DE69121545T2

DE69121545T2 - Einrichtung zur Erfassung von Fehlern an einer sich bewegenden Materialbahn

Info

Publication number: DE69121545T2
Application number: DE69121545T
Authority: DE
Inventors: Michel Carton; Jean-Pierre Viale
Original assignee: Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1990-12-24
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2011-12-20
Also published as: EP0493291B1; JPH0682388A; FR2670896B1; ATE141686T1; FR2670896A1; GR3021560T3; DK0493291T3; DE69121545D1; EP0493291A1; ES2092553T3; JP3119923B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Erfassung von Oberflächenfehlern einer sich bewegenden Materialbahn und betrifft insbesondere die Erfassung von Fehlern einer Blechbahn am Ausgange einer Kaltwalzlinie oder eines Beizbades.
Ein System zur Erfassung von Oberflächenfehlern an einer sich bewegenden Materialbahn mit folgenden Merkmalen ist bekannt:
- optischen Überprüfungseinrichtungen für die untere Fläche und optischen Überprüfungseinrichtungen für die obere Fläche der Materialbahn, die für jede Fläche eine Lichtquelle für die Beleuchtung der entsprechenden Fläche der Materialbahn und eine Videokamera aufweisen, welche im Wege des von der Fläche der Materialbahn reflektierten Lichtes der Quelle angeordnet ist,
- elektronischen Anzeigeeinrichtungen für die jeweils den optischen Überprüfungseinrichtungen für die untere und obere Fläche der Materialbahn zugeordneten Fehler, - Verarbeitungseinrichtungen für die von den elektronischen Anzeigeeinrichtungen der Fehler gelieferten Informationen,
- und mit Visualisierungseinrichtungen für die Fehler der oberen und unteren Flächen der Materialbahn, die mit den Verarbeitungseinrichtungen verbunden sind.
Dieses System zur Erfassung von Fehlern wird insbesondere in dem Dokument mit dem Titel "Surface inspection system with defect classification" der periodischen Zeitschrift IRON AND STEEL ENGINEER, Bd. 67, Nr. 5, Mai 1990, PITTSBURGH US, Seiten 26-29 geoffenbart, das den Oberbegriff des Anspruches 1 beschreibt.
Der hauptsächliche Nachteil des in diesem Dokument beschriebenen Systems liegt in der Tatsache, daß es nicht erlaubt, die Rander der Materialbahn genau zu überprüfen und zu erfassen.
Um die Ränder zu erfassen, ist ein System zum Erfassen von Konturen bekannt, das dieselben allgemeinen Mittel, wie die zuvor beschriebenen aufweist, bei welchem die elektronischen Anzeigeeinrichtungen für Fehler so ausgebildet sind, wie es im Dokument EP-0 018 861 beschrieben ist.
In diesem Dokument wird die Überprüfung nur an einer einzigen Fläche eines blattartigen Produktes, insbesondere eines Tabakblattes, durchgeführt. Der hauptsächliche Nachteil der zuvor beschriebenen Überprüfungssysteme liegt darin, daß sie auf Grund der Tatsache nicht immer eine zufriedenstellende Genauigkeit ergeben, daß die Fehler des Bleches und der Ränder desselben an einer einzigen Fläche von ein und derselben Kamera erfaßt werden.
Es erweist sich als besonders schwierig, die Stelle der Fehler auf der Materialbahn genau zu Orten, weil die Materialbahn auf ihrem Wege zu den optischen Überprüfungs- und Erfassungseinrichtungen außer Flucht geraten kann.
Wenn nämlich im Beobachtungsfelde der einzigen Überwachungskamera für die Oberfläche an einer Seite die Materialbahn von einer Walze getragen wird, so nimmt die Oberfläche der Walze rasch die Farbe der Oberfläche der Materialbahn an, und die Kamera kann dann nicht mehr die Ränder der Materialbahn verläßlich unterscheiden.
Man riskiert im übrigen, die Oberflächenfehler der Tragrolle mit den Oberflächenfehlern der Materialbahn zu verwechseln.
Wenn die Materialbahn dagegen im Beobachtungsfelde der einzigen Kamera nicht unterstützt wird, so kann man mit Hilfe der einzigen Kamera wohl die Ränder der Materialbahn genau ausmachen, aber die Lage des nicht mehr unterstützten Bandes wird sich gegenüber der Kamera verändern, was zu Problemen bei der Erfassung der Fehler führt.
Man sieht also, daß ein größerer Nachteil in der Tatsache verbleibt und darin liegt, daß die Systeme zur Erfassung von Fehlern nach dem Stande der Technik nicht immer eine zufriedenstellende Genauigkeit ergeben, insbesondere in Höhe der Lage bzw. der Erfassung der Fehler.
Die Erfindung hat demnach zum Ziel, die Genauigkeit bei der Erfassung und Ortung von Fehlern auf der Materialbahn zu verbessern.
Sie hat daher eine Einrichtung zur Erfassung von Fehlern an einer sich bewegenden Materialbahn zum Gegenstand, mit:
- optischen Überprüfungseinrichtungen für die untere Fläche der Materialbahn und optischen Überprüfungseinrichtungen für die obere Fläche der Materialbahn, welche für jede Fläche mindestens eine Lichtquelle für die Beleuchtung der entsprechenden Fläche der Materialbahn und eine Videokamera aufweist, die im Wege des von der Fläche der Materialbahn reflektierten Lichtes der Quelle angeordnet ist,
- elektronischen Anzeigeeinrichtungen für die jeweils den optischen Überprüfungseinrichtungen fur die untere und obere Fläche der Materialbahn zugeordneten Fehler,
- Verarbeitungseinrichtungen für die von den elektronischen Anzeigeeinrichtungen der Fehler gelieferten Informationen,
- und mit Visualisierungseinrichtungen für die Fehler der oberen und unteren Flächen der Materialbahn, die mit den Informationsverarbeitungseinrichtungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Anzeigeeinrichtungen für die Fehler Erfassungsseinrichtungen für die Fehlerkontur aufweisen, die jeweils an die Videokameras für die Überprüfung der oberen und unteren Fläche der Materialbahn angeschlossen sind, und daß die Einrichtung auch folgendes aufweist:
- optische Detektoreinrichtungen für die Ränder der Materialbahn, die von den optischen Überprüfungseinrichtungen für die untere und obere Fläche der Materialbahn gesondert sind und eine an einer Seite der Materialbahn angeordnete Lichtquelle und eine bezüglich der Quelle an der anderen Seite der Materialbahn angeordnete Videokamera umfassen,
- elektronische Einrichtungen zur Anzeige des Vorliegens eines Loches in der Materialbahn, die den optischen Detektoreinrichtungen für die Ränder der Materialbahn zugeordnet sind und mit der Videokamera für die Feststellung der Ränder der Materialbahn verbundene Detektoreinrichtungen für Ränder und Löcher der Materialbahn aufweisen,
- sowie Fenstergeneratoreinrichtungen für die Verarbeitung, welche folgendes umfassen:
- eine Schaltung zur Einrichtung von Toleranzen für die Feststellung der Ränder der Materialbahn durch die Detektoreinrichtungen für die Ränder und Löcher im Hinblick auf die Kompensation von Abstandsveränderungen zwischen der Videokamera und dem Bleche und von Ausrichtungsfehlern der optischen Einrichtungen für die Überprüfung und für die Detektion auf den Weg der Materialbahn;
- und einen Fenstergenerator für die Zeilenverarbeitung, dessen Eingang mit einem Ausgang der Detektoreinrichtungen für Ränder und Löcher der Materialbahn verbunden ist, und dessen Ausgang an die entsprechenden Eingänge der Detektoreinrichtungen angeschlossen ist.
Die Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beschreibung besser verständlich, die alleiniglich beispielhalber gegeben ist, und die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, in welchen:
- die Fig. 1 eine schematische Teilansicht einer Blechwalzlinie ist, die den Standort der Einrichtung zur Erfassung von Fehlern gemäß der Erfindung zeigt;
- die Fig. 2 ein Übersichtsschema der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erfassung von Fehlern darstellt;
- die Fig. 3 ein Übersichtsschema der allgemeinen elektronischen und informatischen Organisationsstruktur ist, welche den optischen Einrichtungen der erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtung zugeordnet ist;
- die Fig. 4 ein ins einzelne gehendes Schema der materiellen Organisation des elektronischen Teiles der erfindungsgemäßen Einrichtung ist;
- die Fig. 5 ein Übersichtsschema einer Schaltung zur Erfassung der Ränder der sich bewegenden Materialbahn bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist;
- die Fig. 6 ein ins einzelne gehendes Schema der Schaltung der Fig. 5 ist; und
die Fig. 7 ein Diagramm in Funktion der Zeit ist, welches Signale der Schaltung zur Erfassung der Ränder der Fig. 6 veranschaulicht.
Die Fig. 1 ist eine schematische Teildarstellung einer Walzanlage und insbesondere desjenigen Teiles einer solchen Anlage, welcher zwischen dem Ausgange der Beizanlage und dem Eingange der Kaltwalzanlage gelegen ist.
Diese Anlage weist einen Ausgangsabschnitt 1 der Beizanlage auf, welcher eine von Walzen 4, 5, 6 und 7 gebildete Schlaufe 3 aufweist. Die Schlaufe ist von einer Spannschlaufe 8 für die Materialbahn gefolgt.
Die Schlaufe 8 wird von vier paarweise angeordneten Walzen 9, 10, 11 und 12 gebildet.
Die Spannschlaufe 8 stellt den Bereich dar, in dem die erfindungsgemäße Einrichtung eingesetzt ist. Sie ist von einem Akkumulatorabschnitte 13 für die Materialbahn gefolgt, der von Umlenkwalzen 14, 15, 16, 17 und 18 sowie von Spannwalzen 19 und 20 gebildet ist.
Der Akkumulatorabschnitt ist seinerseits von einem Tandemeingangsabschnitt 21 der Kaltwalzanlage gefolgt. Der Abschnitt 21 wird hier nicht im einzelnen beschrieben, weil er nicht unmittelbar in die Ausführung der Erfindung eingreift.
Das in Fig. 2 dargestellte Übersichtsschema weist die Spannschlaufe 8 bzw. den Spanner auf.
Den Zylindern 9 und 10 des Spanners sind Überprüfungseinrichtungen für die untere Fläche des Bleches T entlang einer Erzeugenden des Zylinders 9 zugeordnet.
Den Zylindern 11 und 12 sind Überprüfungseinrichtungen für die obere Fläche des Bleches T entlang einer Erzeugenden des Zylinders 12 zugeordnet.
Die Überprüfungseinrichtungen für die untere Fläche weisen eine ausrichtbare Rampenbeleuchtung 25 auf, die auf einem stationären Träger 26 montiert und gegen eine Erzeugende des Zylinders 9 gerichtet ist. Der Rampenbeleuchtung 25 ist eine Ladungskopplungskamera 27 zugeordnet, die ebenfalls ausrichtbar und von einem stationären Träger 28 gehalten ist.
Ebenso sind die Überprüfungseinrichtungen für die obere Fläche des Bleches T von einer Rampenbeleuchtung 29 gebildet, die von einem stationären Träger 30 gehalten und gegen eine Erzeugende des Zylinders 12 gerichtet ist, sowie von einer Ladungskopplungskamera 31, die von einem stationären Träger 32 gehalten ist.
In vorteilhafter Weise besitzen die Kameras 27 und 31 Balken mit CCD-Zeilen und sind mit einem Objektiv versehen, welches es gestattet, die gesamte Breite des Bleches T zu überprüfen.
Diese Einrichtung weist überdies einen dritten Detektor 33 auf, der dazu bestimmt ist, die Löcher im Blech sowie die Ränder desselben zu überwachen. Sie ist oberhalb eines geraden Abschnittes des Bleches T, stromaufwärts des Spanners 8, angeordnet.
Sie arbeitet mit einer Lichtquelle 34 zusammen, die oberhalb des Bleches T gelegen ist.
Der Detektor 33 ist ebenfalls vom CCD-Typ und arbeitet demnach mit der Transparenz.
Die Ausgänge der Kameras 27 und 31 sind jeweils mit den Eingängen elektronischer Anzeigesysteme 35, 36 für die Fehler der entsprechenden Flächen des Bleches verbunden.
Der Lochdetektor 33 ist mit dem Eingange eines elektronischen Anzeigesystems 37 für das Vorliegen eines Loches im Bleche T verbunden.
Die Systeme 35, 36, 37 weisen jeweils einen Alarmausgang für einen Oberflächenfehler und das System 37 einen Alarmausgang für ein Loch auf, die jeweils an einen entsprechenden Eingang eines Computers 38 angeschlossen sind.
Dieser ist über bidirektionelle Verbindungen 39, 40 an die elektronischen Systeme 35, 36 und über eine Verbindung 41 an eine Fernbetriebseinheit 42 angeschlossen.
Er weist schließlich Verbindungen 43 mit dem (nicht dargestellten) System auf, das den Ablauf in der Anlage steuert.
Das Schema der Fig. 3 stellt die allgemeine Organisation der elektronischen und informatischen Struktur der Einrichtung dar.
Die CCD-Kameras 27, 31 sind jeweils an digitale Verarbeitungseinrichtungen 45, 46 für die die untere und obere Fläche des Bleches T betreffenden Signale angeschlossen, wogegen die Kamera 33 zur Erfassung der Lage der Ränder des Bleches und für die Feststellung von Löchern desselben mit Verarbeitungseinrichtungen 47 verbunden ist.
Die digitalen Verarbeitungseinrichtungen 45, 46 sind außerdem mit den Kameras 27 und 31 jeweils über Steuerleitungen 48, 49 verbunden.
Erfindungsgemäß sind sie überdies an Verarbeitungseinrichtungen 47 für die Signale der Rändererfassung angeschlossen.
Die CCD-Kameras 27 und 31 für die Überprüfung der Flächen des Bleches T sind außerdem mit digitalen Bildspeichern 50, 51 verbunden, die für die Speicherung der Ausgangssignale der Kameras bestimmt sind. Diese digitalen Bildspeicher 50, 51 sind jeweils an Visualisierungseinrichtungen 52, 53 angeschlossen, die von der Fernbetriebseinheit 42 der Einrichtung nach Fig. 2 gebildet sein können.
Die Verarbeitungseinrichtungen 45, 46, 47 und die Speicher 50, 51 sind mit einem Computerbus bzw. einen Q-Bus 54 verbunden, der seinerseits an einen Computer 55, beispielsweise der Type Microvax, und an einen Massenspeicher 56 angeschlossen ist. Der Computer 55 weist einen Bus 57 für die Verbindung mit dem übrigen Verarbeitungssystem auf.
In Fig. 4 ist die materielle Organisation des elektronischen Teiles der erfindungsgemäßen Einrichtung im einzelnen dargestellt.
Dieser elektronische Signalverarbeitungsteil gruppiert die folgenden Funktionen:
- Fehlererfassung durch digitale Filtrierung und Zählung der Flächenpunkte, die die Schwelle des verwendeten Filters überschreiten;
- Visualisierung eines Bildes in Echtzeit;
- Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Bleches;
- Erfassung der Ränder des Bleches;
- Schnittstelle mit dem Rechner (Q-Bus von DEC);
- Steuerung des Wandlers durch programmierte Fernsteuerung.
In Fig. 4 findet man wieder die Kameras 27, 31 und 33, welche in der Tat Balken mit CCD-Zeilen aufweisen, denen Aufbereitungseinrichtungen mit 2048 Punkten zugeordnet sind.
Die Ausgänge der Kameras 27 und 31 sind an die Eingänge von Videoverstärkern 60, 61 angeschlossen.
Der Ausgang der Kamera 33 ist ebenfalls mit dem Eingange eines Videoverstärkers 62 verbunden.
Die Ausgänge der Videoverstärker 60, 61 der Überprüfungspfade für die untere und obere Fläche des Bleches T sind mit ersten Eingängen von Konturerfassungsschaltungen 63, 64 durch ein Prewitt-Filter verbunden, denen jeweils eine Schaltung 65, 66 zur Erstellung einer Prewitt-Schwelle zugeordnet ist.
Der Ausgang des Videoverstärkers 62 des Pfades zur Erfassung von Löchern und der Ränder des Bleches ist mit einem Eingange einer Schaltung 67 zur Erfassung von Löchern und der Ränder des Bleches T verbunden.
Es ist außerdem ein Tachogenerator 68 vorgesehen, der mechanisch an eine Walze der Walzlinie der Fig. 1 angekuppelt ist, und dessen Ausgang mit dem Eingange einer Synchronisationsschaltung 69 verbunden ist.
Ein Ausgang der Schaltung 69 ist mit den Synchronisationseingängen der Kameras 27, 31, 33 verbunden.
Ein anderer Ausgang der Schaltung 69 ist an die Synchronisationseingänge der Detektorkreise 63, 64 und 67 angeschlossen.
Um die Verbindung der digitalen Verarbeitungseinrichtungen 45 und 46 mit der Verarbeitungseinrichtung 47 für die Rändererfassungssignale zu sichern, ist erfindungsgemäß ein dritter Ausgang der Schaltung 69 mit einem Eingange eines Fenstergenerators 70 für die Zeilenverarbeitung verbunden, dessen einer Eingang an den Ausgang der Schaltung zur Feststellung von Löchern und der Ränder des Bleches angeschlossen ist, und dessen Ausgang mit den entsprechenden Eingängen der Detektorkreise 63, 64 und 67 verbunden ist.
Die Ausgänge der Videoverstärker 60 und 61 sind überdies mit Kontureinprägeschaltungen 72, 73 verbunden, welche übrigens die Ausgangssignale der Konturdetektoren 63, 64 erhalten.
Der Schaltung 67 für die Feststellung von Löchern und der Ränder ist ein Toleranzkreis 74 zugeordnet.
Der Ausgang des Konturendetektors 63 für die untere Fläche ist mit dem Eingange eines Zählkreises 75 für die Flächenfehler der unteren Fläche verbunden, dem eine Flächenschwellwertschaltung 76 zugeordnet ist.
Ebenso ist der Ausgang des Konturendetektors 64 für die obere Fläche mit dem Eingange eines Zählkreises 77 für die Flächenfehler verbunden, dem eine Flächenschwellwertschaltung 78 zugeordnet ist.
Die Schaltungen 75, 76 und 77, 78 sind jeweils mit Komparatoren 79, 80 verbunden, deren Ausgänge ihrerseits an eine Unterbrechungssteuerschaltung 81 angeschlossen sind, die auch unmittelbar mit dem Ausgange der Schaltung 67 für die Feststellung von Löchern und der Ränder verbunden ist.
Die Schaltung 81 ist über einen Bus 82 an den Computer 55 (Fig. 3) angeschlossen.
Der letztere ist jeweils über einen Bus 83 bzw. 84 an ein allgemeines Informatiksystem des Unternehmens und insbesondere an einen Speicher 85 angeschlossen, der die Informationen über das Produkt enthält, sowie an ein System 86, welches die Synchronisationsprogramme für den Ablauf der industriellen Verfahrensschritte enthält.
Die Kontureinprägeschaltungen 72, 73 sind mit dem Computer 38 (Fig. 2) und insbesondere mit oberen und unteren Digitalisier- und Speicherschaltungen 87 bzw. 88 verbunden, deren Ausgänge über einen Multiplexer bei 89 an einen Videoeinprager 90 angeschlossen sind, der seinerseits mit dem Visualisationsmonitor 52 (Fig. 2) verbunden ist.
Die Einrichtung nach Fig. 4, die letztlich an die Schaltung 74 zur Erstellung einer Toleranz für die Löcher und die Ränder des Bleches angeschlossen ist, weist eine Schaltung 91 zur Bildung von Verschiebungs- und Sprungsignalen auf, mit der eine Fensterbildungsschaltung 92 für das Bild verbunden ist, deren Ausgang an die entsprechenden Eingänge der Digitalisier- und Bildspeicherschaltungen 87 bzw. 88 angeschlossen ist, welche von den Überprüfungskameras 27 und 31 für die untere und obere Fläche des Bleches T kommen. Der Computer 55 ist über einen Bus 92a mit einem geteilten Speicher 92b verbunden, der Teil des Computers 38 ist.
In den Fig. 5 und 6 wurden in einem Übersichtsschema die Detektoreinrichtungen für die Ränder des Bleches T dargestellt, die einen Teil der erfindungsgemäßen Überprüfungseinrichtung bilden.
Diese Einrichtung ist der Kamera 33 der Fig. 2 bis 4 zugeordnet.
Sie ist in Fig. 4 durch ein Rechteck 67 dargestellt.
Die in Fig. 5 durch ein Rechteck veranschaulichte Kamera 33 ist mit ihrem Signalausgang an eine Videosignalformerschaltung 93 mit einem Komparator angeschlossen.
Der Ausgang dieser Schaltung ist mit einem Detektorkreis 94 für die erste, vom Videosignal abfallenden Vorderseite verbunden, die den ersten angetroffenen Rand des Bandes darstellt, sowie mit Detektorkreis 95 für alle aufsteigenden Vorderflanken, welche die Löcher im Blech sowie den zweiten Rand desselben darstellen.
Die Ausgänge der Kreise 94 und 95 sind mit einem doppelten Pufferkreis 96 mit einem ersten Register 97 für die Speicherung des linken Randes und einem ersten Register 98 zur Speicherung des rechten Randes verbunden.
An diese beiden ersten Register 97, 98 sind zweite Register 99, 100 für die Speicherung der Adresse des linken und des rechten Randes angeschlossen.
Die Schaltung weist überdies einen Synchronsignalgenerator 101 auf, dessen Leitungsausgang 102 mit der CCD- Kamera 33 sowie mit einem Eingang des Rückstelleingangs eines Adressenzählers 103 verbunden ist, und dessen Pixelausgang 104 ebenfalls mit der CCD-Kamera 33 sowie mit einem Eingang des Zählers 103 zur Weiterschaltung der Adresse verbunden ist.
Der Leitungsausgang 102 des Generators 101 ist ausserdem mit den Eingängen der zweiten Register 99 und 100 des doppelten Tamponkreises 96 verbunden.
Der Ausgang des Adressenzählers 103 ist an die Eingänge der ersten Register 97, 98 des doppelten Pufferkreises 96 sowie an erste Eingänge von Digitalkomparatoren 105, 106 angeschlossen, deren zweite Eingänge mit den Ausgängen der zweiten Register 99 bzw. 100 verbunden sind.
Die Ausgänge der Komparatoren 105 und 106 sind mit den entsprechenden Eingängen eines Fensterkreises 107 für die Verarbeitung verbunden.
Wie man aus Fig. 2 ersieht, bewegt sich das Blech in der "Transparenz"-Betriebsart zur Erfassung der Ränder zwischen der Kamera 33 und der Lichtquelle 34.
In der Betriebsart mit Reflexion bzw. mit streifender Beleuchtung für die Verarbeitung des entsprechenden Bildes bei der Erfassung von Oberflächenfehlern sind die Kameras und die Lichtquellen an derselben Seite des zu untersuchenden Bleches angeordnet.
Die Dynamik des von der im Transparenzbetrieb arbeitenden Kamera 33 abgegebenen Videosignals beträgt etwa 1 Volt (1V = Wert für weiß, 0V = Wert für schwarz).
- Die Amplitude dieses Signals beträgt 1V zwischen dem Zeilenanfang und dem Auftreten des linken Randes des Bleches.
- Zwischen dem linken Rand und dem rechten Rand beträgt die Amplitude 0V, da die Kamera kein Licht der Lichtquelle 34 mehr empfängt.
- Bei Auftreten eines Loches im Blech beträgt die Amplitude des Ausgangssignales der Kamera 1V.
- Zwischen dem rechten Rande und dem Ende der Zeile steigt die Amplitude wieder auf 1V an.
Das durch den Komparator 93 geformte Videosignal besitzt dieselbe Form wie das ursprüngliche Videosignal, aber sein Niveau ist ein TTL-Niveau (0-5V).
Der Abstand zwischen dem Blech und den Kameras muß streng identisch sein, und die Objektive müssen dieselben Brennpunkte haben, so daß dasselbe Pixel jeder Kamera demselben Abszissenwert am Bleche T entspricht.
Die Funktion der Erfassung der Ränder des Bleches wird nun unter Bezugnahme auf das Schema der Fig. 6 beschrieben.
Der erste in der Videozeile angetroffene Übergang. von HOCH nach TIEF entspricht dem linken Blechrand.
Der letzte Übergang des Videosignals von TIEF nach HOCH entspricht dem rechten Blechrand.
Mehrere Übergänge von TIEF nach HOCH in derselben Zeile bedeuten, daß es mindestens ein Loch im Blech gibt.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, wird das Signal ZEILENANFANG an einen Eingang einer Kippstufe 110 angelegt, die mit dem anderen ihrer Eingänge mit dem Ausgang des Adressenzählers 103 verbunden ist.
Der Ausgang der Kippstufe 110 ist an einen Eingang eines UND-Gatters 111 gelegt, dessen anderer Eingang mit einem Signaleingang WEITERSCHALTUNG DER ADRESSE verbunden ist.
Der Ausgang des UND-Gatters 111 ist mit dem Eingange des Adressenzählers 103 verbunden.
Die Schaltung der Fig. 6 weist außerdem eine Kippstufe 112 auf, von der der eine Eingang an einen Ausgang des Adressenzählers 103 angeschlossen ist und ein Signal der laufenden Adresse erhält. Ein anderer seiner Eingänge ist mit dem Ausgang eines Adressenkomparators 113 verbunden, der ebenfalls am Ausgang für die laufende Adresse des Adressenzählers 103 gelegt ist.
Der Ausgang der Kippstufe 112 ist an einen Eingang eines UND-Gatters 114 gelegt, dessen anderer Eingang das Signal WEITERSCHALTUNG DER ADRESSE erhält.
Der Ausgang des UND-Gatters 114 ist mit einem Eingang einer Kippstufe 115 verbunden, deren Ausgang an einen Eingang einer Kippstufe 116 gelegt ist.
Die Kippstufen 115 und 116 erhalten überdies ein Signal ZEILENANFANG, das ferner an die dem Adressenzähler 103 zugehörige Kippstufe 110 gelegt wird.
Der Ausgang der Kippstufe 116 ist an ein erstes Adressenregister 117 für den linken Rand angeschlossen, das übrigens mit dem Ausgange des Adressenzählers 103 verbunden ist
Das Signal ZEILENANFANG wird über einen Inverter 118 auch an ein zweites Adressenregister 119 für den linken Rand übertragen sowie an ein zweites Adressenregister 120 für den rechten Rand.
Der Ausgang des Adressenzählers 103 ist überdies mit dem Eingange eines Adressenkornparators 121 für den linken Rand sowie an den Eingang eines Adressenkomparators 122 für den rechten Rand verbunden.
Die Schaltung der Fig. 6 weist überdies eine Kippstufe 123 auf, die an ihrem Eingang ein Signal VIDEOSIGNALFORMUNG (TTL) erhält, welches nach Inversion in einem Inverter auch an die Kippstufe 115 gelegt wird.
Die Kippstufe 123 erhält auch das Signal ZEILENANFANG und ist an den Ausgang des UND-Gatters 114 angeschlossen. Ihr Ausgang ist mit dem Eingange eines ersten Adressenregisters 125 für den rechten Rand verbunden, welches ebenfalls an den Ausgang des Adressenzählers 103 gelegt ist.
Der Ausgang des ersten Adressenregisters 125 für den rechten Rand ist mit dem Eingang des zweiten Adressenregisters 120 für den rechten Rand verbunden.
Die Ausgänge der Adressenkomparatoren für den linken und den rechten Rand 121, 122 sind an eine Kippstufe 126 für die Erzeugung eines Fenstersignales für die Verarbeitung angeschlossen.
Die Ausgangsbedingungen sind die folgenden:
Eine von 2048 Pixel gebildete Zeile weist die Adressen von 0 bis 2047 auf.
Der Adressenzähler 103 bleibt bei 2047 blockiert, was sich durch einen ersten Zustand der Kippstufe 110 bis zum Auftreten des folgenden Signales "ZEILENANFANG" überträgt.
Durch die Kippstufe 112 wird zwischen den Adressen 8 und 2040 ein Fenster mit der Erlaubnis zur Erfassung der Ränder des Bleches geschaffen.
Bit 3 der Wertigkeit 8, welches vom Adressenzähler 103 kommt, trifft die Kippstufe 112 in ihrem Zustande HOCH.
Die Dekodierung der Adresse 2040 stellt die Kippstufe 112 auf Null, wenn die 8 Bit starker Wertigkeit positioniert sind.
Das Signal "ZEILENANFANG" entspannt die Kippstufen 115 und 116.
Nun soll die Erfassung des linken Randes des Bleches T untersucht werden.
Das geformte und dann invertierte Videosignal wird an die Klemme DBG-1 der Kippstufe BG-1 115 gelegt, während die Klemme CLKG-1 über das UND-Gatter 114, dessen Eingang mit dem Ausgange der Kippstufe 112 verbunden ist, ausschließlich zwischen den Adressen 8 und 2040 am Befehl "WEITERSCHALTUNG DER ADRESSE" liegt.
Daraus ergibt sich, daß der Ausgang QBG-1 dieser Kippstufe dem Eingange DBG-1 folgt, jedoch "synchron".
Dieser Ausgang QBG-1 ist mit dem Eingang CLKBG-2 der folgenden Kippstufe 116 GB-2 verbunden, wobei PRBG2 und DBG-2 auf 5V gehalten sind.
Der Ausgang QBG-2 der Kippstufe 116 geht im Augenblicke der ersten, sich aus dem INVERTIERTEN VIDEOSIGNAL erhebenden Vorderflanke in den Hoch-Zustand und bleibt darin bis zur Entspannung der Kippstufen (Zeilenanfang).
Das in Fig. 7 dargestellte Zeitdiagramm veranschaulicht diese Situation. In dieser Figur wurde die Gesamtheit der Signale für eine Abtastzeile n dargestellt.
Der aufsteigende Übergang dient als Taktsignal für das erste Adressenspeicherregister 117 RG-1 mit 11 Bit. Dieses Register trifft im Augenblicke des Überganges im Speicher auf die "laufende" Adresse.
Zur Erfassung des rechten Randes wird das Videosignal den Kontakt DBG der Kippstufe 123 BD gelegt. Die Klemme CLKBD ist ausschließlich zwischen den Adressen 8 und 2040 an den Befehl "WEITERSCHALTUNG DER ADRESSE" gelegt; somit folgt der Ausgang QBD in der Synchronbetriebsweise BD.
Jeder aufsteigende Übergang des Signales QBD veranlaßt unter Einwirkung auf die Klemme CLKRD-1 des Speicherregisters 125 RD-1 die Speicherung der laufenden Adresse.
Die in diesem Register am Ende der Zeile enthaltene Adresse ist die Adresse des rechten Randes.
Das Vorliegen eines Loches im Blech veranlaßt eine Zwischenspeicherung.
Am Ende einer betrachteten Zeile n enthalten die Register 117 und 125 bzw. RG-1 und RD-1 jeweils die Adresse des linken Randes und diejenige des rechten Randes des Bleches.
Zu Beginn der folgenden Zeile n + 1 werden diese Adressen durch die Wirkung des Signales "INVERTIERTER ZEILENANFANG" an den Taktanschlüssen der Register RG-2, RD-2 auf diese letzteren Register übertragen, womit die Register 117 und 125 frei werden, damit sie die Adressen des linken und rechten Randes der Zeile n + 1 speichern können.
Somit enthält das Register 119 RG-2 zu Beginn der Zeile n + 1 die Adresse des linken Blechrandes, und das Register RD-2 enthält die Adresse des rechten Blechrandes der Zeile n.
Die Erzeugung des Verarbeitungsfensters findet wie folgt statt.
In der Zeile n + 1:
- Der Inhalt des Registers 119 RG-2, welches die in der Zeile n aufgenommene Adresse des linken Randes enthält, wird im Komparator 121 mit der laufenden Adresse verglichen. Bei Gleichheit wird die Kippstufe 126 gespannt;
Der Inhalt des Registers 120 RD-2, welches die in der Zeile n aufgenommene Adresse des rechten Randes enthält, wird im Komparator 122 mit der laufenden Adresse verglichen. Bei Gleichheit wird die Kippstufe 126 entspannt.
Um sicher zu sein, ein Signal nur bei Vorliegen des Bleches zu verarbeiten, fügt man an die Adresse des linken Randes eine Verschiebung und zieht diese von der des rechten Randes wieder ab.
Diese Vorgehensweise erlaubt es - ausgehend von einer Dekodierung, der man eine Adressverschiebung hinzufügt - eine Zone jeder Videozeile zu begrenzen, während welcher die Verarbeitung des Signales für gültig erklärt werden muß.
Die neuerliche Aktualisierung dieser Zone erfolgt an jedem Zeilenende.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Erfassen eines Oberflächenfehlers auf dem Bleche T wird nun, beispielsweise unter Betrachtung der Überprüfungskamera 27 für die untere Fläche des Bleches und des entsprechenden, in Fig. 4 dargestellten Verarbeitungspfades, beschrieben.
Die durch den Kreis 69, ausgehend von dem von einer Walze der Walzlinie angetriebenen Tachogenerator 68 synchronisierte Kamera 27 sichert die Aufnahme von 2048 Bildpunkten pro Zeilenabtastung des Bereiches der unteren Fläche des Bleches T, welches auf der Walze 9 vorbeizieht und vom Rampenlicht 25 beleuchtet wird.
Die Ausgangssignale der Kamera 27 werden im Verstärker 60 verstärkt und dem Konturendetektor 63 zugeführt, der auch ein Signal des Generatorkreises 70 für das Zeilenverarbeitungsfenster sowie ein Synchronsignal vom Kreise 69 erhält.
Der Detektorkreis 63 erhält auch einen Prewitt- Schwellwert von der Schaltung 65, und falls das von der Kamera 27 erhaltene Signal größer als der Prewitt-Schwellwert ist, liefert er ein Fehlersignal, welches an den Fehlerzähler 75 gelegt wird.
Dieser erhält ein Flächenschwellwertsignal für den Fehler, das von der Schaltung 76 in 16 Bit kodiert ist.
Wenn die Anzahl der fehlerhaften Punkte eines Bildes den Flächenschwellwert erreicht, liefert der Komparator 79 ein Unterbrechungssignal an den entsprechenden Eingang des Schnittstellenkreises 81. Die entsprechende Information wird an den Computer 55 übertragen, und von diesem an den Speicher 85 für die Speicherung von Informationen über das Produkt. Überdies wird ein Unterbrechungssignal an das System 86 übertragen.
Das Ausgangssignal der Kamera wird überdies nach Verstärkung an die Einprägeschaltung 72 für Konturen und sodann an den Digitalisier- und Speicherkreis 88 des Computers 38 gelegt.
Der Kreis 88 erhält überdies ein von der Schaltung 92, ausgehend von einem von der Schaltung 91 erzeugten Verschiebungs- und Sprungsignal, erzeugtes Bildfenstersignal, welches es erlaubt, im Speicher für die Visualisierung von "n" (beispielsweise 4) Pixeln der Verarbeitungszeile nur ein Pixel zu behalten, um den Speicher nicht zu überladen.
Der Digitalisierkreis 88 betrachtet nur jene von der Schaltung 72 kommenden Signale, welche in dem durch den Fensterbildungskreis 92 definierten Fenster enthalten sind, und das der Nutzbreite des Bleches T entspricht.
Die Erzeugung des Verarbeitungsfensters wurde unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.
Die digitalisierten, die zu überprüfenden Fehler darstellenden Bilder werden multiplexiert und werden an den Videoeinpräger 90 geliefert, der das Erscheinen am Schirm des Monitors 42 für Informationen betreffend die an der unteren und oberen Fläche des Bleches festgestellten Fehler befiehlt.
Die Funktion des der Kamera 31 zur Überprüfung der unteren Fläche des Bleches zugehörigen Pfades ist dieselbe wie diejenige des der Kamera 27 zur Überprüfung der unteren Fläche zugehörigen Pfades.
Die Erfassung von Löchern im Blech veranlaßt die Aussendung eines Unterbrechungssignales durch den Detektor 67, welches durch den Schnittstellenkreis 81 an den Computer 55 und dann an die Schaltung 86 zur Synchronisation des Ablaufes des industriellen Vorganges übertragen wird.

Claims

1. Einrichtung zur Erfassung von Fehlern an einer sich bewegenden Materialbahn, mit:

- optischen Überprüfungseinrichtungen (25, 27) für die untere Fläche und optischen Überprüfungseinrichtungen (29, 31) für die obere Fläche der Materialbahn, wovon eine jede eine Lichtquelle (25, 29) für die Beleuchtung der entsprechenden Fläche der Materialbahn und eine Videokamera (27, 31) aufweist, welche im Wege des von der Fläche der Materialbahn reflektierten Lichtes der Quelle (25, 29) angeordnet ist,

- elektronischen Anzeigeeinrichtungen (35, 36) für die jeweils den optischen Überprüfungseinrichtungen (25, 27, 29, 31) für die untere und obere Fläche der Materialbahn zugeordneten Fehler,

- Verarbeitungseinrichtungen (38) für die von den elektronischen Anzeigeeinrichtungen (35, 36) der Fehler gelieferten Informationen,

- und mit Visualisierungseinrichtungen (42) für die "Fehler der oberen und unteren Flächen der Materialbahn, die mit den Verarbeitungseinrichtungen (38) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Anzeigeeinrichtungen (35, 36) für die Fehler Fehlererfassungsseinrichtungen (63, 65, 64, 66) für die Fehlerkontur aufweisen, die jeweils an die Videokamera (27, 31) für die Überprüfung der oberen und unteren Fläche der Materialbahn angeschlossen sind, und daß die Einrichtung auch folgendes aufweist:

- optische Detektoreinrichtungen (33, 34) für die Ränder der Materialbahn, die von den optischen Überprüfungseinrichtungen (25, 27, 29, 31) für die untere und obere Fläche der Materialbahn gesondert sind und eine an einer Seite der Materialbahn angeordnete Lichtquelle (34) und eine bezüglich der Quelle (34) an der anderen Seite der Materialbahn angeordnete Videokamera (33) umfassen,

- elektronische Einrichtungen (37) zur Anzeige des Vorliegens eines Loches in der Materialbahn, die den optischen Detektoreinrichtungen (33, 34) für die Ränder der Materialbahn zugeordnet ist und mit der Videokamera (33) für die Feststellung der Ränder der Materialbahn verbundene Detektoreinrichtungen (67) für Ränder und Löcher der Materialbahn aufweist,

- sowie Fenstergeneratoreinrichtungen für die Verarbeitung, welche folgendes umfassen:

- eine Schaltung (74) zur Einrichtung von Toleranzen für die Feststellung der Ränder der Materialbahn durch die Detektoreinrichtungen (67) im Hinblick auf die Kompensation von Abstandsveränderungen zwischen der Videokamera (27, 31, 33) und der Materialbahn und von Ausrichtungsfehlern der optischen Einrichtungen für die Überprüfung und für die Detektion auf den Weg der Materialbahn;

und einen mitlaufenden Fenstergenerator (70), dessen Eingang mit einem Ausgang der Detektoreinrichtungen (67) für Ränder und Löcher der Materialbahn verbunden ist, und dessen Ausgang an die entsprechenden Eingänge der Detektorkreise (63, 64) angeschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Anzeigeeinrichtungen (35, 36) der Fehler auch folgendes aufweisen:

- Zähleinrichtungen (75, 76, 79, 77, 78, 80) für Flächenfehler, die mit den Detektoreinrichtungen (63, 65, 64, 66) für die Fehlerkonturen verbunden sind;

- eine Schnittstelle (81) für die Übertragung von Unterbrechungssignalen an einen Computer (55) für die Verarbeitung von Fehlerinformationen;

- eine Einrichtung (85) zum Speichern von Fehlern;

- und eine vom Computer gesteuerte Synchronisationseinrichtung (88) für den Ablauf des Vorganges.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtungen (67) für Ränder und Löcher der Materialbahn über die Schnittstelle (81) mit dem Computer (55) für die Verarbeitung von Fehlerinformationen verbunden sind, um diesem Unterbrechungssignale im Falle des Vorliegens von Löchern in der Materialbahn zu liefern.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtungen (38) für die Informationen von einem Steuercomputer für die Anzeige am Monitor (42) gebildet sind, wobei sie folgendes aufweist:

- eine Einprägeschaltung (72, 73) für Konturen, die an jede Kamera (27, 31) für die Überprüfung der unteren und oberen Fläche der Materialbahn angeschlossen ist;

- einen Digitalisier- und Speicherkreis (87, 88) für Konturen, der mit jeder Einprägeschaltung (72, 73) für Konturen verbunden ist;

- einen Multiplexer (89) für die Ausgangssignale der Digitalisierkreise (87, 88);

- einen zwischen den Multiplexer (89) und den Visualisationsmonitor (42) geschalteten Videoeinpräger (90);

- und einen geteilten Speicher (92b), der über einen Bus (92a) an den Computer (55) angeschlossen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenstergeneratoreinrichtungen für die Verarbeitung überdies eine Fensterbildungsschaltung (92) für das Bild aufweisen, die mit einer Schaltung (91) zur Erstellung von Verschiebungs- und Sprungsignalen verbunden ist, welche zum Anlegen von Fenstersignalen für die Verarbeitung an die Digitalisier- und Speicherkreise (87, 88) bestimmt ist, welche zum Sichern der Berücksichtigung nützlicher Konturen der Materialbahn dienen.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenstergeneratoreinrichtungen für die Verarbeitung einen Detektorkreis (94) für die erste Vorderseite aufweisen, die von demjenigen Videosignal abstammt, welches von der Videokamera (33) für die Feststellung der Ränder der Materialbahn kommt, sowie einen Kreis zum Erfassen aller Vorderseiten, die sich aus diesem Signal erheben, einem doppelten Tamponkreis (96), der ein erstes Speicherregister (97) für den linken Rand und ein erstes Speicherregister (98) für den rechten Rand aufweist, mit denen jeweils ein zweites Speicherregister (99) für den linken Rand und ein zweites Speicherregister (100) für den rechten Rand verbunden sind, wobei die Ausgänge der zweiten Register jeweils an die Eingänge von Komparatoren (105, 106) angeschlossen sind, welche an weiteren Eingängen die Ausgangssignale eines Adressierzählers (103) erhalten, der mit der Videokamera (33) zum Feststellen der Ränder der Materialbahn verbunden ist.