DE202019002569U1 - System for infrared-based imaging quality control and process monitoring of concrete products - Google Patents

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Abstract

System zur optischen und thermischen bildgebenden Qualitätsprüfung und Prozessüberwachung von Objekten aus homogenen Materialien oder Gemengen, einbeziehend die Ausführung einer Analyse nach Ende des zu bewertenden Prozesses, dadurch gekennzeichnet, dass
- über das thermische Profilbild Rückschlüsse auf Verlauf und Intensität eines mechanischen Verformungs- oder Verdichtungsvorganges bei der Herstellung von Produkten/Objekten (1) erfolgt,
- wobei die Erfassungsgeräte der Kameras (4) und (10) jeweils den gleichen zu analysierenden Bereich überstreichen,
- die Erfassung geometrisch zueinander referenziert erfolgt,
- die Analyse mittels einem kombinierten optischen Erfassungssystem im Bereich des sichtbaren Lichtes, einer Beleuchtungseinrichtung (3) und einem thermografischen Erfassungssystem (10) mit einer dazugehörigen Auswertung des Farb- oder Monchrombildes mit Vorverarbeitung (5), Schwellwertoperator/Binarisierung (6) Morphologie/Segmentierung (7), Merkmalserstellung (8), Entscheider/Klassifikator (9) sowie/und Auswertung des Thermografiebildes mit IR-Vorverarbeitung (11), Schwellwertoperator Temperaturbereiche (12), Darstellungszusammenfügung Farb-/Monochrom- und IR-Darstellung (13) erfolgt,
- eine örtliche Zuordnung von thermografischen Bildern zu den zu analysierenden Objekten erfolgt, und
- anhand der aufbereiteten thermografischen Bilder aus der Darstellungszusammenfügung Farb-/Monochrom- und IR-Darstellung (13) und den ermittelten Kennwerten der Visualisierung und Bedienterminal (14) Rückschlüsse auf Fertigungsbedingungen und Prozessparameter sowie auf Qualitätsmerkmale der Objekte (1) gezogen werden.

Figure DE202019002569U1_0000
System for optical and thermal imaging quality inspection and process monitoring of objects of homogeneous materials or mixtures, including carrying out an analysis after the end of the process to be evaluated, characterized in that
- on the thermal profile image conclusions on the course and intensity of a mechanical deformation or compression process in the production of products / objects (1),
wherein the detection devices of the cameras (4) and (10) each cover the same area to be analyzed,
- the detection is geometrically referenced to each other,
- The analysis by means of a combined optical detection system in the visible light, a lighting device (3) and a thermographic detection system (10) with an associated evaluation of the color or monochrome image with preprocessing (5), threshold operator / Binarisierung (6) morphology / segmentation (7), feature creation (8), decision maker / classifier (9) and / and evaluation of the thermographic image with IR preprocessing (11), threshold operator temperature ranges (12), representation assembly color / monochrome and IR representation (13),
a local assignment of thermographic images to the objects to be analyzed takes place, and
- Using the processed thermographic images from the representation assembly color / monochrome and IR representation (13) and the determined characteristic values of the visualization and control terminal (14) conclusions on production conditions and process parameters and on quality characteristics of the objects (1) are drawn.
Figure DE202019002569U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur optischen und thermischen, insbesondere infrarotbasierten bildgebenden Qualitätsprüfung und Prozessüberwachung von Objekten, wie Betonprodukten, unmittelbar im Fertigungsprozess. Die zerstörungsfreie Qualitätsprüfung durch Bildgebung erfolgt mittels Detektion im sichtbaren Bereich und im Infrarotbereich. Mit der bildhaften Darstellung der Oberflächentemperatur von Objekten können die durch umformende oder verdichtende Prozesse gefertigten Produkte, wie z.B. Betonwaren und Betonfertigteile, geprüft und überwacht werden. So können Aussagen über chemische oder physikalische Eigenschaften getroffen werden.The invention relates to a system for optical and thermal, in particular infrared-based, imaging quality inspection and process monitoring of objects, such as concrete products, directly in the manufacturing process. The non-destructive quality inspection by imaging takes place by means of detection in the visible range and in the infrared range. With the pictorial representation of the surface temperature of objects, the products made by reshaping or compacting processes, e.g. Concrete goods and precast concrete parts, to be tested and monitored. So statements about chemical or physical properties can be made.

Die hier beschriebene Erfindung lässt sich den technischen Gebieten der zerstörungsfreien Prüfung von Betonprodukten und der bildgestützten Prozessüberwachung und Prozessteuerung während der Fertigung mittels Infrarot-Thermografie zuordnen.The invention described herein can be assigned to the technical fields of non-destructive testing of concrete products and image-based process monitoring and process control during manufacture by means of infrared thermography.

Stand der TechnikState of the art

Die fortschreitende Automatisierung in der Industrie betrifft neben der reinen Fertigung auch die Qualitätsprüfung der produzierten Waren. Bei technisch und wirtschaftlich optimierten Lösungen ist der Weg zur 100%-Prüfung der Produkte zwangsläufig. Hierbei wird die visuelle zumeist nicht objektivierbare Prüfung schrittweise durch Prüfmethoden ersetzt, die auf automatisierte Bildverarbeitungsalgorithmen aufbauen.The advancing automation in the industry concerns not only the pure production but also the quality control of the produced goods. For technically and economically optimized solutions, the way to 100% inspection of the products is inevitable. In doing so, the visual examination, which is usually not objectifiable, will be gradually replaced by test methods based on automated image processing algorithms.

Zusätzlich eröffnen sich durch den stark gestiegenen Einsatz von moderner Sensorik Möglichkeiten der Prüfung von durch menschliche Wahrnehmung nicht ermittelbare Eigenschaften, wie Strahlungsprofile und dabei speziell Temperaturverteilungen.In addition, the greatly increased use of modern sensor technology opens up possibilities of testing properties that can not be determined by human perception, such as radiation profiles and, in particular, temperature distributions.

Visuelle Beurteilungen können, wie auch beispielsweise auditive Beurteilungen, zur Lautstärke bestenfalls bei vergleichender Betrachtung etwas objektiver sein. Ein Messen ist in den allermeisten Fällen nicht möglich.Visual judgments, as well as, for example, auditory judgments, can be somewhat more objective in terms of volume at best when compared. Measuring is not possible in the vast majority of cases.

Die automatisierte Bildverarbeitung wird schon seit langem zur Unterstützung der Qualitätssicherung von Produktionsprozessen eingesetzt. Für die erfolgreiche Umsetzung der mit der Bildverarbeitung verknüpften Mess- und Klassifikationsaufgaben sind bestimmte Randbedingungen notwendig, wie z.B. eine konstante Beleuchtung ohne unvorhersehbaren Fremdlichteinfall oder die Einbindung in die Prozessführung, um beispielsweise das zu untersuchende Objekt zu stoppen.Automated image processing has long been used to support the quality assurance of production processes. For the successful implementation of the measurement and classification tasks associated with image processing, certain boundary conditions are necessary, such as: a constant illumination without unpredictable extraneous light or the integration into the process control, for example, to stop the object to be examined.

Ein möglicher typischer Verfahrensablauf in der Bildverarbeitung gliedert sich in folgende Stufen, wobei die Objekterkennung ohne Pattern Matching (Musterabgleich) verläuft: beginnend mit der Bildvorverarbeitung mittels Unterdrücken des Bildrauschens; Hervorheben von Objektkanten; Binarisierung und somit Trennung von Objekt- und Hintergrundbildpunkten; Kontursuche; Klassifikation und abschließend Interpretation der Ergebnisse. Im Allgemeinen sind die Schritte der Vorverarbeitung und der Objektbestimmung voneinander getrennt.A possible typical process sequence in image processing is subdivided into the following stages, wherein the object recognition proceeds without pattern matching: starting with the image pre-processing by means of suppressing the image noise; Highlighting object edges; Binarization and thus separation of object and background pixels; Contour search; Classification and finally interpretation of the results. In general, the steps of preprocessing and object determination are separate.

Der Stand der Technik weist viele Arbeiten auf, die für konkrete Überwachungs- und Detektionsaufgaben Lösungen beschreiben. Im Fokus steht dabei die Überwachung direkter thermischer Einwirkungen oder auch das Abkühlverhalten von Objekten bzw. Produkten nach Fremderhitzung, wie es auch die Firma Infratec GmbH für die Automation anbietet [1]. Bekannt ist die thermische Prozessüberwachung in der Kunststoffindustrie. Das Qualitätsüberwachungssystem ‚IR-ThermoControl‘ [2] wird im Spritzgießverfahren eingesetzt. Nicht nur zur Kontrolle von kritischen Prozessen, sondern auch für die laufende Fertigung zur Minimierung des Ausschusses. Signale können durch ein Kommunikationsmodul direkt mit der Spritzgießmaschine ausgetauscht werden. Die Informationen werden in einer zentralen Datenbank gespeichert.The state of the art has many works that describe solutions for specific monitoring and detection tasks. The focus is on the monitoring of direct thermal effects or the cooling behavior of objects or products after external heating, as offered by the company Infratec GmbH for automation [1]. Thermal process monitoring in the plastics industry is known. The quality control system 'IR-ThermoControl' [2] is used in injection molding. Not only to control critical processes, but also for ongoing production to minimize scrap. Signals can be exchanged directly with the injection molding machine through a communication module. The information is stored in a central database.

In der erfindungsgemäßen Lösung wird dagegen aufgrund einer eingeprägten mechanischen Energie eine Erwärmung beobachtet und gemessen. Andere Verfahren basieren in der Regel auf dem Monitoring direkt eingebrachter oder durchgeleiteter Wärmeenergie.In the solution according to the invention, however, a heating is observed and measured due to an impressed mechanical energy. Other methods are usually based on the monitoring of directly introduced or transmitted heat energy.

Zum Thema bekannt und seit ein paar Jahren praktiziert wird die Schadensfeststellung an Betonbauteilen, wobei mit Hilfe der Thermografie Schadstellen detektiert werden, denn viele Baustoffe und insbesondere Betone weisen einen nahezu konstanten Emissionsgrad für langwellige Wärmestrahlungen auf. Diese werden zur Untersuchung genutzt, die Oberfläche des Betons von z.B. Kühltürmen wird thermografiert. So wird der Temperaturverlauf im Beton bei einer infolge Bewehrungskorrosion entstandenen Hohllage in der Abkühlphase registriert und eine Schadstelle mittels Thermografie bestätigt. Die thermografischen Daten dienen als Unterstützung bei der Mengenermittlung der Instand zusetzenden Flächen. Die Thermografie ist bei der Prüfung solcher Bauwerke aber stets als begleitendes Hilfsmittel zu verstehen und ersetzt nicht das Erfordernis einer handnahen Prüfung durch den Bauwerksprüfer.On the subject of known and practiced for a few years, the damage detection of concrete components, which detected with the help of thermography defects, because many materials and concretes in particular have a nearly constant emissivity for long-wave heat radiation. These are used for testing, the surface of the concrete of e.g. Cooling towers are thermographed. Thus, the temperature profile in the concrete is registered during a hollow layer resulting from reinforcement corrosion in the cooling phase and a damaged area confirmed by means of thermography. The thermographic data serve as support for the quantity determination of the repair areas. The thermography is to be understood in the examination of such structures but always as an accompanying tool and does not replace the requirement of a close-to-hand examination by the building inspector.

Bisher ist jedoch kein System bekannt, welches auf einer Infrarotbildauswertung beruhend Rückschlüsse auf die Fertigungsbedingungen und Produkteigenschaften bei der Umformung bzw. Formgebung und Verdichtung von Materialien, wie Betongemenge und dergleichen, ziehen kann.So far, however, no system is known which based on an infrared image analysis conclusions on the manufacturing conditions and product properties during forming or Shaping and compaction of materials such as concrete amount and the like pull.

Die hier beschriebene Erfindung erlaubt Rückschlüsse auf das Niveau des Eintrages mechanischer Energie und zudem, nach Kalibrierung des Systems, vergleichbare Rückschlüsse auf die Druckfestigkeit und damit auf die Haltbarkeit der Produkte bei der Betonwarenproduktion.The invention described here allows conclusions about the level of mechanical energy input and also, after calibration of the system, comparable conclusions on the compressive strength and thus on the durability of the products in the production of concrete products.

Die hierbei erzeugte Erwärmung beruht zum Teil auf den chemischen Abbindeprozessen, wird aber hauptsächlich durch die Einbringung statischer und dynamischer mechanischer Energie zur Verdichtung verursacht. Dafür müssen ebenfalls die Zusammenhänge des erfassten Infrarotbildes mit den letztendlich sich ergebenden Produkteigenschaften, wie z.B. die maßgeblich von der Verdichtung abhängigen Druckfestigkeit bei Betonwaren, ermittelt und systematisiert werden.The heating produced in this case is based in part on the chemical setting processes, but is mainly caused by the introduction of static and dynamic mechanical energy for densification. For this, too, the correlations of the acquired infrared image with the final product properties, e.g. the compressive strength of concrete products, which depends mainly on compression, is determined and systematized.

Technische AufgabeTechnical task

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System bereitzustellen, dass einen Zusammenhang zwischen den aufgenommenen Thermografiebildern homogener Materialien bzw. deren Objekte im Prozess der Produktfertigung und deren frisch ermittelten Produkteigenschaften herstellt. Mittels thermografischer Präsentation der Objekte werden Rückschlüsse auf den Verlauf und der Intensität des Verdichtungsvorganges aufgezeigt. Die Bildaufnahmen (thermische Profilbilder) können während und/ oder nach der Fertigung durchgeführt werden.The object of the invention is the object of providing a system which produces a connection between the recorded thermographic images of homogeneous materials or their objects in the process of product production and their freshly determined product properties. By thermographic presentation of the objects conclusions about the course and the intensity of the compression process are shown. The images (thermal profile images) can be made during and / or after production.

So soll zum einen eine wärmebildgestützte Qualitätssicherung ermöglicht werden und zum anderen ein Mittel zur Prozesssteuerung, des Prozesseingriffes gegeben sein. Hierbei sollte die Erfassung mit der Wärmebildkamera auch mit der Erfassung des Objektes im sichtbaren Licht (Farbaufnahme) hinterlegt werden. Diese Hinterlegung dient zunächst der Einzelproduktzuordnung und der Bestimmung der Auswertebereiche. So wird es möglich sein, Auswertebereiche zu vergleichen und etwaige Abweichungen innerhalb von Auswertebereichen zu ermitteln. Diese Differenzen, die Temperaturunterschiede, werden dann zu Kennwerten zusammengefasst. Sie spiegeln die Beurteilung von Parametern, wie die Gleichmäßigkeit der Verdichtungs- oder Umformparameter von Betonwaren etc. wider.Thus, on the one hand, a heat-image-based quality assurance should be made possible and, on the other hand, a means for process control and process intervention should be provided. Here, the capture with the thermal imager should also be deposited with the detection of the object in visible light (color image). This deposit initially serves for the individual product assignment and the determination of the evaluation ranges. So it will be possible to compare evaluation ranges and to determine any deviations within evaluation ranges. These differences, the temperature differences, are then combined into characteristic values. They reflect the assessment of parameters such as the uniformity of the compaction or forming parameters of concrete products, etc.

Ausgangspunktstarting point

Ein wichtiges Qualitätsmerkmal bei der Betonwarenproduktion ist z. B. die Rohdichte. Sie bestimmt ganz wesentlich die Produkteigenschaften, wie Festigkeit oder Frost/Tausalz-Beständigkeit.An important quality feature in concrete product production is z. B. the density. It essentially determines the product properties, such as strength or frost / de-icing salt resistance.

Die Analyse der Eigenschaften erfolgt oft über das ganze Produkt mit Einzeltests. Dies ist beispielsweise bei Zug- oder Druckprüfungen der Fall. Dort kann dann bei zerstörenden Prüfungen nur am Ergebnis auf unterschiedliches Verhalten durch Fertigungseinflüsse geschlossen werden. Eine detaillierte Analyse ist mit den bisherigen Untersuchungen zerstörungsfrei nicht möglich. So können auf Röntgenstrahlen beruhende Methoden solche Szenarien nur im Durchstrahlverfahren messen und sind bei grünstandfesten Materialien, wie z. B. frisches Betongemenge, aufgrund der Feuchtigkeit nur beschränkt einsatzfähig. Ferner arbeiten Ultraschallverfahren in der Regel berührend und können Dichtebestimmungen in dieser Materialstärke, welche z.B. Betonprodukte aufweisen, im Rückstrahlverfahren nicht leisten. Folglich sind diese beiden Verfahren für eine Serienproduktion und flächenhafte Prüfung nicht geeignet.The analysis of the properties often takes place over the whole product with individual tests. This is the case for example with tensile or pressure tests. There can then be concluded in destructive tests only on the result of different behavior by manufacturing influences. A detailed analysis is not possible with the previous investigations non-destructive. For example, methods based on X-rays can only measure such scenarios using the transmission method and can be used for green-strength materials, such as B. fresh concrete amount, due to the limited use of moisture. Furthermore, ultrasound techniques typically work by touching and can determine density requirements in this material thickness, e.g. Concrete products have, in the Rückstrahlverfahren not afford. Consequently, these two methods are not suitable for mass production and areal examination.

Die Rohdichtebestimmung erfolgt gegenwärtig entweder durch Verwiegung eines komplett bestückten Fertigungsbrettes oder durch die sehr aufwändige Einzelverwiegung der separierten Produkte. Eine Methode zur quantitativen Bestimmung der Rohdichteverteilung in einem einzelnen grünstandfesten Produkt ist bisher nicht bekannt.The raw density determination is currently carried out either by weighing a completely assembled production board or by the very complex individual weighing of the separated products. A method for the quantitative determination of the density distribution in a single green solid product is not yet known.

Das erfindungsgemäße System zur bildgebenden Qualitätsprüfung und Prozessüberwachung von Objekten durch Thermografie erfolgt, vorzugsweise automatisiert, wie nachfolgend beschrieben.The inventive system for imaging quality inspection and process monitoring of objects by thermography is carried out, preferably automated, as described below.

Nach der Formgebung bzw. Verdichtung der Produkte wird ein thermisches Profilbild erstellt. Hierzu wird die abgestrahlte Wärme der Oberfläche mit den Eingabegeräten erfasst. Die Auswertung geschieht wie folgt. Auf Basis ermittelter Zusammenhänge von den erfassten Thermografiebildern zu den Produkteigenschaften kann zum einen eine Beurteilung der Produkte/Objekte im Sinne einer Qualitätsbeurteilung erfolgen, zum anderen können mögliche Maßnahmen zur Prozessparametrierung eingeleitet werden. Ist die Produktqualität im bestehenden Fertigungsregime nicht zufriedenstellend optimierbar, so lassen sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren Bereiche und/oder Parameter herleiten, in denen die Verformungs- und/oder Verdichtungsregime geändert werden können. Das muss oder kann konstruktiv und steuerungstechnisch passieren und mittels des hier vorgeschlagenen Systems auch wieder verifiziert werden.After the shaping or compaction of the products, a thermal profile picture is created. For this purpose, the radiated heat of the surface is recorded with the input devices. The evaluation happens as follows. On the basis of determined correlations of the recorded thermographic images to the product properties, on the one hand an assessment of the products / objects can take place in the sense of a quality assessment, on the other hand possible measures for process parameterization can be initiated. If the product quality can not be satisfactorily optimized in the existing production regime, the proposed method can be used to derive ranges and / or parameters in which the deformation and / or compression regimes can be changed. This must or can happen constructively and control-technically and be verified again by means of the system proposed here.

Die vorgestellte Lösung hat den Vorteil, dass bezogen auf die Fertigung sowohl eine 100%-prozentige Kontrolle aller durchgeführten Produkttakte, als auch eine komplette Kontrolle der gesamten sichtbaren Produktoberflächen erfolgt. Die ermittelten Daten können sowohl für die Steuerung des Fertigungsprozesses, die Optimierung von Prozessparametern, als auch für die Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle sowie Dokumentation verwendet werden. Die Voraussetzung hierfür ist ein hergeleiteter Zusammenhang zwischen den gewonnenen Thermografiebildinformationen und der erreichten Produktqualität. Da diese Zusammenhänge bisher nicht umfänglich erforscht und folglich nutzbar sind, bietet das System auch Ansatzpunkte für eine nachfolgende Optimierung der Fertigung. Dies alles muss ausreichend robust gegenüber Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise Temperatureinflüssen ausgeführt sein.The proposed solution has the advantage that, based on the production, both a 100% -percent control of all product cycles performed, as well as a complete control of the entire visible product surfaces. The determined data can be used both for the control of the manufacturing process, the optimization of process parameters, as well as for quality assurance and quality control as well as documentation. The prerequisite for this is a derived relationship between the thermographic image information obtained and the product quality achieved. Since these relationships have not been extensively researched and therefore usable, the system also offers starting points for a subsequent optimization of the production. All of this must be sufficiently robust against environmental influences, such as temperature influences.

In 1 ist der Verarbeitungsablauf mittels eines Blockdiagramms dargestellt. 2 stellt beispielhaft einen Prozessausschnitt dar, dessen mechanische, zur Materialerwärmung führende Einflüsse beurteilt werden können.In 1 the processing flow is shown by means of a block diagram. 2 exemplifies a process section whose mechanical, leading to material heating influences can be assessed.

Das erfinderische System zur Qualitätssicherung und Prozessüberwachung wird am Beispiel von frisch gefertigten Betonsteinen näher beschrieben.The inventive system for quality assurance and process monitoring is described in more detail using the example of freshly made concrete blocks.

Die aus einem Gemenge bestehend verdichteten Betonsteine weisen ausgehend von der Gemengetemperatur durch den mit der Umformung und/oder Verdichtung eingeprägten Energieeintrag nach der Fertigung eine höhere Temperatur als vorher, insbesondere eine höhere Temperatur als die der Ausgangsstoffe, auf. Dies erlaubt Rückschlüsse auf den Verlauf und die Intensität des Verformungs- und Verdichtungsvorgangs.Comprised of a batch compacted concrete blocks have, starting from the batch temperature by the impressed with the forming and / or compression energy input after production a higher temperature than before, especially a higher temperature than that of the starting materials on. This allows conclusions about the course and the intensity of the deformation and compression process.

Die Objekte (1), hier das Produkt Betonsteine, befinden sich von der Produktionslogistik her hinter der auszuwertenden Bearbeitungsstufe und werden in Ruhe befindlich, unter der Fremdlichtabschirmung (2) mittels der Eingabegeräte Infrarotkamera (10) und der dazu geometrisch referenzierten Farb- oder Monochromkamera (Kamera (4)) unter Nutzung der Beleuchtung (3) thermisch und optisch aufgenommen. Hier wird die Technik der IR-Spektroskopie (IR = Infrarot) genutzt. Die Aufnahme der Objektbilder kann in 2D- oder 3D-Format entstehen. Somit kann die Zuordnung des Thermografiebildes auf einen 2D- oder 3D-Bildraum erfolgen. Die Thermografie kann auch mittels mehrerer Bilder oder Erfassungssysteme zur Ermittlung einer stereoskopischen Temperaturverteilung (3-dimensional) verwendet werden.The objects (1) , here the product Concrete blocks, are located behind the processing stage to be evaluated by the production logistics and are located at rest, under the external light shielding (2) by means of the input devices infrared camera (10) and the geometrically referenced color or monochrome camera (camera (4) ) using the lighting (3) thermally and optically recorded. Here, the technique of IR spectroscopy (IR = infrared) is used. The taking of the object images can be done in 2D or 3D format. Thus, the assignment of the thermographic image can be made to a 2D or 3D image space. The thermography can also be used by means of several images or detection systems to determine a stereoscopic temperature distribution (3-dimensional).

Die Erfassung der Thermografiebilder kann entweder relativ oder absolut erfolgen. Es ist eine Kalibrierung der Bild- und Thermografieerfassung vorgesehen.The acquisition of the thermographic images can be either relative or absolute. A calibration of the image and thermography acquisition is provided.

Jeweils für das Erfassungssystem sind die beiden getrennten Vorverarbeitungsstufen, nämlich die Farbvorverarbeitung (5) und die IR-Vorverarbeitung (11) für die Bildverbesserung und Konditionierung nachgeschaltet.Respectively for the detection system, the two separate preprocessing stages, namely the color preprocessing (5) and the IR preprocessing (11) downstream for image enhancement and conditioning.

Mit Hilfe des Moduls zur Schwellwertbildung Schwellwertoperator/ Binarisierung (6) können die Umrisse der Betonsteine (Objekte (1)) zur Kennwertbildung und Klassifizierung ermittelt werden. Prinzipiell kann je nach Kameramodell zudem auch eine visuelle Inspektion der Produkte realisiert werden. Das Modul Morphologie/ Segmentierung (7) bestimmt aus dem Bild die Objektumrisse, die dann dem Modul Schwellenwertoperator Temperaturbereiche (12) zur Auswertung dienen. Die Umrisse und die errechnete Darstellung der Temperaturbereiche werden für die Visualisierung am Modul Visualisierung und Bedienterminal (14) im Modul Darstellungszusammenfügung Farb-/Momochrom- und IR-Darstellung (13) gebildet. Mit dem Modul Merkmalserstellung (8) und dem Modul Entscheider/ Klassifikator (9) können in dem Visualisierungs- und Bedienterminal (14) Kennzeichnungen ausgewählter Produktklassen bezüglich Absoluttemperatur und Temperaturdifferenz bereitgestellt werden.With the help of the Threshold thresholding / binarization module (6) can the outlines of concrete blocks (objects (1) ) for the identification and classification. In principle, depending on the camera model, a visual inspection of the products can also be realized. The module Morphology / Segmentation (7) determines from the image the object outlines, which then the module threshold value operator temperature ranges (12) serve for evaluation. The outlines and the calculated representation of the temperature ranges are used for the visualization on the module visualization and operating terminal (14) in the module Assembly Merge Color / Momochrome and IR representation (13) educated. With the feature creation module (8th) and the module decision maker / classifier (9) can in the visualization and operator terminal (14) Identification of selected product classes in terms of absolute temperature and temperature difference can be provided.

Die zu beobachtende Temperaturverteilung der Betonsteine kann durch eine Verfestigung oder Umformung der Objekte (1) auf einem Objektträger (15) in Lager Station A (17) mit einer Krafteinwirkung (F) auf das Arbeitsformteil (16) erzeugt werden. Die Analyse wird nach einer dem Produktionstakt entsprechenden Zeit (t) in Ablaufrichtung auf dem Lager Messung Station B (18) mit dem in 1 dargestellten System ausgeführt. Die Analyse beinhaltet den Temperaturverlauf über den kompletten Objektträger, sowie über die Oberfläche einzelner Produkte. Die aus den Analysen ermittelten Kennwerte werden einem bestimmten Fertigungstakt und damit bestimmten Objekten zugeordnet und kontinuierlich dokumentiert. Somit ermöglichen die Analysen eine 100%-ige Qualitätsüberwachung und erlauben einen zeitnahen Eingriff in die Produktionsparameter.The observable temperature distribution of the concrete blocks can be achieved by solidifying or reshaping the objects (1) on a microscope slide (15) in camp station A (17) with a force (F) on the working part (16) be generated. The analysis will take place after a time corresponding to the production cycle (T) in flow direction on the bearing measurement station B (18) with the in 1 shown executed system. The analysis includes the temperature profile over the entire slide, as well as the surface of individual products. The characteristic values determined from the analyzes are assigned to a specific production cycle and thus to specific objects and continuously documented. Thus, the analyzes enable a 100% quality control and allow a timely intervention in the production parameters.

In 2 ist dazu beispielhaft die Anordnung der Erfassungsvorgänge Eingabegerät/ Kamera (4) und Eingabegerät/ Infrarotkamera (10) über den Objekten (1) am Lager Messung Station B (18) zu sehen.In 2 is an example of the arrangement of the acquisition processes input device / camera (4) and input device / infrared camera (10) over the objects (1) at the warehouse measuring station B (18) to see.

Um auf Verdichtungsparameter rückschließen zu können, ist es notwendig, die Temperaturen der noch nicht verdichteten bzw. nicht umgeformten Produkte, sowie die Temperatur der Umgebung und der Produktionswerkzeuge zu erfassen.In order to be able to conclude on compaction parameters, it is necessary to record the temperatures of the not yet compacted or unformed products, as well as the temperature of the environment and the production tools.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

(1)(1)
Objekteobjects
(2)(2)
FremdlichtabschirmungExtraneous light screen
(3)(3)
Beleuchtunglighting
(4)(4)
Eingabegerät/ KameraInput device / camera
(5)(5)
Vorverarbeitungpreprocessing
(6)(6)
Schwellenwertoperator/ BinarisierungThreshold operator / binarization
(7)(7)
Morphologie/ SegmentierungMorphology / segmentation
(8)(8th)
Merkmalserstellungfeature creation
(9)(9)
Entscheider/ KlassifikatorDecision maker / classifier
(10)(10)
Eingabegerät/ InfrarotkameraInput device / infrared camera
(11)(11)
IR-VorverarbeitungIR preprocessing
(12)(12)
Schwellwertoperator TemperaturbereicheThreshold operator temperature ranges
(13)(13)
Darstellungszusammenfügung Farb-/Monochrom- und IR-DarstellungPresentation Merge Color / Monochrome and IR Display
(14)(14)
Visualisierung und BedienterminalVisualization and operator terminal
(15)(15)
Objektträgerslides
(16)(16)
ArbeitsformteilWorking molding
(17)(17)
Lager Station A Warehouse station A
(18)(18)
Lager Messung Station B Stock measurement station B
(F)(F)
Krafteinwirkungforce
(t)(T)
ZeitTime

Literaturverweiscitation

  • [1] infratec GmbH. Dokument: Infrarot Thermografie Automation. https://www.infratec.de/unternehmen/publikationen/. [Online] [Zitat vom: 16. Januar 2018.] https://www.infratec.de/downloads/de/unternehmen/publikationen/infratec_thermografie_auto mation.pdf.[1] infratec GmbH. Document: Infrared Thermography Automation. https://www.infratec.de/unternehmen/publikationen/. [Online] [Quote from: January 16, 2018.] https://www.infratec.de/downloads/en/company/publications/infratec_thermography_auto mation.pdf.
  • [2] IR-ThermoControl. Plexpert-GmbH; Spritzguß. Plexpert-xpress.blogspot.com. [Online][2] IR-ThermoControl. Plexpert GmbH; Injection molding. Plexpert-xpress.blogspot.com. [On-line]

Claims (4)

System zur optischen und thermischen bildgebenden Qualitätsprüfung und Prozessüberwachung von Objekten aus homogenen Materialien oder Gemengen, einbeziehend die Ausführung einer Analyse nach Ende des zu bewertenden Prozesses, dadurch gekennzeichnet, dass - über das thermische Profilbild Rückschlüsse auf Verlauf und Intensität eines mechanischen Verformungs- oder Verdichtungsvorganges bei der Herstellung von Produkten/Objekten (1) erfolgt, - wobei die Erfassungsgeräte der Kameras (4) und (10) jeweils den gleichen zu analysierenden Bereich überstreichen, - die Erfassung geometrisch zueinander referenziert erfolgt, - die Analyse mittels einem kombinierten optischen Erfassungssystem im Bereich des sichtbaren Lichtes, einer Beleuchtungseinrichtung (3) und einem thermografischen Erfassungssystem (10) mit einer dazugehörigen Auswertung des Farb- oder Monchrombildes mit Vorverarbeitung (5), Schwellwertoperator/Binarisierung (6) Morphologie/Segmentierung (7), Merkmalserstellung (8), Entscheider/Klassifikator (9) sowie/und Auswertung des Thermografiebildes mit IR-Vorverarbeitung (11), Schwellwertoperator Temperaturbereiche (12), Darstellungszusammenfügung Farb-/Monochrom- und IR-Darstellung (13) erfolgt, - eine örtliche Zuordnung von thermografischen Bildern zu den zu analysierenden Objekten erfolgt, und - anhand der aufbereiteten thermografischen Bilder aus der Darstellungszusammenfügung Farb-/Monochrom- und IR-Darstellung (13) und den ermittelten Kennwerten der Visualisierung und Bedienterminal (14) Rückschlüsse auf Fertigungsbedingungen und Prozessparameter sowie auf Qualitätsmerkmale der Objekte (1) gezogen werden. System for optical and thermal imaging quality inspection and process monitoring of objects of homogeneous materials or mixtures, including the execution of an analysis after the end of the process to be evaluated, characterized in that - on the thermal profile image conclusions on the course and intensity of a mechanical deformation or compression process at the production of products / objects (1) takes place, - wherein the detection devices of the cameras (4) and (10) each cover the same area to be analyzed, - the detection is geometrically referenced to each other, - the analysis by means of a combined optical detection system in the area of visible light, an illumination device (3) and a thermographic detection system (10) with an associated evaluation of the color or monochrome image with preprocessing (5), threshold operator / binarization (6) morphology / segmentation (7), feature creation (8), Decision maker / classifier (9) and / and evaluation of the thermographic image with IR preprocessing (11), thresholding temperature ranges (12), representation assembly color / monochrome and IR representation (13) takes place, - a local assignment of thermographic images to the objects to be analyzed, and - based on the processed thermographic images from the representation assembly color / monochrome and IR representation (13) and the determined characteristics of the visualization and control terminal (14) conclusions on production conditions and process parameters and on quality characteristics of the objects (1 ) to be pulled. System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass - die Aufnahme der Objektbilder in 2D- oder 3D-Format erfolgt, - die Zuordnung des Thermografiebildes auf einen 2D- oder 3D-Bildraum erfolgt, und - die Thermografie mittels mehrerer Bilder oder Erfassungsgeräte zur Ermittlung einer stereoskopischen Temperaturverteilung (3-dimensional) verwendet wird.System after Claim 1 characterized in that - the object images are recorded in 2D or 3D format, - the thermal image is assigned to a 2D or 3D image space, and - the thermography is determined by means of a plurality of images or acquisition devices for determining a stereoscopic temperature distribution (3). dimensional) is used. System nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass - die Erfassung der Thermografiebilder entweder relativ oder absolut erfolgt, und - eine Kalibrierung der Bild- und Thermografieerfassung vorgenommen wird.System after Claim 1 and 2 characterized in that - the detection of the thermographic images is either relative or absolute, and - a calibration of the image and thermography detection is made. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass - die Zusammenhänge des Energieeintrages auf die Produktqualität und der ermittelten Kennwerte über die Temperatur in Beziehung gesetzt werden, - die Ergebnisse der Analyse mit Kennwerten versehen visualisiert werden, - die Ergebnisse der Analyse Rückschlüsse auf die Fertigungsbedingungen liefern, wodurch eine Qualitätskontrolle zugelassen wird, und damit Eingriffe in den Produktionsprozess mit dem Ziel der Produktoptimierung ermöglicht werden.System according to one of Claims 1 to 3 characterized in that - the relationships of the energy input are related to the product quality and the determined characteristic values via the temperature, - the results of the analysis are provided with characteristic values, - the results of the analysis provide conclusions about the production conditions, whereby a quality control is permitted and thus intervene in the production process with the aim of product optimization.
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