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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung geht aus von Systemen zur Inspektion von Materialbändern, insbesondere von Metallbändern, beispielsweise von Stahlbändern.
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Bei der Produktion von Bandprodukten sind lokale Materialfehler, also Fehlstellen, nicht auszuschließen. Um zu vermeiden, dass mit Fehlstellen behaftete Materialbänder die Produktion verlassen und zum Kunden gelangen, müssen die Bänder aufwendig inspiziert werden. Dies geschieht in der Regel teilweise automatisiert mit Oberflächeninspektionssystemen, welche Fehlstellen im Band erkennen und Informationen über die Fehlstellen sowie mit den Fehlstellen zugeordneten Positionsangaben in einer Datenbank ablegen. Ein Qualitätsingenieur überprüft anschließend die von dem Oberflächeninspektionssystem erkannten Fehlstellen und entscheidet, ob die Fehlstellen saniert werden müssen, oder ob das Oberflächeninspektionssystem eine fehlerfreie Stelle fälschlicherweise als Fehlstelle erkannt hat. Dazu wird das Materialband in einer Inspektionsanlage abgerollt und vom Qualitätsingenieur begutachtet.
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Die Genauigkeiten der aus dem Stand der Technik bekannten Oberflächeninspektionssyste hängen von vielen Faktoren, wobei dadurch insbesondere bei nachgelagerten Inspektionsanlagen beispielsweise messtechnisch bedingte Abweichungen insbesondere in der Position von +/- 30 m auftreten können
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Die Inspektionsanlagen weisen gewöhnlich ein Bedienpult und Bildschirme auf, auf denen die von dem Oberflächeninspektionssystem ermittelten Informationen abgebildet werden. Die Inspektion durch den Qualitätsingenieur erfordert also neben der visuellen Begutachtung der Oberfläche des Bandes ein ständiges Abwenden des Blickes vom Band zu den Monitoren, was zu Ablenkungen und verminderter Aufmerksamkeit führt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein System zur Inspektion von Materialbändern und ein Verfahren zum Betrieb des Systems zur Inspektion von Materialbändern zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen, sondern durch ein zielgerichtetes, ortsgenaues Anfahren der erkannten Fehlstellen Zeit bei der Inspektion durch den Qualitätsingenieur sparen und den Qualitätsingenieur bei seiner Begutachtung so unterstützen, dass seine volle Aufmerksamkeit der Oberfläche des Materialbandes gewidmet ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System aufweisend ein Materialband, ein Oberflächeninspektionssystem, eine Markierungseinheit, eine Lesevorrichtung, eine Datenbank und eine Visualisierungsvorrichtung, wobei die Markierungseinheit dazu konfiguriert ist, Positionsmarker, beispielsweise Barcodes etc., zum Markieren einer Position auf dem Materialband auf das Materialband aufzubringen, wobei das Oberflächeninspektionssystem dazu konfiguriert ist, Fehlstellen des Materialbandes und deren Position zu erkennen, wobei die Datenbank dazu konfiguriert ist, Daten zu von dem Oberflächeninspektionssystem erkannten Fehlstellen und deren Position zu speichern und wiederzugeben, wobei die Lesevorrichtung zum Auslesen der Positionsmarker konfiguriert ist, wobei die Visualisierungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, von der Lesevorrichtung ausgelesenen Positionsmarkern Daten zu Fehlstellen aus der Datenbank zuzuordnen, wobei die Visualisierungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, Fehlstellen durch optische Überlagerung zu markieren, insbesondere innerhalb der zugeordneten Position bzw. Positionen.
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Das erfindungsgemäße System ermöglicht es durch die Verwendung der Positionsmarker, in der Datenbank abgelegte Informationen zu Fehlstellen den korrekten Positionen auf dem Materialband zuzuordnen. Eine aufwendige Suche nach der Fehlstelle über viele Meter hinweg entfällt. Weiterhin ist die Markierung der Fehlstellen durch optische Überlagerung eine große Erleichterung für den Qualitätsingenieur, da sein Blick somit nicht mehr ständig zwischen der Oberfläche des Materialbandes und einem Bildschirm wechseln muss. Eine optische Überlagerung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Einblendung in einem Bild des Materialbandes, entweder durch eine optische Projektion direkt auf das Materialband, wobei das Materialband als Projektionsfläche für die Projektion der Markierung dient, durch eine Abbildung der Markierung auf einer Zwischenebene zwischen dem Materialband und dem Auge des Betrachters der optischen Überlagerung, vorzugsweise also dem Qualitätsingenieur, oder durch Erzeugung eines virtuellen Bildes.
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Denkbar ist, dass das Materialband ein Metallband, bevorzugt ein Stahlband, ist. Denkbar ist, dass die Markierungseinheit beispielsweise ein Drucker, ein Laser und/oder eine Quality-Tracking-Einheit sein kann. Kommt insbesondere ein Drucker zum Einsatz, kann dieser zum Drucken direkt auf das Materialband verwendet werden. Denkbar ist aber auch, dass der Drucker konfiguriert ist, Etiketten zu bedrucken und diese als Positionsmarker auf das Materialband aufzukleben. Schließlich ist denkbar, dass der Drucker die Positionsmarker mit einem Farbstoff auf das Materialband druckt oder die Positionsmarker mit einem Laser mittels Laserablation auf das Materialband aufbringt. Die Quality-Tracking-Einheit ist beispielsweise dazu konfiguriert, eine Position (Ortsreferenz) auf dem Materialband in Form eines Barcodes aufzubringen. Vorstellbar ist, dass die Datenbank computerimplementiert ist. Vorstellbar ist weiterhin, dass die Lesevorrichtung eine Kamera zum Auslesen der Positionsmarker umfasst. Denkbar ist ferner, dass die Visualisierungsvorrichtung entweder ortsfest ist oder als Mobilgerät ausgeführt ist. Ist die Visualisierungsvorrichtung als Mobilgerät ausgeführt, so ist es denkbar, dass die Visualisierungsvorrichtung benutzerabhängig konfigurierbar ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Visualisierungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, durch optische Überlagerung zusätzliche Daten zu den Fehlstellen aus der Datenbank anzuzeigen. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, durch die weitere örtliche Bündelung der Anzeige zur Verfügung stehender Informationen, die Aufmerksamkeit des Qualitätsingenieurs weiterhin zu steigern und für weniger Ablenkung zu sorgen. Denkbar ist beispielsweise, dass die zusätzlichen Daten von dem Oberflächeninspektionssystem erhobene Messdaten und/oder Messdaten aus mindestens einer weiteren Datenbank oder aus mindestens einem anderen (Dritt-)System aufweisen. Denkbar ist aber auch, dass die zusätzlichen Daten Informationen bezüglich der Position der Fehlstelle aufweisen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Lesevorrichtung in die Visualisierungsvorrichtung integriert ist. Dies ermöglicht eine vorteilhafte direkte Verknüpfung der Visualisierungsvorrichtung mit der Lesevorrichtung. Örtliche Ungenauigkeiten bei der Markierung der Fehlstellen, welche durch Relativverschiebungen der Visualisierungsvorrichtung und der Lesevorrichtung entstehen könnten, werden so weitgehend vermieden. Denkbar ist aber auch, dass die Lesevorrichtung örtlich von der Visualisierungsvorrichtung separiert ist und beispielsweise direkt über dem Materialband angeordnet ist. Dies ermöglicht eine genaue Einstellung der Lesevorrichtung zum Auslesen der Positionsmarker.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Visualisierungsvorrichtung eine Augmented-Reality-Brille aufweist. Augmented-Reality, zu Deutsch erweiterte Realität, ist eine computerunterstütze Erweiterung der Realitätswahrnehmung. Die Ausführung der Visualisierungsvorrichtung mit einer Augmented-Reality-Brille ermöglicht ein weitgehend ermüdungsfreies Arbeiten für den Qualitätsingenieur. Markierungen von Fehlstellen können von der Augmented-Reality-Brille direkt an der passenden Position in das Blickfeld des Qualitätsingenieurs eingeblendet werden. Denkbar ist, dass die Visualisierungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass die optische Überlagerung personalisiert ist. Denkbar dazu wäre beispielsweise, dass die Sprache einstellbar ist, in der durch optische Überlagerung dargestellter Text ausgegeben wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Visualisierungsvorrichtung eine Projektionseinheit, insbesondere einen Video-Beamer und/oder eine Lasermarkierung aufweist. Dies ermöglicht die Markierung von Fehlstellen durch optische Überlagerung durch eine Projektion direkt auf das Materialband, wodurch auf vorteilhafte Weise das Tragen beispielsweise einer Augmented-Reality-Brille verzichtet werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das System eine Spulvorrichtung aufweist, welche dazu konfiguriert ist, das Materialband entlang seiner Haupterstreckungsrichtung an der Visualisierungsvorrichtung vorbeizubewegen. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, erkannte Fehlstelle anzufahren. Denkbar ist, dass die Spulvorrichtung dazu konfiguriert ist, Bereiche des Materialbandes ohne Fehlstellen mit hoher Geschwindigkeit an der Visualisierungsvorrichtung vorbeizubewegen und die Fehlstellen mit niedriger Geschwindigkeit an der Visualisierungsvorrichtung vorbeizubewegen und/oder anzuhalten.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Positionsmarker maschinenlesbaren Code aufweisen, wobei die Positionsmarker vorzugsweise Quality-Tracking-Barcodes oder andere Barcodes oder 2D-Markierungen sind. Dies ermöglicht eine einfache, eindeutige und sichere Markierung von Positionen auf dem Materialband.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Markierungseinheit dazu konfiguriert ist, die Positionsmarker in regelmäßigen Abständen auf das Materialband aufzubringen. Abstände im Sinne der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Abstände in Richtung der Haupterstreckungsrichtung des Materialbandes. Denkbar ist, dass die Abstände im Bereich von 10 cm bis 200 cm, vorzugsweise im Bereich von 50 cm bis 100 cm liegen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das System eine Erkennungsvorrichtung zum Erkennen von Gesten aufweist, wobei die Erkennungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, die Visualisierungsvorrichtung anhand der erkannten Gesten zu steuern und/oder wobei die Erkennungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, die Spulvorrichtung anhand der erkannten Gesten zu steuern. Dies ermöglicht ein angenehmes und effektives Arbeiten des Qualitätsingenieurs. Die Steuerung der Visualisierungsvorrichtung und/oder der Spulvorrichtung mittels Gesten ist sehr intuitiv. Denkbar ist beispielsweise, dass die Spulvorrichtung durch Wisch-Gesten gesteuert wird. Denkbar ist ferner, dass von der Visualisierungsvorrichtung angezeigte Daten durch Gesten-Steuerung ein- oder ausgeblendet und/oder verkleinert oder vergrößert werden können. Vorstellbar ist, dass die Erkennungsvorrichtung beispielsweise eine Kamera umfasst.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Systems.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, durch die Verwendung der Positionsmarker, in der Datenbank abgelegte Informationen zu Fehlstellen den korrekten Positionen auf dem Materialband zuzuordnen und dem Qualitätsingenieur durch die optische Überlagerung eine deutliche Erleichterung seiner Arbeit zu ermöglichen.
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Denkbar ist, dass die Markierungseinheit beispielsweise ein Drucker, ein Laser und/oder eine Quality-Tracking-Einheit sein kann. Kommt insbesondere ein Drucker zum Einsatz, kann der Drucker direkt auf das Materialband drucken. Denkbar ist aber auch, dass der Drucker Etiketten bedruckt und diese als Positionsmarker auf das Materialband aufklebt. Weiterhin ist denkbar, dass der Drucker die Positionsmarker mit einem Farbstoff auf das Materialband druckt oder die Positionsmarker mit einem Laser mittels Laserablation auf das Materialband aufbringt. Schließlich ist denkbar, dass die Quality-Tracking-Einheit dazu konfiguriert ist, eine Position (Ortsreferenz) auf dem Materialband in Form eines Barcodes aufzubringen.
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Vorzugsweise ist dazu vorgesehen, dass von der Markierungseinheit Positionsmarker zum Markieren einer Position auf dem Materialband auf das Materialband aufgebracht werden, wobei von dem Oberflächeninspektionssystem Fehlstellen des Materialbandes und deren Position erkannt werden, wobei von der Datenbank Daten zu von dem Oberflächeninspektionssystem erkannten Fehlstellen und deren Position gespeichert werden, wobei von der Lesevorrichtung die Positionsmarker ausgelesen werden, wobei von der Visualisierungsvorrichtung von der Lesevorrichtung ausgelesenen Positionsmarkern Daten zu Fehlstellen aus der Datenbank zugeordnet und die Fehstellen entsprechend markiert werden, wobei die Fehlstellen von der Visualisierungsvorrichtung durch optische Überlagerung markiert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass von der Visualisierungsvorrichtung durch optische Überlagerung zusätzliche Daten zu den Fehlstellen aus der Datenbank angezeigt werden. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, durch die weitere Konzentration von Informationen, die Arbeit des Qualitätsingenieurs weiterhin zu erleichtern
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Materialband entlang seiner Haupterstreckungsrichtung von der Spulvorrichtung an der Visualisierungsvorrichtung vorbeibewegt wird. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, erkannte Fehlstelle anzufahren. Denkbar ist, dass Bereiche des Materialbandes ohne Fehlstellen mit hoher Geschwindigkeit an der Visualisierungsvorrichtung vorbeibewegt werden und die Fehlstellen mit niedriger Geschwindigkeit an der Visualisierungsvorrichtung vorbeibewegt und/oder gestoppt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Visualisierungsvorrichtung anhand von der Erkennungsvorrichtung erkannten Gesten gesteuert wird und/oder wobei die Spulvorrichtung anhand von der Erkennungsvorrichtung erkannten Gesten gesteuert wird. Damit wird die Arbeit des Qualitätsingenieurs deutlich angenehmer und effektiver. Die Steuerung der Visualisierungsvorrichtung und/oder der Spulvorrichtung mittels Gesten ist sehr intuitiv. Denkbar ist beispielsweise, dass die Spulvorrichtung durch Wisch-Gesten gesteuert wird. Denkbar ist ferner, dass von der Visualisierungsvorrichtung angezeigte Daten durch Gesten-Steuerung ein- oder ausgeblendet und/oder verkleinert oder vergrößert werden können. Vorstellbar ist, dass die Erkennungsvorrichtung beispielsweise eine Kamera umfasst.
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Alle vorstehenden Ausführungen unter „Offenbarung der Erfindung“ gelten gleichermaßen für das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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Figurenliste
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- 1 (a), (b) zeigen schematisch ein System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 (a), (b) zeigen schematisch ein System gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt schematisch einen Teil des Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1 ist schematisch ein System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. 1(a) zeigt, wie das Materialband 1, in der gezeigten Ausführungsform bevorzugt ein Stahlband, der Markierungseinheit 3, beispielsweise einem Drucker zugeführt wird, welcher insbesondere in regelmäßigen Abständen Positionsmarker (nicht gezeigt, siehe 3) auf die Oberfläche des Materialbandes 1 aufbringt bzw. druckt. Das Materialband 1 wird anschließend von dem Oberflächeninspektionssystem 4 auf Fehlstellen (nicht gezeigt, siehe 3) untersucht. Das Oberflächeninspektionssystem 4 ermittelt die Position der erkannten Fehlstellen mit der Lesevorrichtung, welche in der gezeigten Ausführungsform in das Oberflächeninspektionssystem 4 integriert sein kann und die Positionsmarker 5 ausliest. Die von dem Oberflächeninspektionssystem 4 erhobenen Daten bezüglich der Fehlstellen, insbesondere die Position der Fehlstellen, werden in der Datenbank 12 gespeichert. Alternativ und hier nicht dargestellt kann das Aufbringen der Positionsmarker erst nachdem das Materialband 1 von dem Oberflächeninspektionssystem 4 auf Fehlstellen untersucht wurde.
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1(b) zeigt das Materialband 1 bei der Inspektion durch einen Qualitätsingenieur (nicht gezeigt). Das Materialband 1 wird von der Spulvorrichtung 11 an der Visualisierungsvorrichtung 2 entlang der Haupterstreckungsrichtung des Materialbandes 1 vorbeibewegt. Während dessen erkennt die in der Visualisierungsvorrichtung 2 integrierte Lesevorrichtung 9 die aufgebrachten bzw. aufgedruckten Positionsmarker. Die Visualisierungsvorrichtung 2 weist in der gezeigten Ausführungsform eine Augmented-Reality-Brille auf. Durch diese betrachtet der Qualitätsingenieur das Materialband 1. Anhand der vom Oberflächeninspektionssystem 4 erhobenen und in der Datenbank 12 abgespeicherten Daten blendet die Augmented-Reality-Brille dem Qualitätsingenieur Markierungen (siehe 3) der Fehlstellen und zusätzliche Informationen zu den Fehlstellen ein. Um die Markierungen und die zusätzliche Informationen korrekt im Sichtfeld des Qualitätsingenieurs zu positionieren, nutzt die Visualisierungsvorrichtung 2 die Informationen bezüglich der Position auf dem Materialband 1, welche von der Lesevorrichtung 9 durch auslesen der Positionsmarker ermittelt wurden. Alternativ kann die Information auch über die AR-Brille ausgelesen werden. Der Qualitätsingenieur steuert die Spulvorrichtung 11 und die Visualisierungsvorrichtung 2 mit Gesten. Diese Gesten werden von der Erkennungsvorrichtung 10 aufgenommen, erkannt und in entsprechende Steuerbefehle für die Spulvorrichtung 11 und die Visualisierungsvorrichtung 2 übersetzt. Alternativ kann diese Erkennung auch mit Hilfe die AR-Brille stattfinden.
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In 2 ist schematisch ein System gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. 2(a) zeigt, wie das Materialband 1, in der gezeigten Ausführungsform vorzugsweise ein Stahlband, der Markierungseinheit 3, beispielsweise einem Drucker zugeführt und vom Oberflächeninspektionssystem 4 auf Fehlstellen untersucht wird. Das Oberflächeninspektionssystem 4 ermittelt die Position der erkannten Fehlstellen wie in 1 (a) dargestellt mit der Lesevorrichtung, welche auch hier in das Oberflächeninspektionssystem 4 integriert sein kann und die Positionsmarker 5 ausliest. Die von dem Oberflächeninspektionssystem 4 erhobenen Daten bezüglich der Fehlstellen, insbesondere die Position der Fehlstellen, werden in einer nicht gezeigten Datenbank gespeichert.
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2(b) zeigt das Materialband 1 bei der Inspektion durch einen Qualitätsingenieur (nicht gezeigt). Das Materialband 1 wird von der Spulvorrichtung (nicht gezeigt) an der Visualisierungsvorrichtung 2 entlang der Haupterstreckungsrichtung des Materialbandes 1 vorbeibewegt. Während dessen erkennt die Lesevorrichtung 9 die aufgebrachten bzw. aufgedruckten Positionsmarker. Die Visualisierungsvorrichtung 2 weist in der gezeigten Ausführungsform eine Projektionseinheit, beispielsweise einen Video-Beamer auf. Anhand der vom Oberflächeninspektionssystem 4 erhobenen und in der Datenbank abgespeicherten Daten projiziert der beispielsweise Video-Beamer Markierungen (siehe 3) der Fehlstellen und zusätzliche Informationen zu den Fehlstellen direkt auf das Materialband 1. Um die Markierungen und die zusätzliche Informationen auf die korrekte Position auf dem Materialband zu projizieren, nutzt die Visualisierungsvorrichtung 2 die Informationen bezüglich der Position auf dem Materialband 1, welche von der Lesevorrichtung 9 durch auslesen der Positionsmarker ermittelt wurden.
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In 3 ist schematisch ein Teil des Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Zu erkennen sind die Positionsmarker 5, welche vorzugsweise in Form von Barcodes insbesondere in regelmäßigen Abständen entlang der Haupterstreckungsebene des Materialbandes 1 beispielsweise vom Drucker auf das Materialband 1 gedruckt wurden. Die Positionsmarker 5 enthalten Informationen bezüglich ihrer Position auf dem Materialband 1. Weiterhin ist die Fehlstelle 6 zu erkennen. Die Visualisierungsvorrichtung (nicht gezeigt) blendet die Markierung 7 ein, um dem Qualitätsingenieur das Auffinden der Fehlstelle zu erleichtern. Neben der Markierung 7 werden von der Visualisierungsvorrichtung zusätzliche Daten 8 zu der Fehlstelle angezeigt, die dem Qualitätsingenieur bei der Beurteilung der Fehlstelle dienlich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Materialband
- 2
- Visualisierungsvorrichtung
- 3
- Markierungseinheit
- 4
- Oberflächeninspektionssystem
- 5
- Positionsmarker
- 6
- Fehlstelle
- 7
- Markierung
- 8
- zusätzliche Daten
- 9
- Lesevorrichtung
- 10
- Erkennungsvorrichtung
- 11
- Spulvorrichtung
- 12
- Datenbank
