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"Verfahren zur Überprüfung von gleichartigen Objekten
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auf Fehler" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerüberprüfung
eines Objektes, von dem mittels einer elektronischen Bildaufnallmevorrichtung Bildsignale
erzeugt werden, wobei zur Hervorhebung von Fehlern di< I)iffer<'nz zwischen
den Bildsignalen und Referenzsignalen gebildet wird, die den Bildsignalen des fehlerfreien
Objektes wenigstens annähernd entsprechen, und wobei die so crhalten(n Differcnzbildsignale
einer Bildauswerteeinrichtung zugefiihrt werden.
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Ein derartiges Verfahren ist allgem(in bekannt (vgl. z.B.
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Paul Mengers, Capabilities of Real-Time digital Video Processor, ICEE
Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-27, No.3, June 1980, pp. 1192-1196) und
wird beispielsweise auf dem Gebiet der Materialprüfung eingesetzt, um Materialfehler
in Werkteilen zu ermitteln, u.B. Gaseinschlüsse in Gußteilen, fehlende Bauelemznte
in <lektronischen Schaltungen u.dgl. Die mit Hilfe dieses Verfahrens erhaltenen
Differenzbildwerte, die die Fehler unmittelbar darstellen, können dabei z.B. einer
automatischen Bildauswerteeinheit (Mustererkennungseinheit ) oder einem Monitor
o.dgl. zur Fehlererkennung zugeführt werden.
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Nachteilig an dem Verfahren ist jedoch, daß das Referenzsignal f'(x)
z.B. nicht an sich in der AmpLitude oder der Form verändernde Bildsignale f(x) angepaßt
werden kann. Als Bild- bzw.
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Referenzsignale sollen hier Signale f(x) bzw. f'(x) verstanden werden,
deren Bildwerte sich als Funktion des Ortes x änd<'rn, z.D. Absorptionsprofile,
die durch Röntgenaufnahmen erhalten worden sind. Die Bild- und Referenzsignale können
auch von mehr als einer Variablen abhängen, z.B. f = f(x,y) etc.
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Treten z.B. von Bildsignal zu Bildsignal langsame, innerhalb eines
Toleranzbereiches liegende Amplitudenschwankungen aufgrund von z.B. sich veräldernden
Werkteilabmessungen, durch Driften der Signalquelle (z.B. der Röntgendetektoren)
o.dgl.
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auf, und werden die sich somit verändernden Hildsignale immer nur
mit einem festell Referenzsignal verglichen, so erget)cn sich zusätzliche, störende
Differenzbildwerte, die die Erkennbarkeit der tatsächlichen Fehler im Differenzbild
vermindern.
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Die sich verändernden Werkteilabmessungen können dabei u.a.
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durch Abnutzung der Herstellungswerkzeuge, z.B. von Gußformen, hervorgerufen
werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Fehlerüberprüfung
der obengenannten Art anzugeben, bei dem auch bei sich verändernden Bildsignalen
das Auftreten von zusätzlichen störenden Differenzbildwerten durch eine geeignete
Wahl der Referenzsignale vermieden wird.
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Ausgehend vom Oberbegriff des Hauptanspruchs wird die Aufgabe der
Erfindung dadurch gelöst, daß die Referenzsignale aus den Bildsignalen einer Vielzahl
von gleichartigen und in gleicher Weise aufgenommenen Objekten erzeugt werden.
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Hierdurch wird erreicht, daß z.B. bei einer Folge von sich langsam
in ihrer Amplitude vergrößernden oder verkleinernden Bildsignalen oder bei Gruppen
unterschiedlicher, jeweils gleich großer Bildsignale o.dgl. die erforderlichen Referenzsignale
immer an die gerade zu untersuchenden Bildsignale wenigstens annähernd angepaßt
werden können. Bei der Differenzbildung zwischen den Bild- und Referenzsignalen
werden dann praktisch keine zusätzlichen Differenzhildwerte erhalten. Zur Erz<'ilgung
der Referenzsignale kann eine begrenzie Anzahl von Bildsignalen der zu prüfenden
Objekte dienen. Beispielsweise köanen hierzu nur Bildsignale der vom jeweils zu
prüfenden Objekt vrschiedenen Objekte herangezogen werden.
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Zur Bildung der Referenzsignale selbst können nach einer vorteilhaften
Ausbildung der Erfindung die Bildsignale zwecks Mittelwertbildung addiert oder die
jeweils einander zugeordneten Bildwerte der unterschiedlichen Bildsignale einer
nichtlinearen Filterung, z.B. einer Median-Filterung, unterzogen werden, bei der
z.B. der am häufigsten vorkommende Signai wert der jeweils betr.tchtoten Gruppe
einander zugeordneter Bildwerte zun Aufbau des Referenzsignals herangezogen wird.
Als einander zugeordnete Bildwerte werden diejenigen Bildwerte angesehen, die innerhalb
der verschiedenen Bildsignale f(x, y) jeweils gleichen Objektpunkten zugeordnet
sind. Durch derartige Zusammenfassungen der Bildsignale werden Referenzsignale erhalten,
die optimal an die jeweils zu prüfenden Bildsignale angepaßt sind, so daß nur ein
Minimum an zusätzlichen, störenden Differenubildwerten erzeugt wird, was die Erkennbarkeit
der tatsächlichen Fehler verbessert.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden bei einer
Folge von Objekten die Bildsignale mit Wichtungsfaktoren multipliziert, die umso
kleiner sind, je weiter die zugeordneten Objekte von dem zu prüfenden Objekt entfernt
sind. Hierdurch wird erreicht, daß die Bildsignale der Objekte, die nahe am zu prüfenden
Objekt liegen, einen größeren Einfluß auf die Gestalt des Referenzsignals besitzen
als solche, die zu Objekten gehören, die weiter entfernt vom Prüfobjekt Tiegeln.
In einem solchen Fall können die Referenzsignale noch besser an die zu prüfenden
Bildsignale angepaßt werden.
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Nach einer weitere vorteilhaften Ausbildung der Erfindung werden die
Bildsignale von als fehlerhaft erkannten Objekten unterdrückt und nicht zur Erzeugung
der Referenzsignale herangezogen, wodurch die Anpassung der Referenzsignale an die
zu priifenden Bildsignale weiter verbessert wird.
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Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden
die Bildsignale dcs Objektes vor' tlcj Fehlerüberprüfung (bzw. Differenzbildung)
an eine vorgegebene Bezugsfunktion angepaßt, die z.B. ein bereits vorhandenes Referenzsignal
sein kann. Eine Abweichung eines Bildsignals von einem bereits vorhandenen Referenzsignal
kann z.B. dadurch hervorgerufen worden sein, daß das entsprechende Objekt bei der
Aufnahtn gegenüber anderen Objekten einer Folge z.B. seitlich verschoben war (Lageveränderung).
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Andererseits können Abweichungen des Bildsignals in der Amplitude
und/oder der Signalbreite z.B. aufgrund signifikanter Unterschiede in den Objektabmessungen
bewirkt worden sein. Diese Schwankungen, ebenso wie die Lageverän ierungen, sollen
nicht als Objektfehler angesehen werden. Durch die Anpassung des Bildsignals an
das Referenzsignal werden die Abweichungen von Referenzsignal praktisch weitgehend
eliminiert. Die tatsächlichen Fehler, etwa durch Gaseinschlüsse (Lunker) im Objekt
o.dgl. hervorgerufen, die relativ starke Schwankungen im Bildsignal erzeugen, bleiben
natürlich bei der Anpassung des Bildsignals an das Referenzsignal, die z.B.
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durch eine Verschiebung oder Amplitudenveränderung des 13ildsignales
relativ zum Referenzsigzal derart erfolgt, daß beide Signale zur Deckung kommen,
im wesentlichen unverändert, so daß bei der Differenzbildlmg zwischen beiden Signalen,
die für jeweils einander zugeordtlete Bildwerte erfolgt, nur noch die die tatsächlichen
Fehler darstellenden Differenzbildwerte übrig bleiben.
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Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zur Aufnahme von Bildsignalen einer
Folge von Objekten Fig. 2 verschiedene 13ildsignale mit unterschiedlichen Amplituden,
t
t. 3 eine Vorrichtung zur Erzeugung von Referenzsignalen und zur Bildung der Differenz
zwischen Bild- und Referenzsignalen, Fig. 4 eine weitere derartige Vorrichtung,
Fig. 5a-e Skizzen zur Anpassung eines Bildsignals an eine Bezugsfunktion, uad Fig.
6 ein Monitorbild mit einem aus zwei Perspektiven aufgenommenen Werkteil.
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Die Fig. 1 zeigt mehrere auf einer Transportvorrichtung 1, z.B. einem
Fließband liegende, gleiche Werkteile Wn-2,Wn-l, Wn,Wn+1,Wn+2,Wn+3, die von einer
Röntgenmeßeinrichtung erfaßt worden die aus einem Röntgenstrahler 2, einer Schlitzblende
3 zum Ausblenden eines flachen Röntgenstrahlenfächers 4 und einer Detektorzeile
5 besteht, welche z.B. 256 einzelne Detektorelemente () besitzt. Die Röntgenmeßeinrichtung
ist dabei so zur Transporteinrichtung 1 angeordnet, daß sich die Werkteile W (Objekte)
senkrecht durch die Ebene des Röntgenstrahlenfächers 4 bewegen, und zwar in y-Richtung.
Senkrecht dazu verläuft in x-Richtung die Detektorzeile 5.
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Durch Messung der Intensität der Röntgenstrahlung nach teilweiser
Schwächung in den durch den Röntgenstrahlenfächer 4 bewegten Werkteilen W wird die
Schattenprojektion der Werkteile W erzeugt. Die bei jeweils einer Stellung eines
Objektes mittels der Detektorzeile 5 aufgenommenen Meßwerte bilden dabei ein Meßsignal,
das nach Darchlaufen einer Multiplexereinrichtung 7 und eines Analog-Digital-Wandlers
8 einer clektronischen Verarbeitungseinrichtung 9 als Bildsignale f(x, y) zugeführt
wird. Die Bildsignale f(x, y) der jeweiligen Werkteile W können dort gespeichert
und dann einem Monitor 10 zur Darstellung der Schattenprojektionen zugeleitet werden,
der mit der Verarbeitungseinrichtung 9 verbunden ist. Der Monitor 10, der zur Fehlererkennung
der Werkteile W vorgesehen ist, kann aber auch durch eine automatische Bildauswerteeinheit
(Mustererkennungseinheit) ersetzt sein.
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Die elektronische Verarbeitungseinrichtung 9 dient im wesentlichen
dazu, die Erkenrlbarkeit von Fehlern in den Werkteilen W zu verbessern. In Fig.
2 sind beispielsweise drei x-abhängige Bildsignale fn+1, fn und fn-1 der Werkteile
Wn+1, Wn und Wn-1, dargestellt, die den Schaltenprojektionen bzw. Absorptionsprofilen
an gleichen Stelle y bzw. Querschnitten der Werkteile Wn-1, Wn, Wn+1, entsprechen.
Der Einfachheit halber wird das Prinzip hier mit einer eindimensionalen Darstellung
demonstriert. Die Bildsignale fn-1, fn, fn+1, bestehen dabei jeweils aus einer Anzahl
von in x-Richtung liegenden Bildwerten B, die der Anzahl der DetektoreLemente 6
in der Detektorzeile 5 entspricht. Sofern die Werkteile W alle gleich groß sind
und ihre Lage bzw. Ausdehnung senkrecht zu ihrer Bewegungs richtung unverändert
bleibt, erscheinen die einander zugeordnetenBildwerte B, B', B" an jeweils gleichen
Positionen s, s', s" auf der x-Achse, was Fig. 2 veranschaulicht. Einander zugeordnete
Biidwerte werden dann durch denselben Detektor 6 erzeugt.
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Das Bildsignal fn enthalt, wie Fig. 2 zu entnehmen ist, fehlerhafte
Bildwerte Bf, die durch den Fehler F des in Fig. 1 dargestellten Werkteils Wn verursacht
worden sind.
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Soll nur dieser Fehler F z.B. auf dem Monitor 10 dargestellt werden,
so ist es erforderlich, von dem Bildsignal fn ein Referenzsignal R (bzw. f') zj
subtrahieren (oder umgekehrt), das im wesentlichen dem Bildsignal des fehlerfreien
Werk teils entspricht. Verändern sich, wie Fig. 2 zeigt, die Amplituden der Bildsignale,
so kann hierfiir kein einmal festgelegtes Referenzsignal herangezogen werden, da
sonst bei der Differenzbildung zwischen unterschiedlichen Bildsignalen und dem Referenzsignal
neben den evt1. vorhandene Fehler angebenden Differenzbildwerten zusätzliche, störende
Differenzbildwerte erzeugt werden, die den Unterschied zwischen den jeweiligen Bildsignalen
und dem Referenzsignal darstellen und
die Erkennbarkeit des tatsächlichen
Fehlers F vermindern.
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Das Referenzsignal R muß vielmehr an das Bildsignal des gerade zu
prüfenden Werkteils ohne den Fehler angepaßt werden. Hierzu kann z.B. der Mittelwert
der Bildsignale fn-l, fn, fn+1 oder nur der Mittelwert der Bildsignale fn-l und
fn+l herangezogen werden, der jeweils durch Mittelwertbildung der einander zugeordneten
Bj ldwerte B, B', B", ...
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bzw. B, B" erzeugt wird. Evtl. vorhandene Fehler in den zur Mittelwertbildung
herangezogenen Bildsignalen werden dabei, insbesondere bei einer größeren Zahl von
Bildsignalen, relativ stark geschxächt, so daß sie sich praktisch nicht auswirken.
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Natürlich können die jeweiligen Bildwerte B, B" etc. auch einer nichtlinearen
Filterung unterzogen werden, um ein geeignetes Referenzsignal zu erhalten. Beispielsweise
kommt eine Median-Filterung in Frage, bei der aus den jeweils einander zugeordneten
Bildwerten B, B" etc. diejenigen herausgesucht und zur Bildung des Referenzsignals
herangezogen werden, die am häufigsten vorkommen.
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In der Fig. 3 ist die elektronische Bildverarbeitungseinrichtung 9
zur Bildung der Referenzsignale sowie dir Differenz zwischen den Bild- bzw. Referenzsignalen
dargestellt. Die Bildsignale f werden, nachdem sie in einer Anpassungseinheit 11
an eine Bezugsfunktion angepaßt worden sind, worauf später genauer eingegangen wird,
in einer Kette von z.B. sechs Speichern 12a-f, wie in Fig. 2 dargestellt, gespeichert.
Pine Takteinheit 13 sorgt für, daß ein jeweils in einer Speicherzelle gespeichertel-
Bildwert in die entsprechende Speicherzelle des nächsten Speichers eingespeichert
wird. In jedem Speicher 12a-f stehen dann die Bildsignale eines Werkteils, beispielsweise
im Speicher 1 2a die Bildsignale fn+3 und im Speicher 12f die Bildsignale fn-2
etc.
(vgl. Fig. 1). Der Speicher 12a kann dgl auch zur Anpassungseinheit 11 gehören,
wenn er einen wahlfreien Zugriff zu den Speicherzellen erlaubt.
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Die an jeweils gleichen Werkteilpositionen y gemessenen Bildsignale
f(x) werden in einer elektronischen Einheit 14 miteinander verknüpft, wozu jeweils
die einander zugeordneten Bildwerte herangezogen werden. Als Beispiel sei hier die
lineare Wichtung und Mittelwertbildung gewählt, wobei zur Bildung der Referenzsignale
R Bildsignale herangezogen werden, die nicht vom zu prüfenden Werkteil stammen.
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Soll das Werkteil Wn bzw. das Bildsignal fn (bzw. fn(x)) aif Fehler
geprüft werden, so köanen die jeweiligen Bildwerte der verschiedenen Bildsiguale
mit folgenden Wichtungsfaktoren a mittels der elektronischen Glieder 14a-f multipliziert
werden: an-2 = -0,2 Glied 14f an-l = -0,2 " 14e an = +1,0 " 14d anal = -0,2 " 14c
an+2 =- -0,2 " 14b an+3 = -0,2 " 14a Anschließend werden die so gewichteten, einander
zugeordneten Bildwerte mit einem Addierglied 15 addiert und über einen Ausgang A
z.B. dem Monitor 10 zugeführt. Entsprechendes geschieht fiir alle Bildsignale, die
zur Darstellung eines Werkieils erforderlich sind. Die Wicht@@gsfaktoren a werden
durch einen Rechner 16 vorgegeben, mit dem die Glieder 14a-f verbanden sind. Die
Faktoren a köanen dabei in gewünschte@ Weise eingestellt werden, z.B. derart daß
der Betrag des Wichtungsfaktors an gleich der Sumne dr Beträge der r-estlichen Wichtungsfaktoren
ist. Im obigen Fall sind die Bildsignale fn des n-ten Werkteils Wn in Referenz
gestzt
zu dem Mittelwert der Bildsignale der beiden Vorgänger fn-2, fn-1 und der drei Nachfolger
fn+1, fn+2, fn+3.
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Zum Start einer Werkteilserie würde sich z.B. folgende Wichtung eignen:
an = +1,0 Glied 14f an+1 = -0,2 " 14e an+2 = -0,2 14d an+3 = -0,2 " 14c an+4 = -0,2
" 14b an+5 = -0,2 " 14a Hierbei wird das n-te Werkteil Wn, das z.B. als erstes Teil
einer Serie keinen Vorgänger hat, mit dem Mittelwert der fünf Ntchfolger in Bezug
gesetzt.
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Alternative Wichtungsfaktoren lassen sich ebenso für das Ende einer
Serie angeben. Die Wichf:ungsfaktoren können auch unterschiedlich sein, um z.B.
die nächsten Nachfolger oder Vorgänger stärker zu wichten als weiter entfernt liegende.
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Wird ein Werkteil als fehlerhaft erkannt, z.B. automatisch oder durch
einen menschlichen Beobachter, so wird das Bildsignal nicht zum Aufbau des Referenzsignals
herangezogen, sondern unterdrückt, inden die Takteinheit 13 die Speicher 12 so steuert,
daß der Speicher mit den Bildsignalen des fehlerhaften Werkstückes durch Bildsignale
des folgenden Werkstückes überschrieben wird. Das ist von besonderem Vorteil, wenn
zur Referenzbildung nur die Vorgänger benutzt werden.
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line gegenüber Fig. 3 vereinfachte Anordnung läßt sich angeben, wenn
zur Bildung des Referenzsignals R nur die Bilddaten von vorangegangenen Werkteilen
betrachtet und die Wichtungsfaktiren in Fo:m einer geometrischen Reihe gestaffelt
sind.
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Sollen beispielsweioe au den Bildsignalen fn, fn-l, fn-2,.
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für jeweils einander zugeordnete Bildwerte Bn, Bn-1, Bn-2,...
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Referenzwerte Rn zur Überprüfung der Bildwerte Bn@1 bzw. des Bildsignals
fn+l erzeugt werden, so kann dies wie folgt geschehen:
wobei N die Anzahl der Vorgänger bzw. der bereits geprüften Werkteile angibt. Zum
Aufbau der Referenzwerte ist es zweckmäßig, eine nicht zu geringe Zahl von fehlerfreien
Werkteilen W zu untersuchen, da die geometrische Reihe dann gegen innen Grenzwert
konvergiert und der Wertαfest eingestellt wurden kann, Der Wert 1/α
kann beispielsweise zwischen 0,5 und 0,9, vorzugsweise bei 0,7 liegen.
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In Fig. 4 ist eine derart vereinfachte Schaltungsanordnung angegeben,
deren Funktionsweise im folgenden beschrieben wird.
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Über einen Eingang 17 sowie über die noch zu beschreibende Anpassungseinheit
11 werden die Bildwerte B einem Zwischen-Speicher 18 zugeführt, der mit einen ersten
Eingang einer Additionsstufe 19 verbunden ist, die ihrerseits über ein Multiplizierglied
20 mit einem weiteren Speicher 21 verbunden ist. Der Ausgang des Speichers 21 liegt
dabei am zweiten Eingang der Additionsstufe 19 an. Sci beispielsweise im Speicher
21 ein Wert 1/α Bn-2 gespeichert, und gelangt über die Anpassungseinheit 11
der nächste Bildwert Bn-1 in den Zwischenspeicher 18, so wird dieser dort so lange
festgehalten, bis feststeht, ob dieser Bildwert Bn-1 fehlerfrei ist oder nicht.
Hierzu fVird der Bildwert Bn-1 einem Subtrahierglied 22 zugeführt, deren einer Eingang
über eine Leitung 22a mit
dem Eingang des Zwischenspeichers 18
verbunden ist. Gleichzeitig wird der im Speicher 21 gespeicherte Wert 1/α
Bn-2 in einem mit dem Ausgang des Speichers 21 verbundenen Multiplizi(rglied 23
mit dem Faktor l/Sn multipliziert und dem zweiten Eingang des Subtrahiergliedes
22 zugeführt. Dieses bildet die Differenz
die von einer Bildauswerteeinheit 21 überprüft wird. Ist beispielsweise die Differenz
Null oder kleiner als eine vorgegebene Schwelle, so wird der Bildwert Bn-1 als fehlerfrei
angesehen und kann aus dem Speicher 18 der Additionsstufe 19 zum weiteren Aufbau
der Referenz zugeführt werden.
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Hierzu ist die Einheit 24 iiber eine Leitung 25 mit dem Zwischenspeicher
18 verbunden.
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Die neue Referenz ergibt sich dann aus dem alten Referenzwert 1/α
Bn-2, zu dem der Bildwert Bn-l addiert wird. Die Summe wird mit 1/α multipliziert
und als neue Referenz
im Speicher 21 abgelegt.
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Der folgende Biidwert Bn wird dann Init dieser Referenz, multipliziert
mit 1/#. im Subtrahicrer 22 erneut verglichen und dient bei Fehlerfreiheit zum Aufbau
der nächsten Referenz. Entsprechend dem oben Ausgeführten ergibt sich als Referenzwert
Rn für den Bildwert Bn-Ll:
wie bereits Gleichung 1 zeigt. Der geeignete Transport der Bildwerte
B wird mit Hilfe einer Takteinheit 26 bewerkstelligt, die sowohl mit der Anpassungseinheit
11 als auch mit dem Speicher 21 verbunden ist.
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Die beschriebene Verarbeitung der Bildwerte erfolgt natiirlic für
alle einander zugeordneten Bildwerte und Bildsignale, wozu die Schaltungsanordnung
nach Fig. 4 in geeigneter Weise auszulegen ist.
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Anhand der in Fig. 5a-e dargestellten Diagramme soll im folgenden
die in den Fig. 3 und 4 bereits erwähnte Anpassungseinheit 11 näher erläutert werden,
die im wesentlichen aus einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff zu den Speicherzellen
und einem Rechenwerk besteht, das ggf. durch den Rechner 16 in Fig. 3 ersetzt sein
kann.
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Sie dient dazu, bestimmte Abweichungen eines zu prüfenden Bildsignals
von z.B. einem bereits vorher ermittelten Referenzsignals zu beseitigen, wobei diese
Abweichungen nicht als Fehler des Werkteils angesehen werden sollen.
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Abweichungen dieser Art treten beispielsweise auf, wenn auf dem Transportband
in Fig. 1 einzelne der in einer Linie liegenden Werkteile seitlich versetzt sind
(Lageveränderung), bei Schwankungen in der Intensität der Röntgenstrahlung oder
der Empfindlichkeit der Detektoren (Amplitudenschwankungen der Bildsignale) bzw.
bei nichtkonstanter Fließbandgeschwindigkeit oder ähnlichem.
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Die Fig. 5a zeigt hierzu z.B. ein Referenzsignal R, das aus einzelnen,dw
Übersicht wegen nicht dargestellten IRcfcrellzwerten Rn besteht, wie sie etwa mit
der in Fig. 4 dargestellten Anordnung ermittelt worden sind. Das mit diesem Referenzsignal
R zu vergleichende Bildsignal f, das einen Fehler F des Werkteils W beschreibt,
ist gesrichelt gezeichnet
und weist gegenüber dem Referenzsignal
R sowohl eine Verschiebung als auch eine Amplitudenüberhöhung auf. Diese Abweichungen
sollen nicht als Fehler angesehen werden, wesentlich ist vielmehr das Auffinden
des Fehlers F. Die Signale R bzw. f sind in Fig.
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5a nur beispielsweise-eindimensional und y-abhängig dar-.g{3S te]lt.
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Um die Lageverschiebung des Bildsignals F gegenüber dem Itefer(nzsignal
R auszugleichen, wird im allgemeinen zu den jeweiligen x- und y-Koordinaten eines
Bildsignals f bzw.
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zu den Adressen der zugehörigen Bildwerte eine ortsabhängige Funktion
#x(x, y) und #y(x, y) addiert, so daß neue Koordinaten # = x + #x(x, y) und # =
y + #y(x, y) bzw. Bildwertadressen erhalten werden, derart, daß sich das Bildsignal
f und das Referenzsignal R möglichst ähnlich werden . Dabei sollen die Funktionen
8 und 6 nur schwach veränderlich x y sind, falls cs sich nicht nur um Lageänderungen,
sondern auch um Deformationen handelt, klein gegen x sein. Die Funktionen 6 , 8
sollen Details, die als Fehler gelten y müssen, nicht eliminieren. Ihre Größe darf
sich deshalb nicht so schnell ändern, da sonst durch die Anpassung auch die Fehler
beseitigt würden. Die globalen Abweichungen (mit Ausnahme von reinen Lageänderungen)
sind daher begrenzt, Z.B. darf die Maßhaltigkeit von Gußteilen nicht schlechter
sein als etwa 1 % und somit s und s auch nicht größer x y werden als 1 % der Gesamtbemessung
des Werkteils.
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Ist die Meßapparatur so gestaltet, daß z.B. nur eine lineare Deformation
in y-Richtung berücksichtigt zu werden braucht, z.B. bei nicht-konstanter Fließbandgeschwindigkeit,
so kann 8 = o angenommen werden und 6 hängt nur noch von y ab. Die x y Funktion
s (y) kann dann beispielsweise so erhalten werden, y daß die Anfangs- und Endpunkte
des I;ildsignals und des Referenzsignals zur Deckung gebracht werden. Dann wird
N
y1 = y1+ya und y2 + y2+ye , wie Fig. 58 zeigt. ya ist dabei der Abstand zwischen
den Anfängen und ye der Abstand zwischen den Enden der beiden Signale 1?, #, R.
Zwisch<n der beiden Werten #1 und #2 kann zur Ermittlung der Funktion #y(y) linear
interpoLiert werden. Weitere Methoden zur Bestimmung der Funktionen sx(X, y) und
S (x, y) sind z.B.
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x y in "G. Kowalski, New Methods for X-ray testing, 4th International
Conference on Nondestructive Evalution in Nuclear Industry, Lindau, 25. -27. May
1981, Conference proceedings" beschrieben und brauchen hier nicht gesondert dargestellt
zu werden.
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Das Ergebnis einer derartigen Lageangleichung ist in Fig. 5c dargestellt.
Die noch erforderliche Amplitudenanpassung kann ebenfalls in der schon bcschriebenen
Weise vorgenommen werden.
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Von jedem Funktionswert f (vgl. Fig. 5d) wird dabei eins vom Funktionswert
abhängige Korrekturfunktion #f(f) subtrahiert, so daß sich ein neuer Funktionswert
f zu f = f + 8f(f) ergibt. Der Funktionsverlauf #f(f) kann dabei z.B. mittels der
maximalen Abweichung fm der Signale f, R voneinander bestimmt werden. Das Ergebnis
sowohl der Lage- als auch der Amplitudenangleichung beider Signale f, R ist in Fig.
5e dargestellt. Werden beide Signale voneinander subtrahiert, bleiben nur noch Differenzbildwerte
übrig, die den Fehler F angeben.
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Natürlich können mit dem genannten Verfahren in analoger Weise auch
BildsignaLe, die relativ zu den Referenzsignalen zu größeren y-Werten hin verschoben
sind bzw. kleinere Amplituden besitzen, angeglichen werden.
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Zur Anpassung der Bildsignale an die bereits vorhandenen Referenzsignale
dient in Fig. 4 die Leitung 23a, die den Ausgang des Multipliziergliedes 23 mit
einem weiteren Eingang der Anpassungseinheit 11 verbindet. Über diese Leitung 23a
werden
somit die Referenzsignale R zur Verfügung gestellt.
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In der Anpassungseinheit 11 bezeichnen die Koordinaten x und y die
Adresse bzw. Position einer Speicherzelle, d.h.
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die Inhalte der Speicherzellen müssen bei der Angleichung der Signale
f, R nach der Adressenumrechnung virtuell verschonen und wegen der Diskretisierurig
der Signale f, R interpoliert werden. Dies wird, ebenso wie die Berechnung der Funktionen
s (x, y), 8 (x, y) und S (f) sowie die Modifiy f zierung des Epeicherinhalts, durch
ein Rechenwerk (nicht dargestellt) vorgenommen.
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Es ist selbstverständlich, daß mit dem genannten Verfahren nicht nur
mit Hilfe von Röntgenstrahlung erzeugte Bildsignale verarbeitet werden können, sondern
auch solche, die z.B.
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durch elektromechanische oder Ultraschall-Abtastung gewonnen werden.
Ebenso können mit dem genannten Verfahren Fernschsignale direkt verarbeitet werden.
Ferner können die Bildsignale auch mit zweidimensional-ortsauflösenden Detektoren
erzeugt werden, z.B. mit entsprechenden Röntgendetektoren, die von einem Röntgenstrahlenkegel
beaufschlagt werden.
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Um zusätzliche Informationen über die Tiefenlage eines mit dem beschriebenen
Verfahren ermittelten Fehlers F zu erhalten, ist es weiterhin möglich, von den Objekten
bzw. Werkteilen W Bildsignale aus jeweils unterschiedlichen Perspektiven aufzunehmen
und die jeweils einer Perspektive zugeordneten Bildsignale zur Prüfung der Werkteile
heranzuziehen.
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Zu diesem Zweck können z.B. zwei oder mehrere flache Röntgenstrahlenfächer
/t in einer Ebene liegend und verdreht zueinender angeordnet sein. Derart vcrdr(ht
zueinander liegende einzelne Fächer können natürlich auch in mehreren parallel zueinander
versetzten Ebenen liegen. Dabei lassen sich die jeweiligen Bildsignale zur gleichzeitigen
Verarbeitung auch
entsprechend der Transportzeit der Werkteile
von ci ncr zur anderen Fächerebene verzögern.
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In der Fig. 6 ist z.l3. ein aus zwei Perspektiven mittels zweier Röntgenmeßeinrichtungen
aufgenommenes Werkteil W auf einem Monitor dargestellt. Das Bildfeld wird dabei
in zw<'i Hälften unterteilt. Die eine Hälfte 27 wird dem ersten Fächer zugeordnet
und die zweite 28 dem zweiten Fächer. Dies geschieht durch geeignete Zuordnung der
Meßsignale.
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Die vertikale Richtung entspricht der Zeitabfolge der Meßsignale,
ist also proportional der Bewegung der Transporteinrichtung. Die horizontale Position
entspricht der Lage eines Detektorelementes in dem zugehörigen Röntgenfächer.
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Es werden also im wesentlichen zwei Schattenprojektionen erzeugt und
dargesteLlt. Ein Fehler F zeichnet sich auf beiden Projektionen ab. Während er in
der linken Projektion zum Aussortieren des Teiles führen würde, ist in der rechten
Projektion deutlich erkennbar, daß der Fehler so oberflächennah liegt, daß er durch
die weitere Bearbeitung abgetragen wird.
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Besondere Bedeutung gewinnt das Verfahren bei einer automatischen
Auswertung. Würde z.B. durch ein Verfahren der Mustererkennung der Fehler F erkannt,
so kann die Sicherheit der Erkennung in der zweiten Projektion überprüft werden,
da der Fehler dort im gleichen horizontalen Streifen auftreten muß.
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Weiterhin kann bei Objekten, die nur aus einen Material bestehen,
die Außenkontur ermittelt werden und somit die Lage des Fehlers in bezug auf das
Objekt noch genauer ermittelt werden.
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Verfahren zur Ermittlung der Außenkonturen von Objekten, die z.B.
mit Röngtenstrahlung durchstrahlt werden, sincl allgemein bekannt, beispielsweise
aus der DE-OS 28 44 927 und der DE-OS 29 01 406.
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