DE19846530A1 - Verfahren zur Kontrolle einer flächigen oder räumlichen Verteilung - Google Patents
Verfahren zur Kontrolle einer flächigen oder räumlichen VerteilungInfo
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Abstract
Verfahren zur Kontrolle der Verteilung von Strukturen auf einer Oberfläche oder von Partikeln im Raum, wobei man, beispielsweise mit Videotechnik, ein optisches zweidimensionales Bild der Verteilung erzeugt, dieses in Bildelemente zerlegt, die mittlere Helligkeit jedes Bildelements bestimmt und entlang vorgewählter Reihen von Bildelementen die Differenz der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente berechnet. Diese Differenzwerte werden so auf einem Datenträger aufgezeichnet und/oder ausgegeben, daß eine Korrelation der Differenzwerte mit der Lage der Bildelemente auf dem Bild erhalten bleibt. Hieraus läßt sich ermitteln, an welchen Stellen Inhomogenitäten in der Verteilung der Strukturen auf einer Oberfläche oder der Partikel im Raum auftreten. Das Verfahren kann beispielsweise eingesetzt werden zur Beurteilung der Homogenität von Oberflächen, dem Detektieren von Oberflächenfehlern und zur Kontrolle des Öffnungswinkels und der Homogenität eines Sprühstrahls.
Description
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, mit dem die Verteilung von Strukturen auf
einer Oberfläche oder von Partikeln im Raum automatisch kontrolliert werden kann.
Bei Abweichungen vom Sollzustand können automatisch Warnmeldungen lokal
oder an einem entfernten Ort ausgegeben und/oder Korrekturmaßnahmen eingeleitet
werden. Das Verfahren ist beispielsweise geeignet, um den Erfolg einer Reinigung,
einer chemischen Umwandlung und/oder einer Beschichtung von Oberflächen wie
beispielsweise Metall- oder Kunststoffoberflächen automatisch zu kontrollieren,
ohne daß es hierzu eines menschlichen Eingreifens bedarf. Ein Einsatzgebiet ist
beispielsweise die Kontrolle von Oberflächenumwandlungen bzw. -beschichtungen
in der Stahlindustrie und im Fahrzeugbau. Weiterhin ist das Verfahren
beispielsweise geeignet, die räumliche Verteilung von Partikeln in einem
Sprühstrahl zu kontrollieren. Dabei kann einerseits der Öffnungswinkel des
Sprühstrahls und andererseits die Homogenität der Partikelverteilung im
Sprühstrahl automatisch kontrolliert werden. Einsatzgebiete hierfür sind einerseits
die Sprühtrocknung bzw. Sprüherstarrung von Lösungen, Suspensionen oder
Schmelzen mit dem Ziel, die Raum-Zeit-Ausbeute dieser Prozesse optimal zu
halten. Dient der Sprühstrahl jedoch dazu, eine Oberfläche möglichst gleichmäßig
zu beschichten, kann das Verfahren dazu dienen, den Beschichtungsvorgang im
Sollbereich zu halten.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Bilder einer Oberfläche in digitalisierter Form
auf einem Datenträger abzuspeichern und einer automatischen Bildanalyse nach
unterschiedlichen Gesichtspunkten zu unterziehen. Beispielsweise beschreibt die
US-A-4 878 114 ein prozessorbasiertes optisches System, um die Rauhigkeit einer
planaren Oberfläche eines Produkts zu beurteilen. Dieses System umfaßt eine
justierbare Lichtquelle zum Ausleuchten der Oberfläche, eine Videokamera und
eine Einrichtung, um den Ausgang des Videosignals in digitalisierter Form zu
speichern und einen Prozessor zur Analyse dieser digitalisierten Signale in der Art,
daß ein Parameter ermittelt wird, der die Rauhigkeit der Oberfläche wiedergibt. Als
Ergebnis der Bildanalyse wird eine einzige Zahl erzeugt, die die Rauhigkeit des
analysierten Oberflächenausschnitts charakterisiert. Dieses Ergebnis der Analyse
enthält keine Aussage darüber, ob auf der untersuchten Oberfläche und an welcher
Stelle besonders große Abweichungen von der mittleren Rauhigkeit auftreten.
Die EP-B-255 177 lehrt ein Verfahren zum automatischen Erkennen eines
kontrastierenden Gegenstandes in einem in digitaler Form abgespeicherten
Videobild. Hierzu werden Schwellwerte oberhalb der Hintergrundwerte definiert,
oberhalb derer ein Bildelement als zu einem kontrastierenden Gegenstand gehörend
angesehen werden. Das Verfahren ist demnach darauf eingerichtet, ein Muster in
einem Videobild zu erkennen. Es ist nicht dafür geeignet, das Auftreten sowie die
räumliche Verteilung von Störungen in einem ansonsten weitgehend gleichförmigen
Videobild zu analysieren, wenn diese Störungen kein zusammenhängendes Objekt
beschreiben.
Die EP-B-428 751 stellt eine Meßmethode bereit, um die Qualität von Papier zu
beurteilen. Hierbei werden Schwankungen der Lichtdurchlässigkeit des Papiers
beurteilt. Es handelt sich um ein Verfahren zum Messen von Texturen, umfassend
das Aufnehmen eines Bildes aus durchgelassenem Licht einer Lichtquelle auf einem
Papierbereich durch eine Kamera, um das Bild des durchgelassenen Lichtes auf
einer Anzeigeeinheit eines bildverarbeitenden Rechnerelementes anzuzeigen, das
Aufteilen des Bildes des durchgelassenen Lichtes auf der Anzeigeeinheit in eine
vorbestimmte Größe und Anzahl von Fenstern, gekennzeichnet durch das
Berechnen eines Durchschnittswertes der Intensität und einer primären Varianz der
Intensität jedes Fensters aus der Intensität jedes der Bildpunkte in jedem der
Fenster, das Berechnen eines Durchschnittswertes der primären Varianz für alle
Fenster und einer sekundären Varianz dieser ersten Varianz für alle Fenster und
Verwendung der sekundären Varianz für alle Fenster als Texturfaktor. Dieses
Verfahren liefert demnach eine einzige Kennzahl, die die Gleichmäßigkeit des
durchgelassenen Lichtes und damit die Homogenität der Papierstruktur beschreibt.
Dieses Verfahren erkennt keine einzelnen Störstellen und deren Lage auf der
Papierfläche.
Die EP-B-159 880 betrifft eine Vorrichtung zum Beurteilen der Dichte und der
Gleichmäßigkeit eines auf einen Artikel aufgedruckten Musters wie beispielsweise
Buchstaben. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch Mittel zum Berechnen der
Dichteverteilung einer Vielzahl von Bilddaten in jedem von einer Vielzahl von
Segmenten des Musters durch Abtasten der Dichte jedes Pixels der Bilddaten; ein
Mittel zum Prüfen der Dichteverteilung innerhalb jedes Segments und bei jenen
Segmenten, in denen die Dichteverteilung einer vorbestimmten Funktion genügt,
zum Normieren der Dichteverteilung in jedem solchen Segment durch die
Dividieren jedes Wertes der Dichteverteilung durch einen Wert, der die
Gesamtdichte in dem genannten Segment darstellt; und ein Mittel zum
Quantifizieren der Dichte und Gleichmäßigkeit der Muster auf der Grundlage der
Dichteverteilungen, die durch die bestimmenden und normierenden Mittel normiert
sind, bei der die Gleichmäßigkeit als Grad der Veränderung einer normierten Dichte
innerhalb der Muster definiert ist. Dieses Verfahren ist nicht darauf eingerichtet, das
Vorkommen und den Ort lokaler Störungen in dem Muster zu identifizieren.
Es gibt eine Vielzahl technischer Vorgänge, bei denen die Qualität des Ergebnisses
dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Oberfläche nach diesem technischen Prozeß
ein möglichst gleichförmiges Aussehen hat oder bei denen ein Raumausschnitt
möglichst gleichmäßig mit Partikeln gefüllt ist. Ein Beispiel hierfür ist die
Reinigung und/oder Hydrophilierung von Metall- oder Kunststoffoberflächen. Als
Ergebnis dieses Bearbeitungsschrittes sollen die Oberflächen möglichst
gleichförmig von einem Wasserfilm bedeckt sein. Eine Tropfenbildung, die sich in
einem Bild der Oberfläche als Störung der Gleichmäßigkeit zeigt, deutet ein
mangelhaftes Reinigungs- bzw. Hydrophilierungsergebnis an.
Eine weitere Gruppe technischer Prozesse wie beispielsweise eine Phosphatierung
hat eine chemische Umwandlung einer Metalloberfläche zum Ziel, um diese
Oberfläche beispielsweise vor Korrosion zu schützen. Störungen dieser Prozesse
machen sich als Störstellen in der ansonsten gleichmäßigen Beschichtung der
Oberfläche bemerkbar. Auf einem Bild der Oberfläche zeigen sich diese Störstellen
durch eine Abweichung ihrer Helligkeit von der durchschnittlichen Helligkeit der
Oberfläche. Ähnliches gilt bei einer Beschichtung von Oberflächen mit
korrosionsschützenden Überzügen wie beispielsweise Lacken. Störungen in der
gleichmäßigen Lackschicht wie beispielsweise Blasen oder Krater machen sich
ebenfalls als Stellen bemerkbar, deren Helligkeitswert von der durchschnittlichen
Helligkeit der Oberfläche stark abweicht.
Bei anderen technischen Prozessen, bei denen flüssige oder feste Partikel durch eine
oder mehrere Düsen im Raum versprüht werden, kommt es auf die Bestimmung des
Öffnungswinkels des Sprühstrahls an der Düse sowie auf die gleichmäßige
räumliche Verteilung der Partikel im Sprühstrahl an. Beispielsweise zeigt sich die
Verstopfung einzelnen Düsen eines Düsenkopfes dadurch, daß vor der einzelnen
verstopften Düse der Raum weniger dicht mit Partikeln gefüllt ist als vor den
korrekt arbeitenden Düsen. Soll das Versprühen dazu dienen, Produkt durch
Sprühtrocknung oder Sprüherstarrung zu gewinnen, führen verstopfte Düsen zu
einer verringerten Raum-Zeit-Ausbeute. Dient das Versprühen jedoch dazu, die
Partikel möglichst gleichmäßig auf einer Oberfläche aufzutragen, führen verstopfte
Düsen zu einer ungleichmäßigen Oberflächenbeschichtung. Beim Beschichten von
Oberflächen durch Aufsprühen flüssiger oder fester Partikel kann es für die
Wirtschaftlichkeit und das Ergebnis des Beschichtungsvorganges von Bedeutung
sein, daß der Sprühstrahl einen bestimmten Öffnungswinkel aufweist.
Die Gleichmäßigkeit einer Oberfläche bei Oberflächenbehandlungsvorgängen oder
die gleichförmige Verteilung der Partikel in einem Sprühstrahl bzw. dessen
Öffnungswinkel werden in der Regel durch die visuelle Beurteilung der Oberfläche
bzw. des Sprühstrahls direkt bzw. von fotografischen Aufnahmen hiervon beurteilt.
Hierzu ist zum einen menschliches Eingreifen erforderlich. Zum anderen kann die
visuelle Beurteilung nur zu definierten Zeitpunkten erfolgen, wenn nicht
Arbeitskraft dadurch gebunden werden soll, daß Personal ausschließlich dafür
eingesetzt wird, das Produktionsergebnis kontinuierlich visuell zu überwachen.
Erfolgt die Kontrolle, wie in der Regel üblich, nur zu bestimmten Zeitpunkten,
besteht die Gefahr, daß zwischen zwei Kontrollzeitpunkten fehlerhafte Ware
produziert wurde.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Arbeits- bzw. Herstellverfahren automatisiert
kontinuierlich zu überwachen, bei denen sich die Qualität des Ergebnisses entweder
als eine gleichförmig aussehende Oberfläche oder als eine gleichmäßige
Raumerfüllung mit Partikeln anzeigt, und bei Störungen Warnmeldungen
auszugeben und/oder die Ursachen der Störungen zu analysieren und möglichst zu
beseitigen.
Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Kontrolle der Verteilung von
Strukturen auf einer Oberfläche oder von Partikeln im Raum, dadurch
gekennzeichnet, daß man
- a) mindestens ein zweidimensionales Bild der Verteilung auf optischem oder elektronischem Wege erzeugt, in Bildpunkte zerlegt und den Helligkeitswert jedes Bildpunktes in digitalisierter Form auf einem Datenträger abspeichert,
- b) das Bild oder einen Bildausschnitt hiervon in eine vorgewählte Anzahl von in Reihen angeordneten Bildelementen aufteilt, wobei jedes Bildelement mindestens vier Bildpunkte umfaßt
- c) den mittleren Helligkeitswert jedes Bildelements durch Mittelung der Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte dieses Bildelements bestimmt,
- d) entlang einer ersten vorgegebenen Reihe von Bildelementen die Differenz zwischen den mittleren Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente bestimmt und derart maschinenlesbar auf einem Datenträger aufzeichnet und/oder als Diagramm ausgibt, daß eine örtliche Korrelation der Differenzwerte zu der Lage der zugehörigen Bildelemente auf dem Bild erhalten wird, und erwünschtenfalls
- e) den Schritt d) mit einer vorgewählten Anzahl weiterer Reihen von Bildelementen wiederholt, die im wesentlichen parallel zu der ersten vorgegebenen Reihe verlaufen.
Dabei bedeutet die Formulierung im Teilschritt a) "mindestens ein zweidimen
sionales Bild", daß man ein Bild oder mehrere Bilder der Verteilung aufnimmt. Für
die Beurteilung einer im wesentlichen ebenen Oberfläche genügt in der Regel ein
Bild. Für die Beurteilung einer räumlichen Verteilung oder einer stark gekrümmten
Oberfläche kann es jedoch vorteilhaft sein, mehrere Bilder aufzunehmen, deren
Bildebenen vorgegebene Winkel miteinander bilden. Hierdurch kann die Oberfläche
bzw. die räumliche Verteilung aus unterschiedlichen Blickrichtungen beurteilt
werden. Vorzugsweise setzt man für die Erzeugung des Bildes eine Videokamera
ein. Dabei ist der Bildausschnitt durch die Brennweite der Videokamera und/oder
durch den Abstand der Kamera von dem zu beurteilenden Gegenstand einstellbar.
Sind sehr kleine Ausschnitte eines Gegenstandes zu beurteilen wie es beispielsweise
zur Kontrolle der Konversionsbehandlung von Metalloberflächen erforderlich sein
kann, kann die Videokamera mit einer Mikroskopeinrichtung versehen werden.
Selbstverständlich setzt dieses Verfahren voraus, daß die abzubildende Oberfläche
bzw. der aufzunehmende räumliche Bereich hinreichend gut ausgeleuchtet ist.
Beispielsweise kann für die Aufnahme und die Abspeicherung der Bildinformation
in digitalisierter Form eine Vorrichtung eingesetzt werden, wie sie in der US-A-4
878 114 beschrieben ist.
Im Teilschritt b) wird das Bild oder ein vorgewählter Bildausschnitt hiervon in eine
ebenfalls vorgewählte Anzahl von in Reihen angeordneten Bildelementen zerlegt.
Dabei ist die maximale Anzahl der Bildelemente durch die Auflösung der
verwendeten Kamera bedingt. Im folgenden wird als Bildpunkt (Pixel) der durch
die Auflösung bedingte kleinstmögliche Bildausschnitt bezeichnet, dem ein
Helligkeitswert (Grauwert) zugeordnet werden kann. Das Bild kann also maximal in
so viele Bildelemente zerlegt werden, wie ihm Bildpunkte (Pixel) zugeordnet sind.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden jedoch vorteilhafterweise
Bildelemente gewählt, die mehrere Bildpunkte umfassen. Für jedes Bildelement
wird der mittlere Helligkeitswert (Grauwert) dadurch bestimmt, daß die
Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte addiert werden und die Summe der
Helligkeitswerte durch die Anzahl der Bildpunkte dividiert wird. Durch dieses
rechnerische Zusammenfassen mehrerer Bildpunkte zu einem Bildelement wird das
Hintergrundrauschen durch Mittelwertbildung vermindert. Vorteilhafterweise wählt
man ein Bildelement mindestens so groß, daß es mindestens 4 Bildpunkte umfaßt,
die vorzugsweise paarweise nebeneinander angeordnet sind. Je nach Fragestellung
kann ein Bildelement jedoch auch wesentlich mehr Bildpunkte umfassen.
Um im nachfolgenden Teilschritt d) eine sinnvolle Aussage zu erhalten, ist es
erforderlich, das jede Reihe von Bildelementen mindestens 2 dieser Bildelemente
enthält. Vorteilhafterweise wählt man die Anzahl der Bildelemente pro Reihe
jedoch wesentlich größer, beispielsweise im Bereich von etwa 10 bis etwa 200
Bildelemente, insbesondere etwa 15 bis etwa 100 Bildelemente pro Reihe. Für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt es prinzipiell, mit einer
einzigen Reihe von Bildelementen zu arbeiten. Zuverlässigere Aussagen erhält man
jedoch, wenn man das Bild oder den Bildausschnitt in mehrere Reihen zerlegt, da
man hierdurch einen größeren Auschnitt aus der Oberfläche bzw. aus dem
Raumbereich in die Analyse einbeziehen kann. Vorteilhafterweise zerlegt man das
Bild bzw. den Bildausschnitt in so viele Reihen von Bildelementen, wie jede Reihe
Bildelemente aufweist. Das bedeutet, daß man das Bild bzw. den Bildausschnitt in
etwa 10 bis etwa 200, insbesondere in etwa 15 bis etwa 100 Reihen zerlegt.
Je größer man die Bildelemente wählt, d. h. je mehr Bildpunkte sie umfassen, desto
besser wird das Hintergrundrauschen ausgemittelt. Jedoch sollte man vermeiden,
die Bildelemente größer zu wählen als es der Größe der erwarteten Fehlstellen
entspricht. Ist das Bildelement größer als eine Fehlstelle, besteht die Gefahr, daß die
Fehlstelle nicht erkannt wird. Mit Zahl und Größe der Bildelemente korreliert der
Flächen- bzw. Raumausschnitt, den man als Bild aufnimmt. In der Regel wird man
vorteilhafterweise eine Fläche bzw. einen Raumausschnitt abbilden, die bzw. der
eine Seitenlänge zwischen etwa 1 mm und etwa 5 m hat. Durch einen
entsprechenden Abstand der Kamera vom Objekt, durch die Brennweite des
Objektivs und ggf. durch Verwendung einer Mikroskopeinrichtung kann der
jeweilige Bildausschnitt eingestellt werden. Setzt man das Verfahren beispielsweise
zur Beurteilung des Ergebnisses einer chemischen Oberflächenbehandlung ein,
kann es sinnvoll sein, einen Oberflächenausschnitt im Bereich von 10 × 10 cm
aufzunehmen und abzubilden. Für die Beurteilung einer Lackierung auf einer
Oberfläche oder der Gleichförmigkeit eines Sprühstrahls können Bildausschnitte im
Bereich von 30 × 30 cm besonders günstig sein.
Im Teilschritt c) bestimmt man den mittleren Helligkeitswert (Grauwert) jedes
Bildelements dadurch, daß man die Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte des
Bildelements addiert und die erhaltene Summe durch die Anzahl der Bildpunkte
dividiert. Hierdurch wird das Hintergrundrauschen verringert. Sollte dies nicht
ausreichen, können vor oder nach der Mittelwertbildung rechnerische Filterprozesse
wie z. B. Gaussfilter oder Fourier-Filter angewendet werden. Eine Gauss-Filterung
wird beispielsweise auch in der eingangs zitierten EP-B-255 177 vorgenommen. Im
Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind derartige Filterprozesse jedoch
nur in Ausnahmefällen erforderlich.
Im Teilschritt d) erzeugt man nun das eigentliche Kriterium zum Beurteilen der
Gleichförmigkeit bzw. zum Erkennen von Unregelmäßigkeiten. Weiterhin läßt sich
aus den Ergebnissen des Teilschritts d) der Öffnungswinkel eines Sprühstrahls
bestimmen, wie weiter unten näher erläutert wird. Dabei ist es
erfindungswesentlich, die Differenzwerte zwischen den Helligkeitswerten
benachbarter Bildelemente so aufzuzeichnen bzw. auszugeben, daß erkannt werden
kann, welche Stelle auf der abgebildeten Oberfläche bzw. im abgebildeten
Raumausschnitt einem besonders großen Differenzwert zwischen den
Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente entspricht. Störungen in der
Gleichförmigkeit zeigen sich durch besonders hohe Differenzwerte der Helligkeiten
benachbarter Bildelemente an. Handelt es sich hierbei um "punktförmige"
Störungen wie z. B. Blasen oder Krater in einer Lackschicht oder sogenannte
Stippen (helle kraterförmige Fehlstellen) in einer kristallinen Phosphatierschicht,
können so das Auftreten, die Anzahl und die räumliche Verteilung dieser Störungen
erkannt werden. Linien- oder flächenförmige Störungen wie beispielsweise
unbeschichtete oder andersartig beschichtete Stellen auf der Oberfläche sind
dadurch identifizierbar, daß in jeder Reihe von Bildelementen der Rand der
gestörten Fläche als besonders starke Differenz der Helligkeitswerte benachbarter
Bildelemente angezeigt wird. Eine Störungslinie erkennt man dann dadurch, daß die
Stellen besonders starker Differenzwerte auf den einzelnen Reihen der Bildelemente
eine zusammenhängende Linie bilden. Eine flächige Störung, die kleiner ist als der
gewählte Bildausschnitt, wird dadurch erkannt, daß in jeder Reihe von
Bildelementen in der Regel 2 besonders starke Differenzwerte der Helligkeitswerte
benachbarter Bildelemente festgestellt werden, die jeweils den Anfang und das
Ende der gestörten Fläche bezeichnen. In einer diagrammartigen zweidimensionalen
Darstellung der Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente
umschreiben die besonders herausragenden Differenzwerte die Fläche der Störung.
Selbstverständlich muß hierfür vorgegeben werden, welche Differenz von
Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente noch als Rauschen akzeptiert und ab
welchem Schwellenwert die Differenz als eine Störung charakterisiert wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren spielt die Grundhelligkeit des Bildes, die
beispielsweise von der Beleuchtungsstärke abhängt, keine Rolle, da bei der
Bestimmung der Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente die
absolute Helligkeit verschwindet. Vorteilhaft ist es jedoch auf jeden Fall, für eine
möglichst gleichmäßige Beleuchtung der abzubildenden Oberfläche bzw. des
abzubildenden Raumausschnitts zu sorgen. Hierfür können beispielsweise eine oder
mehrere Lichtquellen verwendet werden, deren Lichtkegel möglichst parallel zur
Aufnahmerichtung verläuft. Hierdurch wird eine Schattenbildung minimiert.
Insbesondere verwendet man vorzugsweise 2 bis 4 Lichtquellen, die um die zur
Aufnahme verwendete Kamera herum angeordnet sind. Die Überlagerung der
einzelnen Lichtkegel führt zu einer besonders gleichmäßigen Beleuchtung der
Oberfläche bzw. des Raumausschnitts. Ist eine derartige vorteilhafte Anordnung der
Lichtquellen jedoch nicht möglich, kann eine ungleichmäßige Ausleuchtung der
aufzunehmenden Fläche bzw. des aufzunehmenden Raumausschnitts rechnerisch
durch eine sogenannte "Beleuchtungskorrektur" korrigiert werden. Hierbei geht
man so vor, daß man vor der Bestimmung der Differenz zwischen den mittleren
Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente entweder von den Helligkeitswerten
jedes einzelnen Bildpunkts vor Bestimmung der mittleren Helligkeitswerte der
Bildelemente oder von den mittleren Helligkeitswerten der einzelnen Bildelemente
einen vorgewählten Korrekturwert subtrahiert oder zu diesen Helligkeitswerten
einen vorgewählten Korrekturwert addiert, wobei die zu den einzelnen Bildpunkten
oder Bildelementen gehörenden Korrekturwerte eine Fläche über dem Bild oder
Bildausschnitt beschreiben. Dabei können die Korrekturwerte bzw. die Fläche, auf
der diese Werte liegen, entweder aus im wesentlichen allen Bildpunkten bzw.
Bildelementen oder aus einer statistisch relevanten Auswahl hiervon bestimmt
werden. Diese Korrekturwerte bzw. die Fläche, auf der sie liegen, kann
beispielsweise nach der Methode der minimalen quadratischen Abweichung der
einzelnen beobachteten Helligkeitswerte von einer Ausgleichsebene, die dann die
Fläche der Korrekturwerte darstellt, bestimmt werden. Hierdurch kann der Effekt
rechnerisch ausgeglichen werden, das bei einer schrägen Beleuchtung ein Teil des
Bildes systematisch dunkler erscheint als ein anderer.
Um nicht nur einen linienförmigen Ausschnitt des aufgenommenen Bildes zur
Identifizierung von Störungen heranzuziehen, sondern hierzu einen größeren
flächenförmigen Ausschnitt heranzuziehen, wird im Teilschritt e) der Teilschritt d)
mit einer wie vorstehend charakterisierten vorgewählten Anzahl weiterer Reihen
von Bildelementen wiederholt, die im wesentlichen parallel zu der ersten
vorgegebenen Reihe verlaufen. Ein paralleler Verlauf der Reihen ist dann
vorzuziehen, wenn der zu analysierende Bildausschnitt rechteckig und insbesondere
quadratisch ist. In der Regel wird dies bevorzugt sein. Wenn die Blickrichtung der
Kamera jedoch nicht zumindest weitgehend senkrecht zur aufzunehmenden
Oberfläche bzw. zur Achse des aufzunehmenden Sprühstrahls liegt, enthält das
aufgenommene Bild eine perspektivische Verzerrung. In diesem Fall kann es
vorzuziehen sein, den zu analysierenden Bildausschnitt und auch die einzelnen
Bildelemente nicht rechteckig, sondern trapezförmig so zu wählen, daß jedes
Bildelement der gleichen Fläche des aufgenommenen Gegenstandes bzw.
Raumausschnittes entspricht. In solchen Fällen laufen die Reihen der Bildelemente
nicht zwangsläufig parallel, sondern können einen (kleinen) Winkel miteinander
bilden, der die perspektivische Verzerrung des abgebildeten Ausschnitts der Fläche
bzw. des Sprühstrahls wiedergibt.
Bei dieser Analyse des Bildes entlang im wesentlichen paralleler Reihen von
Bildelementen würde eine linien- oder flächenförmige Störung nicht erkannt
werden, die bzw. deren Kante zufällig annähernd parallel zu den gewählten Reihen
der Bildelemente verläuft. Um diese Gefahr auszuschließen wird vorgeschlagen,
den Bildausschnitt zumindest auch entlang einer oder vorzugsweise mehrerer
Reihen von Bildelementen zu analysieren (d. h. die Differenzen der
Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente festzustellen), die zur ersten
vorgewählten Reihe von Bildelementen einen Winkel vorzugsweise im Bereich von
etwa 60 bis etwa 120° und insbesondere im Bereich von etwa 90° bilden. Hierdurch
werden besonders starke Differenzen von Helligkeitswerten zwischen benachbarten
Bildelementen entlang unterschiedlicher Richtungen auf der Fläche erkannt,
wodurch das Beurteilungsverfahren sicherer wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise dafür eingesetzt werden, daß
man die Verteilung von Strukturen auf einer Metall- oder Kunststoffoberfläche
kontrolliert. Vorzugsweise wählt man hierfür einen möglichst ebenen Ausschnitt
aus der Oberfläche, der wiederum aus einer möglichst senkrechten Blickrichtung
aufgenommen wird. Wie weiter oben bereits erläutert, kann man die Auswertung
einer gekrümmten Fläche oder einer schrägen Blickrichtung dadurch anpassen, daß
man bei der Wahl der einzelnen Bildelemente die perspektivische Sicht bereits
berücksichtigt. Man wählt also in diesen Fällen die Größe der einzelnen
Bildelemente vorzugsweise derart, daß jedes Bildelement eine im wesentlichen
gleich große Fläche des aufgenommenen Objekts repräsentiert. Weiterhin kann es
bei einer gekrümmten Fläche vorteilhaft sein, die vorstehend beschriebene
Beleuchtungskorrektur anzuwenden. Auf jeden Fall ist es empfehlenswert,
Blickrichtung und/oder Beleuchtung so einzurichten, daß ein Schattenwurf im zu
beurteilenden Bildausschnitt vermieden wird.
Beispielsweise kann das Verfahren zur Kontrolle einer Metall- oder
Kunststoffoberfläche herangezogen werden, bei der man den Erfolg einer
Reinigung und/oder Hydrophilierung kontrolliert. Eine erfolgreiche Reinigung
und/oder Hydrophilierung ist daran erkennbar, daß die Oberfläche nach dem
Verlassen der Behandlungszone mit einem gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm
überzogen ist. Ungenügend gereinigte und/oder hydrophilierte Stellen machen sich
demgegenüber dadurch bemerkbar, daß der Wasserfilm aufbricht und zu Tropfen
bzw. Wasserlachen zusammenläuft. Auf dem aufgenommenen Bild der Oberfläche
können diese wiederum bei entsprechender Beleuchtung durch ihre vom
gleichmäßigen Untergrund abweichenden Helligkeitswerte erkannt werden. Durch
die erfindungsgemäße Differenzbildung zwischen den Helligkeitswerten
benachbarter Bildelemente sind diese Stellen identifizierbar.
Bei der zu kontrollierenden Fläche kann es sich weiterhin um eine Metall- oder
Kunststoffoberfläche handeln, die einer chemischen Behandlung (beispielsweise
einer Reinigung oder einer "Konversionsbehandlung", die die chemische Natur der
Oberfläche ändert) oder einer Beschichtung unterzogen wurde. Beispielsweise kann
es sich um eine Metalloberfläche handeln, die einer chemischen Behandlung in
Form einer Chromatierung, einer Behandlung mit einer sauren Lösung einfacher
und/oder komplexer Fluoride, einer Behandlung mit einer Lösung von
Übergangsmetallverbindungen oder einer schichtbildenden oder
nichtschichtbildenden Phosphatierung unterzogen wurde. Derartige
Behandlungsschritte sind für eine Korrosionsschutzbehandlung - ggf. vor einer
anschließenden Lackierung - technisch wichtiger Metalloberflächen wie
beispielsweise Oberflächen von Eisen, Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem
Stahl oder von Aluminium und dessen Legierungen gut bekannt. Solche Prozesse
werden in der metallerzeugenden Industrie wie beispielsweise der Stahlindustrie
oder in der metallverarbeitenden Industrie wie beispielsweise im Fahrzeugbau oder
in der Haushaltsgeräteindustrie routinemäßig zur Verbesserung des
Korrosionsschutzes eingesetzt. Ein spezielles Anwendungsgebiet für das
erfindungsgemäße Verfahren ist die Beurteilung der Qualität einer schichtbildenden
Phosphatierung im Fahrzeugbau. Hierbei machen sich Qualitätsmängel durch
Störungen der Gleichförmigkeit der Phosphatschicht bemerkbar. Diese Störungen
können zum einen im wesentlichen punktförmig sein wie beispielsweise die
sogenannten "Phosphatierstippen". Die Störungen können jedoch auch flächig
ausgedehnt sein und beispielsweise in unphosphatierten oder weniger dicht
phosphatierten Metallstellen bestehen. Für dieses spezielle Anwendungsgebiet
wählt man vorzugsweise einen Ausschnitt der Oberfläche, der etwa eine Größe von
10 × 10 cm hat. Man zerlegt dieses Bild in so viele Bildelemente, daß die etwa 0,5
bis etwa 2 mm ausgedehnten Phosphatierstippen noch als einzelne Störung
erkennbar sind.
Weiterhin kann das Verfahren zur Kontrolle einer Metall- oder
Kunststoffoberfläche herangezogen werden, die einer Beschichtung mit
vernetzbaren organischen Substanzen unterzogen wurde. Ein typisches Beispiel
hierfür ist eine Lackierung, die beispielsweise in Form einer
Elektrotauchlackierung, aber auch durch Eintauchen in ein Lackbad oder durch
Besprühen mit dem Lack vorgenommen werden kann. Üblicherweise werden
derartige Lacke nach dem Auftragen durch Erhitzen, durch Bestrahlen mit
Infrarotstrahlung oder auch photochemisch ausgehärtet, wobei entsprechend
reaktive Moleküle sich untereinander verbinden und hierdurch vernetzen. Derartige
Lackschichten können unterschiedliche Störungen aufweisen. Dabei kann es sich
beispielsweise um eher punktförmige Störungen wie beispielsweise Blasen oder
Krater in der Lackschicht oder auch um eingelagerte Staub- oder Schmutzpartikel
handeln, die sich als Ausbeulung der Lackschicht bemerkbar machen. Da bei
entsprechender Beleuchtung derartige Störungen das Licht anders reflektieren als
die ungestörte Lackschicht und sich auf diese Weise in dem Bild der Lackschicht
als Stellen anderer Helligkeit bemerkbar machen, können sie nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren als herausragende Differenzwerte der Helligkeiten
benachbarter Bildelemente erkannt werden. Es kann sich jedoch auch um eher
flächenförmige Störungen handeln, die sich durch die weiter oben beschriebene
systematische Verteilung herausragender Differenzwerte der Helligkeiten in den
einzelnen Reihen der Bildelemente bemerkbar machen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren genügt es prinzipiell, ein Bild der zu
kontrollierenden Oberfläche nach dem zu kontrollierenden Arbeitsschritt
(Reinigung, chemischer Behandlung, Beschichtung) aufzunehmen und dieses Bild
zu analysieren. Bei Vorgängen, die die Oberfläche nur wenig verändern (Reinigung,
Konversionsbehandlung unter Ausbildung von Schichten im Sub-Mikrometer-
Bereich) kann die Helligkeitsverteilung des Bildes vornehmlich durch die Struktur
der Metalloberfläche selbst geprägt werden. Beispielsweise kann dies bei
schmelztauchverzinktem Stahl der Fall sein, wo die Helligkeitsverteilung der
Metalloberfläche stark durch die kristalline Struktur der Zinkschicht beeinflußt
wird. In derartigen Fällen kann es zur Verbesserung der Aussage des
erfindungsgemäßen Verfahrens empfehlenswert sein, die Struktur des Untergrundes
vor der eigentlichen Bildanalyse rechnerisch zu entfernen. Hierzu vergleicht man
das Bild der Oberfläche vor dem zu kontrollierenden Arbeitsschritt mit dem Bild
des selben Flächenausschnittes nach diesem Arbeitsschritt. Hierbei geht man so vor,
daß man von zumindest annähernd der gleichen Stelle der Metall- oder
Kunststoffoberfläche ein erstes Bild vor und ein zweites Bild nach der chemischen
Behandlung oder der Beschichtung gemäß Teilschritt a) erzeugt, vor oder nach
Durchführung der Teilschritte b) und c) für das zweite Bild die beiden Bilder
rechnerisch zumindest angenähert dadurch zur Deckung bringt, daß man
charakteristische Stellen der Metall- oder Kunststoffoberfläche sucht, die auf beiden
Bildern zu erkennen sind, diese charakteristischen Stellen auf beiden Bildern
zumindest angenähert zur Deckung bringt und anschließend die Helligkeitswerte
der Bildpunkte oder die mittleren Helligkeitswerte der Bildelemente in dem ersten
Bild von den Helligkeitswerten der entsprechenden Bildpunkte oder Bildelemente
in dem zweiten Bild abzieht, bevor man mit dem zweiten Bild die Teilschritte d)
und erwünschtenfalls e) durchführt.
Hierfür ist es erforderlich, daß man die beiden Bilder zumindest so weit zur
Deckung bringt, daß sich entsprechende Bildelemente auf beiden Bildern zumindest
weitgehend überlappen. Es ist jedoch in der Regel nicht erforderlich, daß sich die
beiden Bilder so exakt überdecken, daß jeder Bildpunkt des einen Bildes auf den
entsprechenden Bildpunkt des anderen Bildes zu liegen kommt. Je nach Größe der
Bildelemente sind also Abweichungen der Größenordnung Millimeterbruchteile bis
zu mehreren Millimetern tolerierbar. Als charakteristische Stellen, die zur
rechnerischen Überlagerung der beiden Bilder herangezogen werden können,
eignen sich beispielsweise durch Biegen oder Falzen erzeugte Ecken oder Kanten
oder auch kleinflächige Fügestellen wie beispielsweise Schweißpunkte.
Alternativ könnte man beide Bilder dadurch rechnerisch zur Deckung bringen, daß
man das eine Bild so lange relativ zum anderen Bild verschiebt, bis die Quadrate
der Differenzen der Helligkeitswerte der jeweils übereinander geschobenen
Bildausschnitte minimal werden. Dieses Verfahren ist jedoch stark rechenintensiv
und dadurch für eine rasche Qualitätskontrolle weniger geeignet.
Das Verfahren kann beispielsweise zur Qualitätskontrolle von
Reinigungsprozessen, von chemischen Konversionsverfahren und von
Beschichtungsprozessen eingesetzt werden. Dabei kann beispielsweise festgelegt
werden, welcher Bereich der Differenzwerte der Helligkeiten benachbarter
Bildelemente als Normbereich angesehen wird. Ein Bereich größerer
Differenzwerte kann als Kontrollbereich definiert werden. Hierbei ist es tolerierbar,
wenn die Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente pro Bild bis
zu n mal in diesem Kontrollbereich liegen dürfen, wobei n eine vorzugebende Zahl
< 1 bedeutet. Wenn mehr als n Differenzwerte ermittelt werden, die im
Kontrollbereich liegen, oder wenn mindestens ein Differenzwert den
Kontrollbereich überschreitet, kann automatisch eine der folgenden Aktionen
ausgelöst werden:
- a) Ausgeben einer Warnmeldung lokal oder an einen entfernten Ort;
- b) Start einer Überprüfung mindestens eines der Behandlungs- oder Beschichtungsmittel, mit denen die Metall- oder Kunststoffoberfläche vor dem Teilschritt a) in Kontakt gekommen ist;
- c) Abschalten der Anlage, die die Reinigung und/oder Hydrophilierung, die chemische Behandlung oder die Beschichtung ausführt.
Selbstverständlich können auch beide Maßnahmen i) und ii) oder i) und iii)
gleichzeitig ausgelöst werden. Weiterhin wird es in dem erfindungsgemäßen
Verfahren vorzugsweise vorgesehen, daß die Zahl der Differenzwerte zwischen den
Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente, die im Normbereich, die im
Kontrollbereich und die außerhalb des Kontrollbereichs liegen, kontinuierlich auf
einen Datenträger aufgezeichnet werden. Vorzugsweise erfolgt die Aufzeichnung
derart, daß die Differenzwerte dem behandelten Gegenstand, bei dem sie festgestellt
wurden, zuordenbar bleiben. Hierfür kann beispielsweise ein maschinell lesbarer
Strichcode verwendet werden. Bei dem behandelten Gegenstand kann es sich dabei
beispielsweise um einen Stahlcoil bzw. um einen Abschnitt hiervon oder im Falle
des Fahrzeugbaus um ein bestimmtes Fahrzeug handeln. Hierdurch ist es möglich,
automatisch Aufzeichnungen zu führen und zu archivieren, die für eine
Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung erforderlich sind.
Weiterhin kann vorgesehen werden, daß im Zuge des erfindungsgemäßen
Verfahrens Trends im Gang der Differenzwerte zwischen den Helligkeiten
benachbarter Bildelemente erkannt werden. Beispielsweise kann die Tatsache, daß
der dem erfindungsgemäßen Verfahren vorausgehende Behandlungsschritt
(Reinigung, Konversionsbehandlung, Beschichtung etc.) zunehmend an Qualität
verliert, dadurch erkannt werden, daß von Bild zu Bild, z. B. von Fahrzeugkarosse
zu Fahrzeugkarosse immer mehr Differenzwerte außerhalb des Normbereichs
liegen. Wird ein derartiges Verhalten festgestellt, kann vorgesehen werden, daß das
Steuersystem für das erfindungsgemäße Verfahren eine Warnmeldung lokal
und/oder an einen entfernten Ort ausgibt.
Wenn im Rahmen dieser Offenbarung von der lokalen Ausgabe einer Warnmeldung
die Rede ist, so ist damit gemeint, daß diese Warnmeldung innerhalb des Betriebes
ausgegeben wird, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Mit
einem "entfernten Ort" ist dagegen ein Ort außerhalb des Betriebes gemeint, in dem
das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Durch die Ausgabe an einem
entfernten Ort ist es möglich, diejenigen Behandlungsschritte, die mit Hilfe des
erfindungsgemäßen Verfahrens kontrolliert werden sollen, von einem Ort außerhalb
der zugehörigen Betriebsstätte zu kontrollieren und zu überwachen. Beispielsweise
kann dieser entfernte Ort beim Hersteller der Chemikalien liegen, die für die zu
kontrollierenden Oberflächenbehandlungsschritte eingesetzt werden. Auf diese
Weise ist der Hersteller der Behandlungschemikalien laufend darüber informiert, ob
die entsprechenden Behandlungsschritte beim Anwender dieser Chemikalien
normgemäß ablaufen.
Ist die maximal zulässige Anzahl von Differenzwerten im Kontrollbereich für die
Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente überschritten oder
werden Differenzen festgestellt, die außerhalb des Kontrollbereichs liegen, kann das
Computersystem (Steuersystem), das das erfindungsgemäße Verfahren durchführt,
gemäß Alternative ii) eine Überprüfung von mindestens einem der Behandlungs-
oder Beschichtungsmittel veranlassen, mit denen die Metall- oder
Kunststoffoberfläche vor dem Teilschritt a) in Kontakt gekommen ist. Dies kann
auch automatisch veranlaßt werden, wenn das Steuersystem für das
erfindungsgemäße Verfahren feststellt, daß die Zahl der Differenzwerte, die im
Kontrollbereich liegen, um ein vorgegebenes Maß zunimmt.
Dabei kann noch berücksichtigt werden, ob eine größere Anzahl herausragender
Differenzwerte zwischen den Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente
voneinander unabhängig sind und wahrscheinlich viele punktförmige Störstellen
darstellen, oder ob diese herausragenden Differenzwerte auf einer Linie liegen oder
eine Fläche umschreiben und daher zu einer einzigen, aber ausgedehnten Störstelle
gehören. Je nach Ergebnis einer derartigen Analyse können unterschiedliche
Maßnahmen vorgesehen werden. Beispielsweise könnte eine Störungslinie noch
tolerierbar sein, mehrere punktförmige Defekte jedoch nicht.
Setzt man das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zur Qualitätskontrolle
für eine schichtbildende Phosphatierung von Metalloberflächen ein, kann als
Maßnahme ii) vorgesehen werden, vorgegebene Parameter des Phosphatierbades
oder diesem vorgeschalteter Behandlungsbäder wie beispielsweise Reinigungs- oder
Aktivierbäder zu überprüfen. Beispielsweise kann eine automatische Analyse
vorzugebender Parameter des Phosphatierbades, des Aktivierbades oder der
Reinigungsbäder gestartet werden. Für Reinigungsbäder kann beispielsweise einer
oder mehrerer der folgenden Parameter automatisch analysiert werden: Alkalität,
Tensidgehalt und/oder Fettbelastung des Reinigungsbades. Hierzu können
automatisch ablaufende Analyseverfahren angestoßen werden, wie sie
beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen 198 02 725, 198 14 500 und
198 20 800 beschrieben sind. Im Zusammenhang mit diesen
Badkontrollmaßnahmen kann wiederum vorgesehen sein, daß bei einer
festgestellten Abweichung der Badparameter von den Sollwerten automatisch
Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden.
Durch die Kombination des erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens mit einer bei
festgestellten Abweichungen vom Steuersystem gestarteten Analyse der
vorgeschalteten Behandlungsbäder, die wiederum ggf. automatisch
Korrekturmaßnahmen für die Zusammensetzung der Behandlungsbäder zur Folge
hat, ist es möglich, den Erfolg einer Oberflächenbehandlung automatisch und
kontinuierlich sicherzustellen, ohne daß es hierzu eines menschlichen Eingreifens
bedarf. Hierbei ist es empfehlenswert, die Ergebnisse des erfindungsgemäßen
Kontrollverfahrens sowie der bei Abweichung veranlaßten Analysen- und
Korrekturmaßnahmen für eine spätere Auswertung zu speichern.
Als schwerwiegenste Maßnahme (iii) kann vorgesehen werden, daß das
Steuersystem die gesamte Anlage automatisch abschaltet, wenn die Anzahl der
Differenzwerte zwischen den Helligkeiten benachbarter Bildelemente im und/oder
außerhalb des Kontrollbereichs eine vorgegebene Anzahl überschreitet. Dabei ist es
selbstverständlich vorzuziehen, daß das System lokal und/oder an einem entfernten
Ort eine entsprechende Meldung ausgibt, damit möglichst rasch vom
Bedienungspersonal der Anlage manuell eingegriffen und die vorliegende Störung
behoben werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin dafür verwendet werden, die
Verteilung von Partikeln in einem Partikelstrahl zu kontrollieren, in dem zumindest
ein Bild eines durch Versprühen durch eine oder mehrere Düsen erzeugten
Partikelstrahles kontrolliert wird. Hierbei nimmt man zweckmäßigerweise das Bild
im wesentlichen senkrecht zur Sprühachse auf, um größere perspektivische
Verzerrungen zu vermeiden. Wie weiter oben erläutert, können geringfügige
perspektivische Verzerrungen dadurch kompensiert werden, daß man das Bild so in
Bildelemente aufteilt, daß jedes Bildelement einen gleich großen Ausschnitt des
Sprühstrahls und/oder des ihn umgebenden Raumes umfaßt.
Insbesondere bei einem fächerartigen Sprühstrahl kann es genügen, ein einziges
Bild des Sprühstrahls aufzuzeichnen, das möglichst senkrecht zur Fächerebene
aufgenommen wird. Bei einem kegelförmigen Sprühstrahl kann es dagegen
vorzuziehen sein, mehrere Bilder des Sprühstrahls aufzuzeichnen, die aus
unterschiedlichen Blickrichtungen aufgenommen werden. Dies bedeutet, daß man
in diesem Fall die Teilschritte a) bis e) des erfindungsgemäßen Verfahrens einmal
oder mehrmals mit Bildern wiederholt, deren Bildebenen (und damit deren
Ebenenmormalen) vorgegebene Winkel untereinander bilden. Bei einem im
wesentlichen kegelförmigen Sprühstrahl kann es dabei ausreichen, das
erfindungsgemäße Verfahren anhand von 2 Bildern durchzuführen, deren
Bildebenen aufeinander im wesentlichen senkrecht stehen.
Dabei kann es sich beispielsweise um einen Partikelstrahl handeln, dessen Partikel
aus Tröpfchen einer Lösung oder einer Suspension bestehen, die im Partikelstrahl
zu festen Partikeln getrocknet werden. Oder es handelt sich um Tröpfchen einer
Schmelze, die im Partikelstrahl zu festen Partikeln erstarren. Der erste Fall
beschreibt ein typisches Sprühtrocknungsverfahren, bei dem eine Lösung oder eine
Suspension eines Wertstoffes in ein Vakuum und/oder in eine Zone erhöhter
Temperatur versprüht wird, wobei das Lösungsmittel bzw. das Suspensionsmittel
verdampft. Hierdurch werden die Wertstoffe in Pulverform gewonnen. Derartige
Verfahren werden in unterschiedlichen Industrien eingesetzt. Beispielsweise
genannt sei die Verwendung in der Nahrungsmittelindustrie, wo Nahrungs- oder
Genußmittelpulver auf diese Weise hergestellt werden. Beispiele sind Milch- und
Kaffeepulver. Weiterhin sind derartige Sprühtrocknungsverfahren beispielsweise in
der Waschmittelindustrie üblich, um Waschmittelwirkstoffe in Pulverform zu
erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Kontrolle, ob die Sprüheinrichtung
normgemäß arbeitet, ob durch Verschleißerscheinungen an den Düsen die
räumliche Verteilung des Sprühstrahls außerhalb des Normbereichs gerät oder ob
durch Verstopfung einzelner Düsen einer Düsenansammlung Inhomogenitäten im
Sprühstrahl auftreten. Es kann also kontrolliert werden, ob der Sprühprozeß optimal
verläuft oder ob durch Störungen ein verringerter Durchsatz zu befürchten ist.
Weiterhin kann es sich bei den Partikeln des Sprühstrahls um Tröpfchen einer
Lösung, Suspension oder Schmelze handeln, die auf eine Oberfläche aufgesprüht
werden, um auf dieser Oberfläche eine Beschichtung zu erzeugen. Flüssige Lacke
oder Lackdispersionen sind ein Beispiel hierfür. Es kann sich jedoch auch um feste
Partikel handeln, mit denen eine Oberfläche beschichtet wird. Ein Beispiel hierfür
ist eine Pulverlackierung. In beiden Fällen führen Ungleichmäßigkeiten im
Sprühstrahl zu einer ungleichmäßigen Beschichtung der Oberfläche und damit zu
Qualitätsmängeln.
Analog zu den vorstehend beschriebenen Maßnahmen bei der Kontrolle von
Behandlungsprozessen von Oberflächen kann auch bei der Kontrolle der
Partikelverteilung in einem Sprühstrahl vorgesehen sein, daß automatisch lokal oder
an einem entfernten Ort eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die Differenz
der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente innerhalb des Partikelstrahls einen
vorgegebenen Betrag übersteigt. Wie festgestellt werden kann, ob Bildelemente
innerhalb oder außerhalb des Sprühstrahls liegen, wird nachstehend am Beispiel der
Kontrolle des Öffnungswinkels des Sprühstrahls erläutert. Hierdurch ist eine
kontinuierliche und automatische Kontrolle von Sprühprozessen möglich, ohne daß
ein menschliches Eingreifen erforderlich ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren eingesetzt werden, um den
Öffnungswinkel eines Partikelstrahles zu kontrollieren, der durch Versprühen durch
eine oder mehrere Düsen erhalten wird. Dies kann beispielsweise für
Sprühtrocknungs- oder Sprüherstarrungsprozesse wichtig sein. Hierfür darf der
Sprühstrahl nicht zu wenig auffächern, da sonst das Trocknen bzw. Erstarren nur
unzuverlässig erfolgt und die Gefahr besteht, daß Partikel miteinander verklumpen.
Andererseits darf der Sprühstrahl nicht zu weit auffächern, da verhindert werden
muß, daß noch klebrige bzw. viskose Tröpfchen an die Wand des Sprühturms
gelangen und an dieser festkleben. Der Öffnungswinkel des Sprühstrahls ist zwar
prinzipiell durch die Anordnung der Düsen vorgegeben, kann sich aber bei
Verschleiß bzw. Verkrusten der Düsen verändern. Weiterhin hängt der
Öffnungswinkel des Sprühstrahls vom korrekt eingestellten Sprühdruck ab.
Setzt man einen Sprühstrahl zum Beschichten von Oberflächen ein, wie
beispielsweise dem Beschichten mit Lack oder mit einem Unterbodenschutz bei
Kraftfahrzeugen, muß ebenfalls auf einen korrekten Sprühstrahlwinkel geachtet
werden. Nur bei einem korrekt eingestellten Öffnungswinkel des Sprühstrahls wird
die zu beschichtende Oberfläche ausreichend gleichmäßig und mit der korrekten
Schichtdicke beschichtet.
Der für die Bestimmung des Sprühstrahlwinkels aufzunehmende Ausschnitt des
Sprühstrahls richtet sich in erster Linie nach der Breite des Sprühstrahls. Für die
Herstellung von Massenprodukten wie beispielsweise Waschmitteln durch
Sprühtrocknung haben die Sprühstrahlen eine beträchtliche Ausdehnung im Bereich
von Metern, so daß ein entsprechender Ausschnitt für die Bestimmung des
Öffnungswinkels aufgenommen werden muß. Ein Bildausschnitt mit einer
Seitenlänge von bis zu 5 m kann hierfür zweckmäßig sein. Bei Sprühstrahlen, die
für eine Beschichtung von Oberflächen mit beispielsweise Lack oder
Unterbodenschutz eingesetzt werden, genügt in der Regel ein Bildausschnitt im
Bereich von einigen Zentimetern bis zu etwa einem Meter Seitenlänge. Bei dem
konkreten Beispiel des Auftrages von Unterbodenschutz ist beispielsweise ein
Bildausschnitt im Bereich von etwa 10 bis etwa 50 cm Seitenlänge, insbesondere im
Bereich von etwa 30 × 30 cm geeignet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kontrolle des Sprühstrahlwinkels geht
man vorzugsweise so vor, daß man das Bild in Zeilen zerlegt, die zur Achse des
Sprühstrahls senkrecht liegen. Man wählt eine ausreichende Anzahl von
Bildelementen in jeder Zeile (im Bereich von etwa 10 bis etwa 200, vorzugsweise
etwa 15 bis etwa 100 Bildelemente pro Zeile) und bildet die Differenzen zwischen
den Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente, von einem Rand des Bildes aus
beginnend. Die Differenzen der Helligkeitswerte von Bildelementen, die
ausschließlich Hintergrund darstellen, sind bei geeigneter Beleuchtung
verhältnismäßig klein. Die Differenz der Helligkeitswerte benachbarter
Bildelemente, von denen eines mehrheitlich das Bild des Hintergrundes, das andere
mehrheitlich das Bild des Sprühstrahls enthält, wird jedoch einen ungewöhnlich
hohen Wert aufweisen. Die Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter
Bildelemente, die ausschließlich Sprühstrahl enthalten, werden dagegen wieder
verhältnismäßig gering sein (solange der Sprühstrahl nicht allzu inhomogen ist). Im
Verlauf der Differenzbildung tastet man sich also vom Hintergrund an den
Sprühstrahl heran, bewegt sich über den Sprühstrahl hinweg, bis man wieder in den
Bereich des Hintergrundes gelangt. Der letzte starke Differenzwert zwischen den
Helligkeiten benachbarter Bildelemente entspricht dann mit sehr hoher
Wahrscheinlichkeit dem Rand des Sprühstrahls. Entlang einer Zeile wird man also
zunächst geringe Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente
feststellen, einen ersten hohen Differenzwert beim Erfassen des einen Rands des
Sprühstrahls, geringfügiger schwankende Differenzwerte im Bereich des
Sprühstrahls und nochmals einen besonders hohen Differenzwert entsprechend dem
anderen Rand des Sprühstrahls. Selbstverständlich setzt dieses Verfahren voraus,
daß man den Bildausschnitt so groß wählt, daß auf beiden Seiten neben dem Bild
des Sprühstrahls auch Bild des Hintergrunds erfaßt wird. Dies läßt sich automatisch
dadurch kontrollieren, daß das Bild zu dem vorstehend beschriebenen Muster von
Differenzwerten führen muß.
Hierbei geht man vorzugsweise so vor, daß man mit der Bestimmung der
Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente in derjenigen Bildzeile
beginnt, die dem Sprühkopf am nächsten liegt. Da man dessen Ausdehnung kennt,
kann hier am besten sichergestellt werden, daß die Bildzeile in ihrem Mittelbereich
ein Bild des Sprühstrahls und in beiden Randbereichen ein Bild des Hintergrunds
enthält. Man setzt nun die Auswertung zeilenweise vom Düsenkopf weg fort und
kontrolliert hierbei, ob sich in jeder nachfolgenden Zeile die Stellen extremer
Differenzen zwischen den Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente nach außen
verschieben. Dies wird solange der Fall sein, wie eine Bildzeile an ihren beiden
Enden Hintergrund und in ihrem Mittelbereich Sprühstrahl umfaßt. Man bricht
dieses Verfahren ab, wenn die extremen Differenzen zwischen den
Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente den Randbereich einer Bildzeile
erreichen, da nun die Gefahr besteht, daß die Bildzeile nur noch Sprühstrahl, jedoch
keinen Hintergrund mehr enthält. Die gesuchte Information ist dann in dieser
Bildzeile nicht mehr vorhanden.
Aus diesen Beobachtungen läßt sich der Öffnungswinkel des Sprühstrahls ermitteln,
indem man durch die Punkte erster großer Differenzwerte zwischen den
Helligkeiten benachbarter Bildelemente in den einzelnen Bildzeilen eine Gerade
durch mindestens 2 signifikante Punkte, vorzugsweise eine Ausgleichsgerade durch
mehrere Punkte legt. Analog legt man durch die Punkte der jeweils letzten hohen
Differenzwerte der Helligkeiten benachbarter Bildelemente auf den einzelnen
Zeilen eine zweite Gerade bzw. Ausgleichsgerade. Der Verlauf der beiden Geraden
auf dem Bild läßt sich als Vektor darstellen. Durch Anwendung von Vektoralgebra
ist hieraus der Öffnungswinkel des Sprühstrahls berechenbar.
In vielen Fällen genügt es jedoch, den Öffnungswinkel des Sprühstrahls nicht exakt
zu ermitteln, sondern zu kontrollieren, ob der Öffnungswinkel mit der Zeit im
Sollbereich bleibt. Hierzu kann man der Auswerteeinheit für das erfindungsgemäße
Verfahren vorgeben, in welchem Bereich des Bildes die jeweils ersten und letzten
hohen Differenzen zwischen den Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente auf
ausgewählten Bildzeilen liegen müssen. Liegen die gefundenen Extremwerte der
Differenzen der Helligkeitswerte weiter innen, hat sich der Öffnungswinkel des
Sprühstrahls verkleinert, liegen sie weiter außen, hat sich der Öffnungswinkel
vergrößert.
Stellt die Auswerteeinheit für das erfindungsgemäße Verfahren entweder durch
Berechnung des Sprühstrahlwinkels beispielsweise mittels Vektorrechnung oder
nach dem letztgenannten Verfahren durch Vergleich der Soll-Lagen extremer
Differenzwerte auf den einzelnen Bildzeilen mit deren Ist-Lage fest, daß sich der
Sprühstrahlwinkel außerhalb eines Toleranzbereiches verändert hat, d. h. einen
vorgegebenen Winkelbereich unter- oder überschreitet, kann eine oder mehrere der
folgenden Aktionen eingeleitet werden:
- a) Ausgeben einer Warnmeldung;
- b) Veränderung des Sprühdruckes in diejenige Richtung, die den Öffnungswinkel des Sprühstrahls wieder in den vorgegebenen Winkelbereich bringt;
- c) Veränderung der Viskosität der Zusammensetzung, aus der der Sprühstrahl erzeugt wird, in diejenige Richtung, die den Öffnungswinkel des Sprühstrahles wieder in den vorgegebenen Winkelbereich bringt;
- d) Veränderung der elektrischen Ladung der Partikel des Sprühstrahls oder von elektrischen Feldern in der Nähe der Düsen in diejenige Richtung, die den Öffnungswinkel des Sprühstrahles wieder in den vorgegebenen Winkelbereich bringt,
- e) Abschalten des Sprühstrahles.
Als einfachste Maßnahme kann also lokal oder an einem entfernten Ort eine
Warnmeldung ausgegeben werden. Dabei kann vorgesehen werden, daß bei
geringfügiger Veränderung des Öffnungswinkels des Sprühstrahls zwar eine
Warnmeldung ausgegeben, jedoch noch keine weitere Aktion gestartet wird. Erst
wenn eine vorzugebende Schwelle der Abweichung des Sprühstrahlwinkels erreicht
wird, kann automatisch eine der Aktionen ii) bis iv) ausgelöst werden.
Selbstverständlich kann darüber hinaus vorgesehen werden, daß der Sprühprozeß
völlig abgebrochen wird, wenn der Sprühstrahlwinkel einen vorzugebenden
Grenzwert unter- oder überschreitet.
Dem Steuersystem kann vorgegeben werden, ob der Öffnungswinkel des
Sprühstrahls durch Veränderung des Sprühdruckes, durch Veränderung der
Viskosität der zu versprühenden Zusammensetzung (beispielsweise durch Änderung
der Temperatur der Zusammensetzung im Sprühkopf) oder durch Veränderung von
elektrischer Ladung erfolgen soll. Weiterhin kann der Steuereinheit vorgegeben
werden, welche Veränderung der Sprühbedingungen zu einer Vergrößerung oder
Verkleinerung des Sprühstrahlwinkels führen sollte. Das Steuersystem kann jedoch
auch so ausgelegt werden, daß es selbst lernt, welche Maßnahme den
Öffnungswinkel des Sprühstrahls mit der größten Zuverlässigkeit in den Sollbereich
zurückstellt. Hierzu kann das Steuersystem die möglichen Sprühparameter
nacheinander beliebig verändern und jeweils durch die Analyse des Bildes des
Sprühstrahls analysieren, welche Folge diese Maßnahme auf den Öffnungswinkel
des Sprühstrahls hat.
Hierbei kann weiterhin vorgesehen werden, daß das Steuersystem in Fällen, in
denen eine Veränderung der Sprühparameter nicht zu dem erwünschten Erfolg
führt, eine Alarmmeldung (lokal und/oder an einem entfernten Ort) ausgibt und
gleichzeitig eine mögliche Maßnahme vorschlägt. Mögliche Maßnahmenvorschläge
können beispielsweise im Reinigen oder Auswechseln von Düsen bestehen.
Zusätzlich sieht man vorzugsweise vor, daß das Steuersystem in solchen Fällen den
Sprühprozeß abschaltet.
Dieses Überwachungsverfahren für den Öffnungswinkel eines Sprühstrahls kann
beispielsweise bei der Lackierung von Oberflächen und insbesondere beim
Aufbringen von Unterbodenschutz auf Fahrzeuge eingesetzt werden. Als
Maßnahme zu Korrektur des Öffnungswinkels des Sprühstrahls bietet sich im Falle
des Auftragens von Unterbodenschutz insbesondere an, die Temperatur der
aufzutragenden Bodenschutzmasse im Bereich des Sprühkopfes zu variieren. Die
hierdurch bewirkte Änderung der Viskosität der Bodenschutzmasse wirkt sich
besonders deutlich auf den Öffnungswinkel des Sprühstrahls aus, so daß durch diese
Maßnahme leicht eine Korrektur erfolgen kann.
Auch für diese Ausführungsform der Erfindung sieht man vorzugsweise vor, die
Ergebnisse der Kontrolle des Öffnungswinkels des Sprühstrahls für eine spätere
Auswertung und/oder für eine Qualitätskontrolle zu speichern. Dabei hält man
vorzugsweise die Korrelation des zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelten
Öffnungswinkels mit diesem Zeitpunkt und/oder mit dem zu diesem Zeitpunkt
beschichteten Objekt fest.
Abb. 1 zeigt in der oberen Hälfte das Videobild eines mit einer
Zinkphosphatierung schichtbildend phosphatierten Stahlblechs. Im unteren Bild
wurde die Phosphatschicht willkürlich beschädigt, um Phosphatierfehler zu
simulieren. Das eingezeichnete Raster stellt jeweils die Aufteilung in einzelne
Bildelemente dar, für die die Differenzen der mittleren Helligkeitswerte erfindungs
gemäß ermittelt werden sollen.
Der Bildausschnitt hat jeweils eine Größe von etwa 11 × 8 cm.
Abb. 2 stellt das Ergebnis der Differenzermittlung der mittleren
Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente jeweils entlang einer in der Abbildung
waagrecht liegenden Zeile dar. Dabei entspricht das Diagramm der oberen
Bildhälfte dem unbeschädigten phosphatierten Blech in der oberen Bildhälfte der
Abb. 1, das Diagramm in der unteren Bildhälfte der Abbildung der beschädigten
Phosphatschicht in der unten Hälfte von Abb. 1. Die Differenzen der
Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente entlang waagrechter Zeilen in Abb. 1
sind als waagrechte Linien in Abb. 2 wiedergegeben. Die einzelnen waagrechten
Zeilen der Bildelemente in Abb. 1 entsprechen den einzelnen Zeilen in Abb. 2.
In der oberen Hälfte von Abb. 2 wird deutlich, daß bei einem fehlerfrei und
gleichmäßig phosphatierten Blech nur geringe Differenzen der mittleren
Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente auftreten. Demgegenüber führen die
Störungen der Phosphatschicht in der unteren Hälfte von Abb. 1 zu stärkeren
Differenzen von Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente, wie in der unteren
Hälfte von Abb. 2 zum Ausdruck kommt. Phosphatierfehler können demnach
dadurch automatisch erkannt werden, daß die Differenzen der Helligkeitswerte
benachbarter Bildelemente einen vorzuwählenden Mindestbetrag überschreiten.
Gleichzeitig zeigt die untere Hälfte von Abb. 2, daß Ausdehnung und Ort des
Phosphatierfehlers erkannt werden können.
Abb. 3 zeigt in der unteren Bildhälfte das Videobild eines Sprühstrahls zum
Auftragen von Unterbodenschutz auf eine Fahrzeugkarosserie. Die Videoaufnahme
wurde optisch gefiltert, um Grenzen des Sprühstrahls und dessen Inhomogenitäten
deutlicher erkennbar zu machen. Das Gitter gibt die gewählten Bildelemente
wieder, wobei der gesamte Bildausschnitt eine Größe von etwa 16 × 12 cm hat. Die
obere Hälfte der Abbildung zeigt das Ergebnis der Bestimmung der Differenzen der
mittleren Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente jeweils längs einer waagrecht
liegenden Zeile. Übereinander liegende Zeilen in der oberen Bildhälfte entsprechen
den übereinander liegenden Reihen von Bildelementen der unteren Hälfte der
Abbildung. Die äußere Begrenzung des Sprühstrahls sowie Inhomogenitäten
innerhalb des Sprühstrahls sind durch besonders starke Differenzen der
Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente erkennbar.
Zum einen kann hierdurch die Homogenität des Sprühstrahls beurteilt werden.
Weiterhin kann kontrolliert werden, ob sich der Öffnungswinkel des Sprühstrahls
mit der Zeit ändert. Hierdurch vergleicht man zu unterschiedlichen Zeiten
aufgenommene Videoaufnahmen miteinander und prüft, ob der Rand des
Sprühstrahls auf den einzelnen Aufnahmen jeweils in entsprechende Bildelemente
fällt.
Der Sprühstrahlwinkel kann jedoch aus der Darstellung der Differenzen der
Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente gemäß der oberen Hälfte von Abb. 3
direkt ermittelt werden. Hierdurch kann nach folgendem Algorithmus verfahren
werden: Sind die oben beschriebenen Begrenzungsgeraden des Sprühstrahls durch
die beiden Geradengleichungen
y = a.x + b und y = c.x + d
gegeben, so ergibt sich der Öffnungswinkel alpha des Sprühstrahls nach der Formel:
Dabei steht "sqrt" für die Quadratwurzelfunktion. Der Bezugspunkt und die
Orientierung des für die Geradengleichungen verwendeten Koordinatensystems
spielen für die Bestimmung des Öffnungswinkels keine Rolle und können nach
praktischen Gesichtspunkten gewählt werden. Es müssen jedoch beide
Begrenzungsgeraden im selben Koordinatensystem dargestellt werden und es
müssen gleiche Abstände auf der x-Achse und der y-Achse gleichen Längen im
Objekt (hier im Sprühstrahl) entsprechen. Üblicherweise wird man das
Koordinatensystem so wählen, daß z. B. die x-Achse genau horizontal, die y-Achse
vertikal im aufgenommenen Videobild verläuft.
Die Abb. 4 zeigt die Anwendung dieses Verfahrens auf den Sprühstrahl gemäß
Abb. 3. Im oberen Teil der Abb. 4 ist schematisch wiedergegeben, an welcher Stelle
in den einzelnen Zeilen der Abb. 3 (oben) die jeweils am weitesten außen liegenden
großen Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente festgestellt
werden. Diese entsprechen der Begrenzungslinie des Sprühstrahls. Darunter wird
für jede der beiden Begrenzungslinien des Sprühstrahls deren Geradengleichung
angegeben und hieraus über Vectoralgebra der Öffnungswinkel des Sprühstrahls
errechnet. Er ergibt sich in diesem Beispiel zu 47°.
Videoaufnahmen eines Ausschnitts aus einem mit einer Zinkphosphatierlösung
schichtbildend phosphatierten Stahlblech.
oben: Phosphatschicht wie erhalten
unten: Phosphatschicht nachträglich durch Kratzen beschädigt
Größe des Bildausschnitts jeweils etwa 11 × 8 cm.
oben: Phosphatschicht wie erhalten
unten: Phosphatschicht nachträglich durch Kratzen beschädigt
Größe des Bildausschnitts jeweils etwa 11 × 8 cm.
Grafische Darstellung der Differenzen der Helligkeitswerte der benachbarten
Bildelemente in
Abb.
1. Die oberen und unteren Hälften der Abbildung entsprechen sich
jeweils. Übereinander liegende Zeilen in
Abb.
2 entsprechen übereinander
liegenden Reihen von Bildelementen in
Abb.
1.
unten: Optisch geglättete Videoaufnahme eines Sprühstrahls zum Auftragen von
Unterbodenschutz. Die Größe des Bildausschnitts beträgt etwa 16 × 12 cm.
oben: Zeilenweise aufgetragene Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente im unteren Teil der Abbildung. Übereinander liegende Zeilen entsprechen übereinander liegenden Reihen von Bildelementen.
oben: Zeilenweise aufgetragene Differenzen der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente im unteren Teil der Abbildung. Übereinander liegende Zeilen entsprechen übereinander liegenden Reihen von Bildelementen.
oben: Schematische Lage der jeweils äußeren signifikanten Differenzwerte
benachbarter Bildelemente in
Abb.
3, oben, die die Begrenzung des Sprühstrahls
andeuten.
unten: Berechnung des Öffnungswinkels des Sprühstrahls
unten: Berechnung des Öffnungswinkels des Sprühstrahls
Claims (19)
1. Verfahren zur Kontrolle der Verteilung von Strukturen auf einer Oberfläche oder
von Partikeln im Raum, dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) mindestens ein zweidimensionales Bild der Verteilung auf optischem oder elektronischem Wege erzeugt, in Bildpunkte zerlegt und den Helligkeitswert jedes Bildpunktes in digitalisierter Form auf einem Datenträger abspeichert,
- b) das Bild oder einen Bildausschnitt hiervon in eine vorgewählte Anzahl von in Reihen angeordneten Bildelementen aufteilt, wobei jedes Bildelement mindestens vier Bildpunkte umfaßt,
- c) den mittleren Helligkeitswert jedes Bildelements durch Mittelung der Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte dieses Bildelements bestimmt,
- d) entlang einer ersten vorgegebenen Reihe von Bildelementen die Differenz zwischen den mittleren Helligkeitswerten benachbarter Bildelemente bestimmt und derart maschinenlesbar auf einem Datenträger aufzeichnet und/oder als Diagramm ausgibt, daß eine örtliche Korrelation der Differenzwerte zu der Lage der zugehörigen Bildelemente auf dem Bild erhalten wird, und erwünschtenfalls
- e) den Schritt d) mit einer vorgewählten Anzahl weiterer Reihen von Bildelementen wiederholt, die im wesentlichen parallel zu der ersten vorgegebenen Reihe verlaufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der
Bestimmung der Differenzen zwischen den mittleren Helligkeitswerten
benachbarter Bildelemente eine Beleuchtungskorrektur vornimmt, indem man
von den Helligkeitswerten jedes einzelnen Bildpunktes vor Bestimmung der
mittleren Helligkeitswerte der Bildelemente oder von den mittleren
Helligkeitswerten der einzelnen Bildelemente einen vorgewählten Korrekturwert
subtrahiert oder zu diesen Helligkeitswerten einen vorgewählten Korrekturwert
addiert, wobei die zu den einzelnen Bildpunkten oder Bildelementen gehörenden
Korrekturwerte eine Fläche über dem Bild oder Bildausschnitt beschreiben.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß man rechteckige oder trapezförmige Bildausschnitte wählt,
deren Seitenlängen Längen im realen Raum im Bereich von 1 mm bis 5 m
entsprechen.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Teilschritte d) und e) mit einer zweiten
vorgegebenen Reihe von Bildelementen wiederholt, die mit der ersten
vorgegebenen Reihe von Bildelementen einen vorgewählten Winkel im Bereich
von 60 bis 120° bilden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verteilung von Strukturen auf einer Metall- oder
Kunststoffoberfläche kontrolliert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine
Metall- oder Kunststoffoberfläche handelt, bei der man nach einer
vorausgegangenen Reinigung und/oder Hydrophilierung das Auftreten von
Wassertropfen kontrolliert.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine
Metall- oder Kunststoffoberfläche handelt, die einer chemischen Behandlung
oder einer Beschichtung unterzogen wurde.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine
Metalloberfläche handelt, die einer chemischen Behandlung in Form einer
Chromatierung, einer Behandlung mit einer sauren Lösung einfacher und/oder
komplexer Fluoride, einer Behandlung mit einer Lösung von
Übergangsmetallverbindungen oder einer schichtbildenden oder nicht
schichtbildenden Phosphatierung unterzogen wurde.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine
Metall- oder Kunststoffoberfläche handelt, die einer Beschichtung mit
vernetzbaren organischen Substanzen unterzogen wurde.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß man von zumindest annähernd der gleichen Stelle der
Metall- oder Kunststoffoberfläche ein erstes Bild vor und ein zweites Bild nach
der Reinigung und/oder Hydrophilierung, der chemischen Behandlung oder der
Beschichtung gemäß Teilschritt a) erzeugt, vor oder nach Durchführung der
Teilschritte b) und c) für zumindest das zweite Bild die beiden Bilder rechnerisch
dadurch zur Deckung bringt, daß man charakteristische Stellen der Metall- oder
Kunststoffoberfläche sucht, die auf beiden Bildern zu erkennen sind, diese
charakteristischen Stellen auf beiden Bildern zumindest angenähert zur Deckung
bringt und anschließend die Helligkeitswerte der Bildpunkte oder die mittleren
Helligkeitswerte der Bildelemente in dem ersten Bild von den Helligkeitswerten
der entsprechenden Bildpunkte oder Bildelemente in dem zweiten Bild abzieht,
bevor man mit dem zweiten Bild Teilschritt d) und erwünschtenfalls Teilschritt
e) durchführt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß automatisch eine oder mehrere der folgenden Aktionen
eingeleitet wird, wenn die Differenz der Helligkeitswerte benachbarter
Bildelemente einen vorgegebenen Betrag mindestens einmal oder mindestens n-
mal übersteigt, wobei n eine vorgegebene Zahl bedeutet:
- a) Ausgeben einer Warnmeldung;
- b) Start einer Überprüfung mindestens eines der Behandlungs- oder Beschichtungsmitteln, mit denen die Metall- oder Kunststoffoberfläche vor dem Teilschritt a) in Kontakt gekommen ist,
- c) Abschalten der Anlage, die die Reinigung und/oder Hydrophilierung, die chemische Behandlung oder die Beschichtung ausführt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zur Kontrolle der
Verteilung von Partikeln in einem Partikelstrahl, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein Bild eines durch Versprühen durch eine oder mehrere Düsen
erzeugten Partikelstrahles kontrolliert wird, das im wesentlichen senkrecht zur
Sprühachse aufgenommen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilschritte
a) bis e) einmal oder mehrmals mit Bildern wiederholt, deren Bildebenen
vorgegebene Winkel miteinander bilden.
14. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 und 13, dadurch
gekennzeichnet, daß es sich bei den Partikeln um Tröpfchen einer Lösung oder
einer Suspension handelt, die im Partikelstrahl zu festen Partikeln getrocknet
werden, oder um Tröpfchen einer Schmelze, die im Partikelstrahl zu festen
Partikeln erstarren.
15. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 und 13, dadurch
gekennzeichnet, daß es sich beim den Partikeln um Tröpfchen einer Lösung,
Suspension oder Schmelze handelt, die auf eine Oberfläche aufgesprüht werden,
um auf dieser Oberfläche eine Beschichtung zu erzeugen.
16. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 und 13, dadurch
gekennzeichnet, daß es sich bei den Partikeln um feste Partikel handelt, mit
denen eine Oberfläche beschichtet wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß automatisch eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die
Differenz der Helligkeitswerte benachbarter Bildelemente innerhalb des
Partikelstrahls einen vorgegebenen Betrag übersteigt.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß man den Öffnungswinkel eines Partikelstrahles kontrolliert,
der durch Versprühen durch eine oder mehrere Düsen erhalten wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch eine
oder mehrere der folgenden Aktionen eingeleitet wird, wenn der Öffnungswinkel
des Sprühstrahles einen vorgegebenen Winkelbereich unter- oder überschreitet:
- a) Ausgeben einer Warnmeldung;
- b) Veränderung des Sprühdruckes in diejenige Richtung, die den Öffnungswinkel des Sprühstrahls wieder in den vorgegebenen Winkelbereich bringt;
- c) Veränderung der Viskosität der Zusammensetzung, aus der der Sprühstrahl erzeugt wird, in diejenige Richtung, die den Öffnungswinkel des Sprühstrahles wieder in den vorgegebenen Winkelbereich bringt;
- d) Veränderung der elektrischen Ladung der Partikel des Sprühstrahls oder von elektrischen Feldern in der Nähe der Düsen in diejenige Richtung, die den Öffnungswinkel des Sprühstrahles wieder in den vorgegebenen Winkelbereich bringt,
- e) Abschalten des Sprühstrahles.
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