DE3412451A1

DE3412451A1 - Elektronischer bildwandler

Info

Publication number: DE3412451A1
Application number: DE19843412451
Authority: DE
Inventors: Abutorab Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Bayati; Manfred Dipl.-Ing. 7515 Linkenheim Henle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-10-10

Description

Elektronischer Bildwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Bildwandler gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, elektronische Bildwandler mit Sensorzeilen, die beispielsweise aus Halbleiterelementen (CCD-Zeilen) aufgebaut sind, zur Oberflächenkontrolle von Objekten einzusetzen. In bestimmten Fällen, z. B. in der Autoindustrie, müssen oft sehr große Oberflächen kontrolliert werden. Hier müssen die eingesetzten Bildwandler bzw. Videokameras eine sehr hohe Auflösung aufweisen. Bei einer Oberflächenbreite bis etwa 2 m wird oft gefordert, daß eine fehlerhafte Stelle von 0,1 mm Durchmesser noch erkannt und identifiziert wird. Es müssen danach Videokameras eingesetzt werden, die pro Zeile eine Auflösung von 2m = 20 103 0,1 mm Punkte aufweisen. In der industriellen Fertigung werden meistens bewegliche Objekte (Fertigungsbänder) kontrolliert, daher können nicht nur Kameras mit Flächen-, sondern auch einfache Zeilensensoren mit einer vorgeschalteten Optik eingesetzt werden, so daß sich durch die Vorbeibewegung eine flächenhafte Erfassung des Objekts ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Bildwandler zu schaffen, bei dem eine optimale Anordnung von mehreren Zeilensensoren und eine schnelle und einfache Auswertung der Ausgangssignale der Zeilensensoren erreicht ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Bildwandler der eingangs genannten Art die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 angewandt.
Die Sensorzeilen sind hier in vorteilhafter Weise so hintereinander angeordnet, daß sich die Zeilensensoren zu einer lückenlosen Beobachtungsbreite ergänzen. Um dabei eine bestimmte Auflösung, d. h. Bildpunktzahl, zu bekommen, müssen entsprechend viele bzw. hochintegrierte Sensorzeilenbausteine angeordnet werden. Jeder Baustein ist an einen eigenen A/D-Wandler angeschlossen, der die Bildpunktsignale der jeweils auszulesenden Zeile digitalisiert und einem nachgeschalteten Zeilenspeicher (Schreib-Les0 peicher) übergibt.
Die aktuellen Bildpunktsignale dieser Zeile können nun in Echtzeit mit den Bildpunktsignalen im Speicher verglichen werden, um damit Amplitudenabweichungen der Bildpunktsignale, d. h. hier Oberflächenfehler, zu erkennen. Dabei ist auch ein bestimmter vorzugebender Schwellwert realisierbar, bei dessen Uberschreitung dies als Fehlerstelle interpretiert wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Bildwandlers mit den Merkmalen der Unteransprüche 2 oder 3 kann in einer weiteren Auswertung mittels der gerade anliegenden Adresse des Bildpunktes und der Fehlermeldung des Zeilenvergleichers der geometrische Ort eines festgestellten Fehlers durch Vergleich in Bewegungsrichtung und/oder Zeilenlängsrichtung ermittelt werden.
Die Sensorzeilen können in vorteilhafter Weise gemäß Anspruch 4 oder 5 von einem oder mehreren Objektiven versorgt werden. Dabei können eventuell alle Objektive und Sensorzeilen in einem Gehäuse untergebracht werden.
Die Erfindung wird anhand einer Figur erläutert, die ein Blockschaltbild eines Bildwandlers mit Auswerteeinheit darstellt.
Neben dem Schaltungsbild nach der Figur befindet sich eine schematisch angedeutete Optik Op aus einem oder mehreren Ob- jektiven, die - für sich - in üblicher Weise ausgeführt sein kann und daher hier nicht näher erläutert wird. Das mit der Optik erfaßte Videobild wird auf Sensorzeilen 1 ... 4 projiziert, die aus Halbleiterelementen (CCD) für jeden der in Zeilenlängsrichtung aneinandergereihten Bildpunkte aufgebaut sind. Es sind in dieser Figur vier Sensorzeilen 1 ... 4 gezeigt, je nach Einsatzgebiet kann die Anzahl jedoch erhöht werden. Ein zu untersuchendes Objekt wird hier in der mit dem Pfeil 5 angegebenen Bewegungsrichtung an den Sensorzeilen 1 ... 4 vorbeigeführ.
Die Bildpunktsignale der Sensorzeilen 1 ... 4 werden, gesteuert vom Taktsignal eines Auslesetaktbausteins ATB, jeweils an einen A/D-Wandler AD1 ... AD4 abgegeben. Der Auslesetaktbaustein ATB und die A/D-Wandler AD1 ... AD4 werden von einer Ablaufsteuerung /uP, die speicherprogrammiert sein kann, gesteuert. Die digitalisierten Ausgangssignale der Sensorzeilen 1 ... 4 an den Ausgängen der A/D-Wandler AD1 ... AD4 werden jeweils auf einen Schreib-Lese-Speicher RAM1 ... RAM4 gegeben, wobei hier nur die Schreib-Lese-Speicher RAM1 und Ritz4 dargestellt sind, alle weiteren sind jedoch gleich aufgebaut. Die digitalisierten Bildpunktsignale am Ausgang von RAM1 und RAN4 werden ebenso wie die aktuellen, noch nicht gespeicherten Bildpunktsignale auf jeweils einen Eingang eines digitalen Zeilenvergleichers ZV1 ... ZV4 gegeben, in de die Helligkeits- bzw. Farbwerte von Bildpunkten, die nacheinander eingelesen werden, miteinander verglichen werden. Die Zeilenvergleicher ZV1 ... ZV4 können auch so ausgebilde-t sein, daß ein Bildpunktsignalvergleich von in Zeilenlängsrichtung benachbarten Bildpunkten durchge führt wird.
Der Schreib-Lese-Takt und der Takt der digitalen Zeilenvergleicher ZV1 ... ZV4 wird von der Ablaufsteuerung ,uP erzeugt. Die Ablaufsteuerung ist so programmiert, daß der Auslesetakt für jeweils einen Bildpunkt der Sensorzeilen 1 .. 4 eine Adresse Adr aufweist, die auf einen Adreßeingang der hier schematisch angegebenen Auswerteschaltung AW gegeben wird und somit eine geometrische Identifizierung der Bildpunkte ermöglicht. Als Ausgangssignal des digitalen Zeilenvergleichers kann eine Fehlermeldung FM1 ... FM4 abgegeben werden, die bei zeitlich nacheinander erfolgter Abtastung und/oder bei benachbarten Bildpunkten bei einem Unterschied der Helligkeits- und/oder Farbwerte von jeweils entsprechenden Bildpunkten unter überschreiten eines bestimmten Schwellwertes zu einer Fehlermeldung bzw. zu einer weiteren Auswertung des FehlermeldesignalslFM1 ... FM4 im Zusammenhang mit dem AdreB-signal Adr führt.
5 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche Di Elektronischer Bildwandler mit mindestens einer Sensorzeile (1 ... 4) und einer vorgeschalteten Optik (Op), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - eine Anzahl Sensorzeilen zueinander versetzt h.ntereinander angeordnet sind, so daß sich eine in Längsrichtung ununterbrochene Reihe von Bildpunkten der Sensorzeilen (1 ... 4) bildet, und daß - die Signalausgänge der Bildpunkte jeweils einer der Sensorzeilen (1 ... 4) über einen A/D-l.fandler (AD1 ... AD4) mit einem Schreib-Lese-Speicher (RAM1 ... RAM4) mit der Speicherkapazität für eine Sensorzeile verbunden sind, in den die digitalisierten Bildpunktsignale, gesteuert von einer Ablaufsteuerung (/uP), einlesbar sind (Figur).
2. Elektronischer Bildwandler nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - für jede Sensorzeile (1 ... 4) ein digitaler Zeilenvergleicher (ZV1 ... ZV4) vorhanden ist, in dem, gesteuert von der Ablaufsteuerung (µP), jeweils die aktuellen Bildpunktsignale und die im Schreib-Lese-Speicher (RAM ... RAM4) mit einer zugeordneten Adresse abgespeicherten Bildpunktsignale der jeweiligen Sensorzeile (1 ... 4) miteinander verglichen werden, und bei Signaländerung an den jeweils entsprechenden Bildpunkten eine Fehlermeldung (FM1 ... FM4) abgebbar ist.
3. Elektronischer Bildwandler nach Anspruch 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - die Zeilenvergleicher (ZV1 ... ZV4) so ausgebildet sind, daß die Bildpunktsignale von in Zeilenlängsrichtung benachbarten Bildpunkten miteinander verglichen werden und bei einer Signalabweichung eine Fehlermeldung (FM1 .. FM4) abgebbar ist.
4. Elektronischer Bildwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t daß - für jede Sensorzeile (1 ... 4) eine eigene Optik (Op) vorhanden ist.
5. Elektronischer Bildwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - eine einzige Optik für alle versetzt hintereinander angeordneten Sensorzeilen (1 ... 4) vorhanden ist,