DE19749667C2 - Inspektion von farbigen Oberflächen - Google Patents
Inspektion von farbigen OberflächenInfo
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Description
Bei der Qualitätskontrolle von Materialien mit Hilfe der
Bildverarbeitung, insbesondere bei der Inspektion von farbigen
Oberflächen, steht man oft vor dem Problem, daß die erhältlichen
Farbkameras Farbunterschiede nicht in derselben Weise beurteilen
wie der menschliche Betrachter. Ursache dafür ist, daß die drei
oder vier Farbkanäle einer Kamera andere spektrale
Empfindlichkeiten aufweisen wie die menschlichen Rezeptoren.
Eine echte Farbmessung ist bisher nur mit spektroskopischen
Messgeräten möglich, die mit einer spektralen Auflösung von
mindestens 10 nm die Spektralanteile von Bildpunkten messen und
zu normierten Farbräumen verrechnen (siehe CIE No. 15.2,
Colorimetry, zweite Edition, 1986). Diese Geräte benötigen
jedoch einen relativ großen Meßfleck (ca. 1 mm2) und eine lange
Meßdauer (< 1 ms), so daß sie für Inspektionsaufgaben in der
Qualitätssicherung nur bedingt in Frage kommen und auf
Stichproben begrenzt bleiben.
Zur Farbinspektion, d. h. zur Messung von Farbe oder von
Änderungen an farbigen Materialien (Objekten) werden bisher zwei
Systeme verwendet, Farbkameras sowie Spektralphotometer.
- a) Farbkameras besitzen drei oder vier Farbkanäle. Die
spektralen Anteile eines jeweiligen Bildpunktes werden in
verschiedene Farbkanäle aufgesplittet, indem in die
Abbildungsoptik entweder Farbfilter (Glas, LCD,
Interferenzfilter), Prismen oder Gitter eingefügt werden und
die verschiedenen Farbanteile durch einen oder mehrere
Sensorbereiche aufgenommen und gemessen werden. Die
aufgenommenen Bilder sind dabei umso farbtreuer je mehr die
Transmissions-Kennlinien und Empfindlichkeiten des Sensors
dem des menschlichen Auges entsprechen (wo ebenfalls drei
verschiedene Rezeptoren existieren). Aufgrund von Driften
und Fertigungstoleranzen der Aufnahmeeinheit kann dies
jedoch nie vollständig erreicht werden. Bei Videosystemen
spielt dies eine nur untergeordnete Rolle, weil die
Farbunterschiede nur im Prozentbereich liegen. Bei einer
automatischen Bildauswertung, wie es in der industriellen
Qualitätskontrolle notwendig ist, sind jedoch zwangsläufig
Fehlklassifikationen die Folge. Daher können mit solchen
Kameras nur Angaben zu Farbunterschieden innerhalb eines
Bildes getroffen werden, jedoch keine Aussagen zum absoluten
Farbwert.
Spezifische Gestaltungen von Farbkameras finden sich in den folgenden, hier näher dargelegten Schriften. Die EP 750 207 A2 (Kodak) beschreibt einen optischen Array und einen Bildsensor, bei dem die einfallenden Lichtstrahlen chromatisch aufgefächert werden und mit einer Zusammenstellung von diffraktiven Elementen auf primäre Rot-, Grün- und Blau-Bereiche von jeweils zugeordneten fotosensitiven Elementen verteilt werden (vgl. dort die Zusammenfassung und die Fig. 1 und 10 sowie Seite 4, Zeilen 4 bis 8 und Zeilen 53 bis 57). Aus der EP 315 939 A2 (Honeywell) ist ein Farbsignal-Sensor auch nach Art einer Farbkamera bekannt, der ebenfalls mit einer spektralen Auffächerung arbeitet, die auf ein zeilenförmiges Detektor- Array (dort 16) verteilt wird, das eine Reihe von Fotodioden besitzt, die zeitlich nacheinander ausgelesen werden, um ein Ausgangssignal zu ergeben, das über der Zeit die spektrale Zusammensetzung des aufgefächerten Lichtstrahls ergibt (vergleiche dort die Zusammenfassung, Fig. 1 sowie Seite 2, Zeilen 27 bis Seite 3, Zeile 4, insbesondere Seite 2, Zeile 48 bis 51 und Seite 3, Zeile 5 bis 8 sowie die zugehörige Fig. 2). In ähnlicher Weise arbeitet die EP 315 938 A2 (Honeywell), die zwei aufgefächerte Lichtstrahlen verwendet, einen von einem Referenzobjekt und einen von dem Meßobjekt, vgl. dort die Zusammenfassung, die Fig. 1, 4 und 5 sowie Spalte 2, Zeilen 8 bis 31 und Spalte 3, Zeile 50 bis Spalte 4, Zeile 21. Dabei werden kleine Mikrolinsen (dort 41) verwendet, die vor einer Meßebene so angeordnet sind, daß hinter jeder Mikrolinse ein Sensor für den Referenzstrahl (dort R) und ein Sensor für den Meßstrahl (dort S) eines jeweiligen Wellenlängen- Abschnitts liegt, wie in Spalte 4, Zeilen 42 bis Spalte 5, Zeile 10 mit Bezug auf die dortige Fig. 7 erläutert wird.
Keine der detaillierter beschriebenen Ausbildungen von Farbkameras ist in der Lage, hohe Auslesegeschwindigkeiten bei gleichzeitig guter Farbberechnung zur Verfügung zu stellen. - b) Mit Spektralphotometern ist eine Aussage über den absoluten Farbwert möglich. Um eine objektive Messung überhaupt zu ermöglichen, wurde bereits zu Beginn dieses Jahrhunderts von der CIE eine Spektral-Empfindlichkeitskurve definiert, die weitestgehend der des Menschen entspricht. Um die menschlichen Rezeptoren nachzubilden, sind in Abständen von 2, 5 oder 10 nm Empfindlichkeiten definiert, so daß eine reproduzierbare Farbbeurteilung erst ermöglicht wurde. Mit Hilfe von Spektroskopiegeräten, die mindestens 32 Wellenlängenbereiche im sichtbaren Spektrum zwischen ca. 400 und 700 nm im Abstand von 10 nm abtasten, ist eine objektive Farbmessung möglich. Verschiedene Farbräume wurden definiert, die bei Bekanntheit der Spektralanteile ineinander umrechenbar sind. Ein Spektralphotometer zerlegt dabei das reflektierte Licht eines Meßpunktes in seine verschiedenen Spektralanteile und ermittelt so den Farbwert. Die Geräte sind jedoch für eine Anwendung in der Qualitätskontrolle ungünstig, da sie nur genau einen Meßpunkt abbilden und eine relativ lange Meßdauer besitzen (ca. 1 Messwert/ms), also eine mögliche Abtastfrequenz auf 1 kHz beschränkt wäre. Heutige Bildverarbeitungssysteme müssen dagegen in der Lage sein mehrere Millionen Bildpunkte pro Sekunde zu erfassen und auszuwerten, also eine Abtastfrequenz von mehr als 1 MHz bereitzustellen.
Es soll ein Verfahren und eine Einrichtung vorgeschlagen werden,
die zum einen eine spektroskopische Messung der Farbe
ermöglichen und zum anderen die Echtzeitanforderungen für die
industrielle Inspektion erreichen, worin die Erfindung ihre
Aufgabe sieht. Gelöst wird diese Aufgabe mit Anspruch 1.
Die Erfindung erlaubt es, alle relevanten Spektralanteile von
Bildpunkten zur Farbinspektion zu erfassen und zu Farbkanälen zu
verrechnen, so daß eine absolute Farbmessung oder
Änderungsmessung in Echtzeit (z. B. größer 100.000 Punkte/sec)
möglich wird und die Empfindlichkeiten eines menschlichen Auges
nachgebildet werden können. Die hohe mögliche
Aufnahmegeschwindigkeit ist für eine industrielle
Qualitätskontrolle geeignet.
Es erfolgt erfindungsgemäß eine im wesentlichen kontinuierliche
spektrale Zerlegung, um die unterschiedlichen Spektralanteile
eines insbesondere Bildpunktes auf bevorzugt mindestens
16 bis 32 benachbarte (lichtempfindliche) Sensorelemente
abzubilden. Für die industrielle Oberflächeninspektion erfolgt
dies für zumindest zwei, insbesondere eine Vielzahl von
Bildpunkten bzw. Bildbereichen gleichzeitig (Anspruch 3). Mit
einem taktweisen Auslesen der kleinen Bildbereiche, insbesondere
Bildpunkte, werden die Meßwerte erhalten. Dazu wird eine
Flächenkamera verwendet, wobei in der einen Dimension y die
Ortsauflösung der abgebildeten Objektlinie realisiert wird, in
der anderen Richtung x ihre Spektralauflösung erfolgt.
Eine schnelle Inspektion ist möglich, weil für jeden (kleinen)
Bildbereich alle Spektralanteile parallel aus der Flächenkamera
ausgelesen werden. Die Anteile werden gewichtet und in Echtzeit
miteinander verrechnet, was digital oder analog geschehen kann
(Anspruch 4, Anspruch 5).
Durch eine Relativbewegung zwischen Kamera und des
beispielsweise als Bahn ausgebildeten Materials (Objektes) wird
eine flächenhafte Oberflächeninspektion durchgeführt. Die
Oberfläche wird dabei zeilenweise abgetastet (Anspruch 3,
Anspruch 4). Die Farbe wird aus der Verknüpfung der ausgegebenen
Datenkanäle berechnet und kann nachverarbeitet werden, um eine
Farbinspektion durchzuführen (Anspruch 5).
Die Wichtung zur Anpassung an die Empfindlichkeitskurve des
menschlichen Auges kann entweder analog durch Analogverstärker
mit unterschiedlichen, insbesondere spannungsgesteuerten
Verstärkungsfaktoren und anschließender Analogsummation erfolgen
(Anspruch 6), oder digital nach einer A/D-Wandlung durch
Multiplikation mit einem Wichtungsfaktor und anschließender
Verrechnung. Das Ergebnis einer solchen Linearkombination kann
direkt ein Farbraum nach CIE-Norm sein (z. B. XYZ, Luv).
Beispiele erläutern und ergänzen die Erfindung.
Fig. 1 erläutert die Abbildung einer Objektlinie Oi, bestehend
aus Bildpunkten, auf eine spektral aufgefächerte Fläche
einer Flächenkamera 30, 31.
Fig. 2 veranschaulicht eine Anpaßschaltung für die
Zusammenfassung der Meßwerte der aufgefächerten
Spektralfläche 30, 31 zu einem Meßwert Fi für die Farbe.
Fig. 3 veranschaulicht perspektivisch die Orts- und
Spektralauffächerung x, y.
Am Beispiel der Oberflächenanalyse soll ein Verfahren als
Beispiel erläutert werden. Die Problemstellung sei, eine
Endloskontrolle eines Bahnmaterials in einem speziellen Farbraum
durchzuführen und Unterschiede zu detektieren. Diese Aufgabe
soll on-line, also im Betrieb in Echtzeit gelöst werden.
Gegeben sei ein Bahnmaterial 10, das eine Breite B von 120 mm
besitzt und auf Farbfehler der Größe von 1 mm hin untersucht
werden soll. Die max. Vorschubgeschwindigkeit v sei 600 mm/sec.
Geeignet dazu ist ein Kamerasystem mit Sensor 30, der in
Richtung der Breite des Bahnmaterials eine Ortsauflösung von
0,5 mm besitzt, also eine Zeilenlänge von mindestens
240 Sensorelementen, so daß pro mm Bahnbreite 2 solche Elemente
Abtastwerte verfügbar machen. Der Sensor stellt außerdem für
jeden Ortspunkt Oi nicht nur ein Sensorelement zur Verfügung,
sondern 32 in Richtung der Bahnbewegung beabstandete
Sensorelemente 31. Durch ein Prisma oder Gitter 20 wird das
Licht eines Ortspunktes Oi der Bahn spektral zerlegt und auf die
jeweiligen der 32 benachbarten Sensorelemente 31 abgebildet. Der
Sensor 30 sollte zudem die Möglichkeit besitzen, alle 32 über
das Gitter 20 abgebildeten und spektral aufgefächerten Zeilen
parallel auszulesen. Die 32 Ausgangskanäle 35 werden jeweils an
einen VCA 40i (i = a, b . . .; VCA = Voltage Controlled Amplifier)
geführt. Durch eine externe Steuerung mit programmierbaren
Spannungen für die VCAs können dann unterschiedliche
Verstärkungsfaktoren der einzelnen Verstärker 40i (i = a, b . . .)
eingestellt werden. Alle Ausgänge der VCAs 40i werden
anschließend auf jeweils einen der Summiereingänge eines
Addierers 42 geführt und dort aufsummiert. Zur Abtastung der
Oberfläche in Vorschubrichtung ist die Zeilenfrequenz größer als
(600.2) Zeilen/sec, um die notwendige Auflösung zu realisieren,
die oben vorausgesetzt wurde.
Spezifikation eines Sensors 30, als Beispiel, der
240 Sensorelemente (im Folgenden "SE") in Bahnquerrichtung und
32 SE nebeneinander in Bahnrichtung v aufweist, um dem
Meßproblem angepaßt zu sein:
256 × 32 SE, 32 Ausgangskanäle,
Auslesefrequenz der SE (pro Kanal größer als 1200.256) = 307 kHz
Gesamtdatenrate: 307 kHz.32 Kanäle = 9,8 MHz
256 × 32 SE, 32 Ausgangskanäle,
Auslesefrequenz der SE (pro Kanal größer als 1200.256) = 307 kHz
Gesamtdatenrate: 307 kHz.32 Kanäle = 9,8 MHz
Ein Bildpunkt beschreibt einen kleinen Bildbereich, der am
deutlichsten aus der Fig. 3 hervorgeht, die eine schematische
Veranschaulichung der Wirkung des Auffächerers - der in Fig. 1
z. B. als Prisma 20 ausgebildet sein kann - verdeutlicht. Die
Bildpunkte, die dort dargestellt sind, sind mit 21a, 21b, 21c
bezeichnet, da sie alle entlang der Objektlinie Oi liegen, die
von der Materialbahn 10 abgetastet werden soll, die sich mit der
Geschwindigkeit v in der Fig. 1 nach rechts bewegt. Die Linie
Oi ist ausgerichtet in der y-Richtung und hat eine Länge, die
(zumindest) der Breite B des Bahnmaterials 10 entspricht, das
auf seine Farbe oder auf Farbfehler hin untersucht werden soll.
Der Farbfächer 20 verursacht für die drei in der Fig. 3
veranschaulichten Bildpunkte (kleinen Bild- oder Objektbereiche)
ein Auffächern ihres Spektrums entlang der Richtung x, die
senkrecht zu der zuvor definierten y-Richtung liegt. Der
Bildpunkt 21a als Repäsentant eines kurzen Linienabschnitts Oi,
der als kleiner Bildbereich oder Objektbereich bezeichnet wurde,
wird mit seinem Spektrum aufgefächert entlang der Richtung x,
die ja auf die Flächenkamera 30 projiziert wird. Entlang der
Richtung x sind auf dem als Flächenkamera ausgebildeten Sensor
viele nebeneinanderliegende Sensorelemente angeordnet, die
gleichzeitig für jede spektral zerlegte Farbe des
Bildpunktes 21a einen Meßwert zur Verfügung stellen können, der
mit einem Auslesetakt über die Ausgangskanäle 35 und die jeweils
zugehörigen Meßverstärker 40i zur Verfügung gestellt werden
kann. Alle diese gleichzeitigen Meßwerte für die
unterschiedlichen Farbintensitäten im Spektrum des
Bildpunktes 21a können in der Schaltung gemäß Fig. 2 zu einem
gemessenen Farbwert Fi zusammengefaßt werden, wobei zuvor die
einzelnen Verstärker 40i mit unterschiedlichen
Gewichtungsfaktoren, die bei einer Analogstufe einer
Multiplikation entsprechen, gewichten können. Für den
Bildpunkt 21a der Fig. 3 steht damit im ersten Auslesetakt der
Flächenkamera 30 ein absoluter Farbwert Fi (i = 1) zur Verfügung.
In gleicher Weise ist für den in y-Richtung von Fig. 3
benachbarten Bildpunkt 21b eine spektrale Auffächerung
realisiert, die nicht auf dieselben Sensorelemente in der
Flächenkamera 30 trifft, sondern auf die in Ausleserichtung y
direkt benachbarten Sensorelemente. Im zweiten Auslesetakt
werden diese Sensorelemente über dieselben Verstärker 40i
ausgelesen und bilden einen zweiten Farbwert Fi, wobei i = 2. In
gleicher Weise ergibt sich eine spektrale Messung für den
Bildpunkt 21c von Fig. 3.
Die jeweiligen Sensorelemente, die derselben Wellenlänge oder
einem kleinen Wellenlängenbereich zugeordnet sind, weil das
Sensorelement eine gewisse Erstreckung in x-Richtung aufweist,
sind in einer Linie angeordnet, die in der Fig. 1 mit 31
bezeichnet ist. Es werden eine Vielzahl von Linien,
beispielsweise 16 oder 32 nebeneinander in dem Flächensensor 30
vorgesehen sein, so daß gleichzeitig die zu messende Objektlinie
Oi örtlich aufgelöst entlang der Richtung y und spektral
aufgelöst in der x-Richtung zur Verfügung steht. Durch ein
taktweises Auslesen der einzelnen Sensorelemente entlang der
Sensorelement-Reihen 31 ergeben sich nacheinander Farbwerte Fi,
i = 1 . . . n, wobei im oben skizzierten Beispiel bei 256
Sensorelementen entlang einer der Sensorelement-Reihen 31 max.
256 Farbwerte Fi, i = 1 . . . 256 nacheinander zur Verfügung stehen,
falls nicht die Bahnbreite B zuvor endet.
Wird die auszumessende Materialbahn 10 mit der Geschwindigkeit v
vorwärtsbewegt, welche Vorwärtsbewegung in x-Richtung, also in
der Richtung der spektralen Auffächerung verläuft, so steht nach
einem jeweils vollständigen Auslesezyklus der Flächenkamera 30
entlang der Sensorelement-Linien 31 eine neue Meßmöglichkeit zur
Verfügung, die in einem vorher bestimmten Abstand von der zuerst
gemessenen Linie O1 jetzt die Objektlinie O2 ausmißt, im obigen
Beispiel beabstandet um 0,5 mm auf der Bahn 10. Für diese um
0,5 mm beabstandete Linie O2 wird wiederum ein Bild über das
spektral auffächernde Prisma 20 erhalten, wobei die
Ortsauflösung in y-Richtung und die Spektral-Auflösung in x-
Richtung erfolgt. Die Verstärker 40i geben hier taktweise
Farbwerte Fi ab, welcher Takt mit dem Ort in y-Richtung
korreliert ist; in gleicher Weise sind die nebeneinander
angeordneten Ausgangskanäle 35 korreliert jeweils mit einem eng
begrenzten Spektralfenster, so z. B. der erste Kanal, der zum
Verstärker 40a führt, mit einem engen Bereich aus dem Rot-
Spektrum und der letzte Kanal, der bei 16 nebeneinander
angeordneten Sensorelement-Linien 31 der Verstärker 40p wäre,
für einen engen Bereich aus dem Blau-Spektrum. Je dichter die
Linien 31 liegen, desto näher ist der zugehörige Meßwert an
einer Wellenlänge.
Aufgrund der Orientierung der Bahnbewegung v ist die
Geschwindigkeit der Bahn 10 oder deren Vorwärtsbewegung zu
synchronisieren mit jeweils einem vollständigen Auslesen einer
Sensorelement-Zeile 31, was so gestaltet werden kann, daß eine
Blende oder eine Kurzzeit-Belichtung stattfindet und während
sich die Bahn 10 weiterbewegt, die Flächenkamera 30 so
ausgelesen wird, daß im Abstand des Abtastrasters auf der
Bahn 10 bei der nächsten Belichtung oder Blendenöffnung die
neuen Objektlinie Oi+1 genau in dem Abstand von der zuvor
gehenden Objektlinie Oi liegt, der dem gewünschten Abtastraster
entspricht. Hinsichtlich des spektralen Auffächerns muß keine
Synchronisierung mit der Bahn 10 vorgenommen werden; hier können
je nach gewünschter Auflösung 16, 32 oder mehr
nebeneinanderliegende Sensorzeilen 31 zur Verbesserung der
Qualität des gemessenen Farbwertes festgelegt werden. Die Zeit
der Berechnung wird dadurch nicht erhöht, da jeweils für einen
kleinen Objektbereich die spektrale Auffächerung und damit der
aus ihr resultierende Meßwert Fi sofort zur Verfügung steht. Ein
konkretes Beispiel für eine Geschwindigkeit und eine Auflösung
in x- und y-Richtung war oben angegeben. Bei anderen
Vorschubgeschwindigkeiten v und/oder anderen Auflösungen der
Farben oder Farbfehler ergibt sich eine entsprechend andere
Mindest-Spezifikation des Sensors 30.
Durch nichtlineare Verknüpfung und Gewichtung der
Ausgangskanäle 35 können auch andere Eigenschaften des
menschlichen Auges nachgebildet werden, z. B. logarithmische
Kennlinien zum Helligkeitsempfinden etc. Für diese Einstellung
dient die Steuerbarkeit der Verstärker, die weiter oben als
VCA 40i bezeichnet werden und in Fig. 2 für die Kanäle 35
dargestellt sind. Die Kanäle 35 werden aus der Flächenkamera 30
von Fig. 1 abgeleitet und bilden eine spektrale Auffächerung
eines jeweiligen Objektbereichs oder kleineren Bildbereichs,
insbesondere eines Stücks einer Linie oder eines schmalen
Streifens, der der Vereinfachung halber "Bildpunkt" genannt
wird; er steht als eng begrenztes spektrales Fenster zerlegt an
jeweils einem der Verstärker 40a, 40b, 40c . . . 40z, deren
Ausgangswerte analog oder digital in einem Addierer 42
zusammengefaßt werden und einen Meßwert für die Farbe Fi ergibt.
Die zugehörige Additionsgleichung ist in Fig. 2 rechts neben
den Meßwert Fi angegeben, wobei j die Anzahl der nebeneinander
angeordneten Sensorelement-Linien 31 der Fig. 1 angibt, aj der
Gewichtungsfaktor des jeweiligen Verstärkers 40j ist und
I(lambdaj) die Intensität des engen Wellenlängenbereiches
lambdaj (λj) aus dem Spektrum ist, der diesem Bildpunkt und
diesem Verstärker 40j zugeordnet ist. Im Beispiel waren hier 32
nebeneinander angeordnete Sensorelement-Linien gewählt, also
j = 1 . . . 32, wobei das Spektrum in 32 enge Abschnitte aufgeteilt
wurde. Zur Ausbildung von logarithmischen oder an das
menschliche Auge angepaßte Kennlinien werden die
Verstärkungsfaktoren der zuvor erwähnten Verstärker 40i
verändert, für jeden engen Spektralbereich gesondert. Am
günstigsten wird diese Einstellung mit den spannungsgesteuerten
Verstärkern durch Vorgabe einer jeweiligen Spannung erreicht;
wird mit digitalen Multiplizierern gearbeitet, so wird der
Meßwert aus dem Flächensensor 30 zuvor A/D-gewandelt, um dann
den VCA auf digitaler Ebene durch digitale Multiplikation zu
realisieren. Verbleibt man auf analoger Ebene mit analogen VCAs,
so kann auch durch mehrere D/A-Wandler die Spannung zur
Verfügung gestellt werden, die die Verstärkung der Analog-
Verstärker bestimmt, welche Spannung von einem Computer digital
bereitgestellt wird, wobei die digitale Bereitstellung leicht
speicherbar und einfach änderbar ist. Letztere Variante wäre bei
einer Vielzahl von Farbmeß-Fenstern der Ausgangskanäle 35
preisgünstig, da D/A-Wandler preisgünstiger sind als A/D-
Wandler.
Das Beispiel der Fig. 1 läßt sich auf alle Anwendungen
ausdehnen, bei denen es auf eine objektive Beurteilung von Farbe
ankommt (z. B. Lacke etc.).
Durch die einstellbaren Verstärkungsfaktoren (in der Fig. 2 mit
Pfeil durch den jeweiligen VCA 40i dargestellt) ist ein
einfacher Weißabgleich möglich, so daß eventuelle
Fertigungstoleranzen und Driften sowie Beleuchtungsänderungen
(Driften oder andere Beleuchtungsspektren) schnell ausgeglichen
werden können.
Bei digitaler Wichtung der Ausgangskanäle 35 können auch die bei
CCDs auftretenden unterschiedlichen Sensitivitäten der
Sensorelemente innerhalb einer Zeile 31, d. h. innerhalb eines
- ein Spektralfenster definierenden - Spektralausgangskanals
berücksichtigt werden, soweit sie z. B. aus einer Weiß-Messung
zuvor bekannt waren. Die Wichtung übernimmt dabei mit die
Aufgabe einer Kompensation.
Claims (15)
1. Verfahren zur naturgetreuen Inspektion von Farben in
industrieller Anwendung mit einem sich in zwei
Richtungen (x, y) erstreckenden Sensor (30), bei dem
- a) eine im wesentlichen kontinuierliche spektrale Auffächerung (20) des einfallenden Lichtes von einem kleinen Bildbereich oder Objektbereich auf mehrere, in einer Richtung (x) benachbarte erste licht empfindliche Elemente (31) des Sensors (30) erfolgt;
- b) zumindest eine gleichzeitige, auch im wesentlichen kontinuierliche spektrale Auffächerung des einfallenden Lichtes von einem anderen kleinen Bildbereich oder Objektbereich auf mehrere, in derselben Richtung (x) benachbarte andere lichtempfindliche Elemente desselben Sensors (30) erfolgt;
- c) Meßwerte der einen lichtempfindlichen Elemente (31) ausgelesen (40i) und zu einem zugehörigen Farbwert des einen Objekt- bzw. Bildbereichs zusammengefaßt werden (42) sowie Meßwerte der anderen lichtempfindlichen Elemente ausgelesen (40i) und zu einem zugehörigen Farbwert des anderen Objekt- bzw. Bildbereichs zusammengefaßt werden (42).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die spektrale
Auffächerung in mindestens sechzehn, insbesondere
zweiunddreißig benachbarten Sensorelementen (31) für jeden
der mehreren Bild- oder Objektbereiche, insbesondere
Bildpunkte, erfaßt wird.
3. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem eine
Vielzahl von gleichzeitigen Messungen an dem Objekt in
unterschiedlichen kleinen Bildbereichen entlang einer
Linie (Oi) erfolgt, die im wesentlichen senkrecht (y) zur
Richtung (x) der Auffächerung verläuft und die
gleichzeitigen Messungen aus den Sensorelementen (31) des
Sensors zeilenweise nacheinander ausgelesen werden.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem jeder
Bildbereich oder Objektbereich linienförmig (Oi) ist und
spektral aufgefächert wird (20), um jeweils etwa senkrecht
zur Abtastzeile des flächigen Sensors (30) gleichzeitig
eine Gruppe (35) von verschiedenen Spektral-Meßwerten zu
ergeben, wobei jede Gruppe in einer Kombinierschaltung
(40; 40a, 40b, 40c . . .) zu einem naturgetreuen Meßwert (Fi)
für jeweils einen kleinen Bildbereich des gemessenen
Gesamtbereiches (Oi) als Teilbild des Objekts aus dem
spektral aufgefächerten kleinen Bildbereich zusammengefaßt
wird.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem für die
Farbinspektion die Meßwerte (Fi) nachverarbeitet werden.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem jeder
Meßwert über einen Verstärker (40a, 40b) in seiner
Amplitude verändert wird bzw. veränderbar ist, um einen
spektralbezogen gewichteten Meßwert (Fi; i = 1 . . . n) zu
erhalten.
7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei vorab an einem objektiv
weißen Objekt ein Weißabgleich der geprägten Meßwerte (Fi)
durch Einstellen von Vorgabe-Steuergrößen erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Auffächerung eine
spektrale Zerlegung ist.
9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die
kleinen Bildbereiche Bildpunkte sind.
10. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der
Bildbereich in Form jeweils einer Vielzahl aneinander
gereihter Bildpunkte des Objektes gebildet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1, Anspruch 4, Anspruch 5 oder
Anspruch 6, wobei die Kombinierschaltung analog oder
digital aufgebaut ist bzw. arbeitet.
12. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der zusammengefaßte
Meßwert für das Farb-Empfinden des menschlichen Auges
geprägt ist.
13. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Verstärker von einer
analogen Spannung oder einer digitalen Steuergröße
einstellbar ist bzw. eingestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Wichtung mit
Steuergrößen, die an die Charakteristik des menschlichen
Auges angepaßt sind, erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die kleinen Bildbereiche
kurz und schmal sind.
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DE10124943A1 (de) * | 2001-05-21 | 2002-12-05 | Nikolaus Tichawa | Sensormodul und Detektoranordnung zur zeilenweisen optischen Abtastung eines bewegten Objektes |
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-
1997
- 1997-11-10 DE DE19749667A patent/DE19749667C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CIE No.15.2, Colorimetry, zweite Edition, 1986 * |
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