DE4301544A1 - Einrichtung zum Lesen von vertieft angebrachten Beschriftungen an Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Lesen von vertieft angebrachten Beschriftungen an Werkstücken nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

In der Serienfertigung unterliegen gefertige Produkte oftmals einer visuell durch eine Person vorgenommenen Endkontrolle, und zwar insbesondere dann, wenn mit Prüfgeräten und Meßinstrumenten keine auto­ matische Kontrolle möglich ist, um Ausschußteile auszusondern, die gege­ benenfalls durch eine Nachbehandlung einer Verwertung wieder zugeführt werden können.

In vielen Produktionslinien könnte eine Ausschußreduzierung stattfinden, wenn eine direkte Kontrolle nach den einzelnen Produktions­ schritten stattfinden würde. Bei manueller Inspektion durch eine Person scheitert dies jedoch häufig bereits am personellen Aufwand.

Es ist bekannt, zur Schriftidentifizierung von Binärbildern aus­ zugehen, die durch einfache Schwellwertoperationen erzeugt werden. Dies setzt jedoch ein kontrastreiches Bild mit einem eindeutig spezifizierba­ ren Schwellwert voraus. Im Bereich der industriellen Beschriftungen ist dies jedoch oftmals nicht der Fall. Deshalb scheitert eine derartige Schriftidentifizierung, wenn innerhalb des Schriftzuges die Intensität des Vordergrundes bzw. der Grauwert des Hintergrundes stärker schwankt als die Differenz des Grauwertes zwischen Vorder- und Hintergrund.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 zu schaffen, durch die eine Schriftidentifizie­ rung selbst bei kontrastarmen Schriftzügen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei kann ein Bildverarbeitungssystem verwendet werden, wie es in der Patentanmeldung P 41 25 112.1 beschrieben ist. Dieses umfaßt ein Eingangsinterface für eine Videobilder liefernde Videokamera, wobei das Interface einen Digitalisierer aufweist, dessen Ausgangsdaten über entsprechende mindestens zwei parallele Datenkanäle jeweils einer Reihe von über einen Hostcomputer angesteuerten Ausführungsprozessoren (insbe­ sondere Transputer) eines Bildprozessors zuführbar sind, wobei die An­ zahl der Ausführungsprozessoren, die in einer Anzahl von wenigstens eins in jeder Reihe vorgesehen sind, entsprechend dem Bedarf der Rechenlei­ stung gewählt ist und der Digitalisierer ebenso wie die Ausführungspro­ zessoren einen Primär- und einen Sekundärspeicher umfassen. In jedem Ausführungsprozessor können Daten vom Primär- in den Sekundärspeicher und umgekehrt bewegt werden, insbesondere speichern Bildverarbeitungs­ funktionen, die auf zwei Bilder beispielsweise wie die Bildsubtraktion wirken, die Bilder im Primär- und Sekundarspeicher ab, wobei das Ergeb­ nis wahlweise im Primär- oder Sekundärspeicher abgelegt wird. Hierbei können der Digitalisierer und der Hostcomputer ihren eigenen Transputer aufweisen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in Seitenansicht eine Einrichtung zum Lesen von eingestanzten Beschriftungen auf heißen Metallrohren.

Fig. 2 zeigt schematisch die Einrichtung von fig. 1 schräg von oben.

Fig. 3 zeigt ein beispielhaftes Muster für ein von der Ein­ richtung zu erkennendes Zeichen.

Fig. 4 zeigt schematisch den Lichtweg bei der Zeichenerken­ nung.

Fig. 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Bildver­ arbeitung bei der Einrichtung von Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 werden heiße, kreiszylindrische Metallrohre 1 mittels einer entsprechenden Fördervorrichtung 2 in einer Richtung im wesentlichen in Richtung ihrer Längsachse transportiert. Am Außenmantel jedes Metallrohrs ist zweimal, und zwar um 180° am Umfang gegeneinander versetzt, eine sich in Längsrichtung erstreckende, eingestanzte Be­ schriftung 3, hier aus einer Zahlenkombination bestehend, angebracht. Durch die zweifache Anbringung der Beschriftung 3 kann die Inspektion der Rohraußenseite auf einen Winkelbereich von etwas mehr als 180° be­ schränkt werden, da in diesem nicht von der Fördervorrichtung 2 unter­ stützten Winkelbereich von ca. 180° eine der Beschriftungen 3 einmal vollständig erfaßt werden kann. Das Gesichtsfeld ist hierbei mindestens um die sich in Umfangsrichtung des Metallrohrs 1 erstreckende Größe ei­ nes Zeichens 4 der Beschriftung 3 gegenüber 180° vergrößert, um sicher eine komplette Beschriftung 3 erfassen zu können.

Die Einrichtung zum Lesen der Beschriftung 3 umfaßt eine An­ ordnung von sechs Videokameras 5, die oberhalb der Fördervorrichtung 2 angeordnet jeweils ein Rohrsegment mit einem Winkel von ca. 30° in Um­ fangsrichtung des Metallrohrs 1 einsehen, so daß insgesamt das gewünsch­ te Gesichtsfeld von ca. 180° in Umfangsrichtung lückenlos erfaßt wird, wobei sich die Gesichtsfelder der einzelnen Videokameras 5 in Umfangs­ richtung des Metallrohrs 1 um die Größe eines Zeichens 4 in dieser Rich­ tung überlappen. Die Videokameras 5 sind mit ihrer Achse im wesentli­ chen senkrecht zur Rohrlängsachse sowie halbkreisförmig über der Förder­ vorrichtung 2 und damit über dem davon geförderten Metallrohr 1 mit Ab­ stand zu letzterem angebracht und werden von einer nicht dargestellten Halterung gehalten.

Versetzt um den Kameraabstand zum Rohraußenmantel befinden sich ebenfalls halbkreisförmig angeordnet über dem Metallrohr 1 sechs als Lichtquellen dienende Leuchten 6, von denen jeweils einer auf eine jeweilige Betrachtungsfläche einer zugeordneten Videokamera 5 gerichtet ist. Die Leuchten 6 sind daher schräg zur Manteloberfläche des Metall­ rohrs 1 auf den von der jeweiligen Videokamera 5 einsehbaren Bereich ge­ richtet.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel setzen sich die Zeichen 4 der Beschriftung 3 aus Punkten 7 eines 5×5-Punktmusters zusammen, so daß sich beispielsweise für das Zeichen "1" das Punktmuster gemäß Fig. 3 ergibt. Jeder Punkt 7 wird hierbei durch eine insbesondere kegelförmige Stanzung sogenannter "Dots" in den Rohrmantel erzeugt. Der Abstand der Punkte 7 entspricht etwa ihrem Durchmesser an der Oberfläche des Rohr­ mantels.

Wenn das heiße Metallrohr 1 unter den Videokameras 5 hindurch transportiert wird, führt die Strahlung des Strahlers 6, durch dessen Bestrahlungsbereich eine Beschriftung 3 läuft, zu einer starken Refle­ xion des von ihm ausgesendeten Lichts in den gestanzten Punkten 7 zu den zugeordneten Videokamera 5 aufgrund der metallischen Innenflächen der gestanzten Punkte 7, die im Gegensatz zu den mit Zunder o. dgl. beschich­ teten Außenfläche des Metallrohrs 1 hochreflektierend sind.

Die Videokameras 5 sind mit einer Shuttervorrichtung ausge­ stattet, um einen Bildeinzug bei bewegtem Metallrohr 1 zu ermöglichen. Die Belichtungszeit ist dabei von der Transportgeschwindigkeit des Me­ tallrohrs 1 abhängig. Beispielsweise ist bei einem Rohrdurchmesser von 1000 mm das Blickfenster einer einzelnen Videokamera 5 ca. 300 mm×300 mm. Standardvideokameras besitzen eine Auflösung von ca. 512×512 Bild­ punkten. Dies ergibt ca. 0,5 mm pro Bildpunkt und eine Maximalverschie­ bung von 0,25 mm während der Belichtungszeit. Bei einer Fördergeschwin­ digkeit von 0,5 m/s kann daher mit einer Belichtungszeit von 1/2000 s gearbeitet werden. Die Videokameras 5 überwachen die Rohroberfläche kon­ tinuierlich, ein eingezogenes Bild erfaßt ca. 300 mm in Bewegungsrich­ tung des Metallrohrs 1. Die Auswertung dieses Ausschnitts muß somit bei einer Fördergeschwindigkeit von 0,5 m/s in weniger als 0,6 s erfolgen. Aus diesem Grund wird die Auswertung der Kamerabilder zeitlich parallel vorgenommen.

Die sechs Videokameras 5 sind hierzu mit einem Bildverarbei­ tungsrechner verbunden, der zwei jeweils mit einem Primär- und einem Se­ kundärspeicher versehene Digitalisierer 8 mit je einem integrierten Mul­ tiplexer zum Anschluß von mindestens drei Videokameras 5 umfaßt. Die Di­ gitalisierer 8 sind jeweils über einen Videobus 9 und einen Datenkommu­ nikationskanal 10 mit jeweils einer Reihe von drei Ausführungsprozesso­ ren 11 (insbesondere Transputer) verbunden. Die Ausführungsprozessoren 11 arbeiten unabhängig voneinander und erlauben eine parallele Verarbei­ tung von sechs zu einem bestimmten Zeitpunkt eingezogenen Kamerabildern der sechs Videokameras 5.

Jeder Ausführungsprozessor 11 prüft, ob innerhalb seines Ge­ sichtsfelds ein oder mehrere Zeichen 4 vorhanden sind. In jedem Ausfüh­ rungsprozessor 11 können hierzu Daten von einem Primär- in einen Sekun­ därspeicher und umgekehrt bewegt werden, insbesondere speichern Bildver­ arbeitungsfunktionen, die auf zwei Bilder etwa wie die Bildsubtraktion wirken, die Bilder im Primär- und Sekundärspeicher ab, wobei das Ergeb­ nis wahlweise im Primär- oder Sekundärspeicher abgelegt wird. Infolge der Überlappung der Kamerablickfenster befindet sich mindestens in einem Kamerabild ein vollständiges Zeichen 4. Das Ergebnis der Auswertung wird an einen zentralen Prozessor 12 gemeldet, der auch den Bildeinzug der Videokameras 5 veranlaßt und sicherstellt, daß die Rohroberfläche konti­ nuierlich erfaßt wird.

Der Ausführungsprozessor 11 übermittelt dem Zentralprozessor 12 die erkannte Zeichenfolge. Letzterer überprüft diese auf Vollständig­ keit. Bei einem unvollständigen Schriftzug identifiziert er auf Basis der Überlappung das letzte Zeichen 4 in der folgenden Zeichenkette. Die­ se übersendet ihm der Ausführungsprozessor 11 bei Auswertung des folgen­ den Bildes. Der Zentralprozessor 12 kontaktiert die beiden so erhalte­ nen Zeichenketten zu einer Gesamtzeichenfolge. Nach Prüfung auf Voll­ ständigkeit und weiterer Prüfkriterien wie Checksumme und Vorhandensein von Prüfzeichen o. dgl. übersendet er das Ergebnis über eine Schnittstel­ le 13, beispielsweise eine Standardschnittstelle vom Typ RS232, an einen übergeordneten Steuerrechner 14.

Der Bildverarbeitungsrechner ist hierbei insbesondere entspre­ chend dem Bildverarbeitungssystem gemäß der Patentanmeldung P 41 ausgebildet.

Bei nicht rotationssymmetrischen Werkstücken 1 (z. B. Rohren mit nicht kreiszylindrischem Querschnitt oder Gußstücken) kann dagegen deren Lage während des Transports durch eine Transporteinrichtung 2 in bezug auf die Einrichtung zum Lesen der Beschriftung 3 im allgemeinen relativ gut fixiert werden, so daß es dann genügt, nur eine oder zwei Videokameras 5 und einen bzw. zwei Strahler 6 zu verwenden.

Anstelle des bevorzugten Punktmusters für die Zeichen 4 können diese auch mit einer genügenden Anzahl von zur jeweiligen Videokamera 5 bei Bestrahlung durch einen entsprechenden Strahler 6 reflektierenden Schrägflächen versehen sein, die beispielsweise von nebeneinander ge­ setzten Kerben gebildet werden.

Claims (7)

1. Einrichtung zum Lesen von Beschriftungen (3) an insbesonde­ re kontinuierlich geförderten Werkstücken (1) mit einer wenigstens eine Videokamera (5) aufwelsenden Vorrichtung zum Erfassen eines Teils der Werkstückoberfläche und einer Beleuchtungsvorrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, daß zum Lesen von gegenüber der Oberfläche der Werkstücke (1) vertieft angebrachten Beschriftungen (3) die Oberflä­ che der Werkstücke (1) derart mittels der Beleuchtungsvorrichtung (6) anstrahlbar ist, daß die so von der Beschriftung (3) reflektierte Strah­ lung in die mindestens eine Videokamera (5) reflektiert wird, wobei die mindestens eine Videokamera (5) an einen Digitalisierer (8) angeschlos­ sen ist, der seinerseits über einen Videobus (9) und einen Datenkommuni­ kationskanal (10) mit einer Anzahl von bildauswertenden Ausführungspro­ zessoren (11) verbunden ist, wobei die Ausführungsprozessoren (11) über einen Auswerteprozessor (12) zur Auswertung der von den Ausführungspro­ zessoren (11) gelieferten Ergebnisse steuerbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertieften Beschriftungen (3) Schrägflächen aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschriftungen (3) aus kegel- oder kegelstumpfförmigen Punkten (7) gebildet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei rotationssymmetrischen Werkstücken (1) zwei um­ fangsmäßig um 180° versetzte Beschriftungen angebracht sind, wobei das Blickfeld der Vorrichtung zum Erfassen eines Teils der Werkstückoberflä­ che in Umfangsrichtung des Werkstücks (1) ca. 180° beträgt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchten (6) zur Ausleuchtung des Blickfeldes vorhanden sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren quer zur Transportrichtung der Werkstücke (1) verteilt angeordneten Videokameras (5) sich deren Blickfelder überlappen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokameras (5) mit einer Shuttereinrichtung versehen sind oder als Leuchten (6) ansteuerbare Blitzgeräte eingesetzt werden.