DE20317095U1

DE20317095U1 - Cast metal part surface error inspection unit has imaging of reflected light with processing algorithm grouping pixels above threshold for error examination and contour construction

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Publication number: DE20317095U1
Application number: DE20317095U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2013-11-08

Abstract

A cast metal part surface error inspection unit has a light source lighting the surface approximately perpendicular and light detector imaging (22) the reflected light with source detector beam paths coupled by a beam splitter with processor algorithm grouping pixels above a threshold for examination for errors and construction of object edge contours.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Erkennung von Oberflächenfehlern und insbesondere auf die optische, berührungslose bzw. nichttaktile Erfassung von Oberflächenfehlern, wobei sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung insbesondere auf die Erkennung von Fehlern in Gussteilen beziehen.The present invention relates focus on the detection of surface defects and in particular the optical, non-contact or non-tactile detection of surface defects, with exemplary embodiments the present invention in particular on the detection of errors sourced in castings.

Die Herstellung komplex geformter, metallischer Bauteile durch Gießen und anschließende Bearbeitung funktionaler Oberflächen ist eine weit verbreitete, unverzichtbare Fertigungsmethode bei der Produktion verschiedenster Güter, wie z.B. in dem Branchenmaschinenbau, Automobil, Sanitär usw.The production of complex shaped metallic components by casting and subsequent Processing of functional surfaces is a widely used, indispensable manufacturing method in the production of various goods, such as. in industrial machine building, automotive, sanitary, etc.

Verfahrensbedingt kann im Gießprozess bei komplizierten Formen die Bildung von Poren oder Lunkern bzw, fehlerhaften Hohlräumen in den Gussstücken nicht völlig ausgeschlossen werden, so dass potentiell auch Oberflächendefekte aufgrund von bei der nachfolgenden Bearbeitung freigelegten Poren oder Lunkern unvermeidlich sind. Weitere Oberflächendefekte können während der Bearbeitung oder des Transportes der Teile entstehen.Depending on the process, the casting process in the case of complicated shapes, the formation of pores or cavities or faulty cavities in the castings not entirely can be excluded, so that potentially also surface defects due to pores exposed in the subsequent processing or cavities are inevitable. Other surface defects can occur during the Processing or transport of the parts arise.

Aufgrund dessen kann eine absolute Fehlerfreiheit der Gussstücke nicht erreicht werden. Eine solche absolute Fehlerfreiheit wird aber umgekehrt durch beispielsweise die Kfz-Industrie zunehmend gefordert. In diesem Fall ist es deshalb notwendig, eine hundertprozentige Sichtprüfung der kompletten Produktion, d.h. eine Sichtprüfung jedes Gussstücks, mit nachfolgender Aussortierung fehlerhafter Teile durchzuführen. Aufgrund der meist sehr komplexen Form von Gussteilen, der schlecht zugänglichen Lage funktionaler Flächen, wie z.B. in Bohrungen, sowie der kleinen Fehlerabmessungen bei großen, zu prüfenden Flächen ist die Prüfung durch menschliches Personal jedoch sehr aufwendig, fehleranfällig, subjektiv, inhuman und kostenintensiv.Because of this, an absolute Correctness of the castings cannot be reached. Such an absolute freedom from errors but conversely, for example, increasingly by the automotive industry required. In this case, it is therefore necessary to have a hundred percent visual inspection of the complete production, i.e. a visual inspection of each casting, with subsequent sorting of defective parts. by virtue of the mostly very complex form of castings, the difficult to access Location of functional areas, such as e.g. in bores, as well as the small error dimensions for large ones tested surfaces is the test through human personnel, however, very complex, prone to errors, subjective, inhumane and expensive.

Es wäre deshalb wünschenswert, Oberflächenfehler in Gussteilen automatisch und auch bei hohen Durchsätzen sicher erkennen zu können.It would therefore be desirable surface defects in castings automatically and even with high throughputs to be able to recognize.

In S.D. Yanowitz und A.M. Bruckstein, „A new method for image segmentation", Comput. Vision Graphics Image Process., v. 46, S. 82 – 95 (1989), wird ein Artefakterkennungssystem beschrieben. Das System arbeitet auf folgende Weise. Das zu prüfende Bild wird mit einem Mittelwert-Filter abgeglichen. Der Gradient der Intensität des Bildes wird berechnet. Das Gradienten-Bild wird durch eine Schwelle binarisiert und gedünnt. Als Ergebnis werden Grenzen der Objekte gefunden. An gefundenen Fragmenten der Grenzen werden als Schwelle die aktuellen Grauwerte genommen. Eine gesamte Schwellwert-Oberfläche wird aus diesen lokalen Schwellwerten erzeugt, und zwar gemäß einer sogenannten potentiellen Oberfläche, die die Lösung der Laplace-Gleichung darstellt. Das gesamte Bild wird daraufhin segmentiert und Artefakte werden erkannt und gelöscht.In S.D. Yanowitz and A.M. Bruckstein, "A new method for image segmentation ", Comput. Vision Graphics Image Process., V. 46, pp. 82-95 (1989), an artifact detection system is described. The system works in the following way. The thing to be checked Image is with a mean filter adjusted. The gradient of the intensity of the image is calculated. The gradient image is binarized and thinned by a threshold. As Result boundaries of the objects are found. On fragments found the current gray values are taken as the threshold. An entire threshold surface is generated from these local threshold values, according to an so-called potential surface, the the solution the Laplace equation represents. The entire image is then segmented and artifacts are recognized and deleted.

Nachteilhaft an der Vorgehensweise ist, dass die Algorithmen zum Berechnen der Gradienten und besonders der potentiellen Oberfläche extrem zeitaufwendig und damit nicht für ein Prüfsystem geeignet sind, das mit hoher Geschwindigkeit unter Echtzeitbedingungen in einer Produktionsumgebung arbeiten soll. Ferner tendiert die potentielle Oberfläche dazu, sich entfernt von interessierenden Bildzonen an die mittlere Helligkeit des Bildes anzunähern, weshalb sich auf dem Bild dort, wo nur wenige charakteristische Bildmerkmale zu sehen sind, sehr viele Artefakte produzieren wird. Die Prüfung und Eliminierung dieser Artefakte wird wiederum viel Zeit in Anspruch nehmen.A disadvantage of the procedure is that the algorithms to calculate the gradient and special the potential surface are extremely time consuming and therefore not suitable for a test system that at high speed under real-time conditions in a production environment should work. Furthermore, the potential surface tends to away from areas of interest to the medium brightness of the To approximate the picture, which is why in the picture where only a few characteristic Image features are seen, will produce a lot of artifacts. The exam and eliminating these artifacts will again take a long time to take.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern einer Objektoberfläche eines Objekts zu schaffen, die unaufwendigere und/oder sicherere Prüfung von Oberflächen auf Fehler hin ermöglicht.It is the task of the present Invention, a device for detecting defects in an object surface To create the object, the less complex and / or safer examination of surfaces enabled for errors.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.This task is accomplished by a device according to claim 1 solved.

Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine sehr kontrastreiche Abbildung einer Objektoberfläche und damit eine erleichterte und/oder sichere Auswertung der Bilddaten, um Oberflächenfehler zu erkennen, möglich ist, wenn Beleuchtungseinrichtung und Erfassungseinrichtung derart zu der zu prüfenden Oberfläche angeordnet werden, dass der Einfallswinkel des Beleuchtungsstrahls zur Oberfläche den gleichen Winkel aufweist, wie der Erfassungsstrahl zur Oberfläche geneigt ist, d. h. die Glanzwinkel-Bedingung erfüllt ist, da dann dadurch eine sehr kontrastreiche Abbildung erhalten wird, bei der sich fehlerhafte von fehlerfreien Oberflächenstellen stark in ihrer Helligkeit unterschieden.The knowledge of the present invention is that a very high contrast image of an object surface and thus an easier and / or safe evaluation of the image data, about surface defects to recognize possible is when lighting device and detection device is such to the one to be checked surface be arranged that the angle of incidence of the illuminating beam to the surface has the same angle as the detection beam is inclined to the surface is, d. H. the gloss angle condition is met, because then a very high-contrast image is obtained, in which incorrect from flawless surface spots differed greatly in their brightness.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der hohe Kontrast dazu verwendet, die Auswertung dadurch zu vereinfachen, dass die Erkennung stufenweise vorgenommen wird, um die Anzahl zu untersuchender Pixel bzw. die Größe bei der Prüfung in Betracht zu ziehender Pixelregionen so gering wie möglich zu halten. Zunächst werden unter allen Pixeln des Abbildes der Oberfläche diejenigen Pixel ermittelt, deren Pixelhelligkeitswert von einem mittleren Wert der Pixelhelligkeitswerte von Pixeln in einer Umgebung derselben mehr als um eine vorbestimmte Helligkeitsschwelle abweichen. Die so ermittelten Kandidatenpixel werden zu zusammenhängenden Clustern bzw. Blobs gruppiert. Auf diese Weise kann die weitere Fehlersuche auf die Blobs und ihre Umgebung eingeschränkt werden. In einer zweiten Stufe werden die Blobs daraufhin untersucht, ob in der Nähe eines Randes des Blobs eine Konturlinie ziehbar ist, die mit mehr als einem vorbestimmten Mindestkontrast hellere von dunkleren Pixeln in dem und um den Blob herum trennt. Auf diese Weise wird die nachfolgende Fehlersuche von zweidimensionalen Pixelclustern weiter auf eindimensionale Pixelketten eingeschränkt, die die Konturlinien von sogenannten Objekten bilden. Ein Konturlinienvergleich mit Sollkonturlinien kann dann dazu verwendet werden, um mit hoher Sicherheit Objekte in den Aufnahmen Sollkonturen zuzuordnen, aber auch um Fehler an Objektkanten, d.h. Abweichungen von einer zuordbaren Sollkonturlinie, festzustellen. Diese Vorgehensweise nutzt aus, dass es für die Fehlererkennung unwesentlich ist, ob die Fehlstellen in der Oberfläche in der optischen Abbildung tatsächlich in ihrer Ausdehnung richtig ermittelt werden, oder ob lediglich ein Teil der Fehlstelle in Form einer Konturlinie erfasst wird. Tatsächlich ist es lediglich notwendig, dass zu jeder in den Bilddaten sichtbaren Fehlstelle eine Konturlinie jedweder Form ermittelt wird, die dann zu einer Fehlererkennung führt.According to one exemplary embodiment, the high contrast is used to simplify the evaluation in that the recognition is carried out in stages in order to keep the number of pixels to be examined or the size of the pixel regions to be considered when testing as small as possible. First of all, among all pixels of the image of the surface, those pixels are determined whose pixel brightness values deviate from an average value of the pixel brightness values of pixels in an environment thereof more than by a predetermined brightness threshold. The candidate pixels determined in this way are grouped into coherent clusters or blobs. In this way, further troubleshooting can be restricted to the blobs and their surroundings. In a second stage, the blobs are examined to determine whether a contour line can be drawn near an edge of the blob, which separates lighter and darker pixels in and around the blob with more than a predetermined minimum contrast. In this way it will follow de Debugging two-dimensional pixel clusters is further restricted to one-dimensional pixel chains that form the contour lines of so-called objects. A contour line comparison with target contour lines can then be used to assign objects in the recordings to target contours with a high degree of certainty, but also to determine errors at object edges, ie deviations from an assignable target contour line. This procedure takes advantage of the fact that it is immaterial for the error detection whether the flaws in the surface in the optical image are actually correctly determined in their extent, or whether only part of the flaw is detected in the form of a contour line. In fact, it is only necessary to determine a contour line of any shape for each defect visible in the image data, which then leads to an error detection.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung findet Beleuchtung und Bilderfassung nicht nur unter Verwendung gleichen Einfalls- und Ausfallswinkels statt, sondern vielmehr werden Einfalls- und Ausfallswinkel senkrecht zur Oberfläche gewählt. Ermöglicht wird dies gemäß einer Alternative durch einen sich im Strahlengang befindlichen Strahlteiler und gemäß einer weiteren Alternative durch eine Lichtquelle mit einer effektiven Leuchtfläche, die in der optischen und senkrecht zur Objektoberfläche verlaufenden Achse eine Öffnung für einen Lichtdetektor aufweist. Durch senkrechten Einfalls- und Ausfallswinkel wird es zusätzlich bei planaren Objektoberflächen ermöglicht, einen großen Teil der Objektoberfläche gleichzeitig in dem Tiefenschärfenbereich des beispielsweise als Kamera ausgebildeten Lichtdetektors anzuordnen, so dass eine flächenhafte Bildaufnahme ermöglicht wird. Ferner treten beleuchtungsseitig keine Abschattungen an vorstehenden Objektmerkmalen oder an Oberflächenausnehmungen auf.According to one embodiment the present invention does not find lighting and image capture only using the same angle of incidence and angle of incidence, rather, angles of incidence and angle of incidence are perpendicular to surface selected. allows according to a Alternative with a beam splitter located in the beam path and according to one another alternative through a light source with an effective Light area, those running in the optical and perpendicular to the object surface Axis an opening for one Has light detector. Through vertical angles of incidence and reflection it will be additional with planar object surfaces allows a big Part of the object surface at the same time in the depth of field to arrange the light detector, for example a camera, so an areal Allows image acquisition becomes. Furthermore, there are no shadows on the above on the lighting side Object features or on surface recesses on.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present Invention are hereinafter referred to with reference to the accompanying Drawings closer explained. Show it:

1 eine Bildaufnahme einer Gussteil-Oberfläche mit komplexen Konturen, die unter Verwendung der Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnung von 7 erzeugt worden ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 an image capture of a cast surface with complex contours, using the lighting / imaging arrangement of 7 has been generated according to an embodiment of the present invention;

2 einen Ausschnitt aus der Aufnahme von 1, in dem ein Oberflächendefekt zu erkennen ist; 2 a section from the recording of 1 , in which a surface defect can be seen;

3 eine mikroskopische Aufnahme des in 2 erkennbaren Oberflächendefektes; 3 a micrograph of the in 2 recognizable surface defect;

4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Schritte bei einer Fehlererkennung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a flow chart illustrating the steps in error detection according to an embodiment of the present invention;

5 ein schematisches Raumbild der Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a schematic spatial image of the lighting / image capture arrangement according to an embodiment of the present invention;

6 ein schematisches Raumbild einer Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 a schematic spatial image of a lighting / image acquisition arrangement according to a further embodiment of the present invention;

7 ein schematisches Raumbild einer Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 7 a schematic spatial image of a lighting / image acquisition arrangement according to a further embodiment of the present invention;

8 ein schematisches Raumbild einer Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 8th a schematic spatial image of a lighting / image acquisition arrangement according to a further embodiment of the present invention;

9 ein schematisches Raumbild einer Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 9 a schematic spatial image of a lighting / image acquisition arrangement according to a further embodiment of the present invention;

10 ein schematisches Raumbild einer Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 10 a schematic spatial image of a lighting / image acquisition arrangement according to a further embodiment of the present invention;

11 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Schritte bei der Überprüfung, ob für einen Blob eine Konturlinie existiert; 11 a flowchart illustrating the steps in checking whether a contour line exists for a blob;

12 eine schematische Darstellung eines Blobs zur Veranschaulichung der Vorgehensweise nach 11; 12 is a schematic representation of a blob to illustrate the procedure according to 11 ;

13 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Schritte bei der Erkennung von Fehlern auf der Grundlage der Objekte, bei denen Konturlinien gezogen werden konnten, und von Sollbildobjekten; 13 a flowchart illustrating the steps in the detection of errors based on the objects for which contour lines could be drawn and of target image objects;

14 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Schritte bei der Erkennung von Kantenfehlern unter den Objekten mit Konturlinien, die bereits als zu einer bestimmten Sollkonturlinie gehörig erkannt worden sind; und 14 a flowchart to illustrate the steps in the detection of edge defects among the objects with contour lines that have already been recognized as belonging to a certain target contour line; and

15 eine schematische Zeichnung, die einen Ausschnitt einer Blobkonturlinie und einer zugeordneten Sollkonturlinie sowie zwei der drei zugehörigen Funktionen darstellt, die nach dem Vorgehen von 14 erzeugt werden. 15 is a schematic drawing that shows a section of a blob contour line and an associated target contour line and two of the three associated functions, according to the procedure of 14 be generated.

Bevor Bezug nehmend auf die nachfolgenden Figuren die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass gleiche oder einander entsprechende Elemente in den Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.Before referring to the following Figures the present invention using exemplary embodiments is explained in more detail it is pointed out that the same or corresponding Elements in the figures have the same or similar reference numerals and that repeated description of these elements is omitted becomes.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden vor dem Hintergrund der Oberflächenprüfung von Gussteilen beschrieben, und zwar entweder unbehandelten Gussteilen oder Gussteilen, die nach dem Gießvorgang weiteren Oberflächenbearbeitungen, insbesondere Schleifen, unterzogen worden sind. Gussteile der vorher beschriebenen Art weisen eine metallische, spiegelnde Oberfläche auf, die sich für die nachfolgend beschriebene Erzeugung von kontrastreichen Bildaufnahmen der Oberfläche gut eignen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Oberflächenprüfung von Gussteilen beschränkt. So eignen sich die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele beispielsweise ebenso für die Oberflächenprüfung von Glasbauteilen oder geschliffenen Oberflächen jedweden Materials.The present invention is described below against the background of the surface inspection of castings, either untreated castings or castings which have undergone further surface treatments, in particular grinding, after the casting process. Castings of the type described above have a metallic, reflective surface, which is described for the following Suitable for generating high-contrast images of the surface. However, the present invention is not limited to the surface inspection of castings. The exemplary embodiments described below are also suitable, for example, for the surface inspection of glass components or ground surfaces of any material.

1 zeigt exemplarisch die Bildaufnahme eines zu untersuchenden Gussteils oder genauer ausgedrückt die Bildaufnahme einer zu untersuchenden Oberfläche eines Gussteils. In dem vorliegenden exemplarischen Fall ist das Gussteil ein plattenförmiger Gegenstand mit zwei im wesentlichen koplanaren Hauptseiten, zwischen denen sich Durchbrüche und Bohrungen unterschiedlicher Form entlange der Plattendicke erstrecken. 1 shows an example of the image recording of a casting to be examined or, more precisely, the image recording of a surface of a casting to be examined. In the present exemplary case, the cast part is a plate-shaped object with two essentially coplanar main sides, between which openings and bores of different shapes extend along the plate thickness.

Die Aufnahme von 1 ist unter speziellen Beleuchtungs/Bilderfassungsbedingungen aufgenommen worden, nämlich derart, dass die Beleuchtung derart zur optischen Achse des aufnehmenden Lichtdetektors ausgerichtet ist, dass die Lichtquelle bezüglich des bildseitig sichtbaren Oberflächenbereichs im Glanzwinkel erscheint, d.h. dass der Einfallswinkel der Beleuchtungsstrahlen zur Objektoberfläche gleich Ausfallswinkel der reflektierten erfassten Strahlen zur Objektoberfläche ist. Aufgrund dieser Beleuch tungs/Bilderfassungsbedingungen reflektiert der größte Teil der planaren Oberfläche des planaren Gussteils die zur Beleuchtung verwendeten Strahlen direkt in die bildaufnehmende Einheit, wie z.B. eine Kamera. Diese Stellen der Oberfläche sind in der Aufnahme von 1 als die helle Fläche 2 zu erkennen. Kanten des Gussteils erscheinen aufgrund ihrer Neigung zur Oberfläche 2 dunkel.The inclusion of 1 has been recorded under special lighting / image acquisition conditions, namely in such a way that the illumination is aligned with the optical axis of the receiving light detector in such a way that the light source appears in the glancing angle with respect to the surface area visible on the image side, i.e. the angle of incidence of the illumination beams to the object surface equals the angle of reflection of the reflected ones Is blasting to the object surface. Because of these lighting / image acquisition conditions, the major part of the planar surface of the planar casting reflects the rays used for illumination directly into the image-recording unit, such as a camera. These areas of the surface are included in the 1 than the bright area 2 to recognize. Edges of the casting appear due to their inclination to the surface 2 dark.

2 zeigt einen Ausschnitt der Bildaufnahme von 1. Wie es zu sehen ist, erscheint der in 2 dargestellte Abschnitt der Oberfläche 2 des Gussteils im wesentlichen durchweg weiß, abgesehen von den in 2 sichtbaren zwei Bohrungen 4 und 6. Zu erkennen ist jedoch ferner bei 8 eine Stelle, an der eine zusammenhängende Gruppe von Pixeln der Bildaufnahme von 2 an dem ansonsten hell erscheinenden Bereich 2 dunkel hervorstechen. 2 shows a section of the image acquisition of 1 , As can be seen, the appears in 2 illustrated section of the surface 2 of the casting is essentially entirely white, except for those in 2 visible two holes 4 and 6 , However, it can also be seen in 8th a place where a contiguous group of pixels of the image of 2 on the otherwise bright area 2 stand out darkly.

3 zeigt eine mikroskopische Aufnahme der Oberfläche des Gussteils in dem Abschnitt, der in 2 auf die Stelle 8 abgebildet worden ist. Wie es zu erkennen ist, handelt es sich bei der Stelle 8 um das Bild eines Oberflächendefektes, in dem vorliegenden Fall einen durch einen Schleifvorgang freigelegten Lunker mit einem Durchmesser von etwa 0,3 mm. Wie es im folgenden noch bezüglich 5 – 10 noch näher erörtert werden wird, erscheint der Lunker 8 in der Aufnahme von 1 bzw. 2 dunkel, weil die Oberfläche des Gussteils an dieser Stelle zerklüftet und insbesondere geneigt zu dem Rest der Oberfläche 2 ist, so dass die einfallenden Strahlen von der Lichtquelle unter einem anderen Winkel als dem Glanzwinkel reflektiert werden und somit nicht zum aufnehmenden Lichtdetektor gelangen. Beispiele anderer Oberflächenfehler bei Gussteilen umfassen Kantenausbrüche, Kratzer oder andere Abweichungen der Oberfläche von einer Sollform. 3 shows a micrograph of the surface of the casting in the section shown in 2 on the spot 8th has been shown. As can be seen, it is the job 8th around the image of a surface defect, in the present case a blow hole exposed by a grinding process with a diameter of approximately 0.3 mm. As it follows regarding 5 - 10 the blow will appear 8th in the inclusion of 1 respectively. 2 dark because the surface of the casting is jagged at this point and in particular inclined to the rest of the surface 2 is so that the incident rays are reflected by the light source at an angle other than the specular angle and thus do not reach the receiving light detector. Examples of other surface defects in castings include edge chipping, scratches or other surface deviations from a desired shape.

Nachdem nun Bezug nehmend auf die 1 – 3 ein Ausführungsbeispiel für eine mögliche zu prüfende Oberfläche beschrieben worden ist, nämlich diejenige eines Gussteils, sowie Beispiele für mögliche Oberflächenfehler, werden im folgenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zur Erkennung von Oberflächenfehlern vor dem Hintergrund der Oberflächenprüfung von Gussteilen beschrieben, wobei, wenn es sachdienlich ist, auf eine der 1 – 3 Bezug genommen wird.Now referring to the 1 - 3 An exemplary embodiment of a possible surface to be tested has been described, namely that of a cast part, as well as examples of possible surface defects, are described in the following exemplary embodiments of the present invention for the detection of surface defects against the background of the surface inspection of cast parts, wherein if it is relevant, on one of the 1 - 3 Reference is made.

4 zeigt die Schritte bei der Oberflächenfehlererkennung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in grober Übersicht. Die Vorgehensweise beginnt im Schritt 10 damit, dass eine Bildaufnahme der zu prüfenden Objektoberfläche mit einer der in 5–10 gezeigten Vorrichtungen vorgenommen wird. Das Ergebnis sind kontrastreiche Bilddaten, die für jedes Pixel eines Pixelarrays einen Helligkeitswert H aufweisen. Obwohl die Pixel freilich auch anders angeordnet sein können, wird im folgenden davon ausgegangen, dass die Pixel in Zeilen und Spalten regelmäßig angeordnet sind, wobei im folgenden der Helligkeitswert für ein Pixel in der x-ten Zeile und y-ten Spalte mit H(x,y) angegeben wird. 4 shows the steps in the surface defect detection according to an embodiment of the present invention in a broad overview. The procedure begins in step 10 so that an image of the object surface to be tested with one of the in 5 - 10 shown devices is made. The result is high-contrast image data which have a brightness value H for each pixel of a pixel array. Although the pixels can of course also be arranged differently, it is assumed in the following that the pixels are arranged in rows and columns regularly, the brightness value for a pixel in the xth row and yth column being H (x , y) is specified.

Bezug nehmend auf die 5 – 10 werden im folgenden Ausführungsbeispiele für Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, die zur Bilderzeugung im Schritt 10 verwendet werden.Referring to the 5 - 10 In the following, exemplary embodiments for lighting / image acquisition arrangements according to the present invention are described, which are used for image generation in step 10 be used.

5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnung. Die Anordnung von 5, die allgemein mit 12 angezeigt ist, umfasst als Lichtquelle 14 eine Anordnung aus einer Kaltlichtquelle 16, einem Lichtleiter 18, in den das Licht der Kaltlichtquelle 16 eingekoppelt wird, und einen Querschnittwandler 20, in welchem das Licht in dem Lichtleiter 18 derart aufgefächert wird, dass das Licht der Kaltlichtquelle 16 aus einer Zeile von Austrittspupillen austritt, so dass parallel verlaufende Beleuchtungsstrahlen 22 auf einer zu prüfenden Oberfläche 24 eines Prüflings 26 ein Linienlicht erzeugen, d.h. einen linienförmigen belichteten Bereich 28. Die Beleuch tungsstrahlen 22 treffen auf die Oberfläche 24 unter einem Eintrittswinkel θ_e auf. 5 shows a first embodiment of a lighting / image acquisition arrangement. The arrangement of 5 that generally with 12 is shown as the light source 14 an arrangement from a cold light source 16 , a light guide 18 into which the light from the cold light source 16 is coupled, and a cross-section converter 20 in which the light in the light guide 18 is fanned out in such a way that the light from the cold light source 16 emerges from a row of exit pupils, so that parallel illuminating rays 22 on a surface to be tested 24 of a candidate 26 generate a line light, ie a line-shaped exposed area 28 , The lighting beams 22 hit the surface 24 at an entry angle θ _e .

Erfassungs- bzw. aufnahmeseitig umfasst die Anordnung 12 von 5 eine Zeilenkamera 30 mit einem Objektiv 32. Die optische Achse des Objektivs 32 ist auf die Linie 28 gerichtet, an der die Beleuchtungsstrahlen 22 auf die Oberfläche 24 treffen und ist zu der Oberfläche 24 in einem Austrittswinkel θ_a geneigt, derart, dass die Lichtquelle 14 bezüglich dem im Kamerabild sichtbaren Oberflächenbereich 28 im Glanzwinkel erscheint. Das Objektiv 32 bildet den beleuchteten linienförmigen Bereich 28 der Oberfläche 24 auf ein Pixelarray in der Kamera 30 ab.The arrangement comprises the acquisition and recording side 12 of 5 a line scan camera 30 with a lens 32 , The optical axis of the lens 32 is on the line 28 directed at the illuminating rays 22 to the surface 24 meet and is to the surface 24 inclined at an exit angle θ _a such that the light source 14 regarding the surface area visible in the camera image 28 appears in the gloss angle. The objective 32 forms the illuminated linear area 28 the surface 24 on a pixelar ray in the camera 30 from.

Ferner umfasst die Anordnung 12 eine Verschiebeeinheit zum Verschieben des Prüflings 26 senkrecht zur Flächennormalen am beleuchteten Bereich 28 und vorzugsweise auch senkrecht zur Beleuchtungslinie 28, wobei die Verschiebeeinheit in 5 aus Übersichtlichkeitsgründen nur durch einen Pfeil 34 angedeutet ist, der gleichzeitig die Verschieberichtung darstellen soll.The arrangement also includes 12 a displacement unit for moving the test specimen 26 perpendicular to the surface normal at the illuminated area 28 and preferably also perpendicular to the line of illumination 28 , the displacement unit in 5 for reasons of clarity only by an arrow 34 is indicated, which should also represent the direction of displacement.

Eine Bildaufnahme unter Verwendung der Anordnung 12 von 5 erfolgt auf folgende Weise. Die Lichtquelle 14 erzeugt ein Linienlicht 22, das auf der Oberfläche 24 zu einem linienförmigen belichteten Bereich 28 führt. Von dort aus werden die Beleuchtungsstrahlen 22 größtenteils zur als Lichtdetektor dienenden Zeilenkamera 30 reflektiert. Das Objektiv bildet den beleuchteten linienförmigen Bereich 28 auf das Zeilenarray der Zeilenkamera 30 ab. Bei jedem Pixel tragen zur Bildaufnahme nur diejenigen Strahlen bei, die am jeweiligen Oberflächenpunkt entlang der Linie 28, der auf das jeweilige Pixel abgebildet wird, reflektiert werden und vom Glanzwinkel nur geringfügig oder gar nicht abweichen, da sie ansonsten nicht in die Eintrittspupille der Kamera 30 gelangen und nicht zur Bildaufnahme beitragen. Hierdurch entsteht zunächst eine Pixelzeile oder Pixelspalte, die eine Abbildung des beleuchteten Bereichs 28 bzw. des auf die Pixelzeile der Zeilenkamera 30 abgebildeten Oberflächenbereichs darstellt.An image capture using the arrangement 12 of 5 is done in the following way. The light source 14 creates a line light 22 that on the surface 24 to a line-shaped exposed area 28 leads. From there, the illuminating rays 22 mostly to the line camera serving as a light detector 30 reflected. The lens forms the illuminated linear area 28 on the line array of the line camera 30 from. For each pixel, only those rays contribute to the image acquisition that are at the respective surface point along the line 28 , which is imaged on the respective pixel, are reflected and deviate only slightly or not at all from the gloss angle, since otherwise they do not enter the entrance pupil of the camera 30 arrive and do not contribute to the image acquisition. This initially creates a row of pixels or a column of pixels that represent the illuminated area 28 or on the pixel line of the line scan camera 30 represents surface area shown.

Mit einem bestimmten Takt wiederholt die Zeilenkamera 30 ihre Aufnahmen und erzeugt weitere Pixelzeilen bzw. Pixelspalten. Währenddessen wird jedoch der Prüfling entlang der Richtung 34 koplanar zur Oberfläche 24 verschoben. Aufgrund der Verschiebung senkrecht zur Flächennormalen verbleibt die Oberfläche 24 des Prüflings 26 im Tiefeschärfenbereich des Objektivs 32 bzw. an dem Ort, an dem sich Beleuchtungsstrahlen 22 und optische Achse der Kamera 30 schneiden. Durch den Verschiebevorgang wird jedoch effektiv bewirkt, dass während aufeinanderfolgender Pixelzeilenaufnahmen der beleuchtete Bereich 28 entlang der Oberfläche 24 in einer Richtung entgegengesetzt zur Verschieberichtung 34 virtuell bewegt wird, so dass die aufeinanderfolgenden Aufnahmen der Zeilenkamera 30 durch Aneinanderfügen der einzelnen Aufnahmen ein zweidimensionales Pixelarray ergeben, das eine Bildaufnahme der Objektoberfläche 24 darstellt.The line scan camera repeats at a certain rate 30 their recordings and creates further pixel rows or pixel columns. Meanwhile, however, the device under test is moving in the direction 34 coplanar to the surface 24 postponed. Due to the shift perpendicular to the surface normal, the surface remains 24 of the examinee 26 in the depth of field of the lens 32 or at the place where there are illuminating rays 22 and optical axis of the camera 30 to cut. However, the shifting process effectively causes the illuminated area during successive pixel line recordings 28 along the surface 24 in a direction opposite to the direction of displacement 34 is moved virtually, so that the successive shots of the line scan camera 30 by joining the individual recordings together result in a two-dimensional pixel array, which is an image recording of the object surface 24 represents.

Wie im Vorhergehenden erwähnt, handelt es sich vorliegend bei der zu prüfenden Oberfläche 24 exemplarisch um die beispielsweise bearbeitete Oberfläche eines Rohgussteils 26. Diese spiegelt den größten Anteil des Lichts 22 zur Kamera 30, wobei Bereiche, bei denen die Glanzwinkel-Bedingung, d.h. θ_e = θ_a, gut erfüllt ist, heller in der Bildaufnahme bzw. dem Pixelarray erscheinen bzw. abgebildet werden als Bereiche, bei denen die Glanzwinkel-Bedingung nicht oder nur annähernd erfüllt ist. Dies ist gerade bei Defekten, wie freigelegten Lunkern, Dellen oder Kratzern, der Fall. Bei der Objektprüfung von Rohgussteilen erscheinen aufgrund der niedrigeren Reflektivität Rohgussbereiche durchschnittlich dunkler auszusehen als mechanisch bearbeitete Bereiche.As mentioned above, the surface to be tested is present 24 exemplarily around the machined surface of a raw casting 26 , This reflects most of the light 22 to the camera 30 , Areas where the specular angle condition, ie θ _e = θ _a , are well met appear or are brighter in the image recording or the pixel array than regions where the specular angle condition is not or only approximately met , This is particularly the case with defects, such as exposed cavities, dents or scratches. Due to the lower reflectivity, raw casting areas appear to look darker on average than mechanical machined areas when inspecting raw cast parts.

Bei dem Ausführungsbeispiel von 5 fiel das zur Beleuchtung verwendete Licht 22 schräg auf die zu prüfende Oberfläche 24. Aufgrund dieser Tatsache entstehen während des Scanvorganges in dem Fall hervorstehender Oberflächenmerkmale, wie z.B. Zapfen, Abschattungen, die eine Auswertung der Bilddaten, wie sie von der Kamera 30 geliefert werden, und welche im folgenden noch näher erläutert werden wird, in dem abgeschatteten Bereich unmöglich macht. Ferner musste auch die optische Achse der Kamera schräg zur Oberfläche 24 geneigt sein, so dass einige Oberflächenbereiche trotz Scans nicht zu sehen sind, wie z.B. der Boden von Sackbohrungen oder der verdeckte Bereich hinter einem vorstehenden Merkmal.In the embodiment of 5 the light used for lighting fell 22 at an angle to the surface to be tested 24 , Due to this fact, during the scanning process, in the case of protruding surface features, such as, for example, pegs, shadows arise, which are used to evaluate the image data as obtained from the camera 30 are delivered, and which will be explained in more detail below, in the shaded area makes impossible. Furthermore, the camera's optical axis had to be at an angle to the surface 24 be inclined so that some surface areas cannot be seen despite scans, such as the bottom of blind holes or the hidden area behind a prominent feature.

Die nachfolgend Bezug nehmend auf die 6 – 10 beschriebenen Ausführungsbeispiele umgehen dieses Problem, indem Beleuchtungsstrahlengang und reflektierter Strahlengang zusammengelegt werden, so dass sie zusammenfallen, was einer Beleuchtung senkrecht zur Oberfläche und einer Lichterfassung mit einer optischen Achse senkrecht zur Oberfläche entspricht. Anders ausgedrückt bedeutet in dem Sonderfall einer zur betrachteten Oberfläche senkrecht angeordneten optischen Achse der Kamera die Erfüllung der Glanzwinkelbedingung, dass auch die Beleuchtung senkrecht zur betrachteten Oberfläche, d.h. in der optischen Achse der Kamera, angeordnet werden muss.The following referring to the 6 - 10 The exemplary embodiments described avoid this problem by combining the illumination beam path and the reflected beam path so that they coincide, which corresponds to illumination perpendicular to the surface and light detection with an optical axis perpendicular to the surface. In other words, in the special case of an optical axis of the camera arranged perpendicular to the surface under consideration, the fulfillment of the glare angle condition means that the illumination must also be arranged perpendicular to the surface under consideration, ie in the optical axis of the camera.

6 zeigt eine mögliche Anordnung zur Realisierung dieses Sonderfalls. Die Anordnung von 6 ist allgemein mit 12a angezeigt. Die Anordnung 12a umfasst wie die Anordnung von 5 eine Kamera 30 mit einem Objektiv 32 und eine Lichtquelle 1A. In dem Fall von 6 ist jedoch die Kamera 30 eine flächenhaft messende Kamera, die ein zweidimensionales Pixelarray aufweist, auf welches das Objektiv 32 einen interessierenden flächigen Teil der Oberfläche 24 des Prüflings 26 abbildet. Mit ihrer optischen Achse 36 ist die Kamera 30 senkrecht zur Oberfläche 24 ausgerichtet. Die Lichtquelle 14 besteht im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von 5 aus einer flächigen, streuenden Lichtquelle 38. Die Glanzwinkel-Bedingung wird bei dem Ausführungsbeispiel von 6 dadurch erfüllt, dass zwischen Objektiv 32 und Prüfling 26 ein Strahlteiler 40 angeordnet ist, der das Licht 22 von der Lichtquelle 14 umlenkt, so dass zumindest ein großer Teil der Beleuchtungslichtstrahlen 22 senkrecht auf die Oberfläche 24 fällt. Einen Teil des Lichtes 22 der Lichtquelle 14 lässt der Strahlteiler 40 hindurch bzw. passieren, wo es beispielsweise durch eine Lichtfalle absorbiert wird, wie es in nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Fall ist. Der Strahlteiler 40 ist ferner vorgesehen, um einen Teil der reflektierten Strahlung 42 zur Kamera 30 hin passieren zu lassen. 6 shows a possible arrangement for realizing this special case. The arrangement of 6 is generally with 12a displayed. The order 12a includes how the arrangement of 5 a camera 30 with a lens 32 and a light source 1A , In the case of 6 however, is the camera 30 a surface measuring camera that has a two-dimensional pixel array on which the lens 32 an interesting flat part of the surface 24 of the examinee 26 maps. With its optical axis 36 is the camera 30 perpendicular to the surface 24 aligned. The light source 14 exists in contrast to the embodiment of 5 from a flat, scattering light source 38 , The gloss angle condition is in the embodiment of 6 fulfilled that between lens 32 and examinee 26 a beam splitter 40 is arranged of the light 22 from the light source 14 deflects so that at least a large part of the illuminating light rays 22 perpendicular to the surface 24 falls. Part of the light 22 the light source 14 leaves the beam splitter 40 through or pass where it is absorbed, for example, by a light trap, as is the case in the following exemplary embodiments. The beam splitter 40 is also provided to some of the reflected radiation 42 to the camera 30 let it happen.

Im Gegensatz zu der Anordnung von 5 ist bei der Anordnung von 6 keine Verschiebeeinheit notwendig, da das Objektiv 32 die interessierende Oberfläche 24 flächenhaft auf das Pixelarray der Kamera 30 abbildet und die Lichtquelle 14 die Oberfläche 24 flächenhaft beleuchtet. Wiederum bündelt das Objektiv 32 auf den einzelnen Pixeln der Kamera 30 nur solche Strahlen von einem Objektpunkt auf der Objektoberfläche 24 auf den Pixeln der Kamera, die nur wenig zum Glanzwinkel geneigt sind, nämlich hier zur Flächennormalen. Oberflächendefekte erscheinen deshalb dunkel, ebenso wie Kanten.Contrary to the arrangement of 5 is in the arrangement of 6 no displacement unit necessary because the lens 32 the surface of interest 24 area on the pixel array of the camera 30 maps and the light source 14 the surface 24 areally illuminated. Again, the lens focuses 32 on the individual pixels of the camera 30 only such rays from an object point on the object surface 24 on the pixels of the camera that are only slightly inclined to the gloss angle, namely here to the surface normal. Surface defects therefore appear dark, as do edges.

Während 6 eine flächenhaft vermessende Anordnung darstellte, zeigt 7 ein Ausführungsbeispiel für eine zeilenweise vermessende Anordnung, wie sie in 5 gezeigt worden ist, mit dem Unterschied, dass jedoch wie in 6 eine senkrechte Beleuchtung und Erfassung verwendet wird. Neben den in 5 gezeigten Bauteilen umfasst deshalb die Anordnung von 7, die allgemein mit 12b angezeigt ist, einen Strahlteiler 40, wobei Strahlteiler 40, Zeilenkamera 30 und Lichtquelle 14, wie Bezug nehmend auf 6 beschrieben, relativ zur Objektoberfläche 24 angeordnet sind. Die Verschiebung entlang der Richtung 34 sorgt, wie Bezug nehmend auf 5 beschrieben, dafür, dass die nacheinander aufgenommenen eindimensionalen Pixelbilder aneinandergefügt ein zweidimensionales Bild der Objektoberfläche 24 ergeben, diesmal jedoch ohne Abschat tungen und dergleichen. Zusätzlich umfasst die Anordnung 12b eine Lichtfalle 41, die dem Querschnittwandler 20 der Lichtquelle 14 über den Strahlteiler 40 gegenüber angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, Licht von der Lichtquelle 14, das durch den Strahlteiler 40 unabgelenkt hindurchtritt, einzufangen und zu verhindern, dass es wieder zum Strahlteiler 40 hin reflektiert wird, wo es ansonsten zur Kamera 30 hin abgelenkt werden könnte und dort zu Artefakten führen könnte.While 6 an area measuring arrangement shows 7 an embodiment of a line-wise measuring arrangement, as in 5 has been shown, with the difference that, however, as in 6 vertical lighting and detection is used. In addition to the in 5 The components shown therefore include the arrangement of 7 that generally with 12b is indicated, a beam splitter 40 , beam splitter 40 , Line scan camera 30 and light source 14 how referring to 6 described, relative to the object surface 24 are arranged. The shift along the direction 34 cares how referring to 5 described, for the fact that the successively recorded one-dimensional pixel images are joined together to form a two-dimensional image of the object surface 24 result, but this time without shadowing and the like. In addition, the arrangement includes 12b a light trap 41 that the cross-section converter 20 the light source 14 via the beam splitter 40 is arranged opposite and is intended to provide light from the light source 14 that through the beam splitter 40 passes undeflected, trapping and preventing it from going back to the beam splitter 40 is reflected where it would otherwise go to the camera 30 could be distracted and could lead to artifacts there.

Die Ausführungsbeispiele von 6 und 7 sahen zur Realisierung eine Anordnung mit senkrechter optischer Achse und lotrechter Beleuchtung vor, einen Strahlteiler im Strahlengang der Kameraabbildung vorzusehen, nämlich genau genommen vor dem Objektiv, wobei das Licht von der Lichtquelle in den Strahlengang der Kameraabbildung eingespiegelt wurde. Freilich ist es ferner möglich, umgekehrt das beleuchtende Licht von der Lichtquelle den Strahlteiler zur Objektoberfläche hin passieren zu lassen, und das reflektierte Licht in die Kamera hin abzulenken. The embodiments of 6 and 7 provided for the realization of an arrangement with a vertical optical axis and vertical illumination, to provide a beam splitter in the beam path of the camera image, namely strictly in front of the lens, the light from the light source being reflected into the beam path of the camera image. Of course, it is also possible, conversely, to let the illuminating light from the light source pass the beam splitter toward the object surface and to deflect the reflected light into the camera.

Eine andere Realisierungsmöglichkeit stellen die Ausführungsbeispiele von 8 und 9 dar. Bei diesen Ausführungsbeispielen wird kein Strahlteiler verwendet, um Beleuchtungslicht und reflektiertes Licht „übereinander zu legen", sondern es wird eine Leuchte mit großflächiger Apertur verwendet, in der ein Durchbruch vorgesehen ist, durch welchen das Objektiv der Kamera die Objektoberfläche auf die photoempfindliche Fläche der Kamera abbilden kann.The exemplary embodiments of FIG 8th and 9 In these exemplary embodiments, no beam splitter is used in order to “superimpose” illuminating light and reflected light, but rather a luminaire with a large-area aperture is used, in which an aperture is provided, through which the lens of the camera places the object surface on the photosensitive surface the camera can image.

8 zeigt eine Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnung 12c. Sie umfasst eine Flächenkamera 30 mit einem Objektiv 32, deren optische Achse 36 wie bei dem Ausführungsbeispiel von 6 senkrecht zur interessierenden Oberfläche 24 des Prüflings 26 steht und die Oberfläche 24 sich im Tiefenschärfenbereich des Objektivs 32 befindet, das die Oberfläche 24 auf das zweidimensionale Pixelarray der Flächenkamera 30 abbildet. Als Beleuchtungslichtquelle 14 dient eine streuende, flächige Lichtquelle 44, die in in etwa ihrer Mitte ihrer Leuchtfläche, an der Stelle, da dieselbe die optische Achse 36 schneidet, eine Öffnung 46 aufweist. Die effektive Leuchtfläche 44 der Lichtquelle 14 ist im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 36 angeordnet und befindet sich entlang der optischen Achse 36 betrachtet zwischen der Kamera 30 und Prüfling 26, und zwar vorzugsweise ganz in der Nähe des Objektiveinlasses, so dass der für die Kamera sichtbare Raumwinkelbereich kaum eingeschränkt wird. Auf diese Weise ist die unmittelbar hinter der Leuchte 44 angebrachte Kamera 30 in der Lage, durch den Durchbruch bzw. die Öffnung 46 in der Leuchte 44 auf die zu prüfende Oberfläche 24 zu blicken. Hierdurch kann die Abmessung des Durchbruchs 46 klein gewählt werden, ohne dass der Blick der Kamera 30 behindert wird. Auf diese Weise wird die Glanzwinkel-Bedingung im wesentlichen erfüllt. 8th shows an illumination / image capture arrangement 12c , It includes an area camera 30 with a lens 32 whose optical axis 36 as in the embodiment of 6 perpendicular to the surface of interest 24 of the examinee 26 stands and the surface 24 in the depth of field of the lens 32 which is the surface 24 on the two-dimensional pixel array of the area scan camera 30 maps. As an illuminating light source 14 serves a scattering, flat light source 44 , which is roughly in the middle of its luminous area, at the point where it is the optical axis 36 cuts an opening 46 having. The effective illuminated area 44 the light source 14 is essentially perpendicular to the optical axis 36 arranged and is along the optical axis 36 viewed between the camera 30 and examinee 26 , and preferably very close to the lens inlet, so that the solid angle range visible to the camera is hardly restricted. In this way it is directly behind the lamp 44 attached camera 30 able through the breakthrough or opening 46 in the lamp 44 on the surface to be tested 24 to look. This allows the dimension of the opening 46 can be chosen small without looking at the camera 30 is hindered. In this way, the gloss angle condition is essentially met.

9 zeigt eine Anordnung 12d. Sie unterscheidet sich von der Anordnung von 8 dadurch, dass die Flächenkamera 30 durch eine Zeilenkamera 30 ersetzt wurde, und die Anordnung 12d zusätzlich eine Verschiebeeinrichtung 34 aufweist. Zusätzlich wurde bei dem Ausführungsbeispiel von 9 die effektiv leuchtende Fläche mit Öffnung, durch die die Kamera 30 hindurchblicken kann, dadurch erzielt, dass zu je einer Seite der optischen Achse 36 eine Lichtquelle 48a bzw. 48b angeordnet wurde, im vorliegenden Fall zwei schmale linienförmige ungerichtete Lichtquellen in der Nähe der optischen Achse 36. 9 shows an arrangement 12d , It differs from the arrangement of 8th in that the area scan camera 30 through a line scan camera 30 was replaced, and the arrangement 12d additionally a sliding device 34 having. In addition, in the embodiment of 9 the effective illuminated area with opening through which the camera 30 can look through, achieved that to each side of the optical axis 36 a light source 48a respectively. 48b was arranged, in the present case two narrow linear omnidirectional light sources near the optical axis 36 ,

10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung, die allgemein mit 12e angezeigt ist. 10 stellt die Möglichkeit dar, mehrere Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnungen des Typs von 7 quer zur Verschieberichtung 34 mehrmals anzuordnen, so dass in einem Scanvorgang bzw. einem Verschiebevorgang bei gleicher Auflösung ein breiterer Streifen der zu prüfenden Objektoberfläche 24 aufgenommen bzw. abgetastet werden kann, wie es Bezug nehmend auf 10 shows an embodiment of an arrangement, generally with 12e is displayed. 10 illustrates the ability to use multiple lighting / imaging devices of the type of 7 transverse to the direction of displacement 34 to be arranged several times, so that a wider stripe of the object surface to be checked is scanned or shifted with the same resolution 24 can be recorded or scanned as it relates to

7 bzw. 5 beschrieben worden ist. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in 10 Strahlteiler, Lichtquelle und Lichtfalle nicht gezeigt, die einzeln für jede Zeilenkamera 30 oder – in verbreiteter Form – für mehrere Zeilenkameras gemeinsam vorgesehen sein können. 7 respectively. 5 has been described. For reasons of clarity, in 10 Beam splitter, light source and light trap not shown individually for each line scan camera 30 or - in common form - can be provided together for several line scan cameras.

Die Ausführungsbeispiele von 5 – 10 liefern Bildaufnahmen einer zu prüfenden Objektoberfläche mit einem hohen Kontrast. Genauer ausgedrückt wird mit Hilfe einer entsprechenden Beleuchtung und einer oder mehreren Kameras bei diesen Ausführungsbeispielen die Abbildung der zu prüfenden Oberfläche erfasst, wobei zur leichteren Detektion der Defekte auf der Oberfläche, wie z.B. von Lunkern, Kratzern oder Kantenausbrüchen, d.h. Abweichungen der Form von Objektkonturen, anhand der erzeugten Abbildungen, ermöglicht die Beleuchtung bei diesen Ausführungsbeispielen eine kontrastreiche Abbildung.The embodiments of 5 - 10 provide images of an object surface to be inspected with a high contrast. More precisely, with the aid of appropriate lighting and one or more cameras in these exemplary embodiments, the image of the surface to be tested is recorded, with easier detection of the defects on the surface, such as cavities, scratches or edges breakouts, ie deviations in the shape of object contours, based on the generated images, the lighting enables a high-contrast image in these exemplary embodiments.

Dies wird bei diesen Ausführungsbeispielen dadurch erreicht, dass die Beleuchtung jeweils so zur optischen Achse der entsprechenden Kamera ausgerichtet wird, dass die Lichtquelle bezüglich dem im Kamerabild sichtbaren Oberflächenbereich im Glanzwinkel erscheint. Weil die zu prüfende Oberfläche den größten Anteil des Lichts unter diesen Umständen zurück zur Kamera spiegelt bzw. reflektiert, werden die Bereiche, bei denen die Glanzwinkel-Bedingung gut erfüllt ist, heller abgebildet als Bereiche, bei denen die Glanzwinkel-Bedingung nicht oder nur annähernd erfüllt ist. Dies ist gerade der Fall bei Defekten, wie z.B. freigelegten Lunkern, Dellen oder Kratzern.This will be the case with these embodiments in that the lighting is always optical Axis of the corresponding camera is aligned with the light source in terms of the surface area visible in the camera image in the gloss angle appears. Because the one to be checked surface The biggest part of light in these circumstances back to the camera reflects or reflects the areas where the gloss angle condition is well met, shown brighter as areas where the gloss angle condition is not or only nearly Fulfills is. This is precisely the case with defects, e.g. exposed Cavities, dents or scratches.

Wie aus den vorhergehenden Ausführungsbeispielen klar wurde, können die Kameras sowohl Flächenkameras als auch Zeilenkameras sein. Zeilenkameras haben den Vorteil, dass hier Ausführungen am Markt zur Verfügung stehen, die die Erzeugung von wesentlich höher aufgelösten Bildern erlauben als Flächenkameras, nämlich Bilder mit einer Auflösung in der einen Richtung, die von der Vergrößerung und dem Pixel abstand der Pixelzeile der Kamera abhängt, und einer Auflösung quer dazu, die von der Bildwiderholfrequenz und der Verschiebgeschwindigkeit abhängt. Allerdings muss bei Einsatz einer Zeilenkamera das Bild mit Hilfe einer allgemeinen linearen Relativbewegung von Objekt und Kamera erzeugt werden, wie es Bezug nehmend auf 5, 7, 9 und 10 beschrieben worden ist.As became clear from the previous exemplary embodiments, the cameras can be both area cameras and line cameras. Line scan cameras have the advantage that versions are available on the market that allow the generation of images with a much higher resolution than area scan cameras, namely images with a resolution in one direction, which depends on the magnification and the pixel spacing of the pixel line of the camera, and a resolution across it, which depends on the refresh rate and the shifting speed. However, when using a line scan camera, the image has to be generated with the aid of a general linear relative movement of the object and the camera, as it refers to 5 . 7 . 9 and 10 has been described.

Zur Abbildung der zu prüfenden Oberfläche können normale Objektive, wie sie aus der Phototechnik bekannt sind, oder telezentrische Objektive verwendet werden. Der Vorteil des telezentrischen Objektivs ist die Abbildung ohne perspektivische Verzerrungen, allerdings muss dabei die Apertur der Objektiv-Frontlinse größer als die zu betrachtende Fläche sein, was nur für die Untersuchung kleinerer Werkstücke vorteilhaft ist. Der Vorteil des normalen Objektivs ist die Möglichkeit, ein quasi beliebige großes Werkstück ohne Relativbewegungserzeugung zu erfassen. Falls das Objekt zu groß ist, um mit angegebener Auflösung mit einer Kamera erfasst zu werden, kann man mehrere Kameras gleichzeitig einsetzen, wie es in 10 gezeigt ist. Jede Kamera liefert dann nur ein Teilbild der gesamten Oberfläche.Normal lenses, as are known from phototechnology, or telecentric lenses can be used to image the surface to be tested. The advantage of the telecentric lens is the image without perspective distortions, but the aperture of the front lens must be larger than the area to be viewed, which is only advantageous for the examination of smaller workpieces. The advantage of the normal lens is the ability to capture a virtually any large workpiece without generating relative motion. If the object is too large to be recorded with a camera at the specified resolution, you can use several cameras at the same time, as described in 10 is shown. Each camera then only provides a partial image of the entire surface.

Bevor wieder Bezug nehmend auf 4 der weitere Fortgang der Oberflächenfehlerdetektion beschrieben wird, werden im folgenden noch mögliche Variationen zu den Ausführungsbeispielen von 5 – 10 beschrieben. Wie bereits erwähnt und wie es aus der nachfolgenden Beschreibung noch herauskommen wird, sind kontrastreiche Abbildungen für die nachfolgende Auswertung von Vorteil. Bei allen Ausführungsbeispielen wurde von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass die Oberfläche von Gussteilen, seien sie bearbeitet oder unbearbeitet, zwar rau ist, aber dennoch bei senkrecht einfallendem Licht das Licht vornehmlich wieder entlang der Flächennormalen zurückreflektiert, d.h. nicht wie ein Lambert-Strahler wirkt, der von allen Seiten aus betrachtet genauso hell erscheint. Von den zurückreflektierten Strahlen wurden diejenigen ausselektiert, die von dem jeweiligen Objektpunkt im wesentlichen nur wenig zur Flächennormalen geneigt sind, da nur diese Strahlen in die Objektivöffnung gelangen. Fehlstellen weisen eine andere Reflexionscharakteristik auf, nämlich eine breiter streuende, weshalb derer weniger Licht in dem Raumwinkelsegment um die Flächennormalen zurückreflektiert wird. Obige Beleuchtungs/Bilderfassungsanordnungen sind aber auch zur Erzeugung kontrastreicher Abbildungen geeignet, wenn die zu prüfende Oberfläche andere Reflexionseigenschaften aufweist als Gussteile. So erzeugten obige Bilderzeugungsvorrichtungen von 5–10 freilich auch bei glätteren spiegelnden Oberflächen, wie z.B. bei Glas oder dergleichen. Ferner wird darauf hingewiesen, dass im Vorhergehenden die Verschiebemöglichkeit lediglich in bezug auf die Aufnahme mit eindimensional vermessenden Zeilenkameras beschrieben worden ist. Freilich ist es ferner möglich, das Objekt lateral zu verschieben und es abschnittsweise flächenhaft zu vermessen, um eine größere Fläche einzumessen.Before referencing again 4 the further progress of the surface defect detection is described, the following are still possible variations on the embodiments of 5 - 10 described. As already mentioned and how it will come out from the following description, high-contrast images are advantageous for the subsequent evaluation. In all of the exemplary embodiments, use was made of the fact that the surface of cast parts, whether machined or unprocessed, is rough, but in the case of vertically incident light, the light primarily reflects back again along the surface normal, ie does not act like a Lambert radiator, which looks just as bright when viewed from all sides. From the back-reflected rays, those were selected which are essentially only slightly inclined from the respective object point to the surface normal, since only these rays enter the lens aperture. Flaws have a different reflection characteristic, namely a wider scatter, which is why less light is reflected back in the solid angle segment around the surface normal. The above lighting / image acquisition arrangements are also suitable for producing high-contrast images if the surface to be tested has different reflection properties than cast parts. Thus, the above image forming devices produced from 5 - 10 of course, even with smoother reflective surfaces, such as glass or the like. Furthermore, it is pointed out that the displacement option has only been described above in relation to the recording with line cameras measuring one-dimensionally. Of course, it is also possible to laterally move the object and to measure it in sections over an area in order to measure a larger area.

Nachdem nun im Vorhergehenden Bezug nehmend auf die 5 – 10 Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen zur Durchführung des Schritts 10, nämlich der Bildaufnahme, beschrieben worden sind, wodurch das Helligkeitsbild H(x,y) geliefert wird, wird im folgenden die Auswertung dieser Helligkeitsbilder beschrieben, die von einer Auswerteeinrichtung 50 durchgeführt wird, wobei dieselbe stellvertretend für die anderen Ausführungsbeispiele von Bildaufnahmeeinrichtungen lediglich in 5 dargestellt ist. Diese Auswerteeinrichtung 50 ist mit der Kamera 30 verbunden, um die Bilddaten H(x,y) zu erhalten und auszuwerten, wie es im folgenden beschrieben wird. Die Auswerteeinrichtung 50 ist beispielsweise ein Computer, auf dem ein geeignetes Computerprogramm abläuft, könnte aber auch ein in Hardware implementiertes Modul sein, das die im folgenden Bezug nehmend auf die Flussdiagramme beschriebenen Schritte mittels entsprechend integrierter Schaltung durchführt.Having now referred to the 5 - 10 Embodiments of devices for performing the step 10 , namely the image recording, have been described, whereby the brightness image H (x, y) is delivered, the evaluation of these brightness images is described below by an evaluation device 50 is carried out, the same representative of the other exemplary embodiments of image recording devices only in 5 is shown. This evaluation device 50 is with the camera 30 connected to obtain and evaluate the image data H (x, y), as will be described below. The evaluation device 50 is, for example, a computer on which a suitable computer program runs, but could also be a module implemented in hardware, which carries out the steps described below with reference to the flowcharts by means of a correspondingly integrated circuit.

Nachdem nun im Schritt 10 die Bildaufnahme durchgeführt worden ist und die Helligkeitsmatrix H bei der Auswerteeinrichtung 50 eingetroffen ist, wird nun in einem Schritt 52 jedes Pixel (x, y) daraufhin überprüft, ob dasselbe um einen vorbestimmten Helligkeitsschwellenwert von einem Mittelwert der Helligkeitswerte innerhalb eines Umgebungsbereichs desselben abweicht. Jedes Pixel, bei dem dies der Fall ist, gilt als Kandidatenpixel, d.h. als Pixel, das dafür in Frage kommt, ein Pixel zu sein, auf das ein Oberflächenfehler abgebildet worden ist. Genauer ausgedrückt werden in dem Schritt 52 für jedes Pixel (x, y) die folgenden Schritte durchgeführt:Now in step 10 the image recording has been carried out and the brightness matrix H in the evaluation device 50 has now arrived in one step 52 each pixel (x, y) then checks whether it deviates by a predetermined brightness threshold value from an average value of the brightness values within a surrounding area thereof. Each pixel in which this is the case is considered to be a candidate pixel, ie a pixel that can be considered to be a pixel onto which a surface defect has been mapped. Be more specifically expressed in the step 52 for each pixel (x, y) do the following:

- The average brightness of the image in a neighborhood of the pixel (x, y) of N + 1 times N + 1 pixels is calculated, i.e.

- After that the current brightness of the pixel (x, y) with the calculated average brightness and, if the deviation is a certain, selectable Exceeds threshold θ, the current pixel is marked as a candidate pixel. In other words, will the following inequality is checked for correctness, in which case the Pixel is declared as a candidate pixel:

Die Markierung kann entweder das Hinzufügen des Paars x, y eines Kandidatenpixels zu einer Liste von Kandidatenpixelkoordinatenpaaren umfassen, oder der Schritt 52 erzeugt ein Array von Markierungen, von denen jede einem Pixel zugeord net ist und angibt, ob dasselbe ein Kandidatenpixel ist oder nicht.The marker can either include adding the pair x, y of a candidate pixel to a list of candidate pixel coordinate pairs, or the step 52 creates an array of tags, each associated with a pixel and indicating whether or not it is a candidate pixel.

In einem Schritt 54 werden daraufhin zusammenhängende Cluster von Kandidatenpixeln zu Gruppen bzw. in zusammenhängende Gebiete von Pixeln zusammengefasst, die gemäß der vorliegenden Beschreibung als Blobs bezeichnet werden. Blobs liegen folglich, da sie ja aus Kandidatenpixeln bestehen, in der Nähe von einer Grenze zwischen hellen und dunklen Bereichen des Bildes H(x,y).In one step 54 contiguous clusters of candidate pixels are then combined into groups or into contiguous areas of pixels, which are referred to as blobs according to the present description. As a result, since they consist of candidate pixels, blobs are close to a boundary between light and dark areas of the image H (x, y).

Daraufhin wird in einem Schritt 56 jeder Blob daraufhin untersucht, ob in einer Nähe eines Rands bzw. der Umrandung des Blobs eine Konturlinie ziehbar ist, die mit mehr als einem vorbestimmten Mindestkontrast hellere von dunkleren Pixeln in dem und um den Blob herum trennt.Thereupon in one step 56 each blob then examines whether a contour line can be drawn in the vicinity of an edge or the edge of the blob, which separates lighter and darker pixels in and around the blob with more than a predetermined minimum contrast.

Der Schritt 56, der Bezug nehmend auf 11 noch näher beschrieben werden wird, ist dazu da, unter allen Blobs die relevanten Blobs, quasi die Kandidatenblobs, die potentiell Abbildungen von Oberflächenfehlern darstellen, ausfindig zu machen. Diese Kandidatenblobs werden im Folgenden als Objekte bezeichnet. Der Schritt 56 ermöglicht es dabei, die Informationsfülle über die relevanten Blobs, nämlich diejenigen, um die die Konturlinie ziehbar ist, zu reduzieren, da von da an nur noch die Pixel auf der Konturlinie betrachtet werden müssen.The step 56 , referring to 11 will be described in more detail below to find the relevant blobs, quasi the candidate blobs, which potentially represent images of surface defects, among all blobs. These candidate blobs are referred to below as objects. The step 56 makes it possible to reduce the amount of information about the relevant blobs, namely those around which the contour line can be drawn, since from then on only the pixels on the contour line have to be viewed.

Das Ergebnis des Schritts 56 sind Pixelketten, die die Konturlinien der relevanten Blobs darstellen. Wie es später Bezug nehmend auf 11 noch näher beschrieben werden wird, werden nur solche Blobs als Kandidatenblobs herausgesucht, um die eine geschlossene Konturlinie ziehbar ist, oder eine Konturlinie, die von Pixelarrayrand bis Pixelarrayrand läuft. Andere Blobs werden verworfen, auch wenn entlang ihren Randes teilweise eine Konturlinie mit erheblichem Kontrast ziehbar ist, wie z.B. eine U-förmige Konturlinie. Der Grund hierfür besteht darin, dass entdeckt worden ist, dass solche Blobs zumeist nur reflektierende Ablagerungen oder ähnlichem herrühren und somit anderenfalls zu Falsch-Positiv-Fehldiagnosen führen würden, d.h. der fälschlichen Annahme, es handele sich um einen Oberflächenfehler.The result of the step 56 are pixel chains that represent the contour lines of the relevant blobs. As it later referred to 11 will be described in more detail, only those blobs are selected as candidate blobs around which a closed contour line can be drawn, or a contour line that runs from pixel array edge to pixel array edge. Other blobs are discarded, even if a contour line with considerable contrast can be drawn along their edge, such as a U-shaped contour line. The reason for this is that it has been discovered that such blobs mostly result only from reflective deposits or the like and would otherwise lead to false-positive misdiagnoses, ie the incorrect assumption that it is a surface defect.

Danach werden in einem Schritt 58 die Kandidatenblobs bzw. die Blobs, denen eine Konturlinie zuordbar war, d.h. die Objekte, mit einem Satz von Sollbildobjekten verglichen, um jedes Objekt unter den Objekten daraufhin zu überprüfen, ob dasselbe zu einem der Sollbildobjekte mehr als einen vorbestimmten Grad an Übereinstimmung aufweist, wodurch eine Zuordnung zwischen Objekten und Sollbildobjekten erhalten wird, die einem Objekt höchstens ein Sollbildobjekt und umgekehrt einem Sollbildobjekt höchstens ein Kandidatenblob zuordnet.After that, in one step 58 comparing the candidate blobs or blobs to which a contour line could be assigned, ie the objects, with a set of target image objects in order to check each object among the objects to determine whether it has more than a predetermined degree of correspondence to one of the target image objects, whereby an association between objects and target image objects is obtained which assigns at most one target image object to an object and vice versa to at most one candidate blob to a target image object.

Die Sollbildobjekte können aus einer Bildaufnahme eines fehlerlosen Referenzobjektes bzw. Gussteils auf dieselbe Weise erhalten worden sein wie die im vorhergehenden beschriebenen Objekte, d.h. durch Bildaufnahme, Ausfindigmachen von Blobs und ziehen von Konturlinien. Die Sollbildobjekte betreffen folglich keine Oberflächenfehler, sondern stellen beispielsweise die Kanten der zu prüfenden Oberfläche des Referenzgussteils dar also Stellen, die erwünscht sind, aber in der Bildaufnahme eben beispielsweise dunkel im Vergleich zur restlichen Objektoberfläche erscheinen. Der Satz von Sollbildobjekten wird im folgenden auch manchmal als Musterliste bezeichnet. Alternativ könnten die Sollbildobjekte nicht auf dieselbe Art und Weise wie die Kandidatenblobs bzw. Objekte erzeugt worden sein, nämlich basierend auf einer Aufnahme, sondern sie könnten durch ein CAD-Programm aus Modelldaten des zu prüfenden Gussteils erzeugt worden sein oder aus einer Aufnahme aber mit einem beispielsweise anderen, genaueren und aufwendigeren Algorithmus zur Erzeugung der Konturlinien.The target image objects can have been obtained from an image acquisition of a flawless reference object or cast part in the same way as the objects described above, ie by image acquisition, locating blobs and drawing contour lines. The target image objects consequently do not relate to surface defects, but instead represent, for example, the edges of the surface of the reference cast part to be checked, that is to say places that are desired, but in the image recording, for example, appear dark compared to the rest of the object surface. The set of target image objects is sometimes referred to below as a sample list. Alternatively, the target image objects could not have been created in the same way as the candidate blobs or objects, namely based on a recording, but they could have been generated by a CAD program from model data of the casting to be tested or from a recording but with one for example, a different, more precise and more complex algorithm for generation the contour lines.

Bei einem Prüfling ohne Oberflächenfehler sollte die Abbildung zwischen Objekten einerseits und Sollbildobjekten andererseits, die im Schritt 58 erzeugt wird, bijektiv sein, d.h. jedes Sollbildobjekt sollte genau einem Kandidatenobjekt zugeordnet sein und umgekehrt. Dies würde nämlich bedeuten, dass die im Schritt 10 erzeugte Bildaufnahme lediglich gewünschte Konturen aufweist, wie z.B. die Oberflächenkanten.In the case of a test specimen without surface defects, the mapping between objects on the one hand and target image objects on the other hand, that in the step 58 generated, be bijective, ie each target image object should be assigned to exactly one candidate object and vice versa. This would mean that the step 10 generated image recording only has the desired contours, such as the surface edges.

Sind Kandidatenblobs keinem Sollbildobjekt zuordbar, so sind sie als Oberflächenfehler, wie z.B. isolierte freigelegte Lunker oder dergleichen, zu interpretieren, und dementsprechend wird in einem Schritt 60 jeder solche Kandidatenblob als Bild einer Fehlstelle identifiziert und beispielsweise einer Liste für abweichende Objekte hinzugefügt.If candidate blobs cannot be assigned to a target image object, they are to be interpreted as surface defects, such as isolated exposed blowholes or the like, and accordingly in one step 60 each such candidate blob is identified as an image of a defect and, for example, added to a list for different objects.

Kann ein Sollbildobjekt aus der Musterliste keinem der Kandidatenblobs zugeordnet werden, bedeutet dies allerdings auch einen Oberflächenfehler, wie z.B. das Fehlen einer Bohrung. Dementsprechend wird in einem Schritt 62 der Bildbereich der Bildaufnahme H, die im Schritt 10 erzeugt worden ist, die sich an Stellen von Sollbildobjekten befinden, denen kein Kandidatenblob zugeordnet werden kann, als Bild einer Fehlstelle interpretiert und beispielsweise derselben Liste von abweichenden Objekten hinzugefügt, wie sie bei Schritt 60 verwendet wurde, oder einer anderen.If a target image object from the sample list cannot be assigned to any of the candidate blobs, this also means a surface defect, such as the lack of a hole. Accordingly, in one step 62 the image area of the image recording H, which in step 10 has been generated, which are located at locations of target image objects to which no candidate blob can be assigned, interpreted as an image of a defect and, for example, added to the same list of different objects as that used in step 60 was used, or another.

In einem Schritt 64 werden daraufhin diejenigen Kandidatenblobs, die Sollbildobjekten zuordbar waren, daraufhin überprüft, ob ihre gegebenenfalls vorhandenen Abweichungen ihrer Konturlinie zu der Konturlinie des Sollbildobjekts auf einen Kantenfehler hindeuten lassen, wobei, wenn dies der Fall ist, diese in einem Schritt 66 ebenfalls einer Liste von abweichenden Objekten hinzugefügt werden.In one step 64 Then those candidate blobs that could be assigned to target image objects are checked to determine whether any deviations in their contour line from the contour line of the target image object indicate an edge error, and if so, this in one step 66 also be added to a list of different objects.

Ist zu einem Prüfling bis zu dem Schritt 66 noch kein Objekt der Liste von abweichenden Objekten hinzugefügt worden, nämlich in einem der Schritte 60, 62 und 66, so ist der Prüfling fehlerfrei, was durch entsprechendes Signal angezeigt werden kann, oder einfach dadurch, dass das Testgussstück zu einer vorbestimmten Station, beispielsweise einer Verpackungsstation weitergeleitet wird. Andernfalls ist die Objektoberfläche des Prüflings fehlerhaft, wobei dies ebenfalls durch entsprechendes Signal angezeigt werden kann oder durch Weiterleiten des Gussstücks an einen Ort für fehlerhafte Gusstücke. Die Liste von abweichenden Objekten kann dazu verwendet werden, die entsprechenden Stellen am Gusstück näher zu untersuchen, durch gegebenenfalls zusätzlich vorhandene Messverfahren oder durch menschliches Personal, das den Ort der sich in der Liste von abweichenden Objekten befindlichen Objekte bzw. der entsprechenden Stellen des Gusstücks beispielsweise an einem Monitor angezeigt bekommt, wodurch Falsch-Negativ-Fehlermeldungen revidiert werden können, d.h. Meldungen, die fälschlicher Weise eine Fehlerhaftigkeit diagnostizieren, obgleich kein Fehler vorhanden ist.Is to a candidate up to the step 66 No object has yet been added to the list of different objects, namely in one of the steps 60 . 62 and 66 , the test specimen is error-free, which can be indicated by a corresponding signal, or simply by the test casting being forwarded to a predetermined station, for example a packaging station. Otherwise, the object surface of the test specimen is faulty, which can also be indicated by a corresponding signal or by forwarding the casting to a location for faulty castings. The list of deviating objects can be used to examine the corresponding locations on the casting in more detail, by means of additional measurement methods, if necessary, or by human personnel who, for example, determine the location of the objects in the list of deviating objects or the corresponding locations on the casting is displayed on a monitor, as a result of which false-negative error messages can be revised, ie messages which incorrectly diagnose a fault, even though there is no error.

Nachdem nun in groben Zügen die Vorgehensweise bei der Oberflächenfehlererkennung beschrieben worden ist, wird im folgenden Bezug nehmend auf 11 der Schritt 56 für einen Beispiel-Blob näher beschrieben. Ein solcher Blob ist exemplarisch in 12 dargestellt. In 12 sollen die einzelnen Kästchen 70 jeweils ein Pixel unter den in Spalten und Zeilen angeordneten Pixeln darstellen. Eine Umrandungslinie 72 umrandet diejenigen Pixel, die zu einem exemplarischen Blob gehören, d.h. die Kandidatenpixel des Blobs, die von Nicht-Kandidatenpixeln umgeben sind. Bei der Beschreibung von 11 wird im folgenden auch auf 12 Bezug genommen.Now that the procedure for the detection of surface defects has been roughly described, reference is made below to 11 the step 56 described for a sample blob. Such a blob is exemplary in 12 shown. In 12 should the individual boxes 70 each represent one pixel among the pixels arranged in columns and rows. A border line 72 outlines those pixels that belong to an exemplary blob, ie the candidate pixels of the blob that are surrounded by non-candidate pixels. When describing 11 is also listed below 12 Referred.

In einem Schritt 74 wird nun zunächst ein Kandidatenpixel des Blobs 72 als Zentrumpixel ernannt. Die Auswahl erfolgt derart, dass das Zentrumpixel ein Kandidatenpixel des Blobs ist, das sich am Rand des Blobs 72 befindet. In dem exemplarischen Fall von 12 wurde als das Zentrumpixel im Schritt 74 das Pixel 76 ernannt, nämlich dasjenige, das sich in der rechtesten Spalte befindet und unter den Kandidatenpixeln des Blobs 72 in dieser Spalte das unterste Pixel ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel könnte freilich auch das oberste linke Kandidatenpixel des Blobs gewählt werden.In one step 74 now becomes a candidate pixel of the blob 72 appointed as the center pixel. The selection is made such that the center pixel is a candidate pixel of the blob, which is located on the edge of the blob 72 located. In the exemplary case of 12 was as the center pixel in the crotch 74 the pixel 76 named, namely the one that is in the rightmost column and among the candidate pixels of the blob 72 is the lowest pixel in this column. In an alternative embodiment, the top left candidate pixel of the blob could of course also be selected.

Wie es im folgenden noch näher beschrieben wird, wird das Zentrumpixel im Laufe der Abarbeitung der Schritte von 11 ständig weiterverlegt bzw. verschoben. Bei dem Ausführungsbeispiel von 12 ist das aktuelle Zentrumpixel deshalb das Pixel 78.As will be described in more detail below, the center pixel is processed in the course of the steps of 11 constantly relocated or postponed. In the embodiment of 12 the current center pixel is therefore the pixel 78 ,

In einem Schritt 80 werden dann die Pixel in einem Schwellenumgebungsbereich 82 um das aktuelle Zentrumpixel 78 herum in helle und dunkle Pixel eingeteilt. Hierzu wird, wie es in 12 durch den Pfeil 84 angedeutet ist, aus den Helligkeitswerten der Pixel innerhalb des Schwellenumgebungsbereichs 82 ein lokales Histogramm 86 ausgewertet, eine Darstellung, bei der für jeden möglichen Helligkeitswert H, wie z.B. für jeden von 256 möglichen Helligkeitswerten, die Anzahl an Pixeln aufgetragen wird, die diesen Helligkeitswert aufweisen. Die Sortierung in helle und dunkle Pixel erfolgt dann beispielsweise durch Ermitteln einer Schwelle, die dem tiefsten Minimum des Histogramms, falls es multimodal ist, entspricht, wie es in dem Diagramm 86 durch die gestrichelte Linie 88 angedeutet ist. Man kann eine Schwelle für die Sortierung auch auf andere Weise ermitteln, wie z.B. als Mittelwert der Helligkeit der Pixel innerhalb des Schwellenumgebungsbereichs 82. Während also im vorhergehenden unter Bezugnahme auf das Diagramm 86 und die Schwelle 88 die Sortierung der Pixel mittels Histogramm-Analyse beschrieben worden ist, ist auch eine andere Vorgehensweise möglich. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die vorbeschriebene Histogramm-Analyse zu keinem Ergebnis führen kann, nämlich dann, wenn es nicht möglich ist, die Schwelle aus der Analyse des Histogramms zu ermitteln. In diesem Fall müsste der Prozess wie auch in dem Fall zu niedrigen Kontrastes, wie es im folgenden noch beschrieben wird, abgebrochen werden, was jedoch in 12 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt ist und deshalb, weil diese Abbruchalternative bei Verwendung anderer Sortierungsmöglichkeiten möglicherweise nicht auftritt.In one step 80 then become the pixels in a threshold environment area 82 around the current center pixel 78 divided into light and dark pixels. For this, as it is in 12 by the arrow 84 is indicated from the brightness values of the pixels within the threshold area 82 a local histogram 86 evaluated, a representation in which H for each possible brightness value, such as for each of 256 possible brightness values, the number of pixels that have this brightness value is plotted. The sorting into light and dark pixels is then carried out, for example, by determining a threshold which corresponds to the lowest minimum of the histogram, if it is multimodal, as is the case in the diagram 86 through the dashed line 88 is indicated. You can also determine a threshold for sorting in other ways, such as, for example, the mean value of the brightness of the pixels within the threshold surrounding area 82 , So while in the previous with reference to the diagram 86 and the threshold 88 the sorting of the pixels has been described by means of histogram analysis, a different procedure is also possible. In particular, it is pointed out that the above-described histogram analysis cannot lead to a result, namely when it is not possible to determine the threshold from the analysis of the histogram stuffs. In this case, the process would have to be terminated, as in the case of too low a contrast, as will be described in the following, but what in 12 is not shown for reasons of clarity and because this termination alternative may not occur when using other sorting options.

Zurückkehrend zu 12. wären alle Pixel links der gestrichelten Linie die dunklen Pixel, und alle Pixel rechts der gestrichelten Linie 88 wären die hellen Pixel. In dem exemplarischen Fall von 12 verläuft die Linie, die die derart in helle und dunkle Pixel sortierten Pixel des Bereichs 82 trennt, exemplarisch wie bei 90 angezeigt, wobei die hellen Pixel in dem Bereich 82 oberhalb der Linie 90 und die dunklen unterhalb derselben liegen.Returning to 12 , all pixels to the left of the dashed line would be the dark pixels and all pixels to the right of the dashed line 88 would be the bright pixels. In the exemplary case of 12 runs the line, the pixels of the area sorted in this way into light and dark pixels 82 separates, exemplary as shown at 90, with the bright pixels in the area 82 above the line 90 and the dark ones are below it.

In einem Schritt 92 wird dann der Kontrast zwischen den hellen und dunklen Pixeln im Schwellenumgebungsbereich 82 berechnet. Diese Berechnung umfasst beispielsweise das Berechnen des Mittelwerts der Helligkeit der hellen Pixel und des Mittelwerts der Helligkeit der dunklen Pixel und das Bilden des Quotienten der beiden Mittelwerte. Freilich sind auch andere Berechnungen für den Kontrast möglich, wie z.B. das Bilden der Differenz der beiden vorerwähnten Mittelwerte.In one step 92 then the contrast between the light and dark pixels in the threshold environment area 82 calculated. This calculation includes, for example, calculating the mean value of the brightness of the light pixels and the mean value of the brightness of the dark pixels and forming the quotient of the two mean values. Of course, other calculations for the contrast are also possible, such as, for example, forming the difference between the two averages mentioned above.

In einem Schritt 94 wird daraufhin geprüft, ob der im Schritt 92 berechnete Kontrast einen bestimmten voreingestellten Mindestkontrast überschreitet. Ist dies nicht der Fall, so endet die Konturliniensuche ohne Erfolg bei 96, so dass, wie in 4 beschrieben, dieser Blob als Kandidatenblob verworfen wird. Ist der Kontrast jedoch größer als der Mindestkontrast, werden die Pixel an der Grenze 90 zwischen den hellen und den dunklen Pixeln im Schwellenumgebungsbereich 82, nämlich in 12 die mit Kreisen angezeigten Pixel, an eine augenblickliche Pixelkette, die in 12 mit Kreuzen angezeigt ist und sich von dem zuerst ernannten Zentrumpixel 74 bis zu dem augenblicklichen Zentrumpixel 78 erstreckt, angehängt. Hierdurch wird die Trennlinie 90 zwischen hellen und dunklen Pixeln als die gesuchte Konturlinie, die innerhalb des Bereichs 82 liegt, interpretiert.In one step 94 it is then checked whether the step 92 calculated contrast exceeds a certain preset minimum contrast. If this is not the case, the contour line search ends without success 96 so that as in 4 described, this blob is discarded as a candidate blob. However, if the contrast is greater than the minimum contrast, the pixels will be at the limit 90 between the light and dark pixels in the threshold environment area 82 , namely in 12 the pixels displayed with circles, to an instantaneous pixel string that is in 12 is shown with crosses and is different from the first appointed center pixel 74 up to the current center pixel 78 stretches, appended. This will make the dividing line 90 between light and dark pixels as the searched contour line that is within the area 82 lies, interpreted.

Daraufhin wird in einem Schritt 100 die Pixelkette daraufhin überprüft, ob sie geschlossen ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, wird in einem Schritt 102 die bereits erwähnte Änderung des Zentrumpixels vorgenommen. Und zwar wird das Zentrumpixel 78 auf das Grenzpixel, d.h. das Pixel an der Grenzlinie 90, als neues Zentrumpixel ausgewählt, das am Rand des Schwellenumgebungsbereichs 82 liegt. Das neue Zentrumpixel wäre in 12 das Pixel 104. Auf den Schritt 102 hin würden die Schritte 80, 92, 94, 98 und 100 für das neue Zentrumpixel erneut durchgeführt werden.Thereupon in one step 100 the pixel string then checks whether it is closed or not. If not, it will be in one step 102 made the aforementioned change in the center pixel. And that is the center pixel 78 on the boundary pixel, ie the pixel on the boundary line 90 , selected as the new center pixel, at the edge of the threshold area 82 lies. The new center pixel would be in 12 the pixel 104 , On the step 102 the steps would go 80 . 92 . 94 . 98 and 100 for the new center pixel.

Ergibt die Prüfung im Schritt 100 jedoch, dass die Pixelkette geschlossen ist, wird die Pixelkette als die Konturlinie des Blobs identifiziert, und zwar in dem Schritt 106. Daraufhin endet der Konturliniensuchprozess wiederum bei 96. Insgesamt kann der Ablauf von 11 folglich auf zweierlei Arten enden, nämlich einerseits durch das Finden einer Konturlinie im Schritt 106 oder durch Verlieren der Pixelkette im Schritt 94 durch zu wenig Kontrast. Im erstgenannten Fall wird der Blob mit der Konturlinie als Objekt weiteren Analysen unterzogen, wie es im vorhergehenden bereits beschrieben worden ist und im folgenden noch näher erörtert werden wird. Im letzteren Fall wird der Blob verworfen und nicht näher untersucht.Results in the step test 100 however, that the pixel string is closed, the pixel string is identified as the contour line of the blob in the step 106 , The contour line search process then ends again 96 , Overall, the process of 11 consequently end in two ways, namely on the one hand by finding a contour line in the crotch 106 or by losing the pixel string in the crotch 94 due to too little contrast. In the former case, the blob with the contour line as the object is subjected to further analyzes, as has already been described above and will be discussed in more detail below. In the latter case, the blob is discarded and not examined further.

Die Vorgehensweise nach 11 ermöglicht es insbesondere bei den typischer Weise bei Gussteilen vorkommenden Oberflächenfehlern, potentiell fehlerhafte Oberflächenstellen von lediglich Artefakten im Pixelbild H(x,y) zu trennen, wie sei beispielsweise durch ein Staubkorn im Strahlengang oder durch Feuchtigkeitsablagerungen erzeugt werden oder dergleichen.The procedure according to 11 makes it possible, in particular in the case of the surface defects typically found in castings, to separate potentially defective surface areas from only artifacts in the pixel image H (x, y), such as being generated, for example, by a dust particle in the beam path or by moisture deposits or the like.

In bezug auf den Schritt 100 wird darauf hingewiesen, dass es bei der Überprüfung im Schritt 100 es als zu einer geschlossenen Pixelkette äquivalent angesehen werden kann, wenn eine Pixelkette von einem Rand des Pixelarrays bis wieder zum Rand des Pixelarrays verläuft bzw. von Rand zu Rand einer vorher gewählten AOI (AOI = area of interest = interessierender Bereich) des Pixelarrays.Regarding the crotch 100 it is noted that it is in the review in step 100 it can be regarded as equivalent to a closed pixel chain if a pixel chain runs from an edge of the pixel array to the edge of the pixel array again or from edge to edge of a previously selected AOI (AOI = area of interest) of the pixel array.

13 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Ablauf 58 – 66 in etwas detaillierterer Form. Der Ablauf von 13 schließt sich an die Durchführung des Ablaufs von 11 für jeden Blob an. 13 shows an embodiment for the process 58 - 66 in a little more detailed form. The process of 13 follows the execution of the process of 11 for every blob.

Bei einem Schritt 120 wird zunächst eine oder mehrere allgemeine Eigenschaften eines ersten der Kandidatenblobs bestimmt. Solche Eigenschaften umfassen:At one step 120 one or more general properties of a first of the candidate blobs is first determined. Such features include:

- A brightness indication, for example a binary value, which shows whether the object is lighter or darker than the background. Again, it should be noted that the step 52 it is not excluded that lighter areas also form blobs and thus become candidate blobs. The brightness of a blob depends on the solid angle reflection pattern of the corresponding surface location of the casting to be tested and thus enables candidate blobs to be assigned to different error categories.
- the Number of related Pixel. In essence, this value corresponds to an area of the blob. The number of related Pixel is determined as the pixels inside and on the contour line.
- the size of the circumscribing rectangle. The size of the circumscribing rectangle provides information about the shape of the blob, namely elongated or round. The size of the circumscribing rectangle is defined, for example, by two points, namely, for example, the top left corner (x 1 , y 1 ) and the bottom right corner (x r , Y r ), where x 1 is the minimum of all x coordinates of the pixels the pixel chain of the blob, y 1 is the maximum of the y coordinates of the pixels on the pixel chain, x r is the maximum of the x coordinates of the pixels on the pixel chain and y r is the minimum of the y coordinates of the pixels on the pixel chain. Alternatively, the size of the circumscribing rectangle is defined by the tuple (| x 1 - x r |, | y 1 - y r |).
- the Position of the circumscribing rectangle. For example, it is implicit in specifying the size of the circumscribing Rectangle included, namely in the two-corner specification, or by one of the corner point pixels specified.
- the Length of Pixel string that describes the boundary of the candidate blob.

Diese Eigenschaften definieren zusammen mit der Pixelkette des Kandidatenblobs den Kandidatenblob für die darauffolgenden Schritte vollständig. Andere Informationen über den Blob werden nicht mehr ausgewertet. Somit vereinfacht sich die Auswertung bzw. die Fülle an zu bearbeitenden Informationen enorm.These properties define together with the pixel chain of the candidate blob the candidate blob for the following ones Steps completely. Other information about the blob are no longer evaluated. This simplifies the Evaluation or abundance enormous amount of information to be processed.

Die Informationen, die so zu einem Blob im Schritt 120 gesammelt worden sind, nämlich die allgemeinen Eigenschaften plus die bereits vorhandene Konturlinie in Form der Pixelkette, bilden zusammen eine Einheit, die im folgenden als Objekt bezeichnet wird. Schritt 120 erstellt folglich zu einem Kandidatenblob ein Objekt, das die allgemeinen Eigenschaften und die Konturlinie dieses Kandidatenblobs umfasst.The information that leads to a blob in the crotch 120 have been collected, namely the general properties plus the already existing contour line in the form of the pixel chain, together form a unit, which is referred to below as an object. step 120 creates an object for a candidate blob that includes the general properties and the contour line of this candidate blob.

In einem nachfolgenden Schritt 122 wird das Objekt von Schritt 120 daraufhin überprüft, ob dasselbe aufgrund seiner allgemeinen Eigenschaften zu einem Sollbildobjekt aus einer Liste von freien Sollbildobjekten passt. Die Liste von freien Sollbildobjekten entspricht am Anfang des Ablaufs von 13 noch der Musterliste. Wie es im folgenden jedoch deutlich werden wird, wird diese Liste zunehmend ausgedünnt, indem Sollbildobjekte aus der Liste von freien Sollbildobjekten entfernt werden.In a subsequent step 122 becomes the object of step 120 thereupon checks whether the general properties of the same match a target image object from a list of free target image objects. The list of free target image objects corresponds at the beginning of the process of 13 still the sample list. However, as will become clear below, this list is increasingly thinned out by removing target image objects from the list of free target image objects.

Der Schritt 122 umfasst einen schrittweisen Vergleich der allgemeinen Eigenschaften des Objekts mit entsprechenden Eigenschaften des Sollbildobjekts. Der Eigenschaftsvergleich wird beispielsweise schrittweise in der Reihenfolge durchgeführt, in der die exemplarischen Eigenschaften im Vorhergehenden aufgelistet wurden, nämlich von oben nach unten. Durch diese Maßnahme wird es gewährleistet, dass es durch sehr einfache Vergleiche ermöglicht wird, eine Zuordnung des aktuellen Objekts mit dem aktuell betrachteten Sollbildobjekt aus der Liste von freien Sollbildobjekten möglichst früh ausschließen zu können, falls diese Zuordnung tatsächlich nicht existiert. Ein aufwendiger Konturlinienvergleich wird deshalb nur für ein Objekt/Sollbildobjekt-Paar durchgeführt, wo aufgrund der allgemeinen bzw. ungenauen Eigenschaften ein Indiz dafür besteht, dass eine solche Zuordnung vorliegen könnte.The step 122 includes a step-by-step comparison of the general properties of the object with corresponding properties of the target image object. The property comparison is carried out, for example, step by step in the order in which the exemplary properties were listed above, namely from top to bottom. This measure ensures that very simple comparisons make it possible to exclude an assignment of the current object with the currently viewed target image object from the list of free target image objects as early as possible if this assignment does not actually exist. A complex contour line comparison is therefore only carried out for an object / target image object pair, where, due to the general or inaccurate properties, there is an indication that such an assignment could exist.

Ergibt der Schritt 122, dass Objekt und Sollbildobjekt in ihren allgemeinen Eigenschaften übereinstimmen (124), so wird in einem Schritt 126 geprüft, ob die Konturlinien des aktuellen Blobs und des aktuellen Sollbildobjekts ausreichend übereinstimmen. Die Konturlinien werden im Schritt 126 beispielsweise dadurch genau verglichen, dass für eine wählbare Anzahl von Konturpunkten des aktuellen Objekts entsprechende Konturpunkte des Musterobjekts bzw. Sollbildobjekts gesucht werden. Falls die meisten Paare in Rahmen angegebenen Abweichungen liegen, wird das Musterobjekt als das dem aktuellen Objekt entsprechende Objekt erkannt, wodurch Übereinstimmung vorliegt.The step results 122 that the object and target image object agree in their general properties ( 124 ), so in one step 126 checked whether the contour lines of the current blob and the current target image object match sufficiently. The contour lines are in the crotch 126 for example, exactly compared by searching for corresponding contour points of the sample object or target image object for a selectable number of contour points of the current object. If most of the pairs are within the specified deviations, the sample object is recognized as the object corresponding to the current object, which means that there is agreement.

Ergibt die Prüfung von Schritt 126 eine ausreichende Übereinstimmung (128), so wird in einem Schritt 130 das aktuelle Sollbildobjekt aus der Liste von freien Sollbildobjekten gestrichen. Der Schritt 130 bedeutet, dass keiner der nachfolgend zu überprüfenden Kandidatenblobs bzw. Objekten mehr mit dem Sollbildobjekt verglichen werden muss, da dieses Sollbildobjekt ja bereits sein Pendant in der Bildaufnahme von Schritt 10 aufweist.Results in checking step 126 a sufficient match ( 128 ), so in one step 130 the current target image object is deleted from the list of free target image objects. The step 130 means that none of the candidate blobs or objects to be checked subsequently has to be compared with the target image object, since this target image object is already its counterpart in the image acquisition of step 10 having.

Im Schritt 132 wird ein genauer Vergleich der Konturlinien des Paars von Objekt und zugehörigem Sollbildobjekt durchgeführt, um Kantenfehler zu erkennen. Dieser Schritt wird im folgenden noch Bezug nehmend auf 14 und 15 näher erläutert.In step 132 a precise comparison of the contour lines of the pair of object and associated target image object is carried out in order to detect edge defects. This step will be referred to below 14 and 15 explained in more detail.

Ergibt der Schritt 132 einen Fehler (134), so wird dieser Fehler zu einer Fehlerliste im Schritt 136 hinzugefügt. Auch dieser Schritt wird Bezug nehmend auf 14 näher erläutert.The step results 132 an error ( 134 ), this error becomes an error list in the step 136 added. This step is also referenced to 14 explained in more detail.

Die Vergleiche 130, 132 und 136 werden nur deshalb durchgeführt, weil das aktuelle Objekt durch die Schritte 122 und 126 dem aktuellen Sollbildobjekt zugeordnet worden ist. Ergibt einer der Schritte 124 und 128 jedoch eine fehlende Übereinstimmung, so wird in einem Schritt 138 überprüft, ob in der Liste von freien Sollbildobjekten weitere Sollbildobjekte vorhanden sind, mit denen das aktuelle Objekt noch nicht verglichen worden ist. Ist dies der Fall, so wird bei Schritt 122 von neuem mit einem nächsten Sollbildobjekt aus der Liste von freien Sollbildobjekten erneut begonnen. Ist dies jedoch nicht der Fall und gibt es folglich kein Sollbildobjekt mehr in der Liste von freien Sollbildobjekten, mit denen das aktuelle Objekt verglichen worden ist, wird das aktuelle Objekt im Schritt 140 der Fehlerliste hinzugefügt, da offenbar ein Prüfling ohne Oberflächenfehler, wie z.B. ein zur Erzeugung der Sollbildobjekte herangezogenes Referenzgussteil, kein solches Objekt in der Bildaufnahme bewirkt hätte.The comparisons 130 . 132 and 136 are only carried out because the current object through the steps 122 and 126 has been assigned to the current target image object. Results in one of the steps 124 and 128 however, a mismatch occurs in one step 138 Checks whether there are other target image objects in the list of free target image objects with which the current object has not yet been compared. If this is the case, then step 122 started again with a next target image object from the list of free target image objects. However, if this is not the case and there is consequently no target image object in the list of free target image objects with which the current object has been compared, the current object becomes in step 140 added to the error list, since apparently a test object without surface defects, such as a reference casting used to generate the target image objects, would not have caused such an object in the image acquisition.

Nach dem Schritt 140, oder wenn sich bei dem Vergleich von Schritt 132 kein Fehler ergibt, und nach dem Schritt 136, wird in einem Schritt 142 überprüft, ob ein weiterer Blob mit Konturlinie, d.h. ein Blob, dem eine Konturlinie zuordbar war, existiert, der noch nicht den Schritten 120 – 140 unterzogen worden ist. Ist dies der Fall, werden die Schritte 120 – 140 für den weiteren Blob bzw. das daraus entsehende Objekt wiederholt. Ist dies nicht der Fall, werden in einem Schritt 144 die übriggebliebenen Objekte aus der Liste von freien Sollbildobjekten der Fehlerliste hinzugefügt, da offenbar für diese keine Pendants in der Bildaufnahme des Prüflings existieren, was auf das Fehlen einer gewollten Kante schließen lassen könnte.After the step 140 , or if comparing step 132 no error results, and after the step 136 , is in one step 142 Checks whether another blob with a contour line, ie a blob to which a contour line could be assigned, does not yet exist 120 - 140 has undergone. If so, the steps are 120 - 140 repeated for the further blob or the object it contains. If not, be in one step 144 the remaining objects from the list of free target image objects are added to the error list, since apparently there are no counterparts for them in the image recording of the test object, which could indicate the absence of a desired edge.

Bezug nehmend auf 14 und 15 wird im folgenden der Schritt 132 von 13 näher beschrieben. 15 zeigt im oberen Teil einen exemplarischen Ausschnitt 150 des Pixelarrays der Bildaufnahme von Schritt 10, wobei die Pixel 70 wiederum durch Kästchen 70 angedeutet sind. Bei dem Ausschnitt 150 sind mit Kreuzen „X" exemplarisch die Pixel gezeigt, die die Pixelkette bilden, die der Konturlinie des aktuellen Objekts entspricht. Mit Kreisen sind diejenigen Pixel gezeigt, die die Pixelkette bilden, die der Konturlinie des Sollbildobjekts entspricht, mit der die Konturlinie des aktuellen Objekts verglichen werden soll. Es wird darauf hingewiesen, dass der Ausschnitt 150 nur einen Abschnitt der Konturlinien darstellt, die sich an anderer, nicht gezeigter Stelle schließen.Referring to 14 and 15 is the step below 132 of 13 described in more detail. 15 shows an excerpt in the upper part 150 of the pixel array of image acquisition from step 10 , where the pixels 70 again by boxes 70 are indicated. When cutting 150 crosses "X" exemplarily show the pixels that form the pixel chain that corresponds to the contour line of the current object. Circles show those pixels that form the pixel chain that corresponds to the contour line of the target image object with which the contour line of the current object It should be noted that the excerpt 150 represents only a section of the contour lines that close at a different position, not shown.

In einem Schritt 152 wird nun zunächst für jedes Pixel aus der Pixelkette der Kontur des aktuellen Objekts der kleinste Abstand zu der Sollkonturlinie berechnet, d.h. der Abstand bis zum nächstgelegenen Pixel auf der Kontur des Musterobjekts bzw. bis zum nächstgelegenen Pixel auf der Sollkonturlinie. Das Ergebnis von Schritt 152 ist eine Funktion a(n_p), die dem n_P-ten Pixel aus der Kontur des Objekts den Wert a(n_p) zuordnet. In 15 ist bei 154 unterhalb des Ausschnitts 150 für den exemplarischen Fall des Ausschnitts von 150 ein Diagramm dargestellt, bei dem entlang der y-Achse a(n_P) und entlang der x-Achse die Pixelnummer n_P aufgetragen ist. In dem exemplarischen Fall von 15 steigt die Pixelnummer n_P bei den Pixeln der Kontur des Objekts von links nach rechts an. Es wird darauf hingewiesen, dass bei 150 zwei unmittelbar aufeinander folgende Pixel der Pixelkette des aktuellen Objekts in einer Spalte liegen, deren Pixelnummern aber in dem Diagramm 154 natürlich an benachbarten x-Achsen-Positionen angeordnet sind. Das Diagramm ist deshalb mit der x-Achse nur von dem linken Pixel bis zu dem ersten dieser beiden in einer Spalte angeordneten Pixel ausgerichtet. Die Funktion a(n_p) wird als Kurve für den „aktuellen Abstand" bezeichnet.In one step 152 The smallest distance to the target contour line is calculated for each pixel from the pixel chain of the contour of the current object, ie the distance to the nearest pixel on the contour of the sample object or to the nearest pixel on the target contour line. The result of step 152 is a function of a (n _p) corresponding to the n th pixel _P out of the contour of the object the value a (n _p) assigns. In 15 is below the neckline at 154 150 for the exemplary case of the excerpt from 150 a diagram is shown in which the pixel number n _{P is} plotted along the y-axis a (n _P ) and along the x-axis. In the exemplary case of 15 the pixel number n _{P increases} for the pixels of the contour of the object from left to right. It should be noted that at 150 two immediately consecutive pixels of the pixel chain of the current object are in a column, but their pixel numbers are in the diagram 154 are naturally arranged at adjacent x-axis positions. The diagram is therefore aligned with the x-axis only from the left pixel to the first of these two pixels arranged in a column. The function a (n _p ) is called the curve for the “current distance”.

Basierend auf der Kurve für den aktuellen Abstand wird in einem Schritt 156 für jedes Pixel aus der Pixelkette der Kontur des aktuellen Objekts ein mittlerer Wert, wie z.B. der Mittelwert der kleinsten Abstände des jeweiligen Pixels und seiner benachbarten Pixel aus der Pixelkette berechnet, d.h.Based on the curve for the current distance is in one step 156 a mean value for each pixel from the pixel chain of the contour of the current object, such as the mean value of the smallest distances of the respective pixel and its neighboring pixels calculated from the pixel chain, ie

wobei N/2 die Anzahl von Pixeln in der Pixelkette ist, die vor und hinter dem jeweiligen Pixel in der Pixelkette zur Mittelung herangezogen wird.where N / 2 is the number of pixels in of the pixel chain that is in front of and behind the respective pixel in the Pixel chain is used for averaging.

Das Ergebnis von Schritt 156 ā(n_p) ist in 15 für den exemplarischen Fall von Fig. 150 bei 158 als ein dem Diagramm von 154 entsprechenden Diagramm 158 angezeigt.The result of step 156 ā (n _p ) is in 15 for the exemplary case of Fig. 150 at 158 as a the diagram of 154 corresponding diagram 158 displayed.

In einem Schritt 160 wird daraufhin die Wegableitung von a(n_P) entlang der Pixelkette berechnet, d.h.In one step 160 the path derivative of a (n _P ) along the pixel chain is then calculated, ie

Das Ergebnis von Schritt 160 ist a'(n_p).The result of step 160 is a '(n _p ).

Bei den Schritten 156 und 160 ist zu beachten, dass die Funktion a(n_p) zyklisch wiederholt werden kann, da ja die Pixelkette geschlossen ist.At the steps 156 and 1 60 it should be noted that the function a (n _p ) can be repeated cyclically, since the pixel chain is closed.

In einem Schritt 162 wird daraufhin ein Zähler i initialisiert, und zwar auf den Zählerwert Null. Der Zählerwert i dient im folgenden zum Durchscannen der Pixel der Pixelkette des aktuellen Objekts. In einem Schritt 164 wird daraufhin überprüft, ob der aktuelle Abstand a(i) den mittleren Abstand ā(i) übersteigt, bzw. ob a(i)>ā(i) wahr ist. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 166 überprüft, ob auch der Wert der Ableitung a'(n_p) eine einstellbare Schwelle θ übersteigt. Ist dies ebenfalls der Fall, so wird der Beginn der Abweichung der Konturlinien bis zu einem geeignet bestimmten Ende der Abweichung zu der Fehlerliste hinzugefügt. Das Ende des Defektes wird beim weiteren Durchscannen der Pixel der Pixelkette an dem Rückgang des aktuellen Abstand a(i) zum Wert des mittleren Abstands a'(i) erkannt, woraufhin dann der Wert i bei Schritt 168 auf das Ende des Defektes eingestellt wird.In one step 162 a counter i is then initialized, to the counter value zero. In the following, the counter value i is used to scan the pixels of the pixel chain of the current object. In one step 164 it is then checked whether the current distance a (i) exceeds the mean distance ā (i) or whether a (i)> ā (i) is true. If this is the case, then in one step 166 checks whether the value of the derivative a '(n _p ) also exceeds an adjustable threshold θ. If this is also the case, the start of the deviation of the contour lines is added to the error list up to a suitably determined end of the deviation. The end of the defect is recognized when the pixels of the pixel chain are further scanned by the decrease in the current distance a (i) to the value of the average distance a '(i), whereupon the value i at step 168 is set to the end of the defect.

Ergeben die Überprüfungen 164 und 166, dass der aktuelle Abstand kleiner als der mittlere Abstand ist oder die erste Ableitung den Schwellenwert nicht übersteigt, so wird in einem Schritt 170 der Zählerwert i inkrementiert. Schritt 170 wird auch nach Schritt 168 durchgeführt. In einem Schritt 172 wird daraufhin überprüft, ob der Zählerwert die Pixelkettenlänge, ausgedrückt in Anzahl an Pixeln, überschritten hat. Ist dies der Fall, endet der Vorgang bei 174. Andernfalls wird die Überprüfung von Schritt 164 an erneut durchgeführt.Give the reviews 164 and 166 that the current distance is smaller than the mean distance or that the first derivative does not exceed the threshold value is done in one step 170 the counter value i increments. step 170 will even after step 168 carried out. In one step 172 it is then checked whether the counter value has exceeded the pixel chain length, expressed in number of pixels. If this is the case, the process ends with 174 , Otherwise, the review of step 164 performed again.

Durch die Überprüfungen in den Schritten 164 und 166 werden Kantenausbrüche feststellbar. Bei dem Schritt der Hinzufügung nach 168 kann es vorgesehen sein, dass ein Objekt für einen Kantenfehler dadurch gebildet wird, dass die Konturlinie des aktuellen Objekts vom Anfang bis zum Ende des Defektes zusammen mit dem entsprechenden Abschnitt der Konturlinie des Sollbildobjekts verwendet wird, um eine geschlossene Kontur für den Kantenfehler zu definieren, so dass eine geschlossene Konturlinie des Objekts entsteht. Für dieses Objekt könnten dann auch allgemeine Eigenschaften wie in Schritt 120 ermittelt werden.Through the checks in the steps 164 and 166 edge breakouts can be detected. At the step of adding after 168 it can be provided that an object for an edge defect thereby it is formed that the contour line of the current object is used from the beginning to the end of the defect together with the corresponding section of the contour line of the target image object in order to define a closed contour for the edge defect, so that a closed contour line of the object is created. General properties like in step could then also be used for this object 120 be determined.

Nachdem im Vorhergehenden Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung beschrieben worden sind, wird auf folgendes hingewiesen. Es ist unvermeidlich, dass bei der Bildaufnahme im Schritt 10 aufgrund von Lagetoleranzen die Lage des Prüfteils und damit der zu prüfenden Oberfläche im Bild von Prüfteil zu Prüfteil unterschiedlich ist. Es kann deshalb zwischen den Schritten 10 und 52 eine Lagekorrektur vorgesehen werden, bei der der Inhalt des aktuellen Bildes H(x,y) derart verschoben und verdreht wird, dass die Lage des aktuellen Prüfteils im Bild exakt mit der Lage des Teils in einem Referenzbild, das zur Gewinnung der Musterliste verwendet wurde, übereinstimmt. Dieser Schritt kann auch Interpolationen umfassen.Having described embodiments of the present invention in the foregoing, attention is drawn to the following. It is inevitable that when taking pictures in the crotch 10 Due to positional tolerances, the position of the test part and thus the surface to be tested in the image differs from test part to test part. It can therefore be between the steps 10 and 52 a position correction is provided in which the content of the current image H (x, y) is shifted and rotated in such a way that the position of the current test part in the image exactly matches the position of the part in a reference image that was used to obtain the sample list, matches. This step can also include interpolations.

Überhaupt wird darauf hingewiesen, dass die vorhergehenden Ausführungsbeispiele für Beleuchtungs-/Bilderfassungsanordnungen freilich auch in Kombination mit anderen Bilddatenauswerteschrittfolgen als den vorher gezeigten eingesetzt werden könnten, und dass im folgenden lediglich exemplarisch diese Anordnungen im Zusammenhang mit der Oberflächenfehlererfassung bei Gussteilen unter Verwendung dieser Schrittfolgen beschrieben werden, um die Vorzüge der Bilderzeugung gemäß der vorliegenden Erfindung besser veranschaulichen zu können.Ever it is pointed out that the previous exemplary embodiments for lighting / image acquisition arrangements of course also in combination with image data evaluation steps other than that could be used previously, and that in the following these arrangements in connection with the Surface fault detection for castings using these steps be to the merits imaging according to the present To better illustrate the invention.

In bezug auf den Ablauf von 11 wird darauf hingewiesen, dass die dort gezeigte Vorgehensweise für jeden Blob dazu führen kann, dass aus den Blobs Konturlinien erzeugt werden, die sich auf ein und dieselbe Oberflächenerscheinung in der Bildaufnahme beziehen. Diese Doppelgänger, die aufgrund des Vorgangs nach 11 entstehen können, können erkannt und gelöscht werden, indem die Grenzen aller Objekte miteinander verglichen werden.Regarding the expiry of 11 It is pointed out that the procedure shown there for each blob can lead to contour lines being generated from the blobs which relate to one and the same surface appearance in the image recording. This lookalike, due to the process after 11 can arise, can be recognized and deleted by comparing the boundaries of all objects.

Bezugnehmend auf die 4, 10, 11, 13 und 14 wird nach darauf hingewiesen, dass sowohl von der dort gezeigten Schrittreihenfolge als auch von den einzelnen Schritten abgewichen werden kann. Die Objekterzeugung von Schritt 120 kann beispielsweise vorab zunächst für alle Blobs mit Konturlinie durchgeführt werden. Ferner mag es bei anderen Prüflingen als Gussteilen vorteilhafter sein, auch nicht geschlossene Konturlinien zuzulassen, wobei auch die obigen allgemeinen Eigenschaften teilweise anders definiert werden müssten. Auch die Handhabung der Liste von freien Sollbildobjekten kann unterschiedlich realisiert werden, nämlich sowohl durch Erzeugen einer Kopie alle Objekte in Musterliste und aufeinanderfolgendes Streichen von Objekten in derselben oder durch Markieren von Sollbildobjekten in der Musterliste als gefunden in Schritt 130, wobei in Schritt 138 nur unmarkierte Sollbildobjekte zählen. Ferner kann auch nur eine der allgemeinen Eigenschaften verwendet werden oder die Schritte 120 und 122 können ganz weggelassen werden. Ferner könnte der Schritt 132 weggelassen werden, wenn Kantenfehler bei einer bestimmten Anwendung nicht wesentlich sind. Umgekehrt kann es sein, dass bei manchen Anwendungen die Bijektion der Zuordnung zwischen Sollbildobjekten und Objekten vorausgesetzt werden kann, so dass die Zuordnung nach Schritt 56 bzw. 126 vereinfacht bzw. weggelassen werden könnte, wodurch nur nach Kantenfehlern Ausschau gehalten werden würde. Zudem kann der Fall Auftreten, da ein Referenzteil nur ein Sollbildobjekt aufweist, z.B. die Außenkante einer geschlossenen flachen Oberfläche. In diesem Fall ist die Zuordnung dem bei dem Testteil erhaltenen Objekt und dem Sollbildobjekt zwangsweise vorgegeben. Ferner müssen die Objekte der Fehlerliste ja nicht alle zusammengetragen werden. Obige Schrittfolge könnte sofort unterbrochen werden, sobald nur ein möglicher Fehler erkannte worden ist.Referring to the 4 . 10 . 11 . 13 and 14 is pointed out after that both the step sequence shown there and the individual steps can be deviated from. The object creation from step 120 can, for example, be carried out in advance for all blobs with a contour line. Furthermore, it may be more advantageous for test specimens other than cast parts to also allow non-closed contour lines, although the general properties above also have to be defined differently in some cases. The handling of the list of free target image objects can also be implemented differently, namely both by creating a copy of all objects in the sample list and successively deleting objects in the same, or by marking target image objects in the sample list as found in step 130 being in step 138 count only unmarked target image objects. Furthermore, only one of the general properties or the steps can be used 120 and 122 can be omitted entirely. Furthermore, the step 132 omitted if edge defects are not significant in a particular application. Conversely, in some applications the bijection of the assignment between target image objects and objects can be assumed, so that the assignment after step 56 respectively. 126 could be simplified or omitted, which would only keep an eye out for edge defects. In addition, the case can occur because a reference part has only one target image object, for example the outer edge of a closed flat surface. In this case, the assignment of the object obtained in the test part and the target image object is compulsory. Furthermore, the objects in the error list do not all have to be collected. The above sequence of steps could be interrupted as soon as only one possible error was recognized.

Ferner wird darauf hingewiesen, dass die vorhergehenden Ausführungsbeispiele nicht nur auch flache Oberflächen anwendbar sind. Beispielsweise könnten die Ausführungsbeispiele nach 5, 7, 9 und 10 darin variiert werden, dass ein zylinderförmiger Gegenstand mit seiner Symmetrieachse parallel zur Lichtlinie 28 angeordnet wird, die dann entlang des Zylindermantels verläuft. Anstelle einer Linearrelativverschiebung würde dann beispielsweise eine Drehung des Zylinders um seine Zylinderachse erfolgen. Am Ort 28 der Beleuchtung wäre die Oberfläche auf diese Weise stets lokal ausreichend flach. Dies trifft freilich auch für andere Objektformen zu, wobei jedoch für die Relativbewegung jedoch mehr oder weniger komplizierte Bewegungen notwendig sind. Dasselbe gilt freilich auch für die Aufnahmen mit Flächenkameras. Die im vorhergehenden genannten verschiednen Listen können in beliebigen Speichern der Auswerteeinrichtung 50 und/oder extern hierzu gespeichert sein.Furthermore, it is pointed out that the preceding exemplary embodiments are not only applicable to flat surfaces. For example, the exemplary embodiments could follow 5 . 7 . 9 and 10 can be varied in that a cylindrical object with its axis of symmetry parallel to the light line 28 is arranged, which then runs along the cylinder jacket. Instead of a linear relative displacement, for example, the cylinder would then rotate about its cylinder axis. Locally 28 In this way, the surface of the lighting would always be sufficiently flat locally. Of course, this also applies to other object shapes, although more or less complicated movements are necessary for the relative movement. The same applies, of course, to pictures taken with area cameras. The various lists mentioned above can be stored in any memory of the evaluation device 50 and / or stored externally.

In Bezug auf die Beschreibung von 12 wird noch darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge der Schritte auch variieren kann. So könnte beispielsweise die Bestimmung des dort als Ausführungsbeispiel für eine Helligkeitsangabe beschriebenen binären Werts, der zeigt, ob das Objekt heller oder dunkler als der Hintergrund ist, folgendermaßen durchgeführt werden: Wenn der Schwellenumgebungsbereich 82 schon in helle und dunkle Pixel geteilt ist, kann man an der entstehenden Grenze die Richtung des Helligkeitsgradienten ermitteln. Seien die hellen Pixel beispielsweise oben und der Gradient sei von unten nach oben gerichtet. Es wird dann eine Pixelkette, die die Grenze beschreibt, von links nach rechts, erstellt, so dass die Pixelkette, falls sie geschlossen wird, um einen dunklen Fleck immer im Uhrzeigersinn herum läuft und um einen hellen Fleck immer entgegen den Uhrzeigersinn. Auf diese Weise kann man aus der Pixelkette selbst bestimmen, ob das Objekt heller oder dunkler als der Hintergrund ist.Regarding the description of 12 it is pointed out that the order of the steps can also vary. For example, the determination of the binary value described there as an exemplary embodiment for a brightness indication, which shows whether the object is lighter or darker than the background, could be carried out as follows: If the threshold surrounding area 82 already divided into light and dark pixels, the direction of the brightness gradient can be determined at the resulting border. For example, let the bright pixels be on top and the gradient should be directed from bottom to top. A pixel string that describes the boundary is then created from left to right, so that the pixel string, if closed, always runs clockwise around a dark spot and always counterclockwise around a light spot. In this way, you can determine from the pixel chain itself whether the Ob is lighter or darker than the background.

Zu den bezugnehmend auf 12 Eigenschaften könnte als mögliche Alternative auch die Länge des Blobs zählen, die beispielsweise als der maximale Abstand zweier Pixel auf der Pixelkette des Kandidatenblobs definiert sein könnte. Die Berechnung dieser Eigenschaft ist jedoch deutlich aufwendiger als die Berechnung von beispielsweise der Länge der Pixelkette, die quasi als „Abfallprodukt" ohne jeglichen Zusatzaufwand erhalten wird. Deshalb wird die Länge des Blobs beispielsweise erst bei Auswertung der gefundenen Fehler durchgeführt, da diese Prozedur ziemlich aufwendig ist. Der dortige Aufwand ist dann vergleichsweise gering, denn normalerweise sind Blobs, die Fehler darstellen, klein und haben dementsprechend sehr kurze Pixelketten von beispielsweise schlimmstenfalls 100 Pixeln. Die regelmäßigen Objekte können demgegenüber Ketten bis zu mehreren 1000 Pixeln enthalten und sind dabei vielleicht auch noch zahlreich auf der Oberfläche zu sehen. Im Echtzeit-Modus wäre die Verwendung der Länge der Blobs als Eigenschaft für obige Listen-Vergleiche folglich kaum machbar, als Auswertehilfe für die gefundenen Fehler jedoch schon.Referring to 12 Properties could also count the length of the blob as a possible alternative, which could be defined, for example, as the maximum distance between two pixels on the pixel chain of the candidate blob. However, the calculation of this property is significantly more complex than the calculation of, for example, the length of the pixel chain, which is obtained as a “waste product” without any additional effort. For this reason, the length of the blob is only carried out, for example, when the errors found are evaluated, since this procedure is rather complex The effort there is comparatively low, because blobs that represent errors are usually small and therefore have very short pixel strings, for example at worst 100 pixels, whereas the regular objects can contain chains of up to several 1000 pixels and may also be there In real-time mode, the use of the length of the blobs as a property for the above list comparisons would therefore hardly be feasible, but as an evaluation aid for the errors found.

Der Bildverarbeitungsprozess nach den 4, 10, 11, 13 und 14 wird im folgenden noch einmal in anderen Worten beschrieben:The image processing process after the 4 . 10 . 11 . 13 and 14 is described again in other words below:

Zur Erzeugung eines Prüfergebnisses einer Oberfläche werden die aufgenommenen Bilder in einem Rechner ausgewertet.To generate a test result a surface the captured images are evaluated in a computer.

In einem sog. Lernschritt wird von einem einwandfreiem Teil ein Bild aufgenommen, die darauf befindlichen Konturen des Prüfteils extrahiert und in einer Musterliste im Rechner hinterlegt.In a so-called learning step, a picture of a perfect part, the pictures on it Contours of the test part extracted and stored in a sample list in the computer.

Im (automatischen) Prüfbetrieb wird ein Bild des jeweils zu prüfenden Teils aufgenommen und im Auswerterechner bereitgestellt.In (automatic) test mode will be a picture of each to be checked Partly recorded and provided in the evaluation computer.

Aufgrund unvermeidlicher Toleranzen ist die Lage des Prüfteils und damit der zu prüfenden Oberflächen im bild jeweils unterschiedlich. Mit Hilfe des Schrittes der Lagekorrektur wird der Inhalt des aktuellen Bildes derart verschoben und verdreht, dass die Lage des aktuellen Prüfteils im Bild exakt mit der Lage des Teils im Referenzbild zur Gewinnung der Musterliste übereinstimmt.Due to inevitable tolerances is the location of the test part and thus the one to be checked surfaces different in the picture. With the help of the step of position correction the content of the current image is shifted and rotated in such a way that the location of the current test piece in the picture exactly with the position of the part in the reference picture for extraction the sample list matches.

Im aktuellen Bild des zu prüfenden Teils wird eine Objektliste erstellt. Die aktuelle Objektliste kann auf dieselbe Weise erstellt werden wie die Musterliste. Ein mögliches Ausführungsbeispiel hierzu ist in Abschnitt 4.7.1 beschrieben.In the current image of the part to be checked an object list is created. The current object list can be on the same Be created like the pattern list. A possible embodiment this is described in section 4.7.1.

Die aktuelle Objektliste wird mit der Musterliste verglichen. Dazu werden Objekte der aktuellen Objektliste, die keinem Objekt der Musterliste zugeordnet werden können, in eine weitere Liste für abweichende Objekte eingefügt. Ebenfalls werden Objekte der Musterliste, die keinem Objekt der aktuellen Objektliste zugeordnet werden können, in die Liste für abweichende Objekte eingefügt. Ein mögliches Ausführungsbeispiel hierzu ist in Abschnitt 4.7.2 beschrieben.The current object list is with compared to the sample list. Objects from the current object list, that cannot be assigned to an object in the sample list, in another list for different objects inserted. Objects in the sample list that are not objects of the current object list can be assigned to the list for different ones Objects inserted. A possible one Embodiment of this is described in section 4.7.2.

Zur Bewertung es Prüfteils wird die Liste der abweichenden Objekte herangezogen. Ist die Liste leer, handelt es sich um ein fehlerfreies Teil. Wenn die Liste nicht leer ist, erfolgen weitere Prüfungen. Dafür werden für jedes Objekt aus der Liste je nach Typ entsprechende Vergleichskriterien angewendete. Die Schwellwerte für die Vergleichskriterien können vom Benutzer vorgegeben werden. Damit wird letztendlich die Entscheidung getroffen, ob es sich bei dem Objekt um einen Defekt oder eine irrelevante Erscheinung im Bild handelt. Die Bewertung als relevanter Defekt löst dann ein „Schlechtteil"-Signal aus, das zur Aussortierung des Teils im Produktionsbetrieb genutzt werden kann.To evaluate the test part the list of deviating objects is used. If the list is empty, act it is a flawless part. If the list is not empty, further tests are carried out. In return for each Object from the list, depending on the type, corresponding comparison criteria applied. The thresholds for the comparison criteria can be specified by the user. This ultimately makes the decision whether the object is a defect or an irrelevant one Appearance in the picture. The assessment as a relevant defect then solve a "bad part" signal that can be used to sort out the part in the production plant can.

Die Erzeugung von Objektlisten kann beispielsweise durch folgende Schritte geschehen:The generation of object lists can For example, by doing the following:

1. The average brightness of the image on a Near N × N Pixel is calculated.
2. The current brightness of the picture is with the middle Brightness compared and, if the deviations a certain, selectable Exceed threshold, the current pixel is marked.
3. Adjacent, marked pixels are placed in contiguous areas, d. H. Objects ("blob"), summarized, and their coordinates are determined. All marked pixels of the Blobs are apparently nearby from a boundary between light and dark areas.
4. The following procedure is carried out for each blob: a. One of the marked pixels is assumed to be the center for a so-called thresholding area (e.g. the left, upper, marked pixel in the blob). b. All pixels in the area are sorted into "light" and "dark" pixels after examining the local histogram of the area. c. The contrast between "light" and "dark" pixels is calculated. If the contrast is high enough according to an adjustable threshold, the dividing line between light and dark pixels is interpreted as the searched boundary which lies within the area. If the contrast is not high enough, the procedure is terminated. d. The border is traced to the edge of the area. e. The point at which the border meets the edge of the area is determined and selected as the center for the next thresholding area. f. Points 4b. - 4e, are repeated (with the exception of the search for the associated border) until one of the following events occurs: either a closed contour is found around an object or the border reaches the edge of the image or a previously selected AOI ("Area Of Interest") or the edge is lost due to too low a contrast in the thresholding area. g. The characteristics (light / dark, number of associated pixels, size of the circumscribing rectangle, the contour in the form of a pixel chain) of the found object are calculated and saved.
5. Detect and delete all doppelgangers, which may arise due to the procedure described, for what the limit of all objects are compared.

4.7.2 Erzeugen der Liste abweichender Objekte4.7.2 Generate the list different objects

1. For Each object from the current list is carried out as follows: a. The characteristics of the object are combined with the corresponding characteristics Object from the sample list, in the following order: Type (edge / object), color (light / dark), position of the circumscribing Rectangle, size of the border (approximately). If all parameters match, the boundaries are compared exactly by using a selectable number of contour points corresponding contour points of the sample object of the current object be searched for. In the case of most pairs, deviations given in frames the sample object will be the one corresponding to the current object Object recognized, if not, the next pattern objects in turn compared. b. Objects in the current object list that none Object of the sample list can be assigned to another List for different objects inserted. c. Objects in the sample list that are not objects of the current object list can be assigned to the list for different ones Objects inserted.
2. Current objects, for with which you can find the corresponding sample objects Sample objects compared using the following procedure: a. For each Pixel from the contour of the current object is the distance up to the next Pixel calculated from the contour of the sample object (curve for the "current Distance"). b. This calculates two further curves: the "mean distance" between the current ones Object contour and sample object contour on a specified environment around the current pixel and first derivative of the current distance. c. Places where the current deviation exceeds the mean deviation and the value of the first derivative also exceeds a selectable threshold, are marked as the beginning of a defect. The end of the defect will after the decline the current deviation from the value of the mean deviation is registered.
3. An object for an "edge error" is now formed from the current contour between the beginning and the end of one found deviation and the corresponding section of the contour of the sample object so that a closed contour line of the object arises, the characteristics of which are then calculated in the same way as in 4.2.g can be.
4. The object is inserted in the object list for deviations, such as according to point 4.7.2.1 or c.

Claims

Device for detecting defects in an object surface ( 24 ) an object ( 26 ), with a light source ( 14 ) to illuminate the object ( 26 ) with an illuminating beam ( 22 ), which is at an angle of incidence to the surface ( 24 ) on the object ( 26 ) falls; a light detector ( 14 ) to detect one of the object surface ( 24 ) on the exposure beam ( 22 ) reflected beam ( 42 ), which is at an angle of reflection to the object surface ( 24 ) of the object ( 2 B ) is reflected, the angle of reflection being equal to the angle of incidence, in order to obtain image data; and an evaluation device ( 50 ) for evaluating the image data in order to identify possible errors.

The device of claim 1, wherein the object ( 26 ) is a metallic casting.

Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the light source ( 14 ) and the light detector ( 30 ) to each other and to the object ( 26 ) that the reflected beam ( 42 ) and illuminating beam ( 22 ) approximately perpendicular to the object surface ( 24 ) stand.

Device according to one of the preceding claims, further comprising: a beam splitter ( 40 ) which is in the illuminating beam ( 22 ) is switched to either let it pass and deflect the reflected beam ( 42 ) to the light detector ( 30 ) or passing the reflected beam ( 42 ) and deflecting the illuminating beam ( 22 ) from the light source ( 14 ) on the object ( 26 ).

Apparatus according to claim 4, further comprising: a light trap ( 42 ) to collect light from the light source ( 14 ) through the beam splitter ( 40 ) not on the object ( 26 ) redirected or not to the object ( 26 ) is let through.

Device according to one of the preceding claims, in which the light source ( 14 ) an effective illuminated surface ( 44 ) with a gap ( 46 ) through which the reflected light beam ( 42 ) runs through.

Device according to one of the preceding claims, in which the light detector ( 30 ) an area light detector ( 30 ) with a plurality of pixel detectors, the device further comprising the following: an optical system ( 32 ) to map the object surface ( 24 ) on the area detector ( 30 ).

Apparatus according to claim 7, further comprising: a relative motion generating device ( 34 ) to generate a relative movement between object ( 26 ) on the one hand and light detector ( 14 ) on the other hand in a relative direction of movement ( 34 ) that are essentially perpendicular to the surface of the object ( 24 ) stands.

Device according to one of the preceding claims, in which the light detector ( 30 ) a line light detector ( 30 ) with a row of pixel detectors and the device also has the following features: an optical system ( 32 ) to map the object surface ( 24 ) on the line light detector ( 30 ); and a relative movement generating device ( 34 ) to generate a relative movement between object ( 26 ) on the one hand and line light detector ( 30 ) on the other hand in a relative direction of movement ( 34 ), which is essentially perpendicular to the line of pixel detectors.

Device according to one of the preceding claims, in which the image data for each pixel ( 70 ) an array of pixels comprise a brightness value, and the device ( 50 ) has the following feature for evaluation: a device ( 50 ) to determine ( 52 ) each pixel whose pixel brightness value deviates from a mean value of the pixel brightness values of pixels in a predetermined environment thereof by more than a predetermined brightness threshold in order to obtain candidate pixels; An institution ( 50 ) to group ( 54 ) of the candidate pixels to coherent clusters ( 72 ) of candidate pixels; An institution ( 50 ) to examine ( 56 ) of a cluster ( 72 ) to determine if near an edge of the cluster ( 72 ) a contour line can be drawn from candidate pixels which, with more than a predetermined minimum contrast, brighter of darker pixels in and around the cluster ( 72 ) separates around; and a facility ( 50 ) to, if the investigation reveals that a contour line of pixels near an edge of the cluster ( 72 ) in and around the cluster ( 72 ) can be dragged around, compare ( 58 . 126 . 64 . 132 ) identify this contour line with a predetermined target contour line in order to determine whether the contour line matches the predetermined target contour line by more than a predetermined degree of agreement and, if there is no agreement with the predetermined target contour line, identify ( 60 . 138 . 140 . 136 ) of the cluster ( 72 ) of candidate pixels as an image of a possible defect in the object surface ( 24 ).

Device according to claim 10, in which the device is designed for examining a cluster, to see if nearby a contour line of pixels can be drawn from one edge of the cluster, which is lighter with more than a predetermined minimum contrast darker pixels in and around the cluster and the closed is.

Apparatus according to claim 10 or 11, wherein the means for examining comprises: means for appointing ( 74 ) one of the candidate pixels of the predetermined cluster ( 72 ) as center pixel ( 76 ); a device for dividing ( 80 ) of pixels in a threshold environment area ( 82 ) around the center pixel ( 78 ) around in light pixels and dark pixels; a device for calculating ( 92 ) a contrast value between the light pixels and the dark pixels in the threshold environment area ( 82 ); An institution ( 94 ) to cancel if the contrast value is less than the predetermined minimum contrast ( 96 ) the examination, whereby the examination shows that no contour line can be drawn in and around the cluster; An institution ( 98 ) for, if the contrast value is greater than the predetermined minimum contrast, hanging boundary pixels on a boundary between the light and dark pixels on an instantaneous pixel string; means for checking whether the current pixel string is closed; An institution ( 106 ) for, if the pixel chain is closed, identifying the pixel chain as the contour line of the cluster, whereby the examination reveals that a contour line can be drawn in and around the cluster is; and means for, if the pixel string is not closed, causing the means for scheduling to rerun for a boundary pixel that lies between an edge of the threshold surrounding area and the center pixel.

Device according to one of claims 10-12, comprising the following features: a device for providing a plurality of target contour lines; means for determining an associated property for each cluster, the associated property being selected from a group comprising a length of the cluster, an area of the cluster, a brightness of the cluster or one based on the diameter, area or brightness of the cluster or size based on a shape of the cluster; and a device for comparing ( 58 ) the property of each cluster with each target property of a set of target properties, in each case a target property and a target contour line being associated with one another, the device being designed to compare in order to respond to the fact that the property of the cluster corresponds to the target property of the predetermined target contour line.

Device according to one of claims 10-13 which has the following characteristic: a device to close on one possible Surface bugs of the object, if among the pairs of target contour lines and assigned Desired properties of one with which there is no agreement with a pair of contour lines and associated property.