DE3809221A1

DE3809221A1 - METHOD FOR DETECTING DEFECTS IN PRESSING PARTS OR OTHER WORKPIECES, AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD

Info

Publication number: DE3809221A1
Application number: DE19883809221
Authority: DE
Inventors: Hubertus Dipl Ing Tuczek
Original assignee: Roth Electric GmbH
Current assignee: QUISS Qualitaets InspektionsSysteme und Service GmbH
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1989-09-28
Also published as: WO1989008836A1

Abstract

A process for detecting one or several faulty areas, in particular fissures and/or constrictions on pressed parts or on other workpieces, through optical scanning of their surface has following stages: an illuminating device (16) for the illumination of a surface area of the workpiece (2) and an optical receiving system for the recording of the illuminated surface area or a part thereof are placed in such a way relative to one another or to the surface area of the workpiece that through the reflective properties of faulty areas (23) in said surface area that differ from those of their environment, an image is generated; an image of the surface area with the optical receiving system is recorded spot by spot; for further processing of the recorded image of the surface area, a reference image corresponding to the recorded image without the faulty areas to be detected is generated spot by spot or kept on stand-by in a memory; then the recorded image is compared spot by spot with the reference image and the result is stored spot by spot. Device for implementing said process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren von einer oder mehreren Fehlstellen, vorzugsweise von Rissen und/oder Einschnürungen, an Preßteilen oder anderen Werkstücken durch optische Abtastung von deren Oberfläche. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for detecting one or more imperfections, preferably cracks and / or constrictions, on pressed parts or others Workpieces by optical scanning of their surface. The invention further relates to a device for Performing this procedure.

Die zunehmende Automatisierung der Fertigungsanlagen und die immer höheren Ansprüche an die Qualität der gefertigten Gegenstände stellen an die Qualitätsprüfung steigende Anforderungen. Zum einen sollen möglichst alle Gegenstände, die eine Fertigungsanlage verlassen, auf Freiheit von Mängeln überprüft werden, zum anderen soll diese Prüfung möglichst in den meist kurzen Taktzeiten der Fertigungsanlage durchführbar sein, um eine On-Line-Prüfung zu ermöglichen, trotzdem aber präzise und kostengünstig sein.The increasing automation of manufacturing plants and the ever higher demands on the quality of the Manufactured items pass the quality inspection increasing requirements. On the one hand, everyone should, if possible Objects leaving a manufacturing facility Freedom from defects should be checked, on the other hand this test if possible in the usually short cycle times of Manufacturing plant to be feasible Enable online testing, but still precise and be inexpensive.

Dabei sind aber die Problemstellungen speziell bei der Prüfung der Oberfläche von Preßteilen sehr komplex. Da die feinen Fehlerstrukturen, z. B. Kratzer oder Einschnürungen auf blankem Metall, einen hohen Aufwand zur Detektion erfordern. Eine rein visuelle Prüfung durch eine Prüfperson ist häufig unzulänglich und kann nicht in kurzen Taktzeiten durchgeführt werden.But the problems are specific to Testing the surface of pressed parts is very complex. Since the fine error structures, e.g. B. scratches or constrictions on bare metal, a lot of effort for detection require. A purely visual check by a Examiner is often inadequate and cannot short cycle times.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, die Oberfläche von Preßteilen und auch anderen Werkstücken maschinell und mit hoher Genauigkeit auch auf feine Fehlerstrukturen zu prüfen und diese Prüfung innerhalb kurzer Taktzeiten durchzuführen, so daß sie auch bei der taktzeitgesteuerten Serienfertigung im On-Line-Verfahren erfolgen kann.The invention is therefore based on the object Create process that allows the surface of pressed parts and other workpieces mechanically and even with fine accuracy towards fine error structures check and this check within short cycle times perform, so that they also with the clock-controlled Series production can take place on-line.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is initiated in a procedure mentioned type with the features of claim 1 solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit dem Vorteil verbunden, daß es auch bei der Fehlerdetektion an Oberflächen mit sehr feinen Fehlerstrukturen eine hohe Prüfsicherheit zuläßt und trotzdem innerhalb sehr kurzer Zeiten durchführbar ist. Durch die Anwendung eines objektiven Prüfkriteriums kann die Qualität der Prüfung und als Folge davon auch die Qualität der Fertigung gesteigert werden. Durch die taktzeitschritthaltende Prüfung können fehlerhafte Werkstücke im On-Line-Betrieb ausgesondert werden, so daß ohne Off-Line-Prüfung nur gute Teile dem nächsten Fertigungsprozeß zugeführt werden.The method according to the invention has the advantage connected that it is also in error detection Surfaces with very fine defect structures are high Allows testing security and still within a very short time Times is feasible. By using a The objective test criterion can be the quality of the test and as a result, the quality of manufacture be increased. By keeping the pace Faulty workpieces can be checked in online operation be discarded so that only good ones without off-line testing Parts are fed to the next manufacturing process.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer zu seiner Durchführung geeigneten Vorrichtung ergeben sich aus den dem Anspruch 1 nachgeordneten Patentansprüchen.Further refinements of the method according to the invention and a device suitable for carrying it out result from the subordinate to claim 1 Claims.

Einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen und Tabellen näher beschrieben und erläutert. Darin zeigenSome embodiments of the invention Process and the device according to the invention below with reference to the accompanying drawings and Tables described and explained in more detail. Show in it

Fig. 1 die Anordnung einer erfindungsgemäßen Prüfstation an der mit zu prüfenden Werkstücken belegten Förderbahn einer Fertigungseinrichtung, Fig. 1 shows the arrangement of a test station according to the invention at the occupied to be tested with workpieces conveying path of a manufacturing device,

Fig. 2 eine Sensoreinheit der Prüfstation von Fig. 1, Fig. 2 shows a sensor unit of the inspection station of Fig. 1,

Fig. 3 ein in Form einer Tabelle von Helligkeitswerten von Bildpunkten dargestelltes Originalbild als Auschnitt eines beispielsweise von der Kamera der Sensoreinheit gemäß Fig. 2 aufgezeichneten Bildes eines Teilbereiches der Oberfläche eines auf der Förderbahn aufliegenden Werkstückes, Fig. 3 is a a table of brightness values of pixels of original image shown as detail a, for example, recorded by the camera of the sensor unit according to FIG. 2 of the image of a partial area of the surface of resting on the conveying path in the workpiece shape,

Fig. 4 ein aus dem Originalbild gemäß Fig. 3 durch eine erste zeilenweise Verschiebung und bildpunktweise Verknüpfung abgeleitetes Bild, Fig. 4 is a derived from the original image of FIG. 3 by a first line by line shift and imagewise linker image,

Fig. 5 ein aus dem Bild gemäß Fig. 4 durch eine zweite Verschiebung und Verknüpfung abgeleitetes Bild, Figure 5 is a from the image of FIG. 4 derived by a second shift and image linkage.,

Fig. 6 ein aus dem Bild gemäß Fig. 5 durch eine dritte Verschiebung und Verknüpfung abgeleitetes Bild, Fig. 6 is a derived from the image of FIG. 5 by a third shift and image linkage,

Fig. 7 ein aus dem Bild gemäß Fig. 6 durch eine vierte Verschiebung und Verknüpfung abgeleitetes Bild, Fig. 7 is a derived from the image of FIG. 6 through a fourth shift and image linkage,

Fig. 8 ein aus dem Bild gemäß Fig. 7 durch eine fünfte Verschiebung und Verknüpfung abgeleitetes Bild, Fig. 8 is a derived from the image of FIG. 7 by a fifth shift and image linkage,

Fig. 9 das Bild von Fig. 8 nach dessen Zentrierung, Fig. 9 shows the image of FIG. 8 after its centering,

Fig. 10 ein aus dem Bild von Fig. 9 durch fünfmalige Verschiebung und Verknüpfung in einer zweiten Serie sowie durch nachfolgende Zentrierung abgeleitetes Bild, Figure 10 is a from the image of Fig. 9 derived by five-time shift, and linkage in a second series as well as by subsequent image centering.,

Fig. 11 das Subtraktionsbild aus den Bildern gemäß Fig. 3 und 10, Fig. 11, the subtraction image from the images shown in FIG. 3 and 10,

Fig. 12 das Bild von Fig. 11 nach Umwandlung in ein Binärbild, Fig. 12 shows the image of Fig. 11 after conversion into a binary image,

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung in der Ansicht von vorne, Fig. 13 shows a further embodiment of the illumination device in the view from the front,

Fig. 14 den Gegenstand der Fig. 13 in Seitenansicht, Fig. 14 shows the subject of FIG. 13 in side view,

Fig. 15 eine weitere Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung im Schnitt, Fig. 15 shows a further embodiment of the illumination device in section,

Fig. 16 eine Ausführungsform einer Prüfstation mit nur einer Sensoreinheit. Fig. 16 shows an embodiment of a test station with only one sensor unit.

In Fig. 1 ist eine Prüfstation dargestellt, die an eine Tiefziehpresse 1 bekannter Bauart angeschlossen ist, welche Werkstücke 2 in zeitlicher Aufeinanderfolge in einer vorgegebenen Taktzeit im Tiefziehverfahren preßt. Die Gestaltung der fertig gepreßten Werkstücke wird im Endzustand durch die in die Presse 1 eingesetzten, nicht dargestellten Preßwerkzeuge bestimmt. Die Werkstücke 2 werden von der Presse 1 nach dem jeweiligen Preßvorgang über eine Rutsche 3 auf eine Förderbahn 4 abgelegt, die den Weitertransport der Werkstücke 2 übernimmt. Die Förderbahn 4 kann in bekannter Bauweise z. B. aus nebeneinanderliegenden, jeweils gleichmäßig angetriebenen Förderwalzen 5 oder aber auch aus einem endlosen, umlaufenden Förderband bestehen. Sie enthält eine umstellbare Weiche 6, mit der die auf der Förderbahn 4 liegenden Werkstücke 2 entweder einer ersten Empfangsstation 7 am geradlinigen Ende der Förderbahn 4 zugeführt oder zu einer zweiten, seitlich zur Hauptförderrichtung angeordneten Empfangsstation 8 umgelenkt werden können. Anstelle der Förderbahn 4 können auch andere Fördermittel oder auch nur ein Auflagetisch für die Werkstücke 2 vorgesehen werden.In Fig. 1, an inspection station is shown, which are known to a deep-drawing press 1 type is connected, which presses workpieces 2 in time sequence in a predetermined cycle time in the deep-drawing process. The design of the finished pressed workpieces is determined in the final state by the pressing tools, not shown, used in the press 1 . The workpieces 2 are deposited by the press 1 after the respective pressing process via a slide 3 onto a conveyor track 4 , which takes over the further transport of the workpieces 2 . The conveyor track 4 can z. B. from side by side, each evenly driven conveyor rollers 5 or consist of an endless, rotating conveyor belt. It contains a switchable switch 6 with which the workpieces 2 lying on the conveyor track 4 can either be fed to a first receiving station 7 at the straight end of the conveyor track 4 or can be deflected to a second receiving station 8 arranged laterally to the main conveying direction. Instead of the conveyor track 4 , other means of funding or just a support table for the workpieces 2 can also be provided.

Im Idealfall entsprechen die aus der Presse kommenden Werkstücke 2 genau den Maßen einer vorgegebenen Gestaltung. In der Praxis ergeben sich jedoch mitunter Abweichungen, die vor allem dadurch entstehen, daß das für die Herstellung der Werkstücke 2 verwendete Material den beim Preßvorgang gestellten Anforderungen nicht immer entspricht. Dadurch ergeben sich beim Tiefziehen Risse im Material, aber auch Einschnürungen, in denen die Wandstärke des Materials abnimmt. Bei anderen Bearbeitungsvorgängen können sich auch Kratzer oder Schleifriefen auf der Oberfläche der Werkstücke 2 ergeben. Derartige Abweichungen vom Sollzustand der Werkstücke werden im folgenden als Fehlstellen bezeichnet.Ideally, the workpieces 2 coming from the press correspond exactly to the dimensions of a given design. In practice, however, there are sometimes deviations, which arise primarily from the fact that the material used for the production of the workpieces 2 does not always meet the requirements placed on the pressing process. This results in cracks in the material during deep drawing, but also in constrictions in which the wall thickness of the material decreases. In other machining operations, scratches or scratches on the surface of the workpieces 2 can also result. Such deviations from the target state of the workpieces are referred to below as defects.

Zur automatischen Erkennung derartiger Fehlstellen an oder in den Werkstücken 2 dient die Prüfstation 9, die an der Förderbahn 4 angeordnet ist. Sie umfaßt einen Rahmen 10, der mit seinen Säulen 11 die Transportbahn 4 zwischen Leitblechen 12, 13 für die Werkstücke 2 portalartig überspannt. Am Rahmen 10 sind beim gezeigten Ausführungsbeispiel sechs Sensoreinheiten 14 befestigt, welche jeweils auf unterschiedliche Teilbereiche des unter dem Rahmen 10 vorbeigeführten Werkstückes 2 ausgerichtet und in ihrer jeweiligen Position fixiert sind, um unterschiedliche Teilbereiche der Oberfläche des jeweiligen Werkstückes zu inspizieren.The test station 9 , which is arranged on the conveyor track 4 , serves for the automatic detection of such defects on or in the workpieces 2 . It comprises a frame 10 which , with its columns 11 , spans the transport path 4 between guide plates 12 , 13 for the workpieces 2 in a portal-like manner. The frame 10 includes six sensor units 14 are fixed in the embodiment shown, each of which is aimed at different portions of the guided past below the frame 10 the workpiece 2 and fixed in their respective position to different partial areas of the surface to inspect the respective workpiece.

Eine Ausführungsform einer Sensoreinheit 14 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Sie umfaßt eine Platine 15, auf der eine durch ein Blitzlichtgerät gebildete Beleuchtungseinrichtung 16, ein hiermit über ein Kabel 17 verbundene Belichtungssteuereinrichtung 18 sowie als optisches Aufzeichnungssystem eine Videokamera 19, die ein Aufnahmeobjektiv 20 aufweist und über ein Kabel 21 an einen in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Bildverarbeitungsrechner 22 bekannter Bauart angeschlossen ist, jeweils unabhängig voneinander justierbar angeordnet sind. Zweckmäßigerweise besitzt der Bildverarbeitungsrechner 22 einen Bildspeicher mit einer Anzahl von z. B. 512×512 Pixeln. Die optischen Achsen der Beleuchtungseinrichtung 16 und der Kamera 19 sind so aufeinander ausgerichtet, daß sie sich etwa in der Ebene schneiden, in der die auf der Förderbahn 4 unter der Sensoreinheit 14 vorbeiziehenden Blechteile 2 angeordnet sind.An embodiment of a sensor unit 14 is shown schematically in FIG. 2. It comprises a circuit board 15 on which an illumination device 16 formed by a flash device, an exposure control device 18 connected to it via a cable 17 , and as an optical recording system a video camera 19 which has a taking lens 20 and via a cable 21 to one in FIG. 1 only schematically shown image processing computer 22 of known type is connected, are each arranged independently adjustable. The image processing computer 22 expediently has an image memory with a number of z. B. 512 × 512 pixels. The optical axes of the illumination device 16 and the camera 19 are aligned with one another in such a way that they intersect approximately in the plane in which the sheet metal parts 2 passing on the conveyor track 4 below the sensor unit 14 are arranged.

Fig. 2 zeigt ein Blechteil 2 im Schnitt in einer solchen Transport-Position, in der es mit einer länglichen, in Fig. 2 senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Eindrückung, die beispielsweis im Tiefziehprozeß in der Presse 1 entstanden ist und im Werkstück 2 eine Fehlstelle 23 bildet, im Beleuchtungsstrahlengang der Beleuchtungseinrichtung 16 und im Aufnahmewinkel des Aufnahmeobjektivs 20 der Kamera 19 liegt. Aus Gründen der Anschaulichkeit ist die Fehlstelle 23 in Fig. 2 wesentlich größer dargestellt, als es der Wirklichkeit entspricht. Fig. 2 shows a sheet metal part 2 in cross-section in such a transport position in which it with an elongate, in Fig. 2 perpendicular to the plane of the indentation, which is for pointing formed in a deep drawing process in the press 1 and the workpiece 2 a flaw 23 forms, lies in the illumination beam path of the illumination device 16 and in the recording angle of the taking lens 20 of the camera 19 . For reasons of clarity, the flaw 23 is shown in FIG. 2 much larger than it corresponds to reality.

Die Beleuchtungseinrichtung 16 und die Kamera 19 sind so zueinander und zur Transportbahn 4 angeordnet, daß beim Durchlauf eines Werkstückes 2 durch den Beleuchtungsstrahlengang der Beleuchtungseinrichtung 16 die Lichtstrahlen, die auf die ohne Fehlstellen behafteten Oberflächenbereiche des Werkstückes auftreffen, gänzlich oder zumindest überwiegend nicht in das Aufnahmeobjektiv 20 der Kamera 19 reflektiert werden. Hingegen werden die Lichtstrahlen, die auf gegenüber dem Umfeld schräg liegende Teilflächen der Fehlstelle 23 auftreffen, zu einem erheblichen Teil zum Aufnahmeobjektiv 20 der Kamera 19 hin reflektiert. Für die Erkennung der Fehlstelle 23 durch die Kamera 19 wird also das gegenüber dem Umfeld unterschiedliche Reflexionsverhalten der Fehlstelle ausgenutzt. Hierfür ist es mitunter günstig, die Beleuchtungseinrichtung 16 und die Kamera 19 in bezug auf die Flächennormale 24 des Werkstückes 2 asymmetrisch anzuordnen, wie Fig. 2 zeigt.The lighting device 16 and the camera 19 are arranged in relation to one another and to the transport path 4 such that when a workpiece 2 passes through the illumination beam path of the lighting device 16, the light rays that strike the surface areas of the workpiece that are free of defects do not entirely or at least predominantly enter the taking lens 20 of the camera 19 are reflected. On the other hand, the light rays that strike partial areas of the defect 23 that are inclined with respect to the surroundings are reflected to a considerable extent toward the taking lens 20 of the camera 19 . For the detection of the defect 23 by the camera 19 , the different reflection behavior of the defect compared to the surroundings is used. For this purpose, it is sometimes favorable to arrange the lighting device 16 and the camera 19 asymmetrically with respect to the surface normal 24 of the workpiece 2 , as shown in FIG. 2.

Je nach der Verformungsart des Fehlerbereiches in der Oberfläche des Werkstückes kann der Fehler als im Vergleich um Umfeld als heller oder dunkler Kontrast erscheinen.Depending on the type of deformation of the defect area in the The surface of the workpiece can be considered as the defect Comparison around the environment as a light or dark contrast appear.

Die Videokamera 19 weist in ihrer Bildebene als Lichtempfänger (nicht dargestellt) vorzugsweise einen CCD-Chip mit einer Matrix von z. B. 512×480 Fotoelementen auf. Damit wird von dem Oberflächenbereich des Werkstückes 2, das beim Passieren der Prüfstation 9 vom Aufnahmeobjektiv 20 der Kamera 19 erfaßt wird, ein Grauwertbild mit 8 Bit (=256 Grauwertstufen) pro Bildpunkt aufgenommen. Damit wird je nach Bildausschnitt ein Auflösung von 0,1 bis 0,5 mm erzielt.The video camera 19 preferably has in its image plane as a light receiver (not shown) a CCD chip with a matrix of e.g. B. 512 × 480 photo elements. A grayscale image with 8 bits (= 256 grayscale levels) per image point is thus recorded from the surface area of the workpiece 2 , which is captured by the taking lens 20 of the camera 19 as it passes the inspection station 9 . Depending on the image section, a resolution of 0.1 to 0.5 mm is achieved.

Eine Bewegungsunschärfe des aufgenommenen Bildes wird trotz der kontinuierlichen Förderung des Werkstückes 2 auf der Förderbahn 4 während des Aufnahmevorganges dadurch vermieden, daß die als Blitzgerät ausgebildete Beleuchtungseinrichtung 16 das Beleuchtungslicht in Form eines äußerst kurzzeitigen Lichtblitzes aussendet, der in bezug auf die Förderbewegung des Werkstückes 2 mittels einer an sich bekannten Taktsteuereinrichtung so getaktet wird, daß er jeweils gerade dann ausgelöst wird, wenn ein Werkstück 2 mit seinem fehlerträchtigen Oberflächenbereich in etwa die optische Achse des Aufnahmeobjektivs 20 der Kamera 19 schneidet, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Damit ist die Inspektion der Werkstücke 2 am laufenden Band möglich.A motion blur of the recorded image is avoided despite the continuous conveyance of the workpiece 2 on the conveyor track 4 during the recording process in that the lighting device 16, designed as a flash device, emits the illuminating light in the form of an extremely short flash of light, which by means of the conveying movement of the workpiece 2 a clock control device known per se is clocked in such a way that it is triggered whenever a workpiece 2 with its defective surface area roughly intersects the optical axis of the taking lens 20 of the camera 19 , as illustrated in FIG. 2. This makes it possible to inspect workpieces 2 continuously.

Die von der Beleuchtungseinrichtung 16 pro Blitz ausgestrahlte Lichtmenge wird durch die Belichtungssteuereinrichtung 18 so gesteuert, daß die als Lichtempfänger dienenden Fotoelemente der Kamera 19 hinreichend belichtet werden. Die Beleuchtungseinrichtung 16 mit der Belichtungssteuereinrichtung 18 kann nach Art handelsüblicher Computer-Blitzgeräte ausgebildet sein.The amount of light emitted by the lighting device 16 per flash is controlled by the exposure control device 18 such that the photo elements of the camera 19 serving as light receivers are adequately exposed. The lighting device 16 with the exposure control device 18 can be designed in the manner of commercially available computer flash devices.

Selbstverständlich kann in der Kamera 19 anstelle des Flächen-CCD auch ein Zeilen-CCD verwendet werden, was allerdings bedeutet, daß das Bild des Oberflächenbereiches des Werkstückes 2 zeilenweise aufgezeichnet wird. Hierzu ist eine entsprechende Anpassung der Blitzfolge der Beleuchtungseinrichtung 16 oder bei kontinuierlicher Ausleuchtung des abzubildenden Oberflächenbereiches z. B. mit Halogenlampen eine Schwenkung der Kamera 19 in Anpassung an die Fördergeschwindigkeit der Förderbahn 4 erforderlich.Of course, a line CCD can also be used in the camera 19 instead of the surface CCD, which means, however, that the image of the surface area of the workpiece 2 is recorded line by line. For this purpose, a corresponding adaptation of the flash sequence of the lighting device 16 or, in the case of continuous illumination of the surface area to be imaged, for B. with halogen lamps, a pivoting of the camera 19 in adaptation to the conveying speed of the conveyor track 4 is required.

Das von der Kamera 19 aufgenommene Grauwertbild eines Oberflächenbereiches des in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Werkstückes 2 mit der länglichen, senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Fehlstelle 23 wird über das Kabel 19 dem Bildverarbeitungsrechner 20 zugeführt und dort gespeichert. Hiersei angenommen, daß die Fehlstelle im Vergleich zum Umfeld dunkel kontrastiert. Die Helligkeitswerte eines Teiles der vom CCD-Chip der Kamera 19 aufgezeichneten Bildpunkte des vorgenannten Grauwertbildes, die einen Ausschnitt aus dem von der Kamera bildpunktweise aufgezeichneten Bildes repräsentieren, sind in Fig. 3 in Form einer Tabelle mit 16 Zeilen 105 bis 120 und 16 Spalten 250 bis 265 numerisch dargestellt. Während die numerischen Helligkeitswerte der Bildpunkte in den oberen zwei Zeilen 105 und 106 sowie in den unteren drei Zeilen 118 bis 120 nur wenig um verhältnismäßig kleine Durchschnittswerte, etwa um den Wert "90", schwanken, liegen die numerischen Helligkeitswerte der Bildpunkte in den Zeilen 107 bis 110 sowie in den Zeilen 114 bis 117 überwiegend über dem Wert "100" und sind somit deutlich höher als das obere bzw. untere Umfeld. Zwischen diesen Bildpunkt-Zeilen mit deutlich höheren Helligkeitswerten liegen die Zeilen 111 bis 113 mit vergleichsweise niedrigen Bildpunkt-Helligkeitswerten. Die Zeilenbereiche 107 bis 110 sowie 115 bis 117 zeigen somit die obere und untere, mehr oder weniger scharfe Kante der länglichen Fehlstelle 23 im Werkstück 2 an, die zwischen diesen Kanten verläuft und die dazwischenliegenden Bildpunkt-Zeilen 111 bis 114 umfaßt. Das in Fig. 3 ausschnittweise dargestellte Bild wird im folgenden als Originalbild bezeichnet.The grayscale image recorded by the camera 19 of a surface area of the workpiece 2 shown in section in FIG. 2 with the elongated defect 23 extending perpendicular to the plane of the drawing is fed to the image processing computer 20 via the cable 19 and stored there. Here it is assumed that the flaw contrasts darkly with the surroundings. The brightness values of a portion of the pixels of the aforementioned gray value image recorded by the CCD chip of the camera 19 , which represent a section of the image recorded by the camera pixel by pixel, are shown in FIG. 3 in the form of a table with 16 lines 105 to 120 and 16 columns 250 represented numerically to 265. While the numerical brightness values of the pixels in the top two lines 105 and 106 and in the bottom three lines 118 to 120 vary only slightly by relatively small average values, for example by the value "90", the numerical brightness values of the pixels lie in lines 107 to 110 and in lines 114 to 117 predominantly above the value "100" and are therefore significantly higher than the upper or lower environment. Lines 111 to 113 with comparatively low pixel brightness values lie between these pixel rows with significantly higher brightness values. The line areas 107 to 110 and 115 to 117 thus indicate the upper and lower, more or less sharp edge of the elongated defect 23 in the workpiece 2 , which runs between these edges and includes the pixel lines 111 to 114 located between them. The detail shown in FIG. 3 is referred to below as the original image.

Dieses Originalbild wird im Bildverarbeitungsrechner 20 folgendermaßen weiterverarbeitet.This original image is further processed in the image processing computer 20 as follows.

In einem ersten vertikalen Verschiebeschritt wird das Originalbild um eine Zeile nach unten verschoben, so daß z. B. die Zeile 105 des Originalbildes in die Zeile 106 des verschobenen Bildes wandert. Anschließend werden das verschobene Bild und das Originalbild bildpunktweise miteinander zu einem neuen Bild verknüpft, und zwar in der Weise, daß für jeden Bildpunkt des neuen Bildes entweder der numerische Wert des an gleicher Stelle liegenden Bildpunktes des verschobenen Bildes oder der numerische Wert des an gleicher Stelle liegenden Bildpunktes des Originalbildes ausgewählt wird. Von diesen beiden Werten wird stets der größere von beiden ausgewählt (Maximum-Entscheidung). Das durch diese Verknüpfung entstandene neue Bild wird somit bildpunktweise teils aus den Bildpunkten des verschobenen Bildes, teils aus den Bildpunkten des Originalbildes zusammengesetzt, wobei die Auswahl für jeden einzelnen Bildpunkt des neuen Bildes stets danach getroffen wird, ob der numerische Wert des einen oder anderen Bildes am betreffenden Bildpunkt der jeweils größere ist.In a first vertical shift step, this will be Original image shifted down one line so that e.g. B. line 105 of the original image in line 106 of the shifted image moves. Then that will be shifted image and the original image pixel by pixel linked together to form a new image, namely in the Way that for each pixel of the new image either the numerical value of the in the same place Pixel of the moved image or the numerical one Value of the pixel of the same position Original image is selected. Of these two values the larger of the two is always selected (Maximum decision). That through this link The resulting new image is thus partially made pixel by pixel the pixels of the moved image, partly from the Pixels of the original image composed, the Selection for each individual pixel of the new image it is always determined whether the numerical value of the one or another image at the relevant pixel of the each is larger.

Das durch diese Manipulation entstandene neue Bild ist in Fig. 4 in Form einer Tabelle für die numerischen Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte des neuen Bildes dargestellt. Darin wird deutlich, daß durch die vorbeschriebene Bildpunktauswahl nach dem "Größer"-Vergleich der zeilenmäßige Umfang der darin noch erkennbaren Fehlstelle mit kleineren numerischen Helligkeitswerten (Zeilen 112 bis 114) kleiner geworden ist.The new image created by this manipulation is shown in FIG. 4 in the form of a table for the numerical brightness values of the individual pixels of the new image. This makes it clear that the above-described selection of pixels after the "larger" comparison has reduced the line size of the defect that can still be recognized therein with smaller numerical brightness values (lines 112 to 114).

Hierauf folgt ein zweiter vertikaler Verschiebeschritt, der zum oben beschriebenen ersten Verschiebeschritt analog verläuft, wobei aber nunmehr das Bild gemäß Fig. 3 als Ausgangsbild dient, das der vertikalen Verschiebung um eine weitere Zeile nach unten sowie der anschließenden bildpunktweisen Verknüpfung mit dem daraus verschobenen Bild nach dem "Größer"-Vergleich unterworfen wird. Dadurch entsteht das Bild gemäß Fig. 5. Ersichtlich ist die dort noch erkennbare Fehlstelle hinsichtlich des Zeilenumfanges der Bildpunkte mit kleineren numerischen Helligkeitswerten (Zeilen 113 und 114) erneut schmaler geworden.This is followed by a second vertical shifting step, which is analogous to the first shifting step described above, but now the image according to FIG. 3 serves as the starting image, which follows the vertical shifting down another line and the subsequent pixel-wise linkage with the image shifted therefrom is subjected to the "larger" comparison. As a result, the image according to FIG. 5 is produced . As can be seen, the flaw that can still be seen there with regard to the line circumference of the image points has narrowed again with smaller numerical brightness values (lines 113 and 114).

Der anschließende dritte vertikale Verschiebeschritt nach unten, der wiederum analog zu den vorhergegangenen Verschiebeschritten abläuft und wiederum eine Bildverknüpfung nach dem "Größer"-Vergleich nach sich zieht, führt zu einem abermals neuen Bild, das in Fig. 6 dargestellt ist. Dort ist der relativ dunkle Fehlstellen-Bereich mit verhältnismäßig kleinen Bildpunkt-Helligkeitswerten zeilenmäßig erneut schmaler geworden, wie aus den Zeilen 114 und 115 dieses Bildes hervorgeht.The subsequent third vertical shifting step downwards, which in turn proceeds analogously to the previous shifting steps and in turn results in an image linkage after the "larger" comparison, leads to a new image which is shown in FIG. 6. There, the relatively dark defect area with relatively small pixel brightness values has become narrower again in lines, as can be seen from lines 114 and 115 of this image.

Über einen anschließenden, analgog verlaufenden vierten vertikalen Verschiebeschritt nach unten mit nachfolgender Bildverknüpfung nach dem "Größer"-Vergleich gelangt man zum Bild gemäß Fig. 7, in dem ein verhältnismäßig dunklerer Bereich in der Fehlstelle in Zeile 115 nur noch andeutungsweise erkennbar ist durch zwei noch verbliebene Bildpunkte mit Helligkeitswerten unter "100".A subsequent, analogous fourth vertical shift step downwards with subsequent image linkage after the "larger" comparison leads to the image according to FIG. 7, in which a relatively darker area in the missing part in line 115 can only be hinted at by two more remaining pixels with brightness values below "100".

Schließlich wird anschließend in wiederum analoger Weise noch ein sechster vertikaler Verschiebeschritt nach unten mit bildpunktweiser Bildverknüpfung nach dem "Größer"-Vergleich durchgeführt, was zum Bild gemäß Fig. 8 führt.Finally, a sixth vertical downward shift step with pixel-by-pixel image linkage is then carried out in an analogous manner after the "larger" comparison, which leads to the image according to FIG. 8.

Dort ist die ursprüngliche Fehlstelle mit bildpunktweisen Helligkeitswerten unter "100" zwischen Bildpunktzeilen mit erhöhten Helligkeitswerten (Fehlstellen-Kanten) völlig verschwunden. Die Fehlstelle aus dem Originalbild gemäß Fig. 3 wurde über die Zwischenbilder gemäß Fig. 4, 5, 6 und 7 bis zum Bild gemäß Fig. 8 schrittweise sozusagen "zugeschmiert", d. h. von der Umgebungsinformation überdeckt.There the original flaw with pixel-wise brightness values below "100" between pixel lines with increased brightness values (flaw-edge) has completely disappeared. The flaw from the original image according to FIG. 3 was gradually "smeared" over the intermediate images according to FIGS. 4, 5, 6 and 7 up to the image according to FIG. 8, that is to say it was covered by the surrounding information.

Andererseits haben sich bis zum Bild gemäß Fig. 8 die numerischen Helligkeitswerte des gesamten Bildpunkte-Bereiches innerhalb der ursprünglichen Fehlstelle und um sie herum infolge des schrittweise wiederholt durchgeführten "Größer"-Vergleiches deutlich erhöht. Die hellen Stellen des Originalbildes haben sich also ausgeweitet, was als Dilatation bezeichnet wird.On the other hand, up to the image according to FIG. 8, the numerical brightness values of the entire pixel area within the original defect and around it have increased significantly as a result of the step-by-step "larger" comparison. The light areas of the original image have expanded, which is referred to as dilation.

Das Bild gemäß Fig. 8 wird nunmehr zentriert, was dadurch bewirkt wird, daß es um zwei Zeilen (d. h. um die halbe (gerundete) Anzahl der vorangegangenen vertikalen Verschiebeschritte) vertikal nach oben zurückverschoben wird. Daraus entsteht das zentrierte Bild gemäß Fig. 9. The image according to FIG. 8 is now centered, which is caused by the fact that it is shifted back vertically upwards by two lines (ie by half (rounded) number of the preceding vertical shift steps). This results in the centered image according to FIG. 9.

Durch diese Rückverschiebung wird die Hintergrundinformation, d. h. die Bildbereiche ohne Fehler, im Vergleich zum Originalbild weitgehend exakt erhalten.Through this backward shift the Background information, d. H. the image areas without Error, largely exact compared to the original image receive.

Auf die vorbeschriebene erste Serie von Verschiebeschritten erfolgt nunmehr eine zweite Serie von Verschiebeschritten, die den ersten fünf Verschiebeschritten auch anzahlmäßig entsprechen, jedoch mit der Abweichung, daß bei der auf jeden Verschiebeschritt folgenden bildpunktweisen Bildverknüpfung kein "Größer"-Vergleich, sondern ein "Kleiner"-Vergleich durchgeführt wird. Bei der Verknüpfung des jeweiligen verschobenen und nicht-verschobenen Bildes eines jeden Verschiebeschrittes zu einem jeweils neuen Bild werden also aus dem verschobenen und nicht-verschobenen Bild die jeweiligen Bildpunkte mit dem kleineren numerischen Helligkeitswert (Minimum-Entscheidung) herangezogen. Das nach dem fünften Verschiebeschritt dieser zweiten Verschiebeserie entstandene Bild wird in analoger Weise zentriert, wie dies mit dem Bild gemäß Fig. 8 am Ende der ersten Verschiebeserie erfolgt ist. Daraus entsteht das Bild gemäß Fig. 10.The above-described first series of shifting steps is now followed by a second series of shifting steps, which also correspond in number to the first five shifting steps, but with the difference that in the pixel-by-pixel linkage following each shifting step, it is not a "larger" comparison, but a "smaller" -Comparison is done. When the respective shifted and non-shifted image of each shifting step is combined to form a new image, the respective pixels with the smaller numerical brightness value (minimum decision) are used from the shifted and non-shifted image. The image created after the fifth shifting step of this second shifting series is centered in an analogous manner as was done with the image according to FIG. 8 at the end of the first shifting series. This results in the image according to FIG. 10.

Die zweite Verschiebeserie mit den Bildverknüpfungen nach der Minimum-Entscheidung hat den Zweck, bei der nachfolgend beschriebenen Bild-Subtraktion eine unerwünschte Detektion von Störinformationen wie z. B. Ränder von durch die Dilatation erweiterten Reflexionskanten zu vermeiden. The second shift series with the image links after The minimum decision has the purpose of image subtraction described below unwanted detection of interference information such. B. Edges of dilated by dilation Avoid reflection edges.

Das Bild gemäß Fig. 10 dient als Referenzbild, das die Fehlstelle aus dem Originalbild gemäß Fig. 3 nicht mehr enthält. Dieses Referenzbild entspricht somit praktisch einem Werkstück 2 ohne Fehlstelle in dem mit der jeweiligen Sensoreinheit 14 geprüften Teilbereich seiner Oberfläche.The image according to FIG. 10 serves as a reference image, which no longer contains the defect from the original image according to FIG. 3. This reference image thus corresponds practically to a workpiece 2 without a defect in the partial area of its surface checked with the respective sensor unit 14 .

Nach Gewinnung des Referenzbildes gemäß Fig. 10 werden dieses Referenzbild und das Originalbild gemäß Fig. 3 bildpunktweise voneinander subtrahiert, d. h. es werden bildpunktweise die numerischen Helligkeitswerte der jeweils zugeordneten Bildpunkte der beiden Bilder voneinander abgezogen. Dies führt zum Subtraktionsbild gemäß Fig. 11.After obtaining the reference image according to FIG. 10, this reference image and the original image according to FIG. 3 are subtracted from one another pixel by pixel, ie the numerical brightness values of the respectively assigned pixels of the two images are subtracted from one another pixel by pixel. This leads to the subtraction image according to FIG. 11.

In diesem Bild heben sich nur noch Bildpunkte in den Zeilen 110 bis 115 mit ihren jeweiligen Subtraktionswerten hervor, während das gesamte Umfeld der Bildpunkte in den darüber und darunterliegenden Zeilen auf den Wert Null abgesunken, also "schwarz" ist, mit Ausnahme einer kleinen Störstelle in Zeile 119. Die Fehlstelle des Originalbildes von Fig. 3 tritt somit im Subtraktionsbild gemäß Fig. 11 als relativ heller Streifen in einem "schwarzen" Umfeld klar erkennbar zutage und hebt sich nunmehr von ihrem Umfeld deutlich und vom Betrachter auf einen Blick erkennbar ab.In this picture, only pixels in lines 110 to 115 with their respective subtraction values stand out, while the entire environment of the pixels in the lines above and below has dropped to zero, ie "black", with the exception of a small defect in Line 119. The defect in the original image from FIG. 3 thus clearly appears in the subtraction image according to FIG. 11 as a relatively light streak in a “black” environment and now stands out clearly from its surroundings and is recognizable from the viewer at a glance.

Das Fehlstellenbild gemäß Fig. 11 kann in ein Binärbild umgewandelt werden. Hierzu wird ein Schwellwert gesetzt, mit dem die numerischen Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte des Bildes von Fig. 11 verglichen werden. Dieser Schwellwert wird beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel auf den Wert "6" gesetzt. Anschließend wird der Helligkeitswert eines jeden Bildpunktes von Fig. 11 mit diesem Schwellwert verglichen. Dabei werden alle Bildpunkte, deren numerischer Helligkeitswert gleich dem Schwellwert "6" oder größer als "6" ist, auf den Signalpegel "1" gesetzt, während alle Bildpunkte aus Fig. 11, deren numerischer Helligkeitswert unter "6" liegt, auf den Signalpegel "0" gesetzt werden.The image defects as shown in FIG. 11 can be converted into a binary image. For this purpose, a threshold value is set with which the numerical brightness values of the individual pixels of the image in FIG. 11 are compared. In the exemplary embodiment described above, this threshold value is set to the value “6”. The brightness value of each pixel of FIG. 11 is then compared with this threshold value. All pixels whose numerical brightness value is equal to the threshold value "6" or greater than "6" are set to the signal level "1", while all pixels from FIG. 11 whose numerical brightness value is below "6" are set to the signal level "0" can be set.

Durch diese Operation entsteht das Binärbild gemäß Fig. 12. In ihm hebt sich die Fehlstelle nunmehr in "Weiß/Schwarz"-Darstellung vom Umfeld ab. Gleichzeitig wurde durch diese Operation die schwache Störung, die in Zeile 119 des Grauwert-Bildes von Fig. 11 vorhanden ist, im Binärbild von Fig. 12 unterdrückt. Die Fehlstelle wurde somit vom Hintergrund total isoliert.This operation creates the binary image according to FIG. 12. In it, the defect now stands out in a “white / black” representation from the surroundings. At the same time, the weak interference, which is present in line 119 of the gray value image of FIG. 11, was suppressed in the binary image of FIG. 12 by this operation. The flaw was thus completely isolated from the background.

Durch den Schwellwert-Vergleich können jedoch nur solche Störungen im Binärbild unterdrückt werden, die im Grauwert-Bild gemäß Fig. 11 in den numerischen Helligkeitswerten ihrer Bildpunkte durchwegs unter den Helligkeitswerten der eigentlichen Fehlstelle liegen. Dies ist jedoch nicht immer der Fall, da störende Rauschsignale des Bildhintergrundes sowie unerwünschte Reflexionen häufig ähnliche Intensitätswerte pro Bildpunkt aufweisen wie die eigentliche Fehlstelle. Dann erscheinen die Rauschsignale oder sonstigen Störungen auch im Binärbild von Fig. 12.However, the threshold value comparison can only suppress those disturbances in the binary image which are consistently below the brightness values of the actual defect in the numerical brightness values of their pixels in the gray value image according to FIG. 11. However, this is not always the case, since disturbing noise signals from the image background and unwanted reflections often have similar intensity values per pixel as the actual defect. Then the noise signals or other disturbances also appear in the binary image of FIG. 12.

In diesem Fall stellt sich die zusätzliche Aufgabe, im Binärbild die eigentliche Fehlstelle von den Störungen zu unterscheiden. Dies kann durch Größen- und/oder Formvergleiche und Ausfilterung der bei diesen Vergleichen erkannten Störungen geschehen. Die Filterung zur Trennung der Fehlstelle von unerwünschten Störungen kann vorzugsweise in zwei oder drei Stufen ablaufen.In this case, the additional task arises in Binary image the actual defect from the interference too differentiate. This can be done by size and / or Shape comparisons and filtering out of these comparisons recognized disturbances happen. The filtering for separation the defect of unwanted interference preferably run in two or three stages.

Bei einer ersten Filterung sollen zunächst die punktartigen Störungen beseitigt werden. Dazu wird eine kreisförmige Struktur generiert, die in ihrem Radius so gewählt ist, daß sie bei der Verschiebung über das Bildfeld zwar eine Punktstörung einschließen kann, nicht aber die binäre Abbildung der länglichen Fehlstelle 23. Mit diesem Element werden logische Operationen durchgeführt, die zu einer Ausfilterung eines Großteils des unerwünschten Rauschens im Bild führen.With a first filtering, the point-like disturbances are to be eliminated first. For this purpose, a circular structure is generated, the radius of which is selected such that it can include a point disturbance when moving over the image field, but not the binary representation of the elongated defect 23 . This element is used to perform logical operations that filter out much of the unwanted noise in the image.

Dann bleiben im Binärbild noch die binären Darstellungen von unerwünschten Reflexionen von Kanten sowie von Punktstörungen, die eine dichte Verteilung aufweisen. Hierzu kann für die Generierung eines zweiten Filters der Umstand ausgenutzt werden, daß Kanten aufgrund ihrer Krümmung im Vergleich zu Fehlstellen, die von Rissen, Einschnürungen oder dergleichen herrühren, über einen größeren Bereich hell reflektieren, d. h. im Binärbild breiter erscheinen. Dadurch lassen sich durch verschiedene "Verschmierungs"-Operationen die restlichen Störungen von der tatsächlichen Fehlstelle trennen.Then the binary representations remain in the binary image of unwanted reflections from edges as well as from Point disturbances that have a dense distribution. This can be done by generating a second filter The fact that edges are exploited due to their Curvature compared to imperfections caused by cracks, Constrictions or the like result from one reflect larger area brightly, d. H. in binary image appear wider. This can be done through different "Smudge" operations the remaining interference from separate the actual defect.

Die dritte Stufe der Filterung kann durch Fehleranalyse erfolgen. Die Größe des zu analysierenden Bildbereiches kann in Form eines Fensters variabel bestimmt werden. Außerdem kann die minimale wie auch maximale Größe (d. h. Anzahl der Pixel) für eine erkannte Fehlstelle festgelegt werden. Dadurch können auch Störungen, die bei den vorhergehenden Filterungen aus dem Binärbild nicht herausgefallen sind, eliminiert werden. The third level of filtering can be done through error analysis respectively. The size of the image area to be analyzed can be variably determined in the form of a window. In addition, the minimum and maximum size (i.e. Number of pixels) for a detected defect will. This can also cause interference with the previous filtering from the binary image dropped out, are eliminated.

Bei der Fehleranalyse werden mittels der Auswertung von Nachbarschaftsbeziehungen zwischen einzelnen Pixeln die Anzahl, die Größe (in Pixeln) und der Schwerpunkt (in Koordinaten) der Fehlstellen bestimmt und können auf einem Bildschirm oder einem Drucker ausgegeben werden.When analyzing errors, the evaluation of Neighborhood relationships between individual pixels Number, size (in pixels) and center of gravity (in Coordinates) of the defects and can be determined on a Screen or a printer.

Auch das Grauwert-Fehlstellenbild gemäß Fig. 11 und vorzugsweise das Binärbild gemäß Fig. 12 können am Bildschirm oder am Drucker des Bildverarbeitungsrechners 20 ausgegeben werden. Wenn die erkannte Fehlstelle 23 vorbestimmte Grenzwerte überschreitet, kann durch den Rechner 22 auch eine automatische Umstellung der Weiche 6 bewirkt werden, so daß die als fehlerhaft erkannten Werkstücke 2 zur Empfangsstation 8 umgelenkt werden, welche zur Übernahme von Ausschußteilen bestimmt ist.Also, the gray scale image defects as shown in FIG. 11, and preferably, the binary image of FIG. 12 may be displayed on the screen or the printer of the image processing computer 20. If the recognized defect 23 exceeds predetermined limit values, the computer 22 can also automatically switch the switch 6 so that the workpieces 2 identified as defective are diverted to the receiving station 8 , which is intended for taking over reject parts.

Werden Serienfehler erkannt in Form von gleichartigen Fehlstellen, die an einer größeren Anzahl von die Prüfstation 9 nacheinander durchlaufenden Werkstücken 2 auftreten, kann der Bildverarbeitungsrechner 22 auch zur automatischen Abschaltung der Presse 1 dienen, um die Produktion von größeren Mengen an Ausschußteilen frühzeitig und automatisch zu verhindern.If series defects are identified in the form of similar defects that occur on a larger number of workpieces 2 passing through the test station 9 one after the other, the image processing computer 22 can also be used to automatically switch off the press 1 in order to automatically and automatically prevent the production of large quantities of rejects .

Selbstverständlich richtet sich die Anzahl der Verschiebeschritte zwischen dem Originalbild gemäß Fig. 3 und dem Referenzbild gemäß Fig. 11 nach der zeilenmäßigen Breite der Fehlstelle 23. Je mehr Zeilen sie umfaßt, desto größer ist die Anzahl der notwendigen Verschiebeschritte und der damit verbundenen Bildverknüpfungen, um dieses Referenzbild aus dem Originalbild zu gewinnen. Of course, the number of shifting steps between the original image according to FIG. 3 and the reference image according to FIG. 11 depends on the line width of the defect 23 . The more lines it contains, the greater the number of necessary shift steps and the associated image links in order to obtain this reference image from the original image.

Ist die Fehlstelle 23 im Originalbild gemäß Fig. 3 im Gegensatz zum dort beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht dunkler, sondern heller als die sie begrenzenden Kanten, werden bei den pixelweisen Bildverknüpfungen der ersten Reihe von Verschiebeschritten keine Maximum-Entscheidungen, sondern Minimum-Entscheidungen durchgeführt, was einen Erosionsvorgang darstellt. Sinngemäß sind in diesem Fall zur pixelweisen Bildverknüpfung im Anschluß an die jeweiligen Schritte der Rückverschiebung anstelle von Minimum-Entscheidungen Maximum-Entscheidungen durchzuführen.If, in contrast to the exemplary embodiment described there, the defect 23 in the original image according to FIG. 3 is not darker but lighter than the edges delimiting it, no maximum decisions, but minimum decisions are made in the pixel-by-pixel image links of the first row of shifting steps, which is one Represents erosion process. In this case, for the pixel-by-pixel linkage, it is appropriate to carry out maximum decisions instead of minimum decisions following the respective steps of the shifting back.

In den oben beschriebenen Verschiebeschritten zwischen dem Originalbild gemäß Fig. 3 und dem Referenzbild gemäß Fig. 10 wurden reine Vertikalverschiebungen der einzelnen Bilder nach unten bzw. oben durchgeführt. Anstelle davon können aber auch diagonale oder sonstige Verschieberichtungen vorgesehen werden. In jedem Falle wird jedoch die jeweilige Verschieberichtung so gewählt, daß sie eine Komponente senkrecht zur Längsausdehnung der Fehlstelle 23 aufweist.In the above-described shifting steps between the original image according to FIG. 3 and the reference image according to FIG. 10, pure vertical displacements of the individual images were carried out downwards or upwards. Instead of this, diagonal or other shifting directions can also be provided. In any case, however, the respective direction of displacement is selected so that it has a component perpendicular to the longitudinal extent of the defect 23 .

Anstelle von Bildverschiebungen um jeweils eine Zeile können ggf. auch Bildverschiebungen um jeweils zwei oder mehr Zeilen vorgenommen werden. Dies hängt von der Breite der Fehlstelle und von der erwünschten Genauigkeit bei der Fehleranalyse ab.Instead of image shifts by one line at a time can also shift the image by two or more lines are made. It depends on the width the defect and the desired accuracy in the Error analysis.

Die vorgenannten zeilenmäßigen Verschiebeschritte können auch mit Bewertungsfaktoren kombiniert werden, um die Bildmanipulation im Bedarfsfall entsprechenden Bedürfnissen noch mehr anzupassen. The above-mentioned linear shift steps can can also be combined with evaluation factors to Corresponding image manipulation if necessary Customize needs even more.

Nach den oben beschriebenen Verfahren wird das Referenzbild gemäß Fig. 10 aus dem Originalbild gemäß Fig. 3 abgeleitet. Statt dessen kann das Referenzbild auch durch Aufzeichnung eines Bildes eines fehlstellenfreien Musters eines ansonsten identischen Werkstückes 2 und durch Einspeicherung in den Bildverarbeitungsrechner 22 gewonnen werden. Für eine derartige Aufzeichnung des Referenzbildes wird zweckmäßigerweise die gleiche oder eine gleichartige Sensoreinheit 14 verwendet, wie sie bei der Aufzeichnung des Originalbildes gemäß Fig. 3 zur Anwendung kommt.After the above-described method, the reference image is shown in FIG. 10 derived from the original image of FIG. 3. Instead, the reference image can also be obtained by recording an image of a defect-free pattern of an otherwise identical workpiece 2 and by storing it in the image processing computer 22 . The same or a similar sensor unit 14 as is used for recording the original image according to FIG. 3 is expediently used for recording the reference image in this way.

Innerhalb jeder Sensoreinheit 14 der Prüfstation 9 kann die Beleuchtungseinrichtung 16 anstelle der in Fig. 2 gezeigten einzigen Blitzlampe auch aus einer Matrix von beispielsweise 14 Beleuchtungskörpern 25 bestehen, die - wie Fig. 13 und 14 zeigen - auf einem vorzugsweise flexiblen Rahmen 26 montiert und um die Kamera 19 gruppiert sind. Sie können auf einer sphärischen oder asphärischen Fläche, vorzugsweise auf einer Ellipoidfläche angeordnet, einzeln schaltbar und sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung mittels Stellglieder einstellbar sein, so daß sie einem bestimmten Bildausschnitt, einer bestimmten Entfernung zur betrachteten Oberfläche und auch einer bestimmten Charakteristik der zu detektierenden Fehlstellen auf dieser Oberfläche angepaßt werden können. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Ausleuchtung des Teilbereiches der Oberfläche mit dem zu detektierenden Fehlstellen unter einem bestimmten Winkel gewährleistet.Within each sensor unit 14 of the test station 9 , instead of the single flash lamp shown in FIG. 2, the lighting device 16 can also consist of a matrix of, for example, 14 lighting bodies 25 , which - as shown in FIGS. 13 and 14 - are mounted on and preferably around a flexible frame 26 the camera 19 are grouped. They can be individually switched on a spherical or aspherical surface, preferably arranged on an ellipoid surface, and can be adjusted both in the horizontal and vertical direction by means of actuators, so that they have a specific image detail, a specific distance from the surface under consideration and also a specific characteristic of the detecting defects on this surface can be adjusted. In this way, uniform illumination of the partial area of the surface with the defects to be detected is ensured at a certain angle.

Eine im Prinzip ähnliche Anordnung enthält die Ausführungsform gemäß Fig. 15, bei der mehrere Blitzlampen 27 der Beleuchtungseinrichtung 16 vor einem konkaven Reflektor 28 angeordnet sind. Der Reflektor 27 ist symmetrisch zur Kamera 19 angeordnet. Diese Beleuchtungseinrichtung eignet sich besonders zur Ausleuchtung einer gekrümmten Fläche 29 eines Werkstückes 2, bei dem die Fehlstelle 23 im mehrdimensionalen Verformungsbereich liegt.The arrangement according to FIG. 15 contains a similar arrangement in principle, in which a plurality of flash lamps 27 of the lighting device 16 are arranged in front of a concave reflector 28 . The reflector 27 is arranged symmetrically to the camera 19 . This lighting device is particularly suitable for illuminating a curved surface 29 of a workpiece 2 , in which the defect 23 lies in the multidimensional deformation region.

Das Objektiv 20 der Kamera 19 ist vorzugsweise als Zoomobjektiv mit Autofokus-Einrichtung zur selbsttätigen Anpassung des Schärfentiefenbereiches und des Bildausschnitts ausgebildet.The lens 20 of the camera 19 is preferably designed as a zoom lens with an auto-focus device for automatically adjusting the depth of field and the image section.

Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Vielzahl von Sensoreinheiten 14, die auf unterschiedliche Teilbereiche der insgesamt zu prüfenden Oberfläche des jeweiligen Werkstückes 2 gerichtet sind und jeweils nur einen solchen Teilbereich überprüfen, kann gemäß Fig. 16 auch nur eine einzige Sensoreinheit 14 vorgesehen werden, die am Rahmen 10 der Prüfstation 9 verstellbar angeordnet ist. Hierzu ist der Rahmen 10 mit einer Brücke 30 ausgestattet, die in Förderrichtung der Förderbahn 4 verfahrbar ist und einen an der Brücke verfahrbaren Kopf 31 aufweist, an dem die Sensoreinheit 14 höhenverstellbar befestigt ist. Außerdem erlaubt die Lagerung der Sensoreinheit 14 am Kopf 31 eine Drehung um die optische Achse und eine Schwenkung senkrecht dazu. Die entsprechenden Lagermittel sind an sich bekannt und daher in Fig. 16 nicht näher dargestellt. Die Mittel zur Einstellung der Sensoreinheit in eine gewünschte Position können elektromotorisch angetrieben und somit fernsteuerbar sein. Instead of the large number of sensor units 14 shown in FIG. 1, which are directed to different partial areas of the total surface to be tested of the respective workpiece 2 and each check only such a partial area, only a single sensor unit 14 can be provided according to FIG is adjustably arranged on the frame 10 of the test station 9 . For this purpose, the frame 10 is equipped with a bridge 30 which can be moved in the conveying direction of the conveyor track 4 and has a head 31 which can be moved on the bridge and to which the sensor unit 14 is fastened in a height-adjustable manner. In addition, the mounting of the sensor unit 14 on the head 31 allows rotation about the optical axis and pivoting perpendicular to it. The corresponding storage means are known per se and are therefore not shown in detail in FIG. 16. The means for setting the sensor unit in a desired position can be driven by an electric motor and can thus be remotely controllable.

Die optimale Einstellung der Sensoreinheit in bezug auf die Charakteristika der Oberfläche des jeweils zu prüfenden Teiles erfolgt in der Weise, daß in einer Ebene die Position des Reflexionsmaximums und in einer zweiten Ebene die Position des maximalen Fehlerkontrastes bestimmt wird. Die dabei ermittelten Koordinaten der Position der Sensoreinheit für die Prüfung von Teilen dieses speziellen Typs werden abgespeichert und bei einer Wiederholung der Abpressung von Teilen dieses Typs dann automatisch angefahren.The optimal setting of the sensor unit in relation to the characteristics of the surface of each testing part is done in such a way that in one level the position of the reflection maximum and in a second Level determines the position of the maximum error contrast becomes. The coordinates of the position of the Sensor unit for testing parts of this particular Types are saved and when the Parts of this type are then pressed automatically started.

Fig. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Einstellung der Sensoreinheit 14 teilautomatisiert werden kann. Hierzu ist an die Sensoreinheit 14 eine Teleskopeinrichtung 32 mit einer ausziehbaren und einstellbaren Teleskopstange 33 angesetzt, an deren Ende sich ein Winkelmaß 34 mit einem an der Teleskopstange 33 drehbar gelagerten Einstellplättchen 35 befindet, das an das Werkstück 2 angelegt wird. Die Teleskopstange 33 hat für einen bestimmten Typ der Sensoreinheit 14 eine festgelegte Länge. Mit dieser Vorrichtung läßt sich die Sensoreinheit hinsichtlich Abstand und Winkelneigung manuell auf den jeweils zu prüfenden Oberflächenbereich des Werkstückes einstellen, indem mit dem Winkelmaß und dem aufliegenden Einstellplättchen eine genaue Position bestimmt werden kann. Fig. 17 shows a further embodiment in which the adjustment of the sensor unit 14 can be partially automated. For this purpose, a telescopic device 32 with an extendable and adjustable telescopic rod 33 is attached to the sensor unit 14 , at the end of which there is an angular dimension 34 with an adjusting plate 35 rotatably mounted on the telescopic rod 33 , which is placed on the workpiece 2 . The telescopic rod 33 has a fixed length for a certain type of sensor unit 14 . With this device, the sensor unit can be manually adjusted with respect to the distance and angle inclination to the surface area of the workpiece to be tested, in that an exact position can be determined with the angle dimension and the adjustment plate lying thereon.

Wie Fig. 18 zeigt, kann als Ergänzung hierzu eine Feineinstellung mit einem Schrittmotor 36 dienen, der die Sensoreinheit auf einer Schiene 37 verfährt und mittels Kontrastmessung die optimale Position der Sensoreinheit 14 zum Werkstück 2 einstellt.As shown in FIG. 18, a fine adjustment with a stepper motor 36 can serve as a supplement, which moves the sensor unit on a rail 37 and adjusts the optimal position of the sensor unit 14 to the workpiece 2 by means of contrast measurement.

Claims

1. A method for detecting one or more defects, preferably of cracks and / or constrictions, on pressed parts or other workpieces by optical scanning of their surface, characterized in that

a) a lighting device ( 16 ) for illuminating a surface area of the workpiece ( 2 ) and an optical receiving system ( 19 ) for receiving the illuminated surface area or a section thereof in relation to one another and for the surface area of the workpiece that the different reflection properties of defects in it Surface area in relation to its surroundings when creating an image,
b) an image of the surface area is recorded pixel by pixel with the optical receiving system ( 19 ),
c) for further processing of the recorded image of the surface area, a reference image corresponding to the recorded image is generated pixel by pixel without the searched defects or is kept available in a memory, and
d) the recorded image is compared pixel by pixel with the reference image and the result is recorded pixel by pixel.

2. The method according to claim 1, characterized characterized that the reference image from the recorded image of the Surface area of the workpiece is generated.

3. The method according to claim 2, characterized in that the reference image is generated according to the following scheme:

a) the recorded image ( FIG. 3) of the workpiece ( 2 ) is shifted line by line in one direction with a component perpendicular to the longitudinal extent of the defect ( 23 ),
b) the recorded image and the shifted image are linked to one another pixel-by-pixel in such a way that to generate a manipulated image ( FIG. 4) for each pixel the higher or lower intensity value of the recorded or the shifted image at the point corresponding to the respective pixel the linked images is selected,
c) the processing steps according to a) and b) are repeated for the manipulated image resulting from the respective previous link until the gray value representation of the defect in the image created from the last previous link is essentially matched to the brightness of the surroundings ( FIG. 8th) .

4. The method according to claim 3, characterized characterized in that starting from the manipulated image in which the missing part of the Brightness essentially adapted to the environment is using a second series of shift steps subsequent linking of the moved and non-shifted images are performed taking the maximum / minimum decisions of the Image links of the first series of Shift steps are reversed.

5. The method according to claim 4, characterized characterized in that the number of Movement steps of the second series of the number of Movement steps correspond to the first series.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the individual shift steps with evaluation factors be provided.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after one or more image links Centering the last one received manipulated image is performed.

8. The method according to claim 7, characterized characterized that each at the end the shift steps of the first series and the subsequent link and at the end of the Moving steps of the second series and the then linking an image centering he follows.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reference image ( Fig. 10) with the originally recorded image ( Fig. 3) is linked pixel by pixel, so that the resulting image ( Fig. 11) contains a gray scale representation of the defect .

10. The method according to claim 9, characterized characterized that the reference image and the recorded image pixel by pixel be subtracted from each other.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the defect image (Fig. 11) is converted by pixel-wise comparison with a threshold value into a binary image (Fig. 12).

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the successive process steps run continuously pixel by pixel.

13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that Noise signals through machine counting neighboring pixels are filtered out.

14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the recognized binary structures shape and / or Size structures are derived from which Missing parts of the image noise and / or others Disturbances can be differentiated.

15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that Filter structures are formed which Differentiation of image noise and / or others Impurities in relation to the missing areas sought serve.

16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Further processing of the recorded image of the Surface area of the workpiece in one Calculator done.

17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the position of the sensor unit or sensor units ( 14 ) to the workpiece ( 2 ) is adjusted by means of contrast measurement at the defect.

18. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting device ( 16 ) and the optical receiving system ( 19 ) are combined to form a sensor unit ( 14 ).

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the sensor unit ( 14 ) is preferably adjustable on a test position for the workpieces ( 2 ) spanning portal-like frame ( 10 ).

20. The apparatus according to claim 18 or 19, characterized in that a plurality of sensor units ( 14 ) are arranged on the frame ( 10 ), which are aligned with different partial areas of the plane in which the workpieces ( 2 ) are guided past.

21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical axes of the lighting device ( 16 ) and the optical receiving system ( 19 ) of the sensor unit ( 14 ) to the surface normal of the workpiece ( 2 ) are arranged asymmetrically.

22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting device ( 16 ) is formed by one or more flash light sources ( 25 , 27 ).

23. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of light sources ( 25 , 27 ) of the lighting device ( 16 ) are arranged on two sides of the optical receiving system ( 19 ) and can be switched independently of one another.

24. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of light sources ( 25 ) of the lighting device ( 16 ) are arranged in a matrix.

25. Device according to one of the preceding claims, characterized in that several light sources ( 27 ) of the lighting device ( 16 ) have a common reflector ( 28 ).

26. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit ( 14 ) is connected to a telescopic device ( 32 ) with an adjustable telescopic rod ( 33 ) which determines the distance to the workpiece.

27. The apparatus according to claim 26, characterized in that the telescopic rod ( 33 ) is provided with an adjusting plate ( 35 ) rotatably mounted thereon and an angular dimension ( 34 ).

28. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit ( 14 ) can be moved on a guide ( 37 ) by means of an electromotive drive device ( 36 ).

29. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical receiving system ( 19 ) of the sensor unit ( 14 ) comprises a camera with a CCD receiver, preferably a surface CCD.

30. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical receiving system ( 19 ) of the sensor unit ( 14 ) is connected to an image processing computer ( 22 ).

31. The device according to claim 30, characterized in that the computer ( 22 ) controls a device ( 6 ) which eliminates workpieces ( 2 ) identified as defective.