DE4415004A1 - Arrangement and method for characterising surfaces and for characterising and classifying surface defects and near-surface defects as well as inhomogeneities in the volume of transparent media - Google Patents

Arrangement and method for characterising surfaces and for characterising and classifying surface defects and near-surface defects as well as inhomogeneities in the volume of transparent media

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Abstract

The arrangement consists of a device under test (item under test) (1), a measured-value picked-up (2), a unit for displaying measured values and storing measured values (5), and preferably a measured-value preprocessing system (3) and a control and regulating unit (6). It is characterised in that a measured value pickup (2) is connected to an evaluation unit having elements of fuzzy logic (4), and that the evaluation unit having elements of fuzzy logic (4) is connected to the unit for measured value display and measured value storage (5). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein dazugehöriges Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The invention relates to an arrangement for the characterization of surfaces and Characterization and classification of surface defects and near-surface Defects and inhomogeneities in the volume of transparent media according to the Preamble of claim 1 and an associated method according to the preamble of claim 8.

Die Erfindung dient zur Auswertung von Meßdaten, die bei der Abtastung einer zu charakterisierenden Oberfläche bzw. eines zu charakterisierenden Volumens (dies nur für transparente Medien) aufgenommen werden. Sie ermöglicht die Charakterisierung von Oberflächen hinsichtlich ihrer Rauheit und die Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten (Kratzer, Risse, Punktdefekte usw.) aus Meßdaten, die mit Hilfe von Streulichtmessungen oder anderer Verfahren zur Oberflächenabtastung gewonnen werden. Weiterhin gestattet die Erfindung die Analyse von Inhomogenitäten in transparenten Medien (Schwebteilchen oder andere Partikel in Flüssigkeiten, Poren im Glas usw.).The invention serves for the evaluation of measurement data, which during the scanning one characterizing surface or volume to be characterized (this only for transparent media). It enables characterization of surfaces with regard to their roughness and characterization and Classification of surface defects and near-surface defects (scratches, Cracks, point defects, etc.) from measurement data, which are carried out using scattered light measurements or other methods for surface scanning can be obtained. Still allowed the invention the analysis of inhomogeneities in transparent media (Suspended particles or other particles in liquids, pores in the glass, etc.).

Es sind derzeit verschiedene Verfahren bekannt, mit deren Hilfe Oberflächen bzw. Oberflächendefekte untersucht werden können.Various methods are currently known, with the aid of which surfaces or Surface defects can be examined.

Zum ersten sind hier relativ hoch entwickelte profilometrische Verfahren zu nennen, bei denen die zu untersuchende Oberfläche mit einer speziellen Meßspitze (meist Diamant) berührend abgetastet wird. First of all, relatively sophisticated profilometric methods should be mentioned here which the surface to be examined with a special measuring tip (usually Diamond) is touched.  

Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift JP 59-30008 A beschrieben, wobei das Gewicht auf einer on line-Bestimmung des Profils einer Oberfläche sowie gewisser Rauheitsparameter liegt. Bedingt durch das Meßprinzip sind jedoch nur geringe Relativgeschwindigkeiten zwischen Meßspitze und Oberfläche zulässig (in diesem Fall 2,15 mm*s-1). Ähnliche Abtastraten finden sich in anderen Anwendungen wieder.Such a method is described, for example, in JP 59-30008 A, the weight being based on an online determination of the profile of a surface and certain roughness parameters. Due to the measuring principle, however, only low relative speeds between the measuring tip and the surface are permitted (in this case 2.15 mm * s -1 ). Similar sampling rates can be found in other applications.

Bekannt ist das von der Firma Hommel-Werke GmbH angebotene Meßgerät T1000 (Hommel-Tester), mit dem in Abhängigkeit von der verwendeten Tastspitze eine Auflösung von bis zu 0,02 µm realisiert werden kann.The T1000 measuring device offered by Hommel-Werke GmbH is known (Hommel tester) with which, depending on the probe tip used Resolution of up to 0.02 µm can be realized.

Allen berührend abtastenden Meßverfahren ist neben der geringen Abtastgeschwindigkeit, die einen on line-Einsatz in vielen Fällen verhindert, gemeinsam, daß durch das Meßprinzip immer irreversible und nicht definierte Veränderungen auf der Oberfläche des Meßobjektes entstehen. Diese können in einer großen Zahl von Anwendungsfällen, beispielsweise bei der Prüfung optischer Funktionsflächen, nicht toleriert werden. Neben diesem entscheidenden Nachteil ist weiterhin zu bemerken, daß Defekte, die in der Oberfläche liegen (z. B. Farbfehler) oder sich in oberflächennahen Schichten befinden (z. B. Mikrorisse unter einer transparenten dünnen Schicht) mit solchen Verfahren prinzipiell nicht nachweisbar sind. In Fällen, in denen die zu untersuchende Oberfläche aufgrund ihrer Eigen­ schaften (beispielsweise der Temperatur) nicht berührt werden kann, sind solche Verfahren von vornherein nicht verwendbar.All touching measuring methods are in addition to the minor Scanning speed, which in many cases prevents online use, common that the measuring principle always irreversible and undefined Changes occur on the surface of the measurement object. These can be in one large number of applications, for example when testing optical Functional areas, are not tolerated. Besides this is a crucial disadvantage further notice that defects that lie in the surface (e.g. color defects) or are in layers near the surface (e.g. micro cracks under one transparent thin layer) cannot be detected with such methods in principle are. In cases where the surface to be examined is due to its own can not be touched (for example, the temperature), are such Procedure cannot be used from the start.

Die genannten Nachteile lassen sich überwinden, indem die berührende Abtastung der Oberfläche mit einer Tastspitze durch ein berührungsloses Verfahren ersetzt wird. Dadurch wird gleichzeitig die mögliche Meßgeschwindigkeit erheblich heraufgesetzt. Speziell soll hier wegen ihrer universellen Einsetzbarkeit auf optische Verfahren eingegangen werden. The disadvantages mentioned can be overcome by touching the Surface with a probe tip is replaced by a non-contact process. This significantly increases the possible measuring speed. Especially because of their universal applicability to optical processes To be received.  

Der aktuelle Stand der Technik wird hier zum einen durch Verfahren bestimmt, die eine reine Intensitätsschwächung zum Zwecke der Indikation von Oberflächendefekten nutzen (siehe dazu die Offenlegungsschriften DE 41 33 315 A1 und DE 41 30 217 A1). Mit solchen Verfahren können singuläre Defekte auf bzw. in im übrigen homogenen Oberflächen detektiert werden. Voraussetzung dafür ist allerdings ein hinreichend großer Unterschied im Absorptionsverhalten von zu untersuchender Oberfläche einerseits und zu erkennenden Defekten andererseits. Von Nachteil an diesen Verfahren ist außerdem, daß die gewinnbare Information lediglich die An- bzw. Abwesenheit von Defekten ist. Es können keine Aussagen zu Art oder Form der Defekte abgeleitet werden. Zur Rauheit der Oberfläche sind nur qualitative Aussagen zu erwarten.The current state of the art is determined here on the one hand by methods that pure intensity weakening for the purpose of indicating surface defects use (see the published documents DE 41 33 315 A1 and DE 41 30 217 A1). With such methods, singular defects on or in otherwise homogeneous Surfaces can be detected. However, a prerequisite for this is sufficient big difference in the absorption behavior of the surface to be examined on the one hand and defects to be recognized on the other. The disadvantage of this It is also a method that the information that can be obtained only Absence of defects is. No statements can be made regarding the type or form of the Defects can be derived. There are only qualitative statements on the roughness of the surface expected.

Genauere Informationen über Oberflächen und oberflächennahe Schichten lassen sich durch die Anwendung von Streulichtverfahren gewinnen. Diese Verfahren sind darüber hinaus auch zur Untersuchung von Volumeneigenschaften transparenter Medien geeignet. Neben der integralen Erfassung des von der zu untersuchenden Oberfläche in nahezu den gesamten Halbraum zurückgestreuten Lichtes zum Zwecke der Berechnung von Rauheitsparametern (siehe hierzu die Offenlegungsschriften DD 2 86 861 AS und DD 2 86 862 AS) sind in diesem Zusammenhang besonders Verfahren zur winkelaufgelösten Streulichtmessung zu nennen. Eine hoch entwickelte Anordnung und das zugehörige Verfahren werden in DE 41 39 641 A1 beschrieben. Die dort vorgestellte Erfindung stellt eine Verbesserung der Anordnung bzw. des Verfahrens aus DE 41 05 509 A1 dar. Beiden Erfindungen liegt eine relativ hoch winkelaufgelöste Streulichtmessung zugrunde. Das Meßprinzip bietet den Vorteil, daß sehr detaillierte Aussagen über die zu untersuchende Oberfläche getroffen werden können. Eingeschlossen sind hier neben den Rauheitsparametern auch die Art und die Verteilung von Defekten. More precise information about surfaces and near-surface layers can be found gain through the use of scattered light methods. These procedures are about that also for the investigation of volume properties of transparent media suitable. In addition to the integral detection of the surface to be examined backscattered light in almost the entire half space for the purpose of Calculation of roughness parameters (see the published documents DD 2 86 861 AS and DD 2 86 862 AS) are special procedures in this context for angle-resolved scattered light measurement. A sophisticated arrangement and the associated method are described in DE 41 39 641 A1. These The invention presented represents an improvement in the arrangement and the method from DE 41 05 509 A1. Both inventions have a relatively high angle resolution Scattered light measurement. The measuring principle has the advantage that it is very detailed Statements can be made about the surface to be examined. In addition to the roughness parameters, this also includes the type and the Distribution of defects.  

Die Nachteile der Anordnung aus DE 41 05 509 A1 hinsichtlich der Lage der Einzelempfänger bzw. der Komplexität des Sensorkopfes werden in DE 41 39 641 A1 dadurch behoben, daß in einer integrierten Optik Lichtleitfasern bogenförmig angeordnet werden, die das zu erfassende Streulicht auf lineare Empfängerarrays leiten. Auf diese Weise kann eine relativ exakte Messung des von der zu untersuchenden Oberfläche rückgestreuten Lichtes bei hoher Winkelauflösung und geringer Meßzeit realisiert werden. Zusätzlich werden die Aufwendungen für die Herstellung des Sensors verringert.The disadvantages of the arrangement from DE 41 05 509 A1 with regard to the location of the Individual receivers or the complexity of the sensor head are described in DE 41 39 641 A1 remedied that in an integrated optics optical fibers arcuate be arranged, the scattered light to be detected on linear receiver arrays conduct. In this way, a relatively exact measurement of the from investigating surface of backscattered light at high angular resolution and short measurement time can be realized. In addition, the expenses for the Manufacturing of the sensor reduced.

Ein wesentliches Problem, das auch bei dieser Anordnung bzw. diesem Verfahren bestehen bleibt, ist die Auswertung der bei jeder Messung anfallenden Datenmassive. Bereits bei einfachen Problemstellungen muß hierzu ein nicht unerheblicher Aufwand getrieben werden. Auch bei der bloßen Bestimmung von Rauheitsparametern müssen technisch bzw. mathematisch komplizierte Verfahren angewendet werden. Damit sind von vornherein erhebliche Einschränkungen bezüglich der gewerblichen Anwendbarkeit des Verfahrens gegeben. Hinzu kommt, daß für viele Fälle kein eindeutiger Zusammenhang zwischen beispielsweise Streuindikatrix, Defektform und Oberflächenmaterial besteht.A major problem that also with this arrangement or this method remains, is the evaluation of the mass of data generated with each measurement. Even with simple problems, this requires considerable effort to be driven. Even when determining roughness parameters technically or mathematically complicated procedures are used. With that from the outset considerable restrictions regarding the commercial Applicability of the procedure given. In addition, in many cases, none clear connection between, for example, scatter index, defect shape and Surface material exists.

Gleiches läßt sich über verschiedene bekannte Verfahren zur Untersuchung von Volumeneigenschaften transparenter Medien, beispielsweise der Analyse von Schwebteilchen in Flüssigkeiten mittels Streulicht, gesagt werden. Siehe hierzu insbesondere die Offenlegungsschriften DE 30 29 678 A1 und DE 42 10 041 C1.The same can be done using various known methods for examining Volume properties of transparent media, for example the analysis of Floating particles in liquids using scattered light can be said. See also in particular the published documents DE 30 29 678 A1 and DE 42 10 041 C1.

Bekannt ist die Möglichkeit, komplexe Prozesse mit Mitteln der Fuzzy Logic unter eventueller Hinzufügung neuronaler Netze zu steuern bzw. komplexe oder unscharfe Strukturen mit eben diesen Mitteln zu bearbeiten. The possibility of complex processes using means of fuzzy logic is known control possible addition of neural networks or complex or fuzzy To work on structures with exactly these means.  

Anwendungen speziell auf dem Gebiet der Mustererkennung sind insbesondere in /Tilli 1993/ zu finden. Sie betreffen allerdings neben reinen Bildverarbeitungsaufgaben hauptsächlich die medizinische Diagnose, die Fehlerdiagnose in Anlagen oder betriebswirtschaftliche Belange. Arbeiten auf dem Gebiet der reinen Meßdatenverarbeitung mit Mitteln der Fuzzy Logic sind bislang nicht bekannt. Auch in der Offenlegungsschrift DE 33 43 335 A1, in der ein Verfahren und eine Anordnung zur "Erfassung und/oder Erkennung komplexer Strukturen auf der Basis der "Fuzzy"- Theorie" erläutert wird, sind keine derartigen Hinweise zu entnehmen. Bei Anwendung der Fuzzy Logic ist es üblich, die aus dem Prozeß bzw. vom Meßobjekt gewonnenen Daten zu reduzieren, um sie dann in linguistische Variable umzusetzen und in dieser Form weiterzuverarbeiten. Damit ist unweigerlich ein Informationsverlust verbunden, der in vielen Fällen erheblich ist. Weiterhin nimmt die Vorverarbeitung und Wandlung der Daten zumeist einen insbesondere bei Prozeßsteuerungen nicht zu vernachlässigenden Zeitraum ein.Applications in the field of pattern recognition are particularly in / Tilli 1993 / to be found. However, they relate to pure image processing tasks mainly medical diagnosis, fault diagnosis in plants or business concerns. Work in the field of pure Measurement data processing by means of fuzzy logic are not yet known. Also in the published patent application DE 33 43 335 A1, in which a method and an arrangement for "Acquisition and / or recognition of complex structures on the basis of" fuzzy "- Theory "is explained, no such information can be found. When using fuzzy logic, it is customary to use the process or measurement object reduce the data obtained in order to convert it into linguistic variables and to process in this form. This is inevitable a loss of information connected, which is significant in many cases. Preprocessing and Most of the time, the conversion of the data, especially in the case of process controls, does not negligible period.

Die Erfindung soll die Analyse von Oberflächen und oberflächennahen Regionen sowie die Analyse von Volumeneigenschaften transparenter Medien weiter vereinfachen und beschleunigen.The invention is intended to analyze surfaces and near-surface regions as well further simplify the analysis of volume properties of transparent media and accelerate.

Damit soll die gewerbliche Anwendbarkeit solcher Analysen zur Charakterisierung von Oberflächendefekten, oberflächennahen Defekten und Inhomogenitäten im Volumen durch Senkung des Aufwandes verbessert werden. Streulichtmeßverfahren sollen so zur in-process-Steuerung/Regelung von Anlagen qualifiziert werden.This is intended to demonstrate the commercial applicability of such analyzes to characterize Surface defects, near-surface defects and inhomogeneities in volume can be improved by reducing the effort. Scattered light measuring methods are said to qualified for in-process control / regulation of systems.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 8 gelöst. The object of the invention is achieved by the characterizing features of the claim 1 and claim 8 solved.  

Die bisher verwendeten komplizierten mathematischen Algorithmen werden teilweise durch Methoden aus der Theorie der Fuzzy Logic ersetzt. Gegebenenfalls werden zur Unterstützung der Auswertung der Meßergebnisse auch neuronale Netze eingesetzt.The complicated mathematical algorithms used up to now become partial replaced by methods from the theory of fuzzy logic. If necessary, the Support of the evaluation of the measurement results also used neural networks.

Die vorliegende Erfindung reduziert die Nachteile des Standes der Technik erheblich indem die Datenvorverarbeitung stark eingeschränkt bzw. völlig eliminiert wird und die vom Meßwertaufnehmer gelieferten Meßwerte objektabhängig nahezu direkt an die Auswerteeinheit mit Mitteln der Fuzzy Logic weitergegeben werden.The present invention significantly reduces the disadvantages of the prior art by severely restricting or completely eliminating data preprocessing and Depending on the object, measured values supplied by the sensor almost directly to the Evaluation unit can be passed on using fuzzy logic.

Die vorstehenden Aufgaben werden mit der Anordnung durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 4 gelöst.The above tasks are accomplished with the arrangement by the features of Claims 1 to 4 solved.

Die vorstehenden Aufgaben werden in dem Verfahren erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 8 bis 12 gelöst.The above objects are in the method according to the invention by the Features of claims 8 to 12 solved.

Die beispielsweise bei einer Streulichtmessung anfallenden Daten werden nach einer einfachen Vorverarbeitung einer Auswerteeinheit zugeführt, die auf Elementen der Fuzzy Logic basiert. In dieser Einheit werden zunächst die für die Problemstellung wesentlichen Informationen auf direktem Weg aus den Meßdaten exzerpiert und in Form von linguistischen Variablen abgelegt. Diese werden mit Hilfe einer auf die Problemstellung zugeschnittenen Inferenzmaschine ausgewertet und anschließend in Form von linguistischen Variablen ausgegeben. Falls es erforderlich ist, können die Ergebnisvariablen auf einfache Weise defuzzifiziert werden und damit als scharfe Ausgangswerte, beispielsweise für Regelungszwecke, zur Verfügung gestellt werden. Die Verarbeitung von Daten mit beispielsweise nicht a priori bekannter Struktur kann durch eine Modifikation innerhalb der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic unterstützt werden. Hierzu können im Bedarfsfalle auch neuronale Netze eingesetzt werden. The data obtained, for example, in the case of a scattered-light measurement are after a simple preprocessing fed to an evaluation unit based on elements of the Fuzzy logic based. In this unit, the first are those for the problem essential information extracted directly from the measurement data and in Form of linguistic variables. These are created with the help of a Problem tailored inference machine evaluated and then in Output in the form of linguistic variables. If necessary, the Result variables can be defuzzified in a simple manner and thus as sharp Output values, for example for control purposes, are made available. The processing of data with a structure that is not known a priori, for example, can through a modification within the evaluation unit with elements of the fuzzy logic get supported. If necessary, neural networks can also be used for this become.  

Durch Verwendung von Elementen der Fuzzy Logic kann somit der zeitliche und apparative Aufwand zur Auswertung der aus der Messung gewonnenen Daten erheblich gesenkt werden. Durch die Kostenreduzierung und die gute Handhabbarkeit wird das Prinzip der Streulichtmessung zur Charakterisierung von Oberflächen und oberflächennahen Regionen sowie zur Charakterisierung von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Stoffe für eine gewerbliche Anwendung erschlossen. Die Anordnung und das Verfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien umfassen einen Detektor, der vom zu vermessenden Objekt ausgehende, vorzugsweise optische Signale auffängt, eine Einrichtung zur Vorverarbeitung der aufgefangenen Signale, eine Auswerteeinheit, in der die vorverarbeiteten Signale unter Verwendung von Elementen der Fuzzy Logic sowie ggf. neuronaler Netze ausgewertet werden sowie Einheiten zur Darstellung und Speicherung der Meßwerte in vorverarbeiteter und/oder ausgewerteter Form. Die Anordnung kann weiterhin eine Steuer-/Regeleinheit enthalten, mit deren Hilfe die ausgewerteten Signale in Steuer-/Regelsignale umgesetzt werden, die einen mit der Messung gleichzeitig ablaufenden Prozeß beeinflussen.By using elements of the fuzzy logic, the temporal and Equipment expenditure for evaluating the data obtained from the measurement be significantly reduced. Through the cost reduction and the good manageability the principle of scattered light measurement for the characterization of surfaces and regions close to the surface and for the characterization of inhomogeneities in the Volume of transparent fabrics opened up for commercial use. The arrangement and the method for the characterization of surfaces and for Characterization and classification of surface defects and near-surface Defects and inhomogeneities in the volume of transparent media include a detector, preferably optical, starting from the object to be measured Intercepts signals, a device for preprocessing the intercepted signals, an evaluation unit in which the preprocessed signals using Elements of the fuzzy logic and possibly neural networks are evaluated as well Units for displaying and storing the measured values in preprocessed and / or evaluated form. The arrangement can also be a control unit included, with the help of the evaluated signals in control signals be implemented, a process that runs simultaneously with the measurement influence.

Die Erfindung wird im folgenden näher beschrieben. Zur Beschreibung wird anhand von Figuren vorgegangen. Es zeigtThe invention is described in more detail below. The description is based on proceeded from figures. It shows

Fig. 1 Meßanordnung und Datenfluß, Fig. 1 measuring arrangement and data flow,

Fig. 2 Beleuchtungseinheit und Empfängereinheit mit Meßdatenvorverarbeitung, Fig. 2 illumination unit and receiver unit with Meßdatenvorverarbeitung,

Fig. 3 Beispieldaten, FIG. 3, data,

Fig. 4 Beispiel für unscharfe Variable und Regelwerk, Fig. 4 example of fuzzy variables and rules,

Fig. 5 Anordnung für Untersuchung von Volumeneigenschaften transparenter Medien. Fig. 5 arrangement for examining volume properties of transparent media.

Die Anordnung besteht zunächst aus fünf Hauptbaugruppen. Das sind entsprechend Fig. 1 der Meßwertaufnehmer (2) zur Aufnahme der vom Meßobjekt (1) ausgehenden Signale (Objektdaten OD), die Meßwertvorverarbeitung (3), die Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4), die Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung (5) und die Steuer-/Regeleinheit (6) zur Beeinflussung von gleichzeitig mit der Messung ablaufenden Prozessen.The arrangement initially consists of five main assemblies. Corresponding to FIG. 1, these are the measured value pick-up ( 2 ) for recording the signals (object data OD) emanating from the measured object ( 1 ), the measured value preprocessing ( 3 ), the evaluation unit with elements of fuzzy logic ( 4 ), the unit for displaying measured values and storing measured values ( 5 ) and the control unit ( 6 ) for influencing processes running simultaneously with the measurement.

Die vom Meßobjekt (1) kommenden Objektdaten (OD), vorwiegend Streulichtverteilungen, werden vom Meßwertaufnehmer (2) aufgenommen. Dabei werden diese Objektdaten (OD) entweder direkt vom Meßwertaufnehmer (2) aufgenommen oder diesem über eine konventionelle Optik (Linsen, Objektive), oder über Lichtwellenleiter oder eine integrierte Optik (entsprechend DE 41 39 641 A1) oder eine Kombination der vorgenannten Komponenten zugeleitet. Der Meßwertaufnehmer (2) besteht aus mindestens einem optischen Empfänger (CCD-Elemente, Fotodioden Fotodiodenarrays oder SEVs) und ist so gestaltet, daß die Streulichtverteilung im gesamten Halbraum ggf. mit Ausnahme schmaler Bereiche um den einfallenden Laserstrahl und direkt über der Meßobjektoberfläche bei einer Messung oder im Verlaufe eines Meßzyklusses winkelaufgelöst oder teilintegriert sowie ggf. azimutal aufgelöst aufgenommen werden kann. Der Meßwertaufnehmer kann daher so gestaltet sein, daß Sensoren um den Laserstrahl drehbar angeordnet sind, oder daß Empfängerarrays azimutal angeordnet sind.The object data (OD) coming from the measurement object ( 1 ), mainly scattered light distributions, are recorded by the measurement value sensor ( 2 ). This object data (OD) is either recorded directly by the transducer ( 2 ) or fed to it via conventional optics (lenses, objectives), or via optical fibers or integrated optics (according to DE 41 39 641 A1) or a combination of the aforementioned components. The transducer ( 2 ) consists of at least one optical receiver (CCD elements, photodiodes, photodiode arrays or SEVs) and is designed in such a way that the scattered light distribution in the entire half space, with the exception of narrow areas around the incident laser beam and directly above the surface of the measurement object during a measurement or in the course of a measuring cycle can be recorded in an angle-resolved or partially integrated manner and possibly in an azimuthally resolved manner. The transducer can therefore be designed so that sensors are arranged rotatably around the laser beam, or that receiver arrays are arranged azimuthally.

Die Abtastung einer Oberfläche wird über eine Verschiebung des Meßobjektes realisiert (siehe Fig. 2).A surface is scanned by moving the measurement object (see FIG. 2).

Bei der Untersuchung von Volumeneigenschaften transparenter Medien kann ebenfalls die Anordnung nach Fig. 2 angewendet werden. Weiterhin kann eine Anordnung mit Durchlichtbeleuchtung nach Fig. 5 verwendet werden. Der Laser ist unter dem Meßobjekt 1 angeordnet und der Empfänger 2 ist über dem Meßobjekt 1 angeordnet. The arrangement according to FIG. 2 can also be used when examining volume properties of transparent media. An arrangement with transmitted light illumination according to FIG. 5 can also be used. The laser is arranged below the measurement object 1 and the receiver 2 is arranged above the measurement object 1 .

Das hat den Vorteil, daß ansonsten nicht detektierbare Streulichtanteile gemessen werden und der Informationsgehalt des Streulichtes somit größer ist.This has the advantage that otherwise undetectable stray light components are measured and the information content of the scattered light is therefore greater.

Nach Weiterleitung der Meßwerte (M) an die Meßwertvorverarbeitung (3) werden diese einer Vorverarbeitung unterzogen. Diese kann eine einfache Filterung, teilweise Integration, Mittelung oder ähnliche Operationen enthalten. Diese Operationen werden teilweise über die Hardware und teilweise über die Software in der Meßwertvorverarbeitung (3) realisiert. Komplexe mathematische Algorithmen werden in der Meßwertvorverarbeitung (3) nicht realisiert.After the measured values (M) have been forwarded to the measured value preprocessing ( 3 ), they are subjected to preprocessing. This can include simple filtering, partial integration, averaging, or similar operations. These operations are carried out partly via the hardware and partly via the software in the measured value preprocessing ( 3 ). Complex mathematical algorithms are not implemented in preprocessing ( 3 ).

Die Meßwerte (M) oder die vorverarbeiteten Meßwerte (MV) werden einer Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) zugeführt, in der die in den Meßwerten (M) oder vorverarbeiteten Meßwerten (MV) unmittelbar enthaltenen Informationen fuzzifiziert werden. Dazu werden je nach Problemstellung verschiedene linguistische Variable mit den ihnen zugeordneten Fuzzy Sets definiert. Diese linguistischen Variablen werden miteinander über eine Inferenzmaschine verknüpft, die ein Regelwerk sowie Vorschriften zur Auswertung der Regeln enthält. In einem ersten Schritt der Meßdatenauswertung werden die Daten den Sets der linguistischen Variablen zugeordnet und entsprechend dem Regelwerk verknüpft. Die daraus entstehenden Einzelkompatibilitäten werden für jede Regel aggregiert (z. B. mit dem Min-Operator). Daraus werden über die Inferenz (z. B. Fuzzy-UND) die Einzelergebnisse ermittelt, die zum Schluß über einen geeigneten Akkumulationsoperator (z. B. Max-Operator) zum Gesamtergebnis zusammengefaßt werden. Es entsteht als Ergebnis (E) zunächst eine gewichtete Vereinigung von Fuzzy Sets der linguistischen Ergebnisvariablen. Aus dieser wird bei Bedarf durch eine geeignete Methode der Defuzzifizierung (beispielsweise Schwerpunktmethode) ein scharfer Ausgangswert gewonnen, der das Ergebnis (E) ersetzen kann. The measured values (M) or the preprocessed measured values (MV) are fed to an evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ), in which the information directly contained in the measured values (M) or preprocessed measured values (MV) is fuzzified. Depending on the problem, various linguistic variables are defined with the fuzzy sets assigned to them. These linguistic variables are linked to one another via an inference machine, which contains a set of rules and regulations for evaluating the rules. In a first step of the measurement data evaluation, the data are assigned to the sets of the linguistic variables and linked according to the set of rules. The resulting individual compatibilities are aggregated for each rule (e.g. with the min operator). From this, the individual results are determined via the inference (e.g. fuzzy AND), which are finally combined to form the overall result using a suitable accumulation operator (e.g. max operator). The result (E) is a weighted union of fuzzy sets of the linguistic result variables. If necessary, a suitable initial value can be obtained from this by means of a suitable defuzzification method (e.g. focus method) which can replace the result (E).

Die Meßergebnisse (E) werden einer Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung (5) zugeführt.The measurement results (E) are fed to a unit for displaying and storing measured values ( 5 ).

Diese Einheit (5) ist so ausgelegt, daß die Meßwerte sowohl vor (M) als auch nach der Vorverarbeitung (MV) vorzugsweise grafisch dargestellt werden und in Dateien abgelegt werden können. Weiterhin können auch die aus den vorverarbeiteten Meßwerte (MV) abgeleiteten Meßergebnisse (E) vorwiegend grafisch dargestellt und in Dateien gespeichert werden.This unit ( 5 ) is designed in such a way that the measured values both before (M) and after the preprocessing (MV) are preferably represented graphically and can be stored in files. Furthermore, the measurement results (E) derived from the preprocessed measured values (MV) can also be represented predominantly graphically and saved in files.

Die Einheit (6) zur Steuerung/Regelung von gleichzeitig mit der Messung ablaufenden Prozessen ist optional. In ihr werden die scharfen Meßergebnisse der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) zur Steuerung/Regelung des Meßprozesses selbst (beispielsweise Sensornachführung) oder von Prozessen, die das zu untersuchende Objekt beeinflussen (vorzugsweise Beschichtungsverfahren, bei denen die aufgebrachte Schicht das zu untersuchende Objekt darstellt und die hinsichtlich ihrer Effizienz gesteuert werden sollen), verwendet.The unit ( 6 ) for controlling / regulating processes running simultaneously with the measurement is optional. In it, the sharp measurement results of the evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ) for controlling / regulating the measurement process itself (for example sensor tracking) or of processes which influence the object to be examined (preferably coating processes in which the applied layer the object to be examined represents and which should be controlled in terms of their efficiency).

Die konkrete Art der Steuerung/Regelung ist von der speziellen Problemstellung abhängig. Weiterhin kann über die Steuer-/Regeleinheit (6) auf die Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) Einfluß genommen werden. Dabei werden vor­ zugsweise einstellbare Operatoren (Fuzzy-UND, Gamma-Operator u. a. m.) nachgeregelt. Zur Unterstützung der damit bezweckten Lernfähigkeit der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) können innerhalb dieser Einheit auch neuronale Netze eingesetzt werden, mit deren Hilfe beispielsweise neue Datenstrukturen eingelernt werden können. The specific type of control depends on the specific problem. Furthermore, the control unit ( 6 ) can be used to influence the evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ). Thereby, adjustable operators (fuzzy AND, gamma operator, etc.) are readjusted. To support the learning ability of the evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ), neural networks can also be used within this unit, with the aid of which, for example, new data structures can be taught.

Im folgenden wird näher nur auf die Funktionsweise der Auswerteeinheit (4) mit Elementen der Fuzzy Logic eingegangen. Es wird vorausgesetzt, daß die Meßwerte (M) bzw. die vorverarbeiteten Meßwerte (MV) in geeignet aufbereiteter Form vorliegen. Ist dies nicht der Fall, so können der eigentlichen Auswertung Verfahren vorgeschaltet werden, die softwaremäßig realisiert werden. Im vorliegenden Fall könnte das eine Logarithmierung der vorverarbeiteten Meßwerte sein.In the following, only the functioning of the evaluation unit ( 4 ) with elements of the fuzzy logic is discussed in more detail. It is assumed that the measured values (M) or the preprocessed measured values (MV) are in a suitably prepared form. If this is not the case, the actual evaluation can be preceded by methods that are implemented in software. In the present case, this could be a logarithmization of the preprocessed measured values.

Die auszuwertenden Meßdaten stammen im Beispiel aus Streulichtmessungen an glatten Oberflächen mit Defekten. Diese Defekte sollen anhand der Streulichtverteilungen charakterisiert werden. Die entsprechenden Kurven sind beispielhaft in Fig. 3 dargestellt (normierte Intensität Φ über dem Streuwinkel ⌀).In the example, the measurement data to be evaluated come from scattered light measurements on smooth surfaces with defects. These defects are to be characterized on the basis of the scattered light distributions. The corresponding curves are shown by way of example in FIG. 3 (normalized intensity Φ over the scattering angle ⌀).

Die Unterschiede zwischen den Kurven sind zwar signifikant, jedoch numerisch nicht einfach zu fassen. Daher werden wesentliche Eigenschaften der Kurven in unscharfe Variable gefaßt, die über ein Regelwerk verknüpft werden. Variable und Regelwerk sind in Fig. 4 dargestellt, wobei µ die Zugehörigkeitsfunktion ist.The differences between the curves are significant, but not easy to grasp numerically. For this reason, essential properties of the curves are summarized in fuzzy variables that are linked via a set of rules. Variables and rules are shown in Fig. 4, where µ is the membership function.

Sowohl die Variablen als auch das Regelwerk sind im Einzelfall den speziellen Erfordernissen anzupassen. Hier genügt eine Definition von je drei Dreiecksets pro Variable und eine einfache Verknüpfung über den Minimum-Operator. Als Inferenz- Methode kann die Max-Min-Inferenz angewendet werden. Eine Defuzzifizierung ist nicht erforderlich, da es sich um ein reines Klassifizierungsproblem handelt. Weiterhin ist kein Hinzufügen neuer Datenstrukturen während des Meßprozesses erforderlich, wodurch auf den Einsatz einstellbarer Operatoren oder neuronaler Netze in diesem Beispiel verzichtet werden kann.Both the variables and the set of rules are special in individual cases Adapt to requirements. A definition of three triangle sets per is sufficient here Variable and a simple link using the minimum operator. As an inference Method, the max-min inference can be applied. Defuzzification is not required as it is a pure classification problem. Farther there is no need to add new data structures during the measurement process, whereby on the use of adjustable operators or neural networks in this Example can be omitted.

BezugszeichenlisteReference list

1 Meßobjekt
2 Meßwertaufnehmer
3 Meßwertvorverarbeitung
4 Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic
5 Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung
6 Steuer-/Regeleinheit
OD Objektdaten
M Meßwerte
MV vorverarbeitete Meßwerte
E Meßergebnisse
ST Steuersignale
Φ relative Intensität
⌀ Winkel
µ Zugehörigkeitsfunktion.
1 measurement object
2 sensors
3 preprocessing of measured values
4 Evaluation unit with elements of the fuzzy logic
5 Unit for measurement value display and measurement value storage
6 control unit
OD object data
M measured values
MV preprocessed measured values
E measurement results
ST control signals
Φ relative intensity
⌀ angle
µ membership function.

Claims (17)

1. Anordnung zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien, bestehend aus einem Meßobjekt (1), einem Meßwertaufnehmer (2), einer Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung (5) sowie vorzugsweise einer Meßwertvorverarbeitung (3) und vorzugsweise einer Steuer- und/oder Regeleinheit (6), dadurch gekennzeichnet, daß
ein Meßwertaufnehmer (2) mit einer Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) verbunden ist und
die Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) mit der Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung (5) verbunden ist.
1. Arrangement for the characterization of surfaces and for the characterization and classification of surface defects and near-surface defects as well as inhomogeneities in the volume of transparent media, consisting of a measurement object ( 1 ), a measurement value sensor ( 2 ), a unit for measurement value display and measurement value storage ( 5 ) and preferably a measured value preprocessing ( 3 ) and preferably a control and / or regulating unit ( 6 ), characterized in that
a transducer ( 2 ) is connected to an evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ) and
the evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ) is connected to the unit for displaying and storing measured values ( 5 ).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) mit einer Steuer-/Regeleinheit (6) verbunden ist und die Steuer-/Regeleinheit (6) mit Steuereingängen des Meßobjektes (1) verbunden ist, wobei vorzugsweise eine Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung zwischen geschaltet ist und/oder die Steuer-/Regeleinheit (6) zusätzlich wahlweise mit Steuereingängen des Meßwertaufnehmers (2) und/oder der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) verbunden sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ) is connected to a control / regulating unit ( 6 ) and the control / regulating unit ( 6 ) is connected to control inputs of the measurement object ( 1 ) , wherein preferably a unit for displaying measured values and storing measured values is interposed and / or the control unit ( 6 ) is additionally optionally connected to control inputs of the measured value sensor ( 2 ) and / or the evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ). 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des Meßwertaufnehmers (2) und/oder ein Ausgang der Meßwertvorverarbeitung (3) mit Eingängen der Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung verbunden sind. 3. Arrangement according to claim 1, characterized in that an output of the transducer ( 2 ) and / or an output of the measured value preprocessing ( 3 ) are connected to inputs of the unit for displaying measured values and storing measured values. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) neuronale Netze zum Zwecke der Realisierung einer gewissen Lernfähigkeit der Anordnung enthalten sind.4. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ) neural networks are included for the purpose of realizing a certain ability to learn the arrangement. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertaufnehmer (2) eine vorzugsweise winkel- und/oder azimutal auflösende Streulichtmeßanordnung oder eine andere, vorzugsweise berührungslos arbeitende, oberflächenabtastende Einrichtung, beispielsweise ein optisches Profilometer oder eine interferenzoptische Vorrichtung oder mindestens eine CCD-Matrixkamera zum Einsatz kommt.5. Arrangement according to claim 1, characterized in that as a transducer ( 2 ) a preferably angular and / or azimuthally resolving scattered light measuring arrangement or another, preferably non-contact, surface scanning device, for example an optical profilometer or an interference optical device or at least one CCD Matrix camera is used. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßobjekt (1) ein transparentes Medium ist, dessen Volumen auf Inhomogenitäten untersuchbar ist, wobei die Lichtquelle (Laser) auf eines Seite des Meßobjektes (1) und der Meßwertaufnehmer (2) vorzugsweise auf der gegenüberliegenden Seite des Meßobjektes angeordnet sind oder der Meßwertaufnehmer (2) so ausgebildet ist, daß einen Winkelbereich bis 360 Grad um das Meßobjekt (1) herum erfaßbar ist.6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the measurement object ( 1 ) is a transparent medium, the volume of which can be examined for inhomogeneities, the light source (laser) on one side of the measurement object ( 1 ) and the transducer ( 2 ) preferably on are arranged on the opposite side of the measurement object or the transducer ( 2 ) is designed such that an angular range of up to 360 degrees around the measurement object ( 1 ) can be detected. 7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung Bestandteil einer in-process-Steuerung/-Regelung von Beschichtungsanlagen, beispielsweise Anlagen zum thermischen Spritzen, und/oder von Anlagen zur automatisierten Oberflächenkontrolle und/oder Sortierung von beschichteten und/oder unbeschichteten Materialoberflächen ist. 7. Arrangement according to claims 1 to 5, characterized in that the measuring arrangement is part of an in-process control / regulation of Coating systems, for example systems for thermal spraying, and / or of systems for automated surface inspection and / or Sorting of coated and / or uncoated material surfaces is.   8. Verfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien, bei dem Objektdaten (OD) von einem Meßwertaufnehmer (2) registriert und vorzugsweise die Meßwerte (M) einer Meßwertvorverarbeitung (3) zugeführt werden und vorverarbeitete Meßwerte (MV) zur Auswertung zur Verfügung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die vorverarbeiteten Meßwerte (MV) einer Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) zugeführt werden, die zur Gewinnung von Informationen über die Oberfläche des Meßobjektes (1) Methoden der Theorie der Fuzzy Logic verwendet, weiterhin die Meßergebnisse (E) einer Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung (5) zugeführt werden.8. Method for characterizing surfaces and for characterizing and classifying surface defects and near-surface defects as well as inhomogeneities in the volume of transparent media, in which object data (OD) is registered by a measured value sensor ( 2 ) and preferably the measured values (M) of a measured value preprocessing ( 3 ) and preprocessed measured values (MV) are available for evaluation, characterized in that the preprocessed measured values (MV) are fed to an evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ) which are used to obtain information about the surface of the measurement object ( 1 ). Methods of the theory of fuzzy logic are used, the measurement results (E) continue to be supplied to a unit for measurement value display and measurement value storage ( 5 ). 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte (M) und/oder vorverarbeitete Meßwerte (MV) der Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung (5) zugeführt werden.9. The method according to claim 8, characterized in that the measured values (M) and / or preprocessed measured values (MV) of the unit for measured value display and measured value storage ( 5 ) are supplied. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßergebnisse (E) einer Steuer-/Regeleinheit (6) zugeführt werden und Steuersignale (ST) von der Steuer-/Regeleinheit (6) Steuereingängen des Meßobjektes (1) zugeführt werden.10. The method according to claim 8, characterized in that the measurement results (E) are fed to a control / regulating unit (6) and control signals (ST) are fed (6) to control inputs of the measurement object (1) from the control / regulation unit. 11. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale (ST) von der Steuer-/Regeleinheit (6) den Steuereingängen des Meßwertaufnehmers (2) und/oder der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) zugeführt werden. 11. The method according to claim 8 or claim 10, characterized in that the control signals (ST) from the control unit ( 6 ) to the control inputs of the sensor ( 2 ) and / or the evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ) are supplied . 12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) neuronale Netze enthalten sind, mit deren Hilfe eine gewisse Lernfähigkeit des Verfahrens realisiert wird.12. The method according to claim 8, characterized in that in the evaluation unit with elements of the fuzzy logic ( 4 ) neural networks are included, with the help of which a certain learning ability of the method is realized. 13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte (M) aus vorzugsweise winkel- und/oder azimutal aufgelösten Streulichtmessungen oder aus anderen, vorzugsweise berührungslos arbeitenden, oberflächenabtastenden Verfahren, beispielsweise optisch-profilometrischen Verfahren oder interferenzoptischen Verfahren oder der Bildaufnahme mit einer CCD-Matrixkamera, gewonnen werden.13. The method according to claim 8, characterized in that the measured values (M) are preferably resolved angularly and / or azimuthally Scattered light measurements or from other, preferably non-contact, surface scanning methods, for example optical profilometric Method or interference optical method or image recording with a CCD matrix camera. 14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Meßobjektes (1) und/oder seine oberflächennahen Regionen abgetastet werden.14. The method according to claim 8, characterized in that the surface of the measurement object ( 1 ) and / or its near-surface regions are scanned. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauheit der Oberfläche und/oder Oberflächendefekte und/oder oberflächennahe Defekte im Bereich von etwa 1 nm bis 1 mm, beispielsweise Kratzer, Risse, Punktdefekte, Poren, ermittelt werden.15. The method according to claim 14, characterized in that the roughness of the surface and / or surface defects and / or defects near the surface in the range from approximately 1 nm to 1 mm, for example Scratches, cracks, point defects, pores can be determined. 16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Strukturmerkmale im Volumen transparenter Medien (beispielsweise Schwebeteilchen in Flüssigkeiten, Poren und Lunker im Glas) abgetastet werden. 16. The method according to claim 13, characterized in that Structural features in the volume of transparent media (for example Floating particles in liquids, pores and cavities in the glass) can be scanned.   17. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Meßergebnissen (E) gewonnenen Steuer-/Regelsignale (ST) zur in­ process-Steuerung/-Regelung von Beschichtungsanlagen, beispielsweise Anlagen zum thermischen Spritzen und/oder zur automatisierten Oberflächenkontrolle und/oder Sortierung von beschichteten und/oder unbeschichteten Materialoberflächen genutzt werden.17. The method according to claims 8 to 15, characterized in that the control / control signals (ST) obtained from the measurement results (E) for in process control of coating systems, for example systems for thermal spraying and / or for automated surface control and / or sorting of coated and / or uncoated Material surfaces can be used.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19506526A1 (en) * 1995-02-24 1996-08-29 Siemens Ag Component surface defect detection method
DE19824304A1 (en) * 1998-05-28 1999-12-02 Maass Ruth Apparatus for classifying pieces of leather, having a camera to scan the leather on a digitizing bed and a computer to evaluate the data
DE19909516A1 (en) * 1999-03-04 2000-09-21 Tuev Automotive Gmbh Unternehm Measurement data during course of experiment detecting enabling by storing test relevant scene data in scene memory and that the scene data and measurement data detectable in their temporal allocation
DE10227676A1 (en) * 2002-06-20 2004-01-08 Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau Ag Method and device for evaluating signals from a sensor
CN107860727A (en) * 2017-10-25 2018-03-30 宇星科技发展(深圳)有限公司 A kind of method and device for detecting water quality transparency

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3029678A1 (en) * 1980-08-01 1982-03-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL-ELECTRONIC DETECTION OF IMPURITIES IN THE FLOOR AREA OF TRANSPARENT CONTAINERS
DE4130217A1 (en) * 1990-09-14 1992-03-19 Hajime Industries METHOD AND DEVICE FOR TESTING SURFACES
DE4133315A1 (en) * 1990-10-09 1992-04-16 Hajime Industries DEVICE FOR TESTING A SURFACE
EP0491954A1 (en) * 1990-05-28 1992-07-01 Kanebo Ltd. Method of inspecting cleanliness of top and device used therefor
DE4105509A1 (en) * 1991-02-22 1992-08-27 Univ Schiller Jena Scattered light measuring arrangement for surface roughness investigation - using angular resolution of scattered light received by several receiver arrays arranged on curved holder

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3029678A1 (en) * 1980-08-01 1982-03-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL-ELECTRONIC DETECTION OF IMPURITIES IN THE FLOOR AREA OF TRANSPARENT CONTAINERS
EP0491954A1 (en) * 1990-05-28 1992-07-01 Kanebo Ltd. Method of inspecting cleanliness of top and device used therefor
DE4130217A1 (en) * 1990-09-14 1992-03-19 Hajime Industries METHOD AND DEVICE FOR TESTING SURFACES
DE4133315A1 (en) * 1990-10-09 1992-04-16 Hajime Industries DEVICE FOR TESTING A SURFACE
DE4105509A1 (en) * 1991-02-22 1992-08-27 Univ Schiller Jena Scattered light measuring arrangement for surface roughness investigation - using angular resolution of scattered light received by several receiver arrays arranged on curved holder

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Neuro-Fuzzylocig" in Technische Rundschau, Heft 81991, S. 28 *
Lipp, H.-P. "Mehr Flexibilität durch Unschärfe" in Technische Rundschau, Heft 24, 1993, S. 28- 33 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19506526A1 (en) * 1995-02-24 1996-08-29 Siemens Ag Component surface defect detection method
DE19824304A1 (en) * 1998-05-28 1999-12-02 Maass Ruth Apparatus for classifying pieces of leather, having a camera to scan the leather on a digitizing bed and a computer to evaluate the data
DE19909516A1 (en) * 1999-03-04 2000-09-21 Tuev Automotive Gmbh Unternehm Measurement data during course of experiment detecting enabling by storing test relevant scene data in scene memory and that the scene data and measurement data detectable in their temporal allocation
DE19909516B4 (en) * 1999-03-04 2008-04-17 TÜV SÜD Automotive GmbH Method for making test data of a test procedure visible and test data acquisition evaluation system
DE10227676A1 (en) * 2002-06-20 2004-01-08 Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau Ag Method and device for evaluating signals from a sensor
US6880207B2 (en) 2002-06-20 2005-04-19 Rieter Ingolstadt Spinneremaschbau Ag Method and device to evaluate signals of a sensor to monitor a textile machine
CN107860727A (en) * 2017-10-25 2018-03-30 宇星科技发展(深圳)有限公司 A kind of method and device for detecting water quality transparency

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