DE19732484A1

DE19732484A1 - Method to detect faults on surface of flexible strip of material

Info

Publication number: DE19732484A1
Application number: DE19732484A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Bavendiek; Thomas Lesch
Original assignee: Parsytec Computer GmbH
Current assignee: Isra Parsytec GmbH
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 1999-02-18

Abstract

The method involves illuminating a two-dimensional field (3) of the surface of the material and scanning the surface with at least one matrix camera. Focusing is used for detection of the surface of the convex curved material strip (2) on the guide roller. The focusing considerably increases the scattering effect of the reflective convex curved surface. An Independent claim is also given for a device for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Fehlern auf der Oberfläche eines flexiblen Materialbandes, das zum Transport über wenigstens eine Umlenkrolle geführt wird, bei dem ein zweidimensional erstrecktes Feld der Oberfläche mit einer Strahlungsquelle beleuchtet und mit wenigstens einer Matrixkamera abgetastet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.The invention relates to a method for detecting errors on the surface of a flexible material tape, which for Transport over at least one pulley is carried out at with a two-dimensionally extended field of the surface a radiation source illuminated and with at least one Matrix camera is scanned. The invention further relates to a device suitable for carrying out the method.

Es ist bekannt, Fehler auf der Oberfläche von transportierten, ggf. auch schnell transportierten Materialbändern dadurch zu detektieren, daß ein Feld der Oberfläche mit einer Strahlungs quelle beleuchtet und das beleuchtete Feld mit einer Kamera abgetastet wird. Die Anordnung von Kamera und Strahlungsquelle kann dabei so erfolgen, daß die von der Materialoberfläche reflektierten Strahlen der Strahlungsquelle direkt in die Kamera gelangen (Hellfeldbeleuchtung), so daß etwaige Fehler die Intensität der reflektierten Strahlung vermindern, also in einer hellen Umgebung dunkel auftreten. Bekannt ist ferner, die Kamera so anzuordnen, daß die von einer fehlerfreien Ober fläche reflektierte Strahlung nicht in die Kamera gelangt (Dunkelfeldbeleuchtung), so daß nur an Fehlern gestreute Strahlung von der Kamera aufgenommen wird. Im Bild der Kamera treten Fehler somit hell gegenüber einer dunklen Umgebung auf.It is known to have flaws on the surface of transported, possibly also quickly transported material tapes detect that a field of the surface with a radiation source illuminated and the illuminated field with a camera is scanned. The arrangement of the camera and radiation source can be done so that the surface of the material reflected rays of the radiation source directly into the Camera arrive (bright field lighting), so that any errors reduce the intensity of the reflected radiation, i.e. in appear dark in a bright environment. It is also known arrange the camera so that it is free from errors area reflected radiation does not get into the camera (Dark field lighting) so that only scattered errors Radiation is picked up by the camera. In the picture of the camera errors appear bright compared to a dark environment.

Es ist bereits in Betracht gezogen worden, auch die Oberfläche flexiblen Materialbändern, beispielsweise von mitlicht empfindlichem Material beschichteten fotografischen Filmen, in der genannten Weise auf Fehler hin zu untersuchen. Zur Erzie lung definierter Reflexionsbedingungen ist dabei das beleuch tete Feld in einem ebenen Abschnitt zwischen zwei Umlenkrollen erzeugt worden. Es zeigt sich allerdings, daß die Fehlerdetek tion dabei durch Vibrationen des geförderten flexiblen Mate rials deutlich beeinträchtigt wird. Es ist daher versucht wor den, Maßnahmen zu ergreifen, die eine möglichst vibrationsarme Vorförderung des flexiblen Materials erlauben. Eine deutliche Verbesserung ist dabei jedoch nicht erreicht worden.It has already been considered, including the surface flexible material tapes, for example from mitlicht sensitive material coated photographic films, in to investigate for errors in the manner mentioned. To educate The lighting is defined reflection conditions ted field in a flat section between two pulleys generated. It turns out, however, that the error detection tion by vibrations of the promoted flexible mate rials is significantly impaired. It is therefore tempted to take measures that are as low-vibration as possible Allow advance conveyance of flexible material. A clear one However, improvement has not been achieved.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht somit dar in, eine verbesserte Fehlerdetektion auch bei flexiblen Mate rialbändern zu ermöglichen.The problem underlying the invention thus exists in, improved error detection even with flexible mate rialbands to enable.

Dieses Problem ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Detektion auf der Oberfläche des auf der Umlenkrolle konvex gekrümmten Mate rialbandes und die Beleuchtung des Feldes auf der gekrümmten Oberfläche mit einer Fokussierung, die die Streuwirkung der reflektierenden konvex gekrümmten Oberfläche im wesentlichen aufhebt, vorgenommen wird.This problem is according to the invention with a method of initially mentioned type solved in that the detection on the surface of the mate convex on the pulley rialbandes and the lighting of the field on the curved Surface with a focus that reflects the scattering effect of the reflective convex curved surface essentially cancels, is made.

Erfindungsgemäß wird somit die Fehlerdetektion auf dem auf der Umlenkrolle umgelenkten Materialband vorgenommen, das durch die unmittelbare Auflage auf der Umlenkrolle für Vibrationen deutlich weniger anfällig ist als in einem ebenen Abschnitt, in dem das Materialband zwischen zwei Umlenkrollen im wesent lichen frei schwebend gespannt ist. Zur Erzielung definierter Beobachtungsbedingungen kann erfindungsgemäß die Beleuchtung der Oberfläche mit einer Fokussierung vorgenommen werden, die die Streuwirkung der fehlerfreien gekrümmten Oberfläche für reflektierte Strahlung im wesentlichen aufhebt, so daß auf die das beleuchtete Feld abtastende Kamera parallele Strahlung gelangen kann. Es ist auch möglich, das von der gekrümmten Oberfläche reflektierte Licht so zu fokussieren, daß die Streu wirkung der gekrümmten Oberfläche aufgehoben wird.According to the invention, the error detection on the on the Deflection roller deflected material tape made by the immediate support on the pulley for vibrations is significantly less susceptible than in a flat section, in which the material strip between two deflection rollers essentially lichen is freely suspended. To achieve more defined According to the invention, observation conditions can be lighting the surface with a focus that the scattering effect of the flawless curved surface for essentially reflects reflected radiation, so that on the camera scanning the illuminated field parallel radiation can reach. It is also possible that of the curved Focus surface reflected light so that the stray effect of the curved surface is canceled.

Auf diese Weise läßt sich eine sehr zuverlässige Fehlerdetek tion insbesondere für die Fehlerarten, die auf der Oberfläche von flexiblen Materialbändern zu detektieren sind, mit einer Hellfeldbeleuchtung vornehmen.In this way, a very reliable error detection can be carried out tion in particular for the types of defects that appear on the surface of flexible material strips can be detected with a Carry out bright field lighting.

In einer sehr zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung er folgt die Beobachtung des Feldes mit einer radial zur gekrümm ten Oberfläche ausgerichteten Matrixkamera, für die also eine größtmögliche Symmetrie für die Oberflächenabtastung vorliegt.In a very useful embodiment of the invention, he follows the observation of the field with a radial to curved th surface aligned matrix camera, for which one there is the greatest possible symmetry for the surface scanning.

Die erfindungsgemäße fokussierte Beleuchtung läßt sich in prinzipiell verschiedener Weise realisieren. In einer ersten Ausführungsform wird eine konkav gekrümmte Strahlungsquelle verwendet, die in der radialen Beobachtungsrichtung der Kamera ausgespart ist. Die Ausstrahlungsrichtung der konkav gekrümm ten Strahlungsquelle wird vorzugsweise so ausgebildet sein, daß die auf der gekrümmten fehlerfreien Oberfläche reflek tierte Strahlung im wesentlichen parallel gerichtet ist.The focused lighting according to the invention can be in basically implement different ways. In a first Embodiment becomes a concave curved radiation source used in the radial viewing direction of the camera is spared. The beam direction of the concave curve th radiation source will preferably be designed such that the reflect on the curved defect-free surface oriented radiation is directed essentially parallel.

In einer anderen Ausführungsform wird die fokussierte Beleuch tung mit einem teildurchlässigen Strahlteiler auf die ge krümmte Oberfläche gelenkt. Der Strahlteiler ist dabei zweck mäßigerweise im Strahlengang zwischen dem beleuchteten Feld der Oberfläche und der Kamera angeordnet und lenkt einerseits die fokussierte Beleuchtung auf die Oberfläche des Material bandes und läßt andererseits die von der fehlerfreien Ober fläche reflektierte, im wesentlichen parallele Strahlung zur Kamera durch. In another embodiment, the focused lighting with a partially transparent beam splitter curved surface steered. The beam splitter is used here moderately in the beam path between the illuminated field the surface and the camera arranged and steers on the one hand the focused lighting on the surface of the material bandes and on the other hand leaves the from the flawless waiter surface reflected, essentially parallel radiation to Camera through.

Zur Lösung des oben genannten Problems ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeich net durch eine fokussierte Strahlen aussendende Strahlungs quelle, deren Fokussierung die Streuwirkung der reflektieren den konvex gekrümmten Oberfläche im wesentlichen aufhebt. Alternativ kann bei einer parallele Strahlung aussendenden Strahlungsquelle eine fokussierende Detektionseinrichtung vor gesehen sein, deren Fokussierung die Streuwirkung der konvex gekrümmten Oberfläche im wesentlichen aufhebt.To solve the above problem is a device characterized for performing the method according to the invention net by a radiation emitting focused rays source, the focus of which reflect the scattering effect of the essentially eliminates the convex curved surface. Alternatively, emit in the case of parallel radiation Radiation source before a focusing detection device be seen, the focus of which is the scattering effect of the convex essentially eliminates curved surface.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Vorteile der erfin dungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:Further advantageous configurations and advantages of the inventions device according to the invention and the method according to the invention are shown below with reference to in the drawing Exemplary embodiments explained. Show it:

Fig. 1 - eine Anordnung zur Fehlerdetektion mit einer konkav gekrümmten Strahlungsquelle Fig. 1 - an arrangement for error detection with a concavely curved radiation source

Fig. 2 - eine andere Ausführungsform mit einem fokussie renden Reflektor und einem teildurchlässigen Strahlteiler. Fig. 2 - another embodiment with a focussing reflector and a partially transmissive beam splitter.

In Fig. 1 ist ein auf der Oberfläche einer Umlenkrolle 1 auf liegendes flexibles Materialband 2 angedeutet, dessen Ober fläche im Bereich eines Feldes 3 von einer Strahlungsquelle 4 beleuchtet wird. In radialer Ausrichtung zur Umlenkrolle 1 - und damit zur gekrümmten Oberfläche des Materialbandes 2 - ist eine Matrixkamera 5 angeordnet, die aus einer einzigen Kamera, aber auch aus einer linienförmigen oder matrixförmigen Anordnung von Teilkameras bestehen kann.In Fig. 1 is indicated on the surface of a guide roller 1 on lying flexible material strip 2 , the upper surface in the area of a field 3 is illuminated by a radiation source 4 . Arranged in radial alignment with the deflection roller 1 - and thus with the curved surface of the material strip 2 - is a matrix camera 5 , which can consist of a single camera, but also of a linear or matrix-shaped arrangement of sub-cameras.

Die Strahlungsquelle 4 ist beiderseits einer Aussparung 6 für die in radialer Richtung zur Kamera 5 von der Oberfläche des Materialbandes 2 reflektierten Strahlung angeordnet und zylin drisch konkav gewölbt so ausgebildet, daß die von beiden Sei ten auf das Feld 3 gesandte Strahlung als im wesentlichen par alleles Licht in radialer Richtung durch die Aussparung 6 zur Kamera 5 reflektiert wird, wenn eine fehlerfreie Oberfläche vorliegt. Dadurch ist mit der gekrümmten Oberfläche des Mate rialbandes 2 eine einwandfreie Hellfeldbeleuchtung realisiert.The radiation source 4 is arranged on both sides of a recess 6 for the radiation reflected in the radial direction to the camera 5 from the surface of the material strip 2 and cylindrically concave curved so that the radiation sent from both sides to the field 3 as essentially par alleles Light is reflected in the radial direction through the cutout 6 to the camera 5 if a defect-free surface is present. As a result, a perfect bright field illumination is realized with the curved surface of the mate rialband 2 .

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besteht eine Strahlungsquelle 4' für eine fokussierte Strahlung aus einem Strahler 7 für paralleles Licht, dessen Strahlung auf einen konkav gewölbten Spiegel 8 fällt. Das vom Spiegel 8 reflek tierte Licht gelangt auf einen teildurchlässigen Strahlteiler 9, der im Strahlengang zwischen dem Feld 3 der gekrümmten Oberfläche und der Kamera 5 angeordnet ist. In dem dargestell ten Ausführungsbeispiel weist der Strahlteiler 9 eine Neigung von 45° zur optischen Achse der Kamera 5 auf, die mit der ra dialen Richtung für die gekrümmte Oberfläche zusammenfällt. Der Strahlteiler 9 lenkt die vom Spiegel 8 reflektierte fokus sierende Strahlung auf die gekrümmte Oberfläche zur Ausbildung des beleuchteten Feldes 3 und läßt die vom Feld 3 bei einer fehlerfreien Oberfläche reflektierte parallele Strahlung teil weise zur Kamera 5 durch.In the embodiment shown in FIG. 2, a radiation source 4 ′ for focused radiation consists of a radiator 7 for parallel light, the radiation of which strikes a concave mirror 8 . The light reflected by the mirror 8 reaches a partially transparent beam splitter 9 which is arranged in the beam path between the field 3 of the curved surface and the camera 5 . In the embodiment shown, the beam splitter 9 has an inclination of 45 ° to the optical axis of the camera 5 , which coincides with the radial direction for the curved surface. The beam splitter 9 directs the reflected radiation from the mirror 8 focusing radiation on the curved surface to form the illuminated field 3 and lets the parallel radiation reflected by the field 3 with a defect-free surface partially to the camera 5 .

Auch mit dieser Anordnung ist eine einwandfreie Hellfelddetek tion von Fehlern auf der Oberfläche eines auf der Umlenkrolle 1 gekrümmten Materialbandes 2 möglich.With this arrangement, a flawless bright field detection of defects on the surface of a curved material strip 2 on the guide roller 1 is possible.

Eine mögliche weitere Detektion des im wesentlichen parallel der fehlerfreien gekrümmten Oberfläche reflektierten Lichts sieht eine Fokussierung des parallelen Lichts und Ein satz einer Blende im Fokus (punkt- oder linienförmig) vor, so daß fehlerfrei reflektiertes Licht nicht zur Kamera gelangt. An Fehlern gestreutes Licht hingegen gelangt an der Blende vorbei zur Kamera und wird als helle Erscheinung vor einem dunklen Hintergrund erkannt.A possible further detection of the essentially parallel of the flawless curved surface Light sees a focus of parallel light and on set an aperture in focus (point or line), see above that correctly reflected light does not get to the camera. In contrast, light scattered from defects reaches the aperture over to the camera and appears as a bright appearance in front of you dark background detected.

Die Aufhebung der Streuwirkung der gekrümmten Oberfläche mit einer fokussierenden Detektionseinrichtung ergibt sich, wenn in Fig. 2 der Strahlengang umgekehrt, die Positionen von Strahlungsquelle 7 und Kamera 5 also vertauscht werden. Auch damit ist eine erfindungsgemäße Fehlerdetektion möglich.The scattering effect of the curved surface is eliminated with a focusing detection device if, in FIG. 2, the beam path is reversed, the positions of radiation source 7 and camera 5 are thus interchanged. Fault detection according to the invention is also possible with this.

Obwohl die dargestellten Ausführungsbeispiele Strahlengänge für Hellfelddetektionen zeigen, ergeben sich die erfindungs gemäßen Vorteile auch bei einer Realisierung einer Dunkelfeld beleuchtung.Although the illustrated exemplary embodiments have beam paths show for bright field detections, the invention results according advantages even when realizing a dark field lighting.

Claims

1. A method for detecting defects on the surface of a flexible material band (2) which is guided for transport over at least one deflection roller (1), in which a two-dimensional erstrecktes field (3) surface of the top with a radiation source (4, 4 ' ) is illuminated and scanned with at least one matrix camera ( 5 ), characterized in that the detection on the upper surface of the convexly curved material strip ( 2 ) on the deflection roller ( 1 ) and the illumination of the field ( 3 ) on the curved surface with a focus that essentially eliminates the scattering effect of the reflecting convex curved surface.

2. The method according to claim 1, characterized in that the observation of the field ( 3 ) with a radially to the curved surface ge aligned matrix camera ( 5 ) it follows.

3. The method according to claim 2, characterized by the use of a concave curved radiation source ( 4 ), which is saved in the radial direction of observation of the camera ( 5 ).

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the focused illumination with a teildurchmitti gene beam splitter ( 9 ) is directed to the curved surface.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the focusing of the lighting with a concave cylindrical mirror ( 8 ) is generated.

6. The device, suitable for carrying out the method according to any one of claims 1 to 5, characterized by a focused radiation-emitting radiation source ( 4 , 4 '), the focusing of which substantially eliminates the scattering effect of the reflecting convexly curved surface.

7. The device according to claim 6, characterized by a radially aligned to the curved surface matrix camera ( 5 ) and a concavely curved radiation source ( 4 ) which is recessed in the radial observation direction of the camera ( 5 ).

8. The device according to claim 6, characterized by a radiation source ( 4 '), which consists of a parallel radiation emitter ( 7 ) and a curved mirror ( 8 ), and by a semitransparent Strahltei ler ( 9 ) in the beam path between the Surface of the material band ( 2 ) and the camera ( 5 ) is arranged so that part of the radiation from the radiation source ( 4 ') reaches the curved surface and essentially parallel radiation is reflected towards the camera ( 5 ).

9. Device suitable for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized by a focusing detection device whose focus the scattering effect of the convex curved surface in the essentially cancels.