DE2744241B2 - Überwachungseinrichtung zur Erkennung optisch erfaßbarer linienformiger Fertigungsfehler bei bahnförmigem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung zur Erkennung optisch erfaßbarer linienförmiger Fertigungsfehler bei bahnförmigem Material, bei der mindestens eine Fernsehkamera auf das bahnförmige Material gerichtet ist und bei der eine Integrationseinrichtung zur Integration von die Erkennung deF linienförmigen Fertigungsfehler ermöglichenden Ausgangssignalen der Fernsehkamera vorgesehen ist.

Bei der Herstellung bahnförmiger Materialien, wie Geweben, Teppichboden u. dgl. können Fertigungsfehler auftreten, die beispielsweise darauf zurückzuführen sind, daß einer der in Längsrichtung oder in Querrichtung zur Materialbahn zu verarbeitenden Fäden reißt. Dies gilt beispielsweise für die Schußfäden bei der Herstellung von Geweben oder für die Schiingenfäden bei der Herstellung von Schlingenteppichen. Die Fehlerüberwachung erfolgt bei der Herstellung derartiger Materialien optisch durch eine Überwachungsperson, die feststellt, ob einer der Fäden gerissen ist. Von großer Bedeutung ist eine schnelle Fehlererkennung, damit die Herstellungsmaschine nach dem Auftreten eines Fadenrisses unverzüglich abgestellt werden kann, um die weitere Herstellung von Ausschußware zu vermeiden.

Zwar ist eine Überwachungseinrichtung bekannt, die mit Hilfe einer Fernsehkamera ein bahnförmiges Material auf das Auftreten von Flecken oder Falten abtastet (US-PS 28 66 376).

Die Zeilenrichtung des Fernsehbildes ist quer zur Laufrichtung der Materialbahn ausgerichtet Ein auf der Materialbahn auftretender Längsstreifen erzeugt in jeder Zeile des Fernsehsignales einen Impuls. Diese Impulse können gezählt werden, um einen Strich oder

ίο eine Falte mit bestimmter Längenausdehnung in Bahnlaufrichtung zu ermitteln.

Bei der Herstellung von Textilien und Teppichen können Muster vorkommen, bei denen die einzelnen Stellen unterschiedliche Helligkeitswerte haben. Solche Muster führen dann nicht zu irrtümlichen Fehleranzeigen, wenn ihre Laufrichtung quer zur Zeilenrichtung des Fernsehbildes ist, weil dann die einzelnen Zeilen die Striche oder Flächen des Musters nur zum Teil überstreichen, so daß das Gesamtsignal einer jeden Zeile nur relativ geringfügig verändert wird. In einer Schwellenwertschaltung können derartige geringfügige Abweichungen als zulässig beurteilt werden, während lediglich Helligkeitsabweichungen, die praktisch die gesamte Zeile betreffen, als Fehler ausgewiesen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine sichere Überwachung des bahnförmigen Materials auf längslaufende Fertigungsfehler mit einfachen elektronischen Mitteln auch dann ermöglicht, wenn das Bahnmaterial Musterungen aufweist, die nicht zu einer Fehleranzeige führen dürfen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Fernsehkamera(s) so angeordnet ist (sind), daß die Zeilenrichtung des Fernsehbildes mit der Laufrichtung der möglichen Fertigungsfehler übereinstimmt, daß als Ausgangssignal der Fernsehkamera das gesamte Zeilensignal der Integrationseinrichtung zugeführt wird, die dieses über eine oder mehrere Bildzeile(n) integriert, und daß in einer Vergleichseinrichtung das Integrationssignal mit dem in einer weiteren Integrationseinrichtung erhaltenen Integrationssignal einer entsprechenden Zahl von benachbarten Bildzeilen verglichen wird.
Hierbei wird das Bild der zu überwachenden Ware in einzelne Teile zerlegt. Da ein auftretender Fehler Auswirkungen auf das Helligkeitssignal hat, unterscheidet sich der z. B. durch einen gerissenen Faden hervorgerufene Fehlerstreifen durch seine Helligkeit von dem fehlerlosen Bereich der Materialbahn. Wenn der Helligkeitsstreifen in Zeilenrichtung des Fernsehbildes verläuft, können die Helligkeitswerte der Zeilen miteinander verglichen werden, um festzustellen, ob die Helligkeitswerte der Zeilen gleich sind, was bei gleichmäßiger und fehlerloser Materialherstellung der Fall ist.

Weist die Materialbahn ein Muster auf, das parallel zur Richtung der möglichen Fertigungsfehler verlaufende Linien enthält, dann weicht die Helligkeit der betreffenden Zeilen des Fernsehbildes natürlich stets von der Helligkeit der benachbarten Zeilen ab, so daß ein Fehlersignal erzeugt wird. Das gleiche gilt an den Randkanten der Materialbahn, wo ebenfalls Fehlerzeilen im Fernsehbild entstehen. Um zu vermeiden, daß derartige Scheinfehler, die durch Randkanten und durch längslaufende Muster entstehen, zu einer Stillsetzung der Maschine führen, kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Fehlervorgabeeinrichtung, an der eine tolerierbare Anzahl von Linien des

bahnfönnigen Materials voreinstellbar ist, mit einem an einen Fehlerzähler angeschlossenen Vergleicher verbunden sein, der bei Oberschreiten der voreingestellten Anzahl durch die Fehlerzahl ein Echtfehlersignal abgibt

Hierbei werden die »einprogrammierten« Fehler in Form längslaufender Muster und Randkanten von der Gesamtfehlerzahl subtrahiert, so daß nur noch die wirklichen Fehler (Echtfehler) übrig bleiben.

Vorzugsweise stimmt die Zeilenrichtung des Fernsehbildes mit der Laufrichtung des entlang eines Transportweges laufenden Materials überein. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Fehler in Laufrichtung der Materialbahn auftretende Streifen sind, wie dies beispielsweise bei der Herstellung von Teppichboden-Schlingenware der Fall sein kann. Bei der Überwachung der Schußfäden einer Webmaschine ist das Fernsehbild dagegen so ausgerichtet, daß die Zeilenrichtung quer zur Laufrichtung des Gewebes verläuft, weil die Schußfäden ebenfalls in Querrichtung verlaufen.

Ist die Breite der möglichen Fehlerstrelfen so groß, daß sie mehrere Bildzeilen des Fernsehbildes erfaßt, wird jeweils das Integrationssignal über mehrere Bildzeilen gebildet und mit dem Integrationssignal einer entsprechenden Anzahl der nächstfolgenden Bildzeilen verglichen.

Beim Integrationsvorgang sollten selbstverständlich nur die Bildsignale der jeweiligen Zeile berücksichtigt werden, d. h. daß die Zeilensteuerimpulse u. dg", vorher herausgesiebt worden sind.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch die Anordnung der Fernsehbilder mehrerer Fernsehkameras über einer kontinuierlich transportierten Bahn eines Teppichbelages,

F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild der Überwachungseinrichtung,

Fig.3 zeigt in stark vergrößertem Maßstab acht nebeneinanderliegende Zeilen des Fernsehbildes einer Fernsehkamera und

Fig.4 zeigt schematisch den Verlauf der von der Fernsehkamera erzeugter Helligkeitssignale einschließlich der Zeilenstarlimpulse für die in F i g. 3 dargestellten Fernsehzeilen.

Die dargestellte Überwachungseinrichtung dient zur Überwachung eines Teppichbodenbelages 10, der aus einem (nicht dargestellten) schwarzen Trägergewebe besteht, in das ein weißes Tuftingmaterial in Form von Schlingen, die ggf. später aufgeschnitten werden können, eingewebt wird. Die Tuftingfäden werden in so Längsrichtung der Teppichbahn 10 dicht nebeneinanderliegend eingewebt Wenn einer der Tuftingfäden reißt, entsteht in dem Teppichmaterial ein dunkler Streifen 11, in dem das Trägergewebe sichtbar wird. Die Erfindung ermöglicht die automatische Entdeckung solcher längslaufender dunkler Streifen 11.

Zu diesem Zweck sind oberhalb der von einer (nicht dargestellten) Verarbeitungsmaschine kommenden Teppichbahn 10 vier Fernsehkameras angeordnet, deren Aufnahmebereiche durch die Rechtecke 12,13,14 und 15 gekennzeichnet sind. Die Rechtecke liegen nebeneinander und überlappen sich an den Randbereichen. Sie erfassen die vollständige Breite der Teppichbahn 10 und die äußeren Bildbereiche 12 und 15 stehen seitlich über die Randkanten der Teppichbahn 10 über. <>5 Die Bewegungsrichtung der Teppichbahn 10 ist durch den Pfeil 16 gekennzeichnet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nun ein Blockschaltbild der an eine der vier Fernsehkameras angeschlossenen Auswerteschaltung beschrieben. Gleiche Auswerteschaltungen sind auch an die anderen Fernsehkameras angeschlossen.

Das von der Fernsehkamera gelieferte Video-Signal wird einem Video-Verstärker 20 zugeführt und von dori an den Eingang eines ersten Video-Schalters 21 und eines zweiten Video-Schalters 22 gelegt Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Video-Verstärkers 20 in bekannter Weise einem Amplitudensieb 23 zugeführt, das die Synchronimpulse von den Bildsignalen trennt Die Synchronimpulse werden über eine Leitung 24 und die Bildsignale (Helligkeitssignale) über eine Leitung 25 an eine Zeilenunterdrückungsschaltung 26 geliefert. Diese Zeilenunterdrückungsschaltung 26 erzeugt an ihrer Ausgangsleitung 26' ein Hauptrücksetzsignal, dessen Funktion nachfolgend noch erläutert wird.

Die Bildsignale an Leitung 25 gelangen über eine Schaltung 27 zur Schwarzschulter-Unterdrückung zu einem Zeilenzähler 28, de%die Zeilensynchronimpulse, die am Beginn jeder Zeile auftreten, zählt Der Zähler 28 zählt bis 8 und geht dann selbsttätig auf Null. Während der Zähler 28 auf einem der Zählerstände 1 bis 4 steht, gibt er an Leitung 29 ein Signal ab und öffnet damit den ersten Video-Schalter 21, und wenn sein Zählwert einem der Werte 5 bis 8 entspricht, liefert er über Leitung 30 einen Steuerimpuls an den zweiten Video-Schalter 22, um diesen zu öffnen. Der Video-Schalter 21 öffnet daher jeweils für vier Zeilen des Fernsehbildes und der Video-Schalter 22 öffnet für die vier nächsten Zeilen des Fernsehbildes.

Der Video-Verstärker 20, das Amplitudensieb 23, die Zeilenunterdrückungsschaltung 26 sowie die Schaltung 27 zur Schwarzschulter-Unterdrückung sind bekannte Schaltungen, die sich in jedem Fernseher befinden und die daher hier nicht näher erläutert werden. Die Zeilenunterdrückungsschaltung 26 unterdrückt jeweils am Ende jeder Zeile einen Teil des Signales, um den Strahlrücklauf vom Ende der Zeile zum Anfang der nächsten Zeile durchzuführen. Ihr Ausgangssignal an Leitung 26' steuert den Zeilenzähler 28 in der Weise, daß an den Leitungen 29 bzw. 30 jeweils nur zu den Zeiten Steuersignale zum öffnen der Video-Schalter 21,22 anstehen, in denen der Video-Verstärker 20 Bildsignale liefert, während die Video-Schalter 21 und 22 zu denjenigen Zeiten, in denen der Video-Verstärker 20 Synchronimpulse liefert, gesperrt sind.

Der Ausgang des ersten Video-Schalters 21 ist mit einem ersten Integrator 31 und der Ausgang des zweiten Video-Schalters 22 ist mit einem zweiten Integrator 32 verbunden. In dem ersten Integrator 31 wird das Zeitintegral der Bildinhalte von vier Zeilen gebildet, während in dem zweiten Integrator 32 das Zeitintegral über die Bildinhalte der nächstfolgenden vier Zeilen gebildet wird. Die beiden ermittelten Integralwerte werden einem Subtrahierer 33 zugeführt, an dessen Eingänge die Ausgangsleitungen der Integratoren 31 und 32 angeschlossen sind. Der Integrator ist mit einem Fensterdetektor 34 verbunden, an dessen Ausgangsleitung 35 das Fehlersignal erzeugt wird.

Zur Festsetzung des Zeitpunktes, zu dem der Fensterdetektor 34 feststellt, ob das Ausgangssignal des Subtrahierers 33 innerhalb eines zuvor festgelegten Amplitudenbereiches liegt, dient der Prüfzeitgenerator 36. Dieser erzeugt an Leitung 37 ein Prüfzeitsignal, wenn der Zeilenzähler 28 auf dem Zählwert 8 steht, und gleichzeitig das Hauptrücksetzsignal an Leitung 26', das angibt, daß der Bildinhalt der jeweiligen Zeile beendet

ist, ansteht. Nach Beendigung der Bildsignale der achten Zeile wird also an Leitung 37 das Zeitsteuersignal erzeugt, das den Fensterdetektor 34 kurzzeitig öffnet.

Der Prüfzeitgenerator 36 steuert außerdem die Rücksetzschaltung 38 für die Integratoren 31 und 32 an. Die Rücksetzschaltung kann beispielsweise ein Zeitglied sein, das eine kurze Zeitspanne nach dem öffnen des Fensterdetektors 34 die Inhalte der Integratoren 31 und 32 löscht. Beim Beginn der Bildsignale der nächstfolgenden Zeile stellt sich im Zeilenzähler 28 wieder der Zählwert 1 ein, wodurch der erste Video-Schalter 21 geöffnet wird.

Auf die beschriebene Weise werden die Bildinhalte vier nebeneinanderliegender Zeilen mit den Bildinhalten der nächstfolgenden vier nebeneinanderliegenden Zeilen verglichen. An Leitung 35 entsteht ein Fehlersignal, wenn die Differenz der beiden Integralsignale größer ist als ein voreingestellter Amplitudenwert.

Leitung 35 ist mit einem Fehlerzähler 39 verbunden, der für jeden Bilddurchlauf die Anzahl der festgestellten Fehler festhält und diesen Zählwert an einen Vergleicher 40 weitergibt. Der zweite Eingang des Vergleichers 40 ist an eine Fehlervorgabeschaltung 41 angeschlossen, an der eine bestimmte Fehlerzahl voreingestellt werden kann. Diese Fehlerzahl beträgt mindestens zwei, weil jede der Randkanten der Bahn 10 bereits ein Fehlersignal erzeugt. Wenn die Teppichware zusätzlich Muster mit längslaufenden Linien von größerer Länge aufweist, können diese Linien ebenfalls als vorprogrammierte Fehler in der Vorgabeschaltung 41 berücksichtigt werden. Der Ausgang des Vergleichers 40 ist mit einem Echtfehlerzähler 42 verbunden, der die Anzahl derjenigen Fehler zählt, die über die in der Fehlervorgabeschaltung 41 voreingestellte Zählerzahl hinausgeht. Außerdem kann in einer weiteren Schaltung 43 die Anzahl der Echtfehler pro Zeit gezählt werden. Das Ausgangssignal an Leitung 44 des Echtfehlerzählers 42 steuert das Stillsetzen der Teppichverarbeitungsmaschine, so daß der Fehler behoben werden kann, bevor die Maschine weiterarbeitet. Der Zähler 42 kann auf einen bestimmten Wert vorcingcsteüt werden, so daß er eine bestimmte Fehlerzahl toleriert und erst oberhalb dieser Fehlerzahl die Abschaltung der Maschine vornimmt.

Für alle vier Fernsehkameras kann ein einzigei Überwachungsmonitor vorgesehen sein. Beim Auftreten eines Webfehlers wird die entsprechende Fernsehkamera auf den Überwachuhgsmonitor durchgeschaltet Dieser bildet dann die Fehlerstelle auf dem Fernsehschirm ab. Es ist gleichzeitig möglich, die im Bile dargestellte Webzone über die gesamte Maschinenbreite mit einer Skala zu versehen, so daß sich die

ίο Fehlerstelle direkt auf dem Bildschirm ablesen läßt.

Alternativ kann der Überwachungsmonitor als Zusatz eine Einblendung erhalten, die in Form einet Zahl angibt, welche Kamera den aufgetretenen Fehler erfaßt hat, so daß der Überwachungsmonitor danr manuell auf die betreffende Kamera eingestellt werder kann.

F i g. 3 zeigt ein Beispiel für das Bild von achi nebeneinanderliegenden Fernsehzeilen, wobei angenommen sei, daß der auf einen gerissenen Tuftingfader zurückgehende Fehler 11 im Bereich der Zeilen 2 und 3 aufgetreten ist. In diesem Bereich ist das Fernsehbild dunkler als in den benachbarten Zeilen. Dies geht aus Fig.4 hervor, wo schematisch die Zeilensynchronimpulse zusammen mit den Bildsignalen für die acht Zeiler der F i g. 3 dargestellt sind. Wenn das Integral über die Bildinhalte der Zeilen 1 bis 4 gebildet wird, ist dieses Integral natürlich kleiner als das Integral der Bildinhalte der Zeilen 5 bis 8, so daß am Fensterdetektor 34 ein Fehler festgestellt wird.

Die Fehlererkennungssicherheit ist vom optischen Kontrast zwischen dem einwandfreien Material 10 und der Fehlerstelle 11 abhängig. Ist das Material 10 weiß, se wird der Fehler sicherer erkannt, wenn die Fehlerstelle schwarz abgebildet wird. Der Kontrast kann beispielsweise durch Bestrahlen der Bahn von oben her mit Lichl vergrößert werden. Bei anderen Anwendungsfälleti kann man auch eine Durchleuchtung der Materialbahr vornehmen, indem die Lichtquelle unterhalb der Materialbahn angeordnet ist, während die Fernsehkameras das durch die Materialbahn hindurchgehende Licht erfassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Überwachungseinrichtung zur Erkennung optisch erfaßbarer Hnienförmiger Fertigungsfehler bei bahnförmigem Material, bei der mindestens eine Fernsehkamera auf das bahnförmige Material gerichtet ist und bei der eine Integrationseinrichtung zur Integration von die Erkennung der linienförmigen Fertigungsfehler ermöglichenden Ausgangssignalen der Fernsehkamera vergesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera^) so angeordnet ist (sind), daß die Zeilenrichtung des Fernsehbildes (12—15) mit der Laufrichtung der möglichen Fertigungsfehler (11) übereinstimmt, daß als Ausgangssignal der Fernsehkamera das gesamte Zeilensignal der Integrationseinrichtung (31) zugeführt wird, die dieses über eine oder mehrere Bildzeile(n) integriert, und daß in einer Vergleichseinrichtung (33) das Integrationssignal mit dem in einer weiteren Integrationseinrichtung (32) erhaltenen /ntegratiortssignal einer entsprechenden Zahl von benachbarten Bildzeilen verglichen wird.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilenrichtung des Fernsehbildes (12—15) mit der Laufrichtung des entlang eines Transportweges laufenden Materials (10) übereinstimmt.

3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das Integrationssignal über mehrere Bildzeilen gebildet und mit dem Integrationssignal einer entsprechenden Anzahl der nächstfolgenden Bildzeilen verglichen wird.

4. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Echtfehlerzähler (42) eine tolerierbare Anzahl von Linien des bandförmigen Materials voreinstellbar ist und erst bei Überschreiten der voreingestellten Zahl eine Alarmauslösung erfolgt.