DE68922957T3 - Verfahren und Anordnung zur Überwachung. - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Überwachungsanordnungen und -verfahren.
  • Insbesondere findet sie Anwendung in Verbindung mit der Qualitätskontrolle und Überwachung von Prozessen mit Materialbahnen und wird mit speziellem Bezug hierauf erläutert. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung auch andere Anwendungen finden kann, einschließlich einer Halt-Befehlsphotographie, Restlichtphotographie, archivarischer photographischer Aufzeichnung, einer intermittierenden Zustandüberwachung und dergleichen.
  • Bislang wurden die Qualitätssteuerung und -überwachung mit ladungsgekoppelten Anordnungen (CCDs) und anderen Videokameras ausgeführt. In einem Verfahren wurde ein Videoausgangssignal erzeugt, das eine lange kontinuierliche Serie von Videoteilbildern umfaßte. In einer Transfer-CCD-Kamera wurde Licht auf einen Abbildungsabschnitt eines CCD-Sensors über ein selektiertes Zeitintervall fokussiert. Das Intervall wurde so selektiert, dass ein guter Bildkontrast mit der aufgenommenen Lichtmenge erzielt wurde, wobei das Intervall beispielsweise auf 1/60. einer Sekunde festgelegt wurde. Die Ladung auf jedem Element des Abbildungsabschnitts zeigte die empfangene Lichtintensität an. Die Ladung wurde während eines Vertikalaustastintervalls von beispielsweise wenigen hundert Mikrosekunden in entsprechende Elemente eines optisch nicht empfindlichen CCD-Massenspeicherabschnitts übertragen. Wenn der Abbildungsabschnitt wieder empfangenes Licht zu integrieren begann, wurde die Ladung elementweise aus den optisch nicht empfindlichen Elementen ausgelesen, um ein Videosignal zu bilden, das ein Teilbild des resultierenden Bildes repräsentierte. Nach 1/60. Sekunde oder einem anderen selektierten Lichtempfangsintervall wurde die das zweite Teilbild repräsentierende Ladung vom Abbildungsabschnitt in den Speicherabschnitt übertragen. Wenn das zweite Teilbild oder Halbbild aus dem Speicherabschnitt ausgelesen wurde, begann der zweite Videosignalabbildungsabschnitt mit der Integration des Lichts zur Erzeugung eines dritten Teilbildes. Diese Sequenz wurde zur Erzeugung eines eine Reihe einzelner Teilbilder darstellenden Videosignals zyklisch wiederholt.
  • Eine kontinuierliche Erzeugung von Teilbildern führte dazu, dass die CCD-Kameras zur Anpassung an bestimmte Steuersituationen mit hohem Qualitätsgrad sich unzweckmäßig voluminös gestalteten. Wenn eine kontinuierliche Bahn oder ein einzelner Gegenstand an der CCD-Kamera vorbeibewegt wurde, repräsentierte das resultierende Videosignal eine lange Folge von Teilbildern bzw. Bildfeldern. Um die Bilder jedes Gegenstandes zur Überwachung hinsichtlich einer gesteuerten Eigenschaft zu betrachten, war es zunächst erforderlich, zu ermitteln, welcher Teil des Videosignals Teilbilder oder ein Teilbild umfaßte, welches) den überwachten individuellen Gegenstand oder Teil der kontinuierlichen Bahn repräsentierte(n). Zweitens war es erforderlich, innerhalb des Teilbildes oder Bildfeldes die tatsächliche Stelle des überwachten Gegenstandes oder Bahnabschnitts zu bestimmen. War eine Steigerung der Beleuchtung erforderlich, wurde die Betätigung einer Strobe-Lichtquelle mit dem interessierenden Teilbild koordiniert. Falls die Strobe-Lichtquelle nicht vollständig mit einer gemeinsamen Stelle des Gegenstandes oder Bahnabschnitts innerhalb des Teilbildes oder der Teilbilder von Interesse koinzidierte, variierten die Beleuchtungsintensitäten und Gegenstandsformen für jeden Gegenstand oder Bahnabschnitt unter den interessierenden Teilbildern. Falls der Strom von Gegenständen oder die Bahn sich im Vergleich zu 1/60 Sekunde oder einer anderen Belichtungszeit von einem Teilbild sehr schnell bewegte, dann hätte jeder Gegenstand an einer anderen Position innerhalb des selektierten interessierenden Teilbildes gelegen. Diese unterschiedliche Positionierung des Gegenstandes erforderte nicht nur die Identifizierung der Gegenstands- oder Objektposition im Videoteilbild, sondern konnte auch zu unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen auf dem Gegenstand führen. Diese Ungenauigkeiten in der Zeitsteuerung, Positionierung und Beleuchtung der überwachten Gegenstände beschränkten sämtlich den Genauigkeitsgrad und die Geschwindigkeit, mit der eine Beobachtung der Qualitätsüberwachung ausführbar war
  • In einem vorgeschlagenen Qualitätsüberwachungs- und Beobachtungsverfahren wird eine CCD-Anordnung asynchron zu einem gesteuerten zeitlichen Augenblick dazu angetriggert, ein sich bewegendes Objekt zu "ergreifen". Der zeitliche Augenblick wird mit dem Eintritt des sich bewegenden Objekts in eine vorselektierte Untersuchungsstelle synchronisiert. Hochintensives Strobe-Licht wird gleichzeitig mit der asynchronen Triggerung einer CCD-Anordnung blitzartig ausgestrahlt, um das sich bewegende Objekt zu "ergreifen". Während ein solches Verfahren gewisse einzigartige Vorteile beinhaltet, erfordert es eine signifikante Leistungskapazität zum blitzartigen Aufleuchtenlassen der hohen Lichtintensität, die zu der Funktionsfähigkeit des Verfahrens erforderlich ist. Die minimale Zykluszeit für das Strobe-Licht beschränkte die Geschwindigkeit des Transportsystems.
  • Obgleich eine asynchrone Triggerung auf die Überwachung einer kontinuierlichen Bahn anwendbar ist, werden einige Bahnen so schnell bewegt, daß die erforderliche Zeit für die erneute Inbetriebsetzung des Strobe-Lichtes die Bahnvorschubgeschwindigkeit beschränken kann. Prozesse, bei denen zusammenhängende Bahnen vorgeschoben werden, beinhalten die Herstellung von lagenartigen und folienartigen Bahnen aus Sperrholz, Papier, Zellstoff- oder Holzpappeprodukten, Geweben, Textilien, Kunststoffen, MYLAR, CELANAR, KAPTON, Vinylen, geschäumten synthetischen Materialien usw.
  • Die US-A-4 578 810 offenbart ein Überwachungssystem, in dem Licht von einer sich bewegenden Untersuchungsregion auf eine Serie von eindimensionalen Anordnungen oder Feldern fokussiert wird. Die Felder empfangen Bildsignale von einem Durchlauf der Untersuchungsregion derart, daß die Bildsignale sich mit der Bewegung der Untersuchungsregion ändern. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt empfangen sämtliche lichtempfindlichen Elemente der Felder Signale von demselben Durchgang der Untersuchungsregion.
  • US-A-3833762 bezieht sich im Allgemeinen auf Detektoren zum Umwandeln von Bildern in Videosignale. Die Detektoren umfassen ein Gebiet mit lichtempfindlichen Elementen, die Licht integrieren, das über ein optisches System empfangen wird zum Erzeugen einzelner Pixelwerte, die indikativ sind für einen Betrag an Licht, das dadurch empfangen wird zum Bilden eines Musters von Pixelwerten, die das genannte Bild darstellen und Transportmittel zur seriellen Verschiebung der Pixelwerte über die lichtempfindlichen Elemente synchron zu der Verlagerung des Bildes über den Detektor, so dass aufeinander folgende Bilder an dem Bildteil unmittelbar auf dem verschobenen vorhergehenden Pixelwertmuster überlagert werden: Eine spezifische Ausführungsform des beschriebenen Detektors ist darauf gerichtet, einen sich verlagernden Schlepper in Bild zu bringen. Synchronisation der Verschiebung von Pixelwerten über den Detektor mit der Verlagerung des Schleppers wird erzielt unter Verwendung eines optischen Bildgeschwindigkeitssensors, der längs des Detektors vorgesehen ist.
  • Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Überwachungsanordnung und ein Überwachungsverfahren zu schaffen, in denen die obigen Pro bleme überwunden sind.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Überwachungssystem geschaffen, das die nachfolgenden Elemente umfasst: ein Fördermittel (10) zum Befördern eines zu untersuchenden Gegenstandes (12) durch ein Untersuchungsgebiet (14) mit einer einstellbaren Geschwindigkeit; Beleuchtungsmittel (16) zum Beleuchten des genannten Untersuchungsgebietes (14); ein optisches System (20) zum Fokussieren eines Lichtbildes des Untersuchungsgebietes (14) auf einen Abbildungsabschnitt (22), der eine Anordnung lichtempfindlicher Elemente umfaßt, die durch das optische System (20) empfangenes Licht zur Erzeugung individueller Pixelwerte integrieren, die eine hierbei empfangene Lichtmenge anzeigen, um so ein Muster aus Pixelwerten, das die Abbildung repräsentiert, zu erzeugen; ein Übertragungsmittel (22a) zur seriellen Verschiebung der Pixelwerte über die lichtempfindlichen Elemente zur Erzeugung eines Videosignals, das diese Abbildung des Untersuchungsgebietes (14) repräsentiert; und ein Steuermittel (C) zum Steuern des Übertragungsmittels (22a), dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Steuermittel (C) die Transfereinrichtung (22a) steuert um die serielle Verschiebung der Pixelwerte an die Bewegung des Fördermittels (10) anzupassen, so dass die Pixelwerte über den Abbildungsabschnitt (22) verschoben werden, und zwar synchron zu der Bewegung des fokussierten Lichts von dem Untersuchungsgebiet (14) über den Abbildungsabschnitt (22), während sich das Fördermittel (10) derart verlagert, daß aufeinanderfolgende Bilder auf dem Abbildungsabschnitt sich direkt auf dem verschobenen vorhergehenden Bild überlagern, das das Pixelwertmuster repräsentiert, wobei das genannte Steuermittel (C) einen Taktgenerator (78) umfasst zum Erzeugen von Taktimpulsen zur Steuerung der Verschiebung von Pixelwerten über den Abbildungsabschnitt (22), wobei das genannte Steuermittel (C) weiterhin ein Überwachungsmittel (32) umfasst, das die Geschwindigkeit des Fördermittels (10) überwacht, wobei der Taktgenerator (48) mit dem Überwachungsmittel (32) verbunden ist und dass die Frequenz der von dem Taktgenerator (78) erzeugten Taktimpulse entsprechend der Geschwindigkeit des Fördermittels gesteuert wird.
  • Eine Überwachungsanordnung und ein Überwachungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert, in denen:
  • 1 eine schematische Darstellung der Anordnung ist; und
  • 2A, 2B und 2C gemeinsam eine detailliertere schematische Darstellung der Anordnung der 1 zeigen.
  • Nach 1, auf die nun Bezug genommen wird, umfaßt das System eine Bewegungseinrichtung A, die eine kontinuierliche Bahn oder andere Gegenstände Oder einen anderen Gegenstand, die zu untersuchen sind, mit einstellbarer Geschwindigkeit durch eine Untersuchungsregion bewegt. Eine CCD-Kamera oder ein optoelektrisches Wandlersystem B überwacht den sich bewegenden Gegenstand durch Fokussieren eines Bildes des sich bewegenden Gegenstandes auf einen optoelektrisches Wandler. Wenn sich der Gegenstand bewegt, bewegt sich entsprechend das Bild längs des Wandlers. Eine Synchronisiersteuereinrichtung C synchronisiert und koordiniert die Bewegung des Gegenstandes und die Umsetzung des Bildes in ein elektronisches Videosignal durch die Kamera. Speziell tastet dabei der Wandler dasselbe Bildelement oder Pixel eines Bildes mehreremale ab. Die Synchronisiereinrichtung veranlaßt die mehrfachen Abtastungen entsprechend für dasselbe Pixel des Bildes, wobei jedoch bei unterschiedlichen zu integrierenden Regionen des Wandlers abgetastet wird. Die Synchronisiereinrichtung paßt vorzugsweise die Abtastung des Wandlers an die Bewegung des Gegenstandes an. Eine Qualitätskontroll-Analyseeinrichtung D analysiert das Videosignal nach Defekten, Rissen, Sprüngen oder anderen Eigenschaften der Bahn und zeigt deren Positionen an.
  • Nach 1, auf die weiterhin Bezug genommen wird, und nach den 2A, 2B und 2C umfaßt die Bewegungseinrichtung A ein konventionelles Fördermittel 10 für die Bewegung des Gegenstandes 12 durch die Untersuchungsregion 14. Die Art des Fördermittels hängt vom zu transportierenden Gegenstand ab, wie es im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen umfaßt das Fördermittel Rollen für eine fortlaufende Bahn von Fußbelägen, Tapeten oder anderen fertigen Bahn- oder Lagenwaren. Die zusammenhängende Bahn kann Polymerfolien wie MYLAR, CELANAR, KAPTON, Vinyle, Sperrholz, Papierprodukte usw. umfassen. Alternativ kann das Fördermittel ein Band umfassen, das die Artikel trägt. Wahlweise kann das Fördermittel Taschen, Nuten oder Klemmteile zur Fixierung der Position jedes aufgenommenen Gegenstandes am Band umfassen.
  • Die Untersuchungsregion 14 wird fortgesetzt durch Licht von einer Beleuchtungseinrichtung 16 beleuchtet.
  • Die Kamera B umfaßt ein optisches System wie eine Linse 20, die von der Untersuchungsregion empfangenes Licht auf einem lichtempfindlichen Bereich 22 vorzugsweise einer bidirektionalen Anordnung aus CCD-Elementen fokussiert. Die Linse fokussiert Licht, das aus der Untersuchungsregion austritt, kontinuierlich auf den lichtempfindlichen Bereich oder Abbildungsabschnitt des optoelektrischen Wandlers. Die Auflosung des resultierenden Bildes wird durch die Anzahl von CCD-Elementen in jeder Dimension bestimmt. Je mehr Elemente vorliegen, um so feiner ist die Auflosung. Eine typische Videokamera kann ein Feld mit 244 × 610 Elementen aufweisen. Für Farbdarstellung werden dreimal so viele Elemente vorgesehen. Ein Drittel der Elemente weist ein grünes Filter auf, ein Drittel der Elemente ein Blaufliter und ein Drittel der Elemente ein Rotfilter, oder es wird irgendeine andere Dreifarbfilter-Kombination, wie es im Stand der Technik geläufig ist, verwendet.
  • In herkömmlichen CCD-Kameras werden die Daten periodisch aus dem Abbildungsabschnitt 22 in einen lichtabgeschirmten Speicherabschnitt 24 während einer Vertikalrücklaufaustastungsperiode verschoben, die jedes Element des CCD-Abbildungsabschnitts Löscht oder zurückstellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Vertikal-Rücklaufsignale vernichtet , und die Übertragungszeilen des Speicherabschnitts und Abbildungsabschnitts werden beide an die Synchronisiereinrichtung C angeschlossen, um Pixelzeilen kontinuierlich mit einer Zeilenfrequenzrate auf Ausgangsregister 26 weiterzuschalten. Weist die Bahn einen "Stern" auf, der Über ein sehr kurzes Zeitintervall bezüglich der Zeilenübertragungsrate durch die Untersuchungsregion tritt, dann wird mit jedem folgenden Zeilenintervall das Bild progressiv entlang der lichtempfindlichen Fläche in den Speicherabschnitt 24 übertragen oder verschoben.
  • Dies bedeutet, daß der abgebildete Gegenstand und dessen Abbildung auf der CCD-Anordnung präzise synchron mit der Verschiebung von Ladungswerten längs der CCD-Anordnung bewegt werden. Fokussiert beispielsweise die Linse 20 eine Flache von 1 mm × 1 mm des Gegenstandes auf jedem Element der CCD-Anordnung, dann werden jedesmal, wenn der Gegenstand sich 1 mm bewegt, die Pixel- oder integrierten Lichtwerte um eine Zeile in der CCD-Anordnung verschoben. Auf diese Weise überlagern darauffolgende Bilder auf der CCD-Anordnung direkt auf den verschobenen vorhergehenden Bildern. Zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Bildwert oder eine Zeile von Bildwerten den optisch unempfindlichen Speicherabschnitt 24 des Sensors erreicht, ist die optische Information vom Gegenstand über die gesamte Transferperiode oder Übertragungsperiode (von beispielsweise 1/60 Sekunde) integriert worden. Bei der 244 × 610 CCD-Anordnung repräsentiert jeder Pixelwert die Summe von bei jedem der 244 CCD-Elemente empfangenen Lichts. Die Synchronisiereinrichtung C sorgt für eine fortgesetzte Überwachung einer präzisen Synchronisierung der Gegenstandsbewegung und des Prozesses vom Bildsensortransfer. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Geschwindigkeit der Förderrollen, Antriebsmotoren Oder dergleichen durch die Synchronisiereinrichtung in Taktsignale für die CCD-Anordnung umgesetzt.
  • Nach den 2A, 2B und 2C, auf die nun insgesamt Bezug genommen wird, empfangen taktgebende Elektronikeinheiten 30 ein Triggersignal ti von einem Fördermittelgeschwindigkeitssensor oder Tachometer 32 und erzeugen Taktimpulse ∅1A bis ∅4A und ∅1B bis ∅4B zur taktweisen Steuerung der CCD-Anordnung mit einer entsprechenden Rate. Genauer steuern die Triggersignale die Frequenz einer Abbildungsabschnittstransfertakteinrichtung 34, die Taktsignale an eine Lichtbildsensorabschnitts-Steuereinrichtung 22a und an eine Speicherabschnitts- Steuereinrichtung 24a weitergibt. Die Lichtbildsensorsteuereinrichtung 22a veranlaßt, daß die Ladung jedes Bildelements oder jeder Reihe von Elementen des Abbildungsabschnitts 22 verschoben wird. Genauer verschieben die vier Phasenabbildungsabschnitts-Transfertaktsignale ∅1A bis ∅4A die Ladung Zeile um Zeile. Nach gerade etwa 244 Impulsen oder Verschiebungsbefehlen im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Abbildungsabschnitt von 244 aktiven Zeilen ist eine Zeile aus Ladungswerten um 244 Zeilen von der ersten Zeile des Abbildungsabschnitts bis in den Speicherabschnitt 24 verschoben worden.
  • Die Taktsignale werden derart selektiert, daß der Bildtransfer mit der Bewegung des Fördermittels synchronisiert wird. Die Steuereinrichtung C liefert identische Transfertaktimpulse ∅1B bis ∅4B an die Speicherabschnitts-Steuereinrichtung 24a, wie sie an die Abbildungsabschnitts-Steuereinrichtung 22 übertragen werden, um dafür zu sorgen, daß die Daten aus dem Speicherabschnitt 24 Zeile um Zeile in die Schieberegistereinrichtung 26 geschoben werden. Um zu ermöglichen, daß die Kamera entweder im gebräuchlichen Teilbildmodus oder im zeitverzögerten Integrationsmodus arbeitet, weist der Speicherabschnitt dieselbe Größe wie der Abbildungsabschnitt auf. Falls die Kamera auf den zeitverzögerten Integrationsmodus beschränkt ist, kann der Speicherabschnitt sehr viel kleiner sein oder auch sogar entfallen.
  • Für eine Farbvideowiedergabe sind ein Schieberegister für Rot 26r, ein Schieberegister für Blau 26b und ein Schieberegister für Grün 26g vorgesehen. Sobald eine Zeile von Pixel- oder integrierten Lichtwerten aus dem Speicherabschnitt 24 in die Schieberegister übertragen worden ist, sendet eine Schieberegistertakteinrichtung 36 Dreiphasen-Schieberegistertaktsignale höherer Geschwindigkeit 0hC bis 0T3C an eine Schieberegister-Steuereinrichtung 26a. Die Schieberegister geben seriell schrittweise jeden Ladungs- oder Datenwert auf Videosignalausgangsleitungen 40, bevor die nächste Zeile aus dem Speicherabschnitt in die Schieberegister geladen wird. Daher werden zwischen Abbildungs- oder Speicherabschnitts-Transfertaktimpulsen eine Anzahl Schieberegister-Taktimpulse gleich der Anzahl von Elementen pro Zeile erzeugt, um Rot-, Grün- und Blau-Ausgangssignale auszutakten.
  • Rückkopplungsverstärker 42 kombinieren jedes der drei Farbausgangssignale mit einem Rückkopplungssignal, das einen Gleichspannungsbezugspegel vorsieht, um die Interferenzeffekte aus Taktrauschen zu minimieren. Eine die Verstärkung einstellende Verstärkungseinrichtung 44 stellt die Verstärkung sämtlicher drei Signalkomponenten entsprechend ein. Eine Schwarz- und Weiß-Farbmodusselektionseinrichtung 46 selektiert, ob ein schwarzes und weißes oder farbiges Compositvideosignal zu erzeugen ist.
  • Falls ein Schwarz/Weißbild selektiert wird, summiert eine Summiereinrichtung 50 die drei Farbkomponenten entsprechend jedem Pixel und führt die Daten einem ersten Videosignalverarbeitungskanal 52 zu. Der Videokanal umfaßt einen Impedanzeinstellverstärker 54, der ein Ausgangssignal niedriger Impedanz vorsieht, Ein Bandpaßfilter 56 entfernt jedwede noch verbliebenen Spuren aus Taktsignalrauschen Oder dergleichen. Ein Verstärker 58 mit benutzergesteuerter Verstärkung verstärkt das Signal vom Bandpaßfilter und fuhrt es einer Klemmeinrichtung 60 zu, die das Gleichspannungs-Videosignal wiederherstellt. Am Ende jeder horizontalen Abtastzeile schließt die Klemmeinrichtung einen Gleichspannungsbezugspegel kurz, um einen Gleichspannungspegel wiederherzustellen, der den Schwarz-Wert des resultierenden Bildes setzt. Eine Synchronisationsinformationseinrichtung 62 schaltet zwischen Zeilen auf Bezugsspannungen, um Austast- und Horizontalsynchronisationsinformation dem Signal hinzuzufügen. Eine Rückkopplungsschaltung 64 koppelt einen Teil des Compositvideosignals zurück, um eine phasensensitive Detektion der Taktgebung vorzusehen, um damit den Gleichspannungspegel einzurichten, der das Taktrauschen minimiert.
  • Falls eine Farbausgabe ausgewählt wird, dann schaltet die Schalteinrichtung 46 zwei Komponenten des Ausgangssignals auf analoge Videoverarbeitungskanäle 52', 52". Gemäß bestehender Konvention addiert die Synchronisationseinrichtung 62 die Synchronisationsinformation zu einer, im allgemeinen der grünen, Videokomponente. Vorzugsweise wird das Rückkopplungssignal auch auf eine einzelne der Komponenten begründet. Die Videoverarbeitungsschaltung ist auf besser als ein 256stel stabil, um eine präzise Digitalisierung und Digitalsignalverarbeitung des resultierenden Videosignals zu ermöglichen.
  • Die Qualitätskontroll-Analyseeinrichtung D empfängt das Compositvideosignal und bearbeitet es auf eine für die zu erfüllende Qualitätskontrollfunktion geeignete Weise. Beispielsweise kann die Analyseeinrichtung D das Compositsignal in ein menschenlesbares Videobild umsetzen. Alternativ kann die Analyseeinrichtung Komponenten des Videosignals entsprechend selektierten Regionen untersuchen, um zu ermitteln, ob sie vorselektierten Eigenschaften bezüglich einander, vorselektierten Standards oder dergleichen entsprechen.
  • Beispielhalber sei die Überwachung einer fortlaufenden Bahn aus festem Farbmaterial in Betracht gezogen, wobei hier das Bild der Bahn- in der Grauskala oder Farbe relativ zum Rest des Bahnbildes Änderungen zeigen kann. Die jeweilige Änderung kann das Ergebnis von Farbänderungen in der Bahn oder Oberflächendeformationen sein, die die Menge an reflektiertem Licht verändern. Die Pixelwerte des Videosignals der Bahn werden mit einer vorselektierten Grauskalencharakteristik oder einem entsprechenden Wert verglichen, um zu ermitteln, ob die Bahn über ausgewählte Toleranzen hinausgehend deformiert oder beschädigt ist. Falls die Bahn ein sich wiederholendes Muster aufweist, wird das Bild oder Videosignal mit entsprechenden Standardgrößen verglichen, die sich zyklisch mit dem Muster ändern, um zu ermitteln, ob die Bahn exakt bearbeitet worden ist. Falls die Bahn farbmäßig überwacht wird, wird jeder Bild- oder Pixelwert des Videosignals mit einem einer Mehrzahl von farbmetrischen Standards gemäß einer Position oder Stelle innerhalb des Musters verglichen. Alternativ Können die Farbe oder andere physikalische Parameter zur Sortierung verschiedener Arten oder Qualitäten oder Klassen von Produkten verwendet werden. Vielfältige andere Sortier-, Qualitätskontroll- und Akzeptanzalgorithmen Können entsprechend ihrer Eignung für die Erfordernisse der untersuchten Gegenstände realisiert und eingesetzt werden.
  • Die Synchronisiereinrichtung C umfaßt ferner einen internen 22,657 MHz-Quarzoszillator zur Vorgabe der Abbildungsabschnitts- Transfertaktimpulse in einem normalen verschachtelten Bildvideomodus. Im zeitverzögerten Integrationsmodus der vorliegenden Erfindung ersetzen die Triggersignale ti vom Tachometer 32 den Quarzoszillator als die Zeitsteuerbasis. Das Tachometer im dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt Licht bzw. eine Lichtquelle, die durch Ausnehmungen einer Scheibe scheint, die an einer Führungsrolle befestigt ist, welche sich mit der Bewegungseinrichtung dreht, wobei das Licht auf eine Photozelle trifft. Die Photozelle sendet Triggerimpulse ti jedesmal dann aus, wenn eine inkrementelle Lange des zusammenhängenden Bahngegenstandes durch die Untersuchungsregion hindurchgetreten ist. Auf diese Weise weist das Triggersignal ti eine Frequenz auf, die proportional zur Bahngeschwindigkeit ist. Die Frequenz des Triggersignals wird durch die Synchronisiereinrichtung so eingestellt, daß die Zeitsteuerung der Transfertaktsignale ∅1A bis ∅4A, ∅1B bis ∅4B und ∅1C bis ∅3C vorgesehen wird, die zur Abbildungsabschnitts- Steuereinrichtung 22a und zur Speicherabschnitts- Steuereinrichtung 24a sowie zur Auslesesteuereinrichtung 26a übertragen werden.
  • Ein Hochfrequenzdetektor 72 deaktiviert den Kristalloszillator 70 bezüglich der Synchronisierung der CCD-Kamera mit einem externen Mastertaktsignal, z.B. dem Triggersignal Oder einem anderen die Bahnbewegung anzeigenden Signal. Das Triggersignal wird durch Teiler 74, 76 frequenzmäßig eingestellt, um einen Sync- oder Mastertakt-Frequenzgenerator 78 einzustellen. Initialisierungsimpulse werden von einem Horizontalsteuereingang 80 und einem Vertikalsteuereingang 82 empfangen. Der Sync-Generator 78 synchronisiert die Horizontal- und Vertikalsteuerimpulse mit dem Mastertaktsignal.
  • Ein Multinormimpuls-Mustergenerator (MNPPG, von multi-norm pulse pattern generator) 84 wird durch den Sync-Generator und die Vertikal- und Horizontalsteuersignale gesteuert, um Taktsignale für den Abbildungsabschnitt, Speicherabschnitt und das Schieberegister eines konventionellen CCD-Videokamerabetriebs in einem Teilbild- oder Vollbildmodus (Field oder Frame-Modus) vorzusehen. Gemeinhin wird ein erstes Vierphasen-Taktsignal für den Abbildungsabschnitt vorgesehen; ferner ein zweites Vierphasen-Taktsignal für den Speicherabschnitt; und ein Dreiphasen-Taktsignal für die Schieberegister. Der Multinormimpuls-Mustergenerator liefert auch Transfergate-Impulse TG1, optische Austast- und Klemmimpulse und Start- und Stopp-Impulse zum Zurückstellen des Dreiphasentakts.
  • Jedoch werden, wie oben angezeigt, im zeitverzögerten Integrationsmodus die Pixelwerte nur in der ersten Zeile der CCD-Anordnung jedesmal erneuert. Diese Pixelwerte werden sowohl entlang des Abbildungs- als auch Speicherabschnitts mit einer selektierbaren Geschwindigkeit weitergeschoben, und es wird an jeder Position empfangenes Licht integriert. Dies steht im Gegensatz zum schnellen Transfer von Pixelwerten aus der Abbildungsregion in die Speicherregion einmal pro Teilbild im konventionellen Betrieb.
  • Ein Prozessor 90 ersetzt den Multinormimpuls-Mustergenerator im zeitverzögerten Integrationsmodus des bevorzugten Ausführungsbeispiels. Eine Frequenzeinstelleinrichtung 92, beispielsweise ein Frequenzverdoppler, stellt die Mastertaktfrequenz in geeigneter Weise auf die Anzahl von Elementzeilen in der CCD-Anordnung ein, sowie auf die Größe der Untersuchungsregion und die Reduktion der Vergrößerung des optischen Kamerasystems. Ein Zähler 94 zahlt die Taktimpulse, deren Frequenz vom Tachometer 32 bestimmt wird. Mit dem dargestellten CCD-Abbildungsabschnitt aus 244 Zeilen wird ein Sechsbitzähler verwendet, derart, daß jedes Inkrement des Zählwerts (bis auf 244) dazu führt, daß das Taktsignal die Pixelwerte eine Zeile verschiebt. Ein TDI-Funktionsgenerator 96 und eine logische Schaltung 98 werden durch das Sechsbitsignal adressiert, um das Vierphasentaktsignal gemäß dem gezahlten Sechsbitwert zu erzeugen und schrittweise weiterzuschalten. Die Zeitsteuerung des Taktsignals ist derart, daß die Pixelwerte entlang des Abbildungs- und Speicherabschnitts synchron mit der Bewegung der Bahn weitergeschoben oder schrittweise weitergeschaltet werden. Genauer erzeugen der Generator und die logische Schaltung ein Paar Vierphasentaktsignale analog zu den MNPPG-Taktsignalen zum Verschieben von Datenzeilen aus dem Speicherabschnitt in das Schieberegister, jedoch ohne die Pause für die Vertikalaustastung. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Verschiebung auf einer niedrigeren Geschwindigkeit als üblich. Das Dreiphasentaktsignal für das Schieberegister ist im wesentlichen dasselbe, wie es durch den MNPPG erzeugt wird. Nachdem der Zählwert die Anzahl von Zeilen im Abbildungsabschnitt erreicht hat, setzt die logische Schaltung 98 den Zähler 94 zurück. Ein Multiplexer 100 liefert die kontinuierlichen Vierphasentaktsignale an Vertikalsteuereinheiten 102 und 104 für den Abbildungs- bzw. Speicherabschnitt. Die Ausgänge der Vertikalsteuereinheiten 102, 104 sind kontinuierliche Vierphasentaktsignale, deren Frequenz und relative Phasenlage durch das Tachometer 32 bestimmt sind.
  • Das bevorzugte Ausführungsbeispiel kann entweder im oben beschriebenen Zeitverzögerungs-Integrationsmodus Oder wie eine gebräuchliche Videokamera betrieben werden. Wenn der zeitverzögerte Integrationsmodus ausgewählt wird, veranlaßt eine geeignete Eingabe in den Vertikalsteuereingang 82 eine Modusselektionseinrichtung 106 dazu, den Multiplexer dazu zu bringen, die oben beschriebenen TDI-Taktsequenzen an die vertikalen Steuereinheiten 102, 104 zu senden. Eine geeignete Eingabe in den Horizontalsteuereingang 80 initialisiert den Sechsbitzähler. Wenn der konventionelle Bildmodus (Frame-Modus) selektiert wird, werden konventionelle Horizontal- und Vertikalsteuersignale auf Eingänge 80, 82 gegeben, wodurch die Modusselektionseinrichtung freigeschaltet wird, den Multiplexer dazu zu veranlassen, die konventionellen Taktausgaben des MNPPG 84 weiterzugeben.
  • Das äußere Mastertaktsignal wird auch durch den Dreiphasentaktteiler 110 reduziert. Eine Taktmischeinrichtung 112 koordiniert die Dreiphasentaktsignale vom Dreiphasentaktteiler 110 mit dem Vierphasenbildtransfer-Taktsignal. Eine Spannungsverschiebungseinrichtung 114 stimmt die Dreiphasentaktsignalspannung mit der Videoausgangsschieberegistersteuerung 26a ab.
  • Text in der Zeichnung
  • 1
    • Abtastgenerator
    • Bildprozessor
    • Qualitätskontrolle-Analyse
  • 2A
    • Bilderzeugungsteil
    • Speicherteil
    • Schieberegister
  • 2B
    • 110
    Dreiphasentaktteiler
    111
    Taktmischer
    114
    Spannungsschieber
    72
    HF-Detektor
    80
    Horizontal-Steuereingang
    81
    Vertikal-Steuereingang
    78
    Synchrongenerator
    106
    Modeselektor
    94
    Zähler
    95
    Wellengenerator
    100
    Multiplexer
    102
    Vertikalsteuereinheit
    103
    Vertikalsteuereinheit
  • 2C
    • 56
    Bandpassfilter
    60
    Klemmeinrichtung
    62
    Eine Synchronisationsinfonnationseinrichtung
    D
    Qualitätskontrolle-Analyse
    64
    Rückkopplung

Claims (5)

  1. Überwachungssystem, das die nachfolgenden Elemente umfasst: ein Fördermittel (10) zum Befördern eines zu untersuchenden Gegenstandes (12) durch ein Untersuchungsgebiet (14) mit einer einstellbaren Geschwindigkeit; Beleuchtungsmittel (16) zum Beleuchten des genannten Untersuchungsgebietes (14); ein optisches System (20) zum Fokussieren eines Lichtbildes des Untersuchungsgebietes (14) auf einen Abbildungsabschnitt (22), der eine Anordnung lichtempfindlicher Elemente umfaßt, die durch das optische System (20) empfangenes Licht zur Erzeugung individueller Pixelwerte integrieren, die eine hierbei empfangene Lichtmenge anzeigen, um so ein Muster aus Pixelwerten, das die Abbildung repräsentiert, zu erzeugen; ein Übertragungsmittel (22a) zur seriellen Verschiebung der Pixelwerte über die lichtempfindlichen Elemente zur Erzeugung eines Videosignals, das diese Abbildung des Untersuchungsgebietes (14) repräsentiert; und ein Steuermittel (C) zum Steuern des Übertragungsmittels (22a), dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Steuermittel (C) die Transfereinrichtung (22a) steuert um die serielle Verschiebung der Pixelwerte an die Bewegung des Fördermittels (10) anzupassen, so dass die Pixelwerte über den Abbildungsabschnitt (22) verschoben werden, und zwar synchron zu der Bewegung des fokussierten Lichts von dem Untersuchungsgebiet (14) über den Abbildungsabschnitt (22), während sich das Fördermittel (10) derart verlagert, daß aufeinanderfolgende Bilder auf dem Abbildungsabschnitt sich direkt auf dem verschobenen vorhergehenden Bild überlagern, das das Pixelwertmuster repräsentiert, wobei das genannte Steuermittel (C) einen Taktgenerator (78) umfasst zum Erzeugen von Taktimpulsen zur Steuerung der Verschiebung von Pixelwerten über den Abbildungsabschnitt (22), wobei das genannte Steuermittel (C) weiterhin ein Überwachungsmittel (32) umfasst, das die Geschwindigkeit des Fördermittels (10) überwacht, wobei der Taktgenerator (48) mit dem Überwachungsmittel (32) verbunden ist und dass die Frequenz der von dem Taktgenerator (78) erzeugten Taktimpulse entsprechend der Geschwindigkeit des Fördermittels gesteuert wird.
  2. System nach Anspruch 1, das weiterhin die nachfolgenden Elemente aufweist: einen Speicherabschnitt (24), der mit dem Abbildungsabschnitt (22) verbunden ist, zum Empfangen von Pixelwerten von demselben, und wobei das Steuermittel (C) das Übertragungsmittel (22a) dazu veranlaßt, Pixelwerte aus dem Abbildungsabschnitt (22) in den Speicherabschnitt (24) synchron zu der Bewegung des Fördermittels (10) zu übertragen und zur Erzeugung des Videosignals die Pixelwerte seriell aus dem Speicherabschnitt (24) zu übertragen.
  3. System nach Anspruch 2, das weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: eine gemeinsame Taktanordnung (78) für den genannten Abbildungsabschnitt (22) und Speicherabschnitt (24), so daß Pixelwerte in dem Abbildungs- (22) und Speicherabschnitt (24) mit einer gemeinsamen Rate verschoben werden.
  4. System nach einem der Anspruch 1, wobei der Gegenstand (12) eine kontinuierliche Bahn umfasst.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Steuermittel (C) zusätzlich selektiv zur Steuerung der Übertragungsanordnung (22a) in einem herkömmlichen Teilbildmodus betreibbar ist.
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