DE3237511A1

DE3237511A1 - Verfahren zur pruefung von glaserzeugnissen

Info

Publication number: DE3237511A1
Application number: DE19823237511
Authority: DE
Inventors: Heribert Dr.-Ing. 7513 Stutensee Geißelmann; Arthur Ing.(grad.) Neukirchner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1982-10-09
Filing date: 1982-10-09
Publication date: 1984-04-12

Description

Verfahren zur Prüfung von Glaserzeugnissen
Die Erfindung betrifft ein automatisches Verfahren zur optischen Prüfung von Glaserzeugnissen, insbesondere von Hohlgläsern. Fertigungsbedingt können z. B. bei Hohlgläsern ringförmige Verdickungen der Wand ("Reifen") auftreten, die aus ästhetischen oder funktionellen Gründen nicht zulässig sind.
Glasteile mit solchen Fehlern werden beim jetzigen Stand der Technik an Sichtprüfplätzen von Prüfpersonen aussortiert.
Es ist bekannt, daß die Sichtprüfung durch den Menschen teuer, häufig zu wenig objektiv und wegen der hohen Monotonie nicht genügend zuverlässig ist. Erfindungsgemäß wird deshalb ein Verfahren vorgeschlagen, das durch Verwendung eines geeigneten Testmusters, eines optisch-elektrischen Bildwandlers, z.B. einer Fernsehkamera, und eines Digitalrechners zur Bildverarbeitung eine automatische Prüfung erlaubt. Das Verfahren wertet die Verzerrungen der optischen Abbildung durch die fehlerhaften Verdickungen des Prüfobjektes aus.
Das Verfahren wird am Beispiel der Prüfung von zylindrischen Glasbechern genauer beschrieben (Bild 1). Die zu prüfenden Becher werden nacheinander durch eine nicht gezeichnete automatische Zuführeinrichtung auf einen Tisch 1 oder eine geeignete Zuführeinrichtung transportiert. In dieser Position befindet sich der Becher 2 im optischen Strahlengang einer Fernsehkamera 3 (Vidiconkamera oder Halbleiterkamera) mit dem Obje-ktiv 4, das ein kontrastreiches Testmuster 5 auf die lichtempfindliche Schicht der Fernsehkamera abbildet. Die Verzerrungen, die die optische Abbildung durch die Wandungen des Bechers erleidet, sind ein Maß für die Qualität des Bechers. Sie werden durch einen Digitalrechner 6, beispielsweise ein Mikroprozessorsystem, der die von der Fernsehkamera 3 abgegebenen Videosignale verarbeitet, quantitativ ausgewertet. Durch Drehung des Tisches 1 mit Hilfe eines Motors 7 ist eine Prüfung auf dem gesamten Umfang des Bechers möglich.
Als Testmuster 5 eignet sich eine regelmäßige Anordnung von schwarzen Punkten (z.B. kreisförmig wie Bild 2, oder rechteckig) auf hellem Hintergrund. Für spezielle Aufgaben sind andere Muster, z.B. eine regelmäßige Folge von balkenförmigen Strichen, vorteilhaft. Dieses Testmuster kann entweder auf einem lichtundurchlässigen Träger angebracht sein und von einer (in Bild 1 nicht gezeichneten) Lampe im Auflicht beleuchtet werden; es kann aber auch auf einem transparenten Träger angebracht sein und von hinten beleuchtet werden. Neben dunklen Punkten auf hellem Untergrund sind auch helle Punkte auf dunklem Hintergrund geeignet.
Durch eine ringförmige Verdickung 8 (Reifen") in der Wand des Bechers 2 wird das Testmuster 5, das in Bild 2 dargestellt ist, verzerrt abgebildet. Bild 3 zeigt schematisch ein Beispiel des abgebildeten Testmusters. An derjenigen Stelle des Testmusters 5, das der Verdickung 8 gegenüberliegt, werden infolge der Abbildung wirkung der ungleichmäßig dicken Wand die einzelnen Punkte des Testmusters in ihrer Lage, Größe und Form verändert. Aus runden Punkten werden ovale Flecken, die sich bei stärkeren Fehlern überlappen.
Die Fläche, das Längen-zu-Breitenverhältnis der einzelnen Punkte und andere ihre Größe und Form beschreibenden Parameter sind deshalb zur Quantifizierung der Fehler geeignet.
Die Lage der verzerrten Punkte gibt den Ort der Fehler im Glas an. Durch geeignete Wahl der Größe und des Abstands der Punkte des Musters ist es bei einer vorgegebenen Beobachtungsgeometrie möglich, die Prüfung auf eine einfache Zähloperation zurückzuführen. Wie in Bild 3 dargestellt, überlappen sich einige Punkte, sodaß die Gesamtzahl der von einander isolierten Flecken gegenüber dem ungestörten Testmuster des Bildes 2 verringert ist. Die Zahl der Flecke im Bild ist somit ein Maß für die Größe des Fehlers im Glas.
Neben den Eigenschdílerl der Linzelpunkte ist auch die Abweichung der Lage der Punkte von der ursprünglichen regelmäßigen Lage ein Maß für die Fehlergröße. Besteht das Testmuster aus einer (in einer oder zwei Richtungen) periodischen Anordnung von Punkten oder Strichen, so werden Fehler im Glas durch Abweichungen von der Periodizität des abgebildeten Musters angezeigt.
Verfahren zur Auswertung von Bildern bezüglich der genannten Parameter (Größen-, Form- und Lageparameter, Zahl der Flecken im Bild) sind aus industriellen Aufgabenstellungen der Binärbildverarbeitung bekannt; vgl.: Foith, J.P. et al: Optischer Sensor für Erkennung von Werkstücken auf dem laufenden Band, realisiert mit einem modularen System; in Fachberichte Messen, Steuern, Regeln, Band 4: Wege zu sehr fortgeschrittenen Handhabungssystemen, Springer Verlag, S. 135 - 155, 1980. Preisgünstige Geräte zur schnellen Binä; ildverarbeitung werden kommerziell angeboten, vgl. Brune, W., Bitter, K.A.: Optoelektronische Bildsensortechnik in einer flexiblen Montageanlage, Feinwerktechnik und Meßtechnik 90, 1982, Heft 2, S. 53 - 57. Eine preisgünstige Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird deshalb durch die Verwendung kontrastreicher Testmuster 5 und Binarisierung der von der Fernsehkamera 3 gelieferten Videosignale ermöglicht. Die binarisierten Bilder werden mit Hilfe einer schnellen digitalen Recheneinrichtung bezüglich der genannten Parameter ausgewertet; die so gewonnenen Meßgrößen dienen zur Steuerung einer Sortiereinrichtung, die gute und fehlerbehaftete Gläser trennt, oder einer Markiereinrichtung.
Die Form, Größe und Anordnung des Testmusters 5 ist an die Form der Prüflinge und die Art der Fehler anzupassen. So ist es möglich, bei der Prüfung von Bechern das Testmuster ins Innere des Bechers zu legen und damit die Abbildung nur durch eine Wand vorzunehmen. Bei der Erfassung von Blasen oder von Oberflächenfehlern, die durch Einschlüsse im Glas hervorgerufen werden, sind Testmuster mit feiner Rasterung zu verwenden.
Anstelle einer Fernsehkamera mit fl ächenhaftem optisch-elektronischem Wandler kann auch eine Kamera mit einem eindimensionalen Wandler (Zeilenkamera) verwendet werden. Eine Abtastung des gesamten Prüfobjekts erfolgt in diesem Fall durch mechanische Bewegung der Kamera oder eines Spiegels im Strahlengang, oder durch Bewegung des Prüflinge, beispielsweise bei senkrecht angeordneter Zeilenkamera in Bild 1 durch Drehung um eine senkrechte Achse mit Hilfe des Tisches 1 und des Motors 7.
Das beschriebene Verfahren und seine Varianten sind nicht auf die Prüfung von Hohlglaserzeugnis , beschränkt; sie können auch bei der Prüfung von Flachglas oder bei der Prüfung von Teilen aus transparentem Kunststoff angewandt werden.
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Claims

Ansprüche %)Verfahren zur automatischen optischen Priifung von Glaserzeugnissen unter Verwendung eines Digitalrechners zur Auswertung von Bildern, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Punkten oder Strichen bestehendes Testmuster mit einem optisch-elektrischen Wandler, z.B. einer Fernsehkamera, aufgenommen wird, wobei das Prüfobjekt im optischen Strahlengang zwischen Muster und Objektiv der Kamera angeordnet ist, daß die durch Fehler im Prüfling verursachten Verzerrungen des auf den optisch-elektronischen Wandler abgebildeten Testmuster durch digitale Verarbeitung des Ausgangssignals des Wandlers ausgewertet werden, und daß die Meßgrößen, die die Verzerrungen des abgebildeten Testmusters beschreiben, vom Digitalrechner an eine Sortier- oder Markiereinrichtung abgegeben werden.
2. Verfahren zur automatischen optischen Prüfung von Glaserzeugnissen unter Verwendung eines Digitalrechners zur Auswertung von Bildern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Testmuster eine Anordnung von Punkten, z.B. kreisförmige oder rechteckförmige, verwendet wird und als Meßgrößen für die Verzerrungen die Fläche, die Linearabmessungen, die Abweichungen von der Kreis- oder Rechteckform der bei der Abbildung der Punkte entstehenden Flecke, oder andere die Form der Flecke beschreibende Größen gemessen werden.
3. Verfahren zur automatischen optischen Prüfung von Glaserzeugnissen unter Verwendung eines Digitalrechners zur Auswertung von Bildern nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß als Testmuster eine regelmäßige, beispielsweise periodische Anordnung von Punkten oder Strichen verwendet wird und als Meßgröße für die Verzerrungen die Abweichungen von der ursprünglichen Anordnung der Punkte oder Striche, beispielsweise die Abweichungen von der Periodizität, gemessen wird.
4. Verfahren zur automatischen optischen Prüfung von Glaserzeugnissen unter Verwendung eines Digitalrechners zur Auswertung von Bildern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Testmuster eine regelmäßige Anordnung von Punkten verwendet wird und als Meßgröße für die Verzerrungen die durch überlappung von Punktbildern reduzierte Anzahl von isolierten Flecken im Bild des Testmusters ermittelt wird.
5. Verfahren zur automatischen optischen Prüfung von Glaserzeugnissen unter Verwendung eines Digitalrechners zur Auswertung von Bildern nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine elektrische Schwellwertoperation das Ausgangssignal des optisch-elektrischen Wandlers in ein binärwertiges Signal umgewandelt wird und die Meßgrößen für die Verzerrungen durch Auswertung des so erzeugten binärwertigen Bildes gewonnen werden.
6. Verfahren zur automatischen optischen Prüfung von Glaserzeugnissen unter Verwendung eines Digitalrechners zur Auswertung von Bildern nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Fehler im Glas aus der Lage der Verzerrungen im Bild des Testmusters ermittelt werden.
7. Verfahren zur automatischen optischen Prüfung von Glaserzeugnissen unter Verwendung eines Digitalrechners zur Auswertung von Bildern nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines flächenhaften optisch-elektrischen Wandlers eine eindimensionale Kamera (Zeilenkamera) verwendet wird und die Kamera und das Prüfobjekt zur Erfassung der gesamten Ausdehnung des Prüfobjektes gegeneinander mechanisch bewegt werden.