DE3315591A1

DE3315591A1 - Oberflaechenpruefverfahren

Info

Publication number: DE3315591A1
Application number: DE19833315591
Authority: DE
Inventors: Chikahisa Anzyou Aichi Hayashi; Tooru Inazawa Aichi Kai
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1983-11-03
Also published as: US4543602A; DE3315591C2; JPS58190707A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächenprüfverfahren, bei dem die Oberfläche eines Formstücks aus Gummi oder Metall mittels einer Fernsehkamera bzw. Videokamera aufgenommen wird und die Ouerfläche dieses Prüflings auf Unebenheiten oder Risse überprüft wird.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Prüfen der Oberfläche eines Formstücks aus Gummi oder Metall auf Unebenheit oder Risse werden durch einen schmalen Spalt hindurchtretende parallele Strahlen auf die Oberfläche des Prüflings projiziert, wobei die von den parallelen Strahlen beleuchtete Oberfläche des Prüflings durch Betrachten von der Seite her überprüft wird, wodurch eine Unebenheit der Oberfläche aus der Form einer an der Oberfläche sichtbaren Lichtlinie erfaßt wird. Dieses Verfahren hat jedoch Unzulänglichkeiten insofern, als bei der Überprüfung nach Sicht eine große Erfahrung erforderlich

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ist und die Überprüfung zeitraubend ist. Darüberhinaus hat das Verfahren die Mangel, daß bei der Überprüfung eines gekrümmten Flächenteils die durch die projizierten Strahlen gebildete Lichtlinie breit wird und daß eine ungleichmäßige Helligkeit der parallelen Strahlen eine ungleichmäßige Helligkeit der Lichtlinie verursacht, was eine Verringerung der Prüfungsgenauigkeit ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Oberflächenprüfverfahren zu schaffen, bei dem unter Mechanisierung die Überprüfung der Oberfläche eines Prüflings automatisch und wirkungsvoll ausgeführt wird.

Ferner soll mit der Erfindung ein Oberflächenprüfverfahren geschaffen werden, bei dem die Überprüfung nicht merklich durch die Oberflächengestaltung des Prüflings oder die Ausbildung der Lichtstrahlen beeinträchtigt wird und eine beständige Prüfgenauigkeit erzielt wird.

zur Lösung der Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Oberflächenprüfverfahren, bei dem durch einen schmalen Schlitz hindurchtretende parallele Strahlen auf die Oberfläche eines Prüflings projiziert werden und die durch die parallelen Strahlen auf der Oberfläche gebilde-

²^ te helle bzw. Lichtlinie mittels einer Fernsehkamera aufgenommen wird, aus dem Ausgangs-Videosignal der Fernsehkamera ein die Lichtlinie darstellendes fotoelektrisches Signal herausgezogen, die Zeit vom Anstieg des in dem Videosignal enthaltenen Horizontalsynchronisier-

signals bis zu dem Impuls des fotoelektrischen Signals in einer jeweiligen Periode des Horizontalsynchronisiersignals gemessen und der Zeit-Datenwert in der jeweiligen Periode mit einem vorangehend eingestellten Bezugswert verglichen, um damit die Oberfläche des Prüflings zu beurteilen.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Ansicht, die die Oberflächenprüfung nach dem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Oberflächenprüfeinrichtung.

Fig. 3 und 4 sind Darstellungen von Kurvenformen ir. Schaltungen der Oberflächenprüfeinrichtung.

¹^ Die Fig. 1 ist eine Darstellung, die eine Anordnung für das Oberflächenprüfverfahren veranschaulicht, während die Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Oberflächenprüfeinrichtung ist. Mit 1 ist ein Prüfling bezeichnet, der beispielsweise ein Formungsprodukt aus Gummi ist. Oberhalb des Prüflings 1 sind ein schmaler Schlitz 2 und eine Lichtquelle 3 zur Projektion von gewöhnlichen Lichtstrahlen oder Laserlichtstrahlen durch den Schlitz 2 hindurch angeordnet. Parallele Strahlen 4, die durch den schmalen Schlitz 2 hindurchtreten, beleuchten die

²^ Oberfläche des Prüflings 1, wodurch an der Oberfläche eine helle bzw. Lichtlinie 5 gebildet wird. Die Lichtlinie 5 wird mittels einer Fernsehkamera 6 aufgenommen, die seitlich des Prüflings 1 angeordnet ist. Bei der Fernsehkamera 6 wird ein Zoom-Objektiv eingesetzt, um die Einstellung zu erleichtern.

Der Ausgang der Fernsehkamera 6 ist gemäß Fig. 2 mit einer Vertikalsynchronisations-Schaltung 7, einer Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 und einer Lichtsignal-

Schaltung 9 zur Abgabe eines fotoelektrischen Signals

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bzw. Lichtmeßsignals verbunden. In der Vertikalsynchronisations-Schaltung 7 wird aus dem von der Fernsehkamera

6 abgegebenen Videosignal gesondert das Vertikalsynchronisiersignal herausgegriffen, während in der Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 aus dem Videosignal gesondert das Horizontalsynchronisiersignal herausgegriffen wird. In der Lichtsignal-Schaltung 9 wird aus dem Videosignal eine Schwellenspannung gewählt und ein fotoelektrisches bzw. Lichtsignal herausgegriffen, welches die Information über "Hell" und "Dunkel" enthält. Mit 10 ist ein Vertikalsynchronisations-Zwischenspeicher zum Einstellen der zeitlichen Steuerung des zu einem Mikrocomputer 11 zu übertragenden Vertikalsynchronisiersignals bezeichnet. Der Vertikalsynchronisations-Zwischenspeicher

^1£> 10 nimmt aus der Vertikalsynchronisations-Schaltung

7 das Vertikalsynchronisiersignal auf und überträgt es zu dem Mikrocomputer 11, wonach der Zwischenspeicher durch ein Rücksetzsignal aus dem Mikrocomputer 11 rückgesetzt wird. Mit 12 ist ein Horizontalsynchronisations-Zwischenspeicher zum Einstellen der zeitlichen Steuerung des zu dem Mikrocomputer 11 zu übertragenden Horizontalsynchronisiersignals bezeichnet. Der Horizontalsynchronisations-Zwischenspeicher 12 empfängt aus der Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 das Horizontalsynchronisier-

²^ signal und überträgt es zu dem Mikrocomputer 11, wonach der Zwischenspeicher durch ein Rücksetzsignal aus dem Mikrocomputer 11 rückgesetzt wird. Mit 13 ist ein Längsachsen-Nutzbereich-Zähler bezeichnet, mit dem ein Blindbereich ausgeschieden wird und ein Prüfungs-Nutzbereich

in den Mikrocomputer 11 eingegeben wird. Der Nutzbereich-Zähler 13 ist an die Vertikalsynchronisations-Schaltung 7 und die Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 angeschlossen. Der Nutzbereich-Zähler 13 nimmt das Horizontalsynchronisiersignal auf und zählt es; falls die Zäh-

lungsanzahl eine solche in einem vorgeschriebenen Prü-

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fungs-Nutzbereich erreicht (wie beispielsweise bei den Horizontalsynchronisiersignalen Nr. 30 bis 300), wird an den Mikrocomputer 11 ein Impulssignal abgegeben, wonach der Zähler auf den Empfang des Vertikalsynchronisiersignals hin rückgesetzt wird. Mit 14 ist ein Tiefpaßfilter bezeichnet, das an die Lichtsignal-Schaltung 9 angeschlossen ist und die in dem fotoelektrischen bzw. Lichtsignal enthaltene Hochfrequenzkomponente ausscheidet. Das Lichtsignal durchläuft das Tiefpaßfilter 14 und wird an eine Differenzierschaltung 15 abgegeben, aus der das differenzierte Lichtsignal zu einem Vergleicher 16 übertragen wird. Der Vergleicher 16 vergleicht das differenzierte Lichtsignal mit OV und erfaßt damit den Übergangspunkt, an welchem das differenzierte Lichtsignal von dem positiven Wert auf den negativen Wert wechselt. Das an dem Übergangspunkt ansteigende Vergleichs-Impulssignal wird einem Einzelimpulsgenerator bzw. einer monostabilen Kippstufe 17a zugeführt. Die monostabile Kippstufe 17a erzeugt auf das Signal aus dem Vergleicher 16 hin ein Impulssignal mit kurzer zeitlicher Breite und führt es als Zwischenspeicherungssignal einem Datenzwischenspeicher 20 zu. Mit 18 ist ein Datenzähler bezeichnet, der ein Taktimpulssignal aus einem Taktimpulsoszillator 19 und das Horizontalsynchronisiersignal aus der Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 empfängt. Der Datenzähler 18 wird bei dem Anstieg des eingegebenen Horizontalsynchronisiersignals rückgesetzt, zählt die Anzahl der Taktimpulssignale aus dem Taktimpulsoszillator 19 bis zur Eingabe des nächsten ^w Horizontalsynchronisiersignals und gibt die Daten für den Zählwert an den Datenzwischenspeicher 20 ab. Der Datenzwischenspeicher 20 nimmt das Datensignal aus dem Datenzähler 18 auf und empfängt ferner als Zwischenspei cherungssignale das von der an den Vergleicher 16 angeschlossenen monostabilen Kippstufe 17a abgegebene Impuls-

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signal und ein von einer an die Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 angeschlossenen monostabilen Kippstufe 17b abgegebenes Impulssignal, wodurch das Datensignal zeitweilig gespeichert und zu dem Mikrocomputer 11 übertragen wird. Mit 21 ist ein Überwachungs-Sichtgerät mit einer Kathodenstrahlröhre bzw. Bildröhre bezeichnet, das das Einzelimpulssignal aus der monostabilen Kippstufe 17a, das Vertikalsynchronisiersignal und das Horizontalsignal empfängt, um diese zusammenzusetzen, und das ein Überwachungsbild abbildet.

Das Oberflächenprüfverfahren wird nun zusammen mit der Funktionsweise der Oberflächenprlifeinrichtung anhand der Kurvenformdarstellungen in den Fig. 3 und 4 beschrieben.

Aus der Lichtquelle 3 werden durch den Schlitz 2 hindurch die parallelen Strahlen 4 auf die Oberfläche des Prüflings 1 projiziert, der in einer Normallage aufgesetzt wird. Die dadurch auf der Oberfläche des Prüflings 1 gebildete helle Lichtlinie wird von der Fernsehkamera 6 vertikal auf nahezu dem vollen Sichtfeld aufgenommen. Das von der Fernsehkamera 6 abgegebene Videosignal a (Fig. 3) wird der Vertikalsynchronisations-Schaltung 7 _t der Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 und der Lichtsignal-Schaltung 9 zugeführt. Die Vertikalsynchronisations-Schaltung 7 greift aus dem Videosignal a das Vertikalsynchronisiersignal b heraus, während die Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 das Horizontalsynchronisiersignal c bzw. d aussondert und die Lichtsignal-Schaltung 9 eine Schwellenspannung einstellt sowie aus dem Videosignal das fotoelektrische bzw. Lichtsignal e abtrennt.

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Das Vertikalsynchronisiersignal b aus der Vertikalsynchronisations-Schaltung 7 gelangt über den Zwischenspeicher 10 und wird aufgrund des Horizontalsynchronisiersignals in ein Zeitsteuersignal mit einer (für die Dateneingabe-Verarbeitung) geeigneten Breite umgesetzt, das zu dem Mikrocomputer 11 übertragen wird. Das Horizontalsynchronisiersignal c bzw. d aus der Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 durchläuft den Zwischenspeicher 12 und wird in ein Zeitsteuersignal für die Dateneingabe-Verarbeitung umgesetzt, das zu dem Mikrocomputer 11 übertragen wird. Der Nutzbereich-Zähler 13 wird mit dem Horizontalsynchronsiersignal c und dem Vertikalsynchronisiersignal b gespeist. Durch das Vertikalsynchronisiersignal wird der Nutzbereich-Zähler 13 rückgesetzt,

¹^ wonach er die Anzahl der Horizontalsynchronisiersignale zählt. An den Mikrocomputer 11 werden Befehlssignale in der Weise abgegeben, daß die Horizontalsynchronisiersignale mit beispielsweise den Nummern 30 bis 300 in den Längsachsen-Nutzbereich fallen, während die anderen

²^ in den Blindbereich fallen, wobei die Datenverarbeitung im Nutzbereich ausgeführt wird.

Von der Lichtsignal-Schaltung 9 wird aus dem Videosignal a das fotoelektrische bzw. Lichtsignal abgelöst und über das Tiefpaßfilter 14 geleitet, wodurch die Hochfrequenzkomponente ausgeschieden wird und gemäß der Darstellung durch die Kurvenform e in Fig.4 ein Impulssignal herausgegriffen wird, welches die helle Linie im Sichtfeld darstellt. Das Lichtsignal e wird der Differenzier-

schaltung 15 zugeführt und in dieser differenziert, wonach das differenzierte Lichtsignal f in den Vergleicher 16 eingegeben wird. Der Vergleicher 16 vergleicht das differenzierte Lichtsignal f mit dem Potential OV und erfaßt den Übergangspunkt, an dem das Signal f

von dem positiven Wert auf den negativen Wert wechselt.

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An die monostabile Kippstufe 17a wird ein Impulssignal g angelegt, das an dem Übergangspunkt ansteigt. Daraufhin gibt synchron mit dem Anstieg des eingegebenen Impulssignals die monostabile Kippstufe 17a ein Impulssignal h mit einer schmalen zeitlichen Breite ab, das als Zwischenspeicherungssignal zu dem Datenzwischenspeicher 20 übertragen wird.

Der Datenzähler 18 empfängt das Horizontalsynchronisiersignal d als Rücksetzsignal und zählt die Taktimpulssignale aus dem Taktimpulsoszillator 19; wenn an den Datenzwischenspeicher 20 das Zwischenspeicherungssignal angelegt wird, wird der Zählwert gespeichert. Nach Fig. 4 stellt der Zählwert die Zeit T von dem Anstieg eines einzelnen Impulses des Horizontalsynchronisiersignals d bis zu der Mitte der durch das Differenzieren des Lichtsignals e erhaltenen, der Lichtlinie 5 entsprechenden Impulskurvenform dar. Da die Zeit T diejenige von der Erzeugung eines Einzelimpulses des Horizontalsynchronisiersignals bis zur Erzeugung des die Lichtlinie 5, nämlich die helle Linie darstellenden Lichtsignals ist, ist dann, wenn eine vertikal mittels der Fernsehkamera 6 aufgenommene Lichtlinie 5a gerade ist, der bei einer jeden Periode erzielte Zählwert, nämlich die Zeit konstant. Falls jedoch an der Oberfläche des Prüflings 1 ein Fehler vorliegt und daher aufgrund eines Absatzes durch den Fehler der Umriß bzw. die Form des Bilds der mittels der Fernsehkamera 6 aufgenommenen Lichtlinie gebogen bzw. verändert ist, werden aus den gesamten

Daten teilweise Daten für abweichende Zählwerte herausgegriffen.

Bei dieser Gestaltung werden die jeweils in dem Datenzwischenspeicher 20 gespeicherten Daten für die Zählwerte aufeinanderfolgend dem Mikrocomputer 11 zugeführt. Der

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Mikrocomputer 11 vergleicht den jeweiligen Datenwert mit einem zuvor eingestellten Bezugswert und ermittelt daraus eine Abweichung. Aufgrund der ermittelten Abweichung wird die Unterscheidung getroffen, ob der Prüfling l abzunehmen ist oder nicht. Falls die Abweichung des jeweiligen Datenwerts von dem Bezugswert über einen vorgeschriebenen Wert ansteigt, wird daraus bestimmt, daß der. Prüfling Ausschuß ist. Im oberen oder unteren Bereich des Sichtanzeigefelds wird nicht die Lichtlinie ¹^ 5a dargestellt, sondern es wird je Impuls des Horizontalsynchronisiersignals d ein von der monostabilen Kippstufe 17b abgegebenes Impulssignal als Zwischenspeicherungssignal an den Datenzwischenspeicher 20 angelegt. In diesem Fall entsprechen die Zählwert-Daten einer Periode des Horizontalsynchronisiersignals, die in dem Mikrocomputer 11 nicht als Daten für die Lichtlinie 5a verarbeitet werden.

Auf dem Überwachungs-Sichtgerät 21 wird die Abbildung

des untersuchten Prüflings angezeigt, wobei als fotoelektrisches bzw. Lichtsignal in dem Videosignal das von der monostabilen Kippstufe 17a abgegebene Impulssignal h mit dem geformten Kurvenverlauf herangezogen wird, wodurch ein klares Bild ohne verschwommene Darstellung

erzeugt werden kann und Fehler an dem Prüfling selbst bei der Überprüfung nach Sicht deutlich erkennbar sind.

Falls die Oberflächenprüfung an einem Prüfling vorgenommen wird, bei dem die Lichtlinie schräg verläuft oder 30

zwischendurch abgebogen ist, wird die Kamera in genauer Weise so eingestellt, daß die Licht linie in einer vorgeschriebenen Lage auf dem Bildschirm abgebildet wird, während in einem Speicher oder dergleichen im Voraus

die Zeit von einem jeweiligen Synchronisiersignal bis 35

zur Entstehung des Lichtsignals eingespeichert wird,

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* mit dieser eingestellten Zeit der jeweils erfaßte Datenwert verglichen wird und aufgrund des Vergleichsergebnisses bestimmt wird, ob der Prüfling abzunehmen ist oder nicht.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen Oberflächenprüfverfahren werden die durch den schmalen Schlitz hindurchtretenden parallelen Strahlen auf die Oberfläche eines Prüflings projiziert und es wird mittels der Fernsehkamera

¹^ die auf der Oberfläche durch die parallelen Strahlen gebildete helle Lichtlinie aufgenommen. Da bei dem Oberflächenprüfverfahren aus dem von der Fernsehkamera abgegebenen Videosignal das die Lichtlinie darstellende Lichtsignal herausgegriffen wird, die Zeit von dem An-

*° stieg des in dem Videosignal enthaltenen Horizontalsynchronisiersignals bis zu dem Lichtsignal-Impuls in jeder Periode des Horizontalsynchronisiersignals gemessen wird und der Zeit-Datenwert für eine jede Periode mit einem zuvor eingestellten Bezugswert verglichen wird,

um damit die Oberfläche des Prüflings zu beurteilen, wird mit dem Oberflächenprüfverfahren erreicht, daß die Oberflächenüberprüfung eines Formungsprodukts aus Gummi, Metall oder dergleichen unter Mechanisierung bzw. Automatisierung ausgeführt werden kann, ohne daß dazu hinsichtlich der Prüftechnik hochqualifizierte Arbeitskräfte erforderlich sind, wobei im Vergleich zu der herkömmlichen Überprüfung nach Sicht die Überprüfung einfach und wirksam ausgeführt wird und eine gleichmäßige Prüfgenauigkeit erzielt wird, die nicht merklich

durch die Oberflächengestaltung des Prüflings und durch die Lichtstrahlen beeinflußt wird.

Bei einem Oberflächenprüfverfahren, bei dem durch einen

schmalen Schlitz hindurchtretende parallele Strahlen 35

auf die Oberfläche eines Prüflings projiziert werden

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und zum Überprüfen der Oberfläche eine durch die parallelen Strahlen auf der Oberfläche gebildete helle Linie mittels einer Fernsehkamera aufgenommen wird, wird aus dem Ausgangs-Videosignal der Fernsehkamera ein die helle Linie darstellendes Lichtsignal herausgegriffen, in einer jeweiligen Periode des in dem Videosignal enthaltenen Horizontalsynchronisiersignals die Zeit von dem Anstieg des Horizontalsynchrinisiersignals bis zu dem Impuls des Lichtsignals gemessen, der Zeit-Datenwert für die jeweilige Periode mit einem zuvor eingestellten Bezugswert verglichen und aufgrund einer Änderung des Vergleichsergebnisses unterschieden, ob der Prüfling abzunehmen ist oder nicht.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

( 1./ Oberflächenprüfverfahren, bei dem durch einen schmalen Schlitz hindurchtretende parallele Strahlen auf die Oberfläche eines Prüflings projiziert werden und eine auf der Oberfläche durch die parallelen Strahlen gebildete Lichtlinie mittels einer Fernsehkamera aufgenommen wird, um dadurch die Oberfläche des Prüflings zu überprüfen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) aus dem von der Fernsehkamera abgegebenen Videosignal ein die Lichtlinie darstellendes fotoelektrisches Signal herausgezogen wird,

b) bei einer jeweiligen Periode des im Videosignal enthaltenen Horizontalsynchronisiersignals die Zeit von dem Anstieg des Horizontalsynchronisiersignals bis zu dem Impuls des fotoelektrischen Signals gemessen wird und

c) der Zeitdatenwert für die jeweilige Periode mit einem zuvor gewählten Bezugswert verglichen und aufgrund des Vergleichsergebnisses unterschieden wird, ob der Prüfling abgenommen wird oder nicht.

A/22

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2. Oberflächenprüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das im Videosignal enthaltene Horizontalsynchronisiersignal ein Längsachsen-Nutzbereich eingestellt wird, in welchem in jeder Periode die Zeit von dem Anstieg des Horizontalsynchronisiersignals bis zu dem Impuls des fotoelektrischen Signals gemessen wird.
3. Oberflächenprüfverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fotoelektrische Signal mittels einer Differenzierschaltung in ein differenziertes fotoelektrisches Signal umgesetzt wird, welches in ein Impulssignal kleiner Impulsbreite umgesetzt wird, das an dem Übergangspunkt von dem positiven Wert zu dem negativen Wert des differenzierten fotoelektrischen Signals ansteigt.