte Belichtung etwa einer optimalen, richtigen oder korrekten Belichtung zur Darstellung eines Defekts 2 in der einen Aufnahme entspricht.By means of the positioning and control devices, not shown, the device 1 for detecting surface defects at a specific point of the grinding area 14 moved and positioned there to carry out the investigation. This is the surface to be examined section 8th successively from each of the lights 7 . 7 ' individually illuminated so as to produce different lighting conditions. Every lamp can do this 7 . 7 ' the surface section to be examined 8th illuminate several times, each with light of a different color or wavelength distribution. But it can also be provided that every light 7 . 7 ' only light of a color radiates, but the colors of light are from light 7 . 7 ' to light 7 ' . 7 can be different. In any case, illumination states of the surface portion to be examined become 8th generated, which differ in terms of the illumination angle and / or the color of the light used for the illumination. In any lighting condition is also using the camera unit 5 at least one image of the surface section to be examined 8th generated. However, in the presently described method, it is preferable for at least three exposures per illumination state to be exposed to different intensities in order to obtain at least one underexposed and at least one overexposed exposure. In addition, in the described and so far preferred method is provided that the third exposure about an optimal, correct or correct exposure to represent a defect 2 in one recording corresponds.

Die verschiedenen von einem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 von der Kameraeinheit 5 erzeugten Aufnahmen werden an eine nicht dargestellte Bildverarbeitungseinheit übertragen, die in die Kameraeinheit 5 integriert sein kann und vorzugsweise mittels einer HDR-Software unter Berücksichtung der Aufnahmen ein kontrastreiches Bild von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt berechnet. Dieses Bild wird von der Bildverarbeitungseinheit an ein nicht dargestelltes Display oder an eine nicht dargestellte Auswerteeinrichtung zur automatischen Erfassung von Defekten übergeben.The different of a surface section to be examined 8th from the camera unit 5 Images produced are transmitted to an image processing unit, not shown, which is in the camera unit 5 can be integrated and preferably calculated by means of HDR software taking into account the images, a high-contrast image of the surface to be examined section. This image is transferred from the image processing unit to a display, not shown, or to an evaluation device, not shown, for the automatic detection of defects.

Claims

Method for detecting defects ( 2 ) of a flat surface ( 3 ) of a product ( 4 ), in particular metal product, - in which a surface section to be examined ( 8th ) of a lighting unit ( 6 ) at the surface to be examined ( 8th ) by means of a camera unit ( 5 ) at least two images with different exposure are generated while the surface to be examined ( 8th ) of the lighting unit ( 6 ), in which at least the images produced with different exposure from the surface section to be examined ( 8th ) are transferred to an image processing unit and - in the case of the image processing unit by superimposing at least the images produced with different exposure of the surface to be examined ( 8th ) an image for detecting defects ( 2 ) is produced.

Method according to Claim 1, in which an image is generated by superimposing a plurality of images, the image having a higher contrast at least in sections than each individual image of the plurality of images.

Method according to Claim 1 or 2, in which the surface section to be examined ( 8th ) of the lighting unit ( 6 ), preferably with several lights ( 7 . 7 ' ) is illuminated successively from different directions and at the surface to be examined ( 8th ) by means of the camera unit ( 5 ) When lighting from each direction at least one shot is generated, preferably at least two images are generated with different exposure.

Method according to one of Claims 1 to 3, in which the surface section to be examined ( 8th ) is illuminated from at least one first direction with light of a first color and from at least one second direction with light of a second color deviating from the first, and at which of the surface portion to be examined ( 8th ) by means of the camera unit ( 5 ) When lighting from the first direction and the second direction in each case at least one recording is generated, preferably at least two images are generated with different exposure.

Method according to one of Claims 1 to 4, in which the surface section ( 8th ) is sanded before generating the recordings.

Method according to claim 5, in which the grinding is carried out by a grinding device guided by a robot arm and / or a linear system ( 11 ) and in which the camera unit ( 5 ) and / or the lighting unit ( 6 ) by the same robot arm, the same linear system, another robot arm or another linear system of the grinding device ( 11 ) is tracked.

Method according to one of Claims 1 to 6, in which a plurality of surface sections ( 8th ) will be examined step by step.

Method according to one of Claims 1 to 7, in which the camera unit ( 5 ) and / or the lighting unit ( 6 ) during illumination of the surface section to be examined ( 8th ) is substantially stationary relative to the surface section to be examined from several directions ( 8th ) is arranged.

Method according to one of claims 1 to 8, wherein the image processing unit by means of suitable software, in particular a so-called High Dynamic Range Software (HDR software), preferably from several different images of the surface to be examined ( 8th ) generates and provides an image in the form of a High Dynamic Range Image (HDRI).

Method according to one of claims 1 to 9, wherein the image provided by the image processing unit for detecting defects is displayed on a display and / or further processed by a software for detecting defects.

Contraption ( 1 ) for detecting defects ( 2 ) of a flat surface ( 3 ) of a product ( 4 ) in particular metal product, preferably for carrying out the method according to one of claims 1 to 10, characterized in that, a lighting unit ( 6 ) for illuminating a surface section to be examined ( 8th ) is provided that a camera unit ( 5 ) for generating at least two images of the surface section to be examined ( 8th ) with different exposure during the illumination of the surface section to be examined ( 8th ) is provided with the illumination unit and that an image processing unit for generating an image by overlaying at least the two images produced with different exposure of the surface to be examined ( 8th ) is provided.

Apparatus according to claim 11, characterized in that, the lighting unit ( 6 . 6 ' ) several lights ( 7 . 7 ' ) for illuminating the surface section to be examined ( 8th ) in succession from different directions and, preferably, at least partially with light of different colors.

Device according to claim 11 or 12, characterized in that the device ( 1 ) held by a robot arm and / or linear system and relative to the surface ( 3 ) is movable.

Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that, a plurality of lights ( 7 . 7 ' ) on a carrying unit ( 10 ) are held stationary in such a way that the surface section ( 8th ), preferably from the same side, can be illuminated successively from different angles.

Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that, a control device for controlling the lighting unit ( 6 ) and / or the camera unit ( 5 ) for generating images of the surface section to be examined ( 8th ) is provided with different lighting.

Device according to one of claims 11 to 15, characterized in that, a positioning device for the predetermined positioning of the camera unit ( 5 ) and / or the lighting unit ( 6 ) relative to the surface portion to be examined ( 8th ) is provided.