DE69229206T2

DE69229206T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Abbildung der Oberfläche eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE69229206T2
Application number: DE69229206T
Authority: DE
Inventors: Takao Okada; Katsuyuki Suzuki
Original assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd
Current assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2012-09-09
Also published as: EP0532259A2; DE69229206D1; EP0532259B1; JPH0566203A; JP2558193B2; US5247169A; EP0532259A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Bildes der Oberfläche eines Objekts, beispielsweise einer medizinischen Kapsel, um die Oberfläche zu überprüfen und insbesondere ein Verfahren zur genauen Überprüfung der Oberfläche eines unterschiedliche Farben und Helligkeiten aufweisenden Objekts.
Normalerweise werden Flecken, Fehler, Druckfehler usw. auf der Oberfläche eines kleinen Objekts, beispielsweise einer medizinischen Kapsel, mit dem menschlichen Auge überprüft. Seit kurzem werden Kameras für solche Überprüfungen verwendet, um die Prüfeffektivität und Genauigkeit zu verbessern und die Überprüfung zu automatisieren.
Medizinische Kapseln weisen im allgemeinen zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Farben und Helligkeiten auf. Um die Oberfläche einer solchen Kapsel zu überprüfen, wird bei einer herkömmlichen Art eine Kamera verwendet, welche ein Bild der Kapseloberfläche aufnimmt und das aufgenommene Bild photoelektrisch in ein elektrisches Signal umwandelt. Bei der herkömmlichen Art werden die Oberflächenbedingungen der Kapsel anhand dieses Signal überprüft.
Insbesondere die Zusammenfassungen der japanischen Patente vol. 012, no. 046 (P-665) vom 12. Februar 1988 und JP-A-62 192 638 vom 24. August 1987 beziehen sich auf die automatisierte Überprüfung von farbigen Kapseln mit Hilfe einer Schwarz-Weiß- Bildeinheit durch Vergleichen der Differenz der Pegelwerte der elektrischen Videosignale in Übereinstimmung mit den entsprechenden Abschnitten der Kapsel. Es wird eine Kombination unterschiedlicher Farben mit Hilfe unterschiedlicher elektrischer Videosignale elektrisch unterschieden.
Während der Überprüfung stellt der Abschnitt mit der hohen Helligkeit und der Abschnitt mit der niedrigen Helligkeit unterschiedliche Basissignalpegel bereit. Wird die Überprüfung auf der gleichen Bezugsgröße basierend ausgeführt, so kann die Differenz der Signalpegel das Auftreten von Fehlern erhöhen und dadurch die Genauigkeit der Überprüfung verringern.
Dementsprechend wird bei der herkömmlichen Art vor Ausführen der Überprüfung ein Verstärker zum Verstärken der Signalpegel für den Abschnitt mit der niedrigen Helligkeit der Kapsel auf den Signalpegel für den Abschnitt mit hoher Helligkeit verwendet.
Wird der Signalpegel des Abschitts mitniedriger Helligkeit verstärkt, so wird ebenso das Rauschen verstärkt und dadurch werden fälschlicherweise Flecken und Fehler angezeigt.
Ein CCD-Bildsensor wird häufig als Bildaufnahmemittel verwendet. Ist die Lichtmenge des auf dem CCD-Bildsensor ausgebildeten Bildes zu klein, beeinflußt das Rauschen infolge der Dunkelstromschwankungen und des großen Verstärkungsfaktors des Verstärkers das Ergebnis der Überprüfung erheblich. Ist andererseits die Lichtmenge des auf dem Bildaufnahmemittel ausgebildeten Bildes extrem groß, beeinflußt das Streifenrauschen (striation noise) infolge der Schwankungen der Ladungssättigungsmenge das Ergebnis der Überprüfung erheblich. Es ist daher erforderlich die durch das Bildaufnahmemittel empfangene Lichtmenge genau einzustellen, um die Genauigkeit der Überprüfung zu verbessern und das Rauschen zu unterdrücken.
Ein optisches Verfahren zum Einstellen der Bildsignale für den Abschnitt mit hoher Helligkeit und für den Abschnitt mit niedriger Helligkeit eines zu überprüfenden Objekts auf eine gemeinsame Bezugsgröße ist aus der US-A-3229564 bekannt. Das darin beschriebene Verfahren und die Vorrichtung entspricht dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 5. Ein ähnliches Verfahren wird ebenso in der DE-A-16 48 430 als Alternative zum elektronischen Verfahren zum Verstärken der Signalpegel verwendet.
Ein weiteres Problem bei der optischen Überprüfung eines solchen Objekts tritt auf, Wenn aus unterschiedlichen Gründen die gewöhnliche Positionsbeziehung zwischen dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit umgekehrt ist. Es ist daher sehr wichtig die Positionsbeziehung festzulegen, um eine richtige Überprüfung der Oberflächenbedingungen des Objekts zu gewährleisten.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Bildsignal bereitzustellen, das keine fehlerhafte Bestimmung infolge einer Verstärkung des Rauschens bewirkt.
Es ein weiteres Ziel der Erfindung, die Überprüfung der Oberfläche eines Objekts mit Hilfe eines Bildsignals zu ermöglichen, welches keine fehlerhafte Bestimmung bewirkt, um dadurch die Prüfgenauigkeit zu verbessern.
Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, ein Bild der Oberfläche jedes farbigen Objekts aufzunehmen, nachdem die Lichtmenge des Abschnitts mit hoher Helligkeit der Kapsel und die Lichtmenge des Abschnitts mit niedriger Helligkeit der Kapsel einander angeglichen wurden.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Positionsbeziehung zwischen dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Oberfläche der Kapsel festzulegen, um die Oberflächenbedingungen der Oberfläche genau zu überprüfen, auch wenn die Positionsbeziehung umgekehrt ist.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Überprüfung der Oberfläche eines einfarbigen Objekts in der gleichen Weise zu ermöglichen, wie die Überprüfung der Oberfläche eines Objekts mit unterschiedlichen Farben.
Um die oben erwähnten Ziele und Vorteile zu erreichen, stellt die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5 bereit.
Gemäß dieser Anordnung wird das von der Objektoberfläche reflektierte Licht durch ein Lichtteilungsmittel in zwei Teile aufgeteilt, welche in zwei unterschiedliche Richtungen ausgerichtet werden. Jeder Teil des geteilten Lichts wird durch ein entsprechendes optisches Filter übermittelt, welche auf einen bestimmten Übertragungslichtwellenlängenbereich eingestellt sind. Die Übertragungslichtwellenlängenbereiche der optischen Filter sind derart eingestellt, daß die durch den Abschnitt mit hoher Helligkeit der Objektoberfläche reflektierte und durch eines der optischen Filter übermittelte Lichtmenge gleich der durch den Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Objektoberfläche reflektierten und durch das andere optische Filter übermittelten Lichtmenge ist.
Auf diese Weise sind die von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Objektoberfläche übermittelten Lichtmengen gleich. Das Bildaufnahmemittel nimmt die Bilder des Abschnitts mit hoher Helligkeit und des Abschnitts mit niedriger Helligkeit des Objekts gleichzeitig mit gleicher Positionsbeziehung auf und die Bilder werden photoelektrisch in elektrische Bildsignale umgewandelt.
Gemäß eines Einstellsschritts und eines Einstellmittels für die übermittelte Lichtmenge kann die Filteroberfläche jedes optischen Filters in eine Mehrzahl von Filtersegmenten mit unterschiedlichen Übertragungslichtwellenlängenbereichen aufgeteilt werden, so daß jeder Teil des geteilten Lichts in jedem optischen Filter durch eines der entsprechend der Helligkeit der Objektoberfläche ausgewählten Filtersegments übermittelt werden kann.
Gemäß dieser Anordnung ist die von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit der Objektoberfläche und durch eines der optischen Filter übermittelte Lichtmenge gleich der von dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Objektoberfläche und durch das andere Filter übermittelten Lichtmenge, bevor die Bilder der Objektoberfläche aufgenommen werden. Folglich kann das Licht zum Beleuchten des Objekts derart eingestellt werden, daß das Bild des farbigen und unterschiedliche Helligkeiten aufweisenden Objekts richtig aufgenommen wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung zum Überprüfen eines Objekts gemäß der Erfindung weist einen Verzögerungsausgangsschritt oder Mittel zum Verzögern eines Bildsignals, welches mit der von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit der Objektoberfläche auf eine Bezugsgröße eingestellten übermittelten Lichtmenge aufgenommen wurde; und einen Positions- beziehungsbestimmungsschritt oder Mittel zum Vergleichen eines verzögerten Bildsignals mit einem unverzögerten Bildsignal auf, um die Positionsbeziehung zwischen dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Objektoberfläche zu bestimmen.
Gemäß dieser Anordnung wird das durch die von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit der Objektoberfläche auf die Bezugsgröße eingestellte übermittelte Lichtmenge erhaltene Bildsignal mit dem verzögerten Bildsignal für den Übergang zwischen den farbigen Abschnitten der Objektoberfläche verglichen. Dem Ergebnis dieses Vergleichs entsprechend wird die Positionsbeziehung zwischen dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit bestimmt.
Es ist möglich, einen Bildsignalauswahlschritt oder Mittel zum Schalten der beiden Bildsignale aufzuweisen, um von einem Bildsignal zu dem anderen gemäß eines entsprechend der festgelegten Positionsbeziehung erzeugten Zeitsignals zu schalten und ein auf dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit mit einem auf die Bezugsgröße eingestellte übermittelte Lichtmenge basierendes Signal an einer Bildverarbeitungseinheit bereitzustellen.
Gemäß dieser Anordnung wird das aus der übermittelten Lichtmenge gleich der Bezugsgröße ausgebildete Bildsignal aus den auf den Abschnitten mit hoher Helligkeit und mit niedriger Helligkeit des Objekts entsprechend der festgelegten Positionsbeziehung basierenden Bildsignalen ausgewählt und an der Bildverarbeitungseinheit bereitgestellt.
Der Positionsbeziehungsbestimmungsschritt oder das Mittel kann eine Funktion aufweisen, bei der die Bildverarbeitungseinheit nur das auf die Bezugsgröße eingestellte Bildsignal des Abschnitts mit der hohen Helligkeit erhält, wenn der Positionsbeziehungsentscheidungsschritt oder das Mittel festlegt, daß die Objektoberfläche einfarbig ist und keine Helligkeitsunterschiede aufweist.
Gemäß dieser Anordnung wird das Bildsignal nicht vollständig gesättigt, auch dann wenn die Oberfläche des Objekts einfarbig ist, so daß ein einfarbiges Objekt in der gleichen Weise überprüft werden kann, wie ein farbiges Objekt.
Andere Ziele und Aufgaben der Erfindung werden anhand der Ausführungsformen mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Operation der erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm der Signalzustände der wichtigen Abschnitte der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das zu überprüfende Objekt eine medizinische Kapsel c. Eine sprossenähnliche Endlos- Schleife bildet ein Fließband 51 und weist Drehwalzen (spin roller) 52 auf. Die Kapsel c wird durch benachbarte Kapseln gestützt, welche auf den Drehwalzen aufliegen. Die Drehwalzen 52 sind mit einem die Drehwalzen 52 drehenden Drehband 53 verbunden. Die Kapsel c wird, während sie über das Fließband 51 befördert wird, mit Hilfe der benachbarten Drehwalzen 52 um die eigene Achse gedreht. Erreicht die Kapsel die Position zur Bildaufnahme, so nimmt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Überprüfen ein Bild der Kapseloberfläche auf und überprüft die Oberfläche. Die Kapsel c weist zwei Abschnitte mit unterschiedlicher Farbe und Helligkeit auf.
Erreicht die Kapsel c die Position zur Bildaufnahme, so wird die Kapsel c schräg mit Licht beleuchtet. Ein über der Kapsel c angeordnetes Bildaufnahmemittel 2 sammelt das durch die Kapsel reflektierte Licht. Das eingesammelte Licht wird derart ausgerichtet, daß es durch einen als Lichtteilungsmittel verwendeten Strahlenteiler 3 hindurchtritt. Der Strahlenteiler 3 weist einen Halbspiegel 3a auf, der das einfallende Licht in zwei Teile aufteilt, wobei der eine Strahl durch den Halbspiegel 3a hindurchtritt und geradeaus und aufwärts weiter verläuft, während der andere Strahl durch den Halbspiegel 3a reflektiert wird und horizontal verläuft.
Optische Filter 4 und 5, die als Einstellmittel für die Lichtmenge des übermittelten Lichts verwendet werden, sind über der geraden bzw. der reflektierten Lichtausstrahlungsoberfläche des Strahlenteilers 3 angeordnet. Das optische Filter 4 stellt die Lichtmenge des übermittelten Lichts eines Abschnitt mit hoher Helligkeit der Kapseloberfläche c auf eine Bezugsgröße ein, während das optische Filter 5 die übermittelte Lichtmenge eines Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Kapseloberfläche c auf die Bezugsgröße einstellt, um dadurch die Lichtmenge des übermittelten Lichts von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und die Lichtmenge des übermittelten Lichts von dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit einander anzugleichen.
Um unterschiedliche Arten Kapselfarben mit unterschiedlichen Farben und Helligkeiten behandeln zu können, wird die Filteroberfläche jedes optischen Filters 4 und 5 in eine Mehrzahl von Filtersegementen mit unterschiedlichen Übertragungslichtwellenlängenbereichen aufgeteilt. Jedes der optischen Filter 4 und 5 wird durch einen Antriebsmechanismus bewegt, beispielsweise einen Motor (nicht dargestellt), entsprechend der Steuersignale, welche manuell oder durch eine Objekt- Voreinstellungseinheit PS bereitgestellt werden, um ein Filtersegment auzuwählen, welches für die Helligkeitskombination auf der zu überprüfenden Kapseloberfläche optimal ist, und es auf einer optischen Achse zu positionieren.
CCD-Zeilenbildsensoren 6 und 7 werden hinter und nahe dem optischen Filter 4 bzw. 5 angeordnet. Eine Längsseite jedes Bildsensors erstreckt sich entlang der Längsseite des ausgewählten Filtersegments des entsprechenden optischen Filters. Die CCD-Zeilenbildsensoren 6 und 7 nehmen Bilder von dem durch die ausgewählten Filtersegmente der optischen Filter 4 bzw. 5 übermittelten Licht auf.
Die CCD-Zeilenbildsensoren 6 und 7 stellen folglich Bildsignale A1 und B1 für Verstärker 6 und 7 bereit, welche die Signale A2 bzw. B2 bereitstellen. Tiefpass-Filter 10 und 11 unterdrücken das in den Signalen A2 und B2 vorhandene Rauschen und stellen die Signale A3 bzw. B3 bereit. A/D-Konverter 12 und 13 wändeln die analogen Signale A3 und B3 in digitale Signale A4 bzw. B4 um.
Das Bildsignal B4 wird so wie es ist an einem Eingangsanschluß 11 einer Bedienungseinheit 14 angelegt. Zur gleichen Zeit wird das Signal A4 durch einen Verzögerungsschaltkreis 15 für eine vorbestimmte Zeit T1 verzögert und als Signal A4' an einem Eingangsanschluß 12 der Bedienungseinheit 14 angelegt. Das Signal A4 wird ebenso durch einen Verzögerungsschaltkreis 16 für eine vorbestimmte Zeit T2, die einer Zeilenabtastperiode entspricht, verzögert und als Signal A5 an einen Ausgangsschaltkreis 17 angelegt.
Der Verzögerungsschaltkreis 15 wird als Verzögerungssignalausgabemittel verwendet.
Das andere Bildsignal B4 von dem A/D-Konverter 13 wird durch einen Verzögerungsschaltkreis 18 für die vorbestimmte Zeit T2 verzögert und als Signal B5 an den Ausgangsschaltkreis 17 angelegt.
Die Bedienungseinheit 14 vergleicht den Pegel X des unverzögerten Bildsignals A4 mit dem Pegel Y des verzögerten Bildsignals A4'. Wenn X > Y, dann stellt ein Ausgangsanschluß 02 der Bedienungseinheit 14 ein Signal mit hohem Pegel an einem Eingangsanschluß eines ersten UND-Schaltkreises 19 bereit. Wenn X < Y, dann stellt der Ausgangsanschluß O2 der Bedienungseinheit 14 ein Signal mit hohem Pegel an einem Eingangsanschluß eines zweiten UND-Schaltkreises 20 bereit. Ein Ausgangsanschluß O3 der Bedienungseinheit 14 stellt Z = X - Y an einem Eingangsanschluß eines Komparators 21 bereit.
An den anderen Eingangsanschluß des Komparators 21 wird ein Einstellwert V0 angelegt und der Komparator 21 vergleicht den Wert Z mit dem Wert V0. Wenn Z < Vo, dann stellt der Komparator 21 ein Signal mit hohem Pegel an einem Eingangsanschluß eines dritten UND-Schaltkreises 22 bereit. Der andere Eingangsanschluß des dritten UND-Schaltkreises 22 empfängt ein Überprüfungs-Torsignal G. Dieses Torsignal G wird "high", wenn ein Übergang zwischen dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Kapsel abgetastet wird. Ein Ausgang des dritten UND-Schaltkreises 22 wird an dem anderen Eingangsanschluß des ersten UND-Schaltkreises 19 sowie an dem anderen Eingangsanschluß des zweiten UND-Schaltkreises 20 bereitgestellt.
Ein Ausgang des ersten UND-Schaltkreises 19 wird an einem Einstellanschluß S eines ersten Flipflop-Schaltkreises 23 sowie an einem Eingangsanschluß eines ODER-Schaltkreises 24 bereitgestellt. Ein Ausgang des zweiten UND-Schaltkreises 20 wird an dem Rücksetzanschluß R des ersten Flipflop- Schaltkreises 23 sowie an dem anderen Eingangsanschluß des ODER-Schaltkreises 24 bereitgestellt. Ein Ausgang des ODER- Schaltkreises 24 wird an dem Einstellanschluß S eines zweiten Flipflop-Schaltkreises 25 bereitgestellt. An den Rücksetzanschluß R des zweiten Flipflop-Schaltkreises 25 wird ein Zeilenabtast-Synchronisations-Rücksetzsignal H für die CCD- Zeilenbildsensoren 5 und 6 angelegt.
Die Ausgänge des ersten und des zweiten Flipflop-Schaltkreises 23 und 25 werden an einem Exklusiv-ODER-Schaltkreis 26 ange legt. Ein Ausgang des Exklusiv-ODER-Schaltkreises 26 wird an dem Eingangsanschluß eines vierten UND-Schaltkreises 27 angelegt.
Die Bedienungseinheit 14, der Komparator 21, der erste UND- Schaltkreis 19, der zweite UND-Schaltkreis 20, der dritte UND- Schaltkreis 22, der erste Flipflop-Schaltkreis 23, der ODER- Schaltkreis 24, der zweite Flipflop-Schaltkreis 25, der Exklusiv-ODER-Schaltkreis 26 und der vierte UND-Schaltkreis 27 bilden ein Positionsbeziehungsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Positionsbeziehung des Abschnitts mit hoher Helligkeit und des Abschnitts mit niedriger Helligkeit der Kapsel c aus.
Die Objekt-Voreinstellungseinheit PS schaltet einen Schalter 28 ein, wenn das Objekt (Kapsel c) unterschiedliche Farben aufweist, und schaltet den Schalter 28 aus, wenn das Objekt einfarbig ist. Der Schalter 28 ist in Reihe mit einer Konstantspannungsquelle Vcc geschaltet. Ein Ausgang des Schalters 28 auf der Seite der Konstantspannungsquelle Vcc wird durch einen Inverter 29 weitergeleitet und an dem anderen Eingangsanschluß des vierten UND-Schaltkreises 27 angelegt.
Ein Ausgang des vierten UND-Schaltkreises 27 wird an dem Ausgangsschaltkreis 17 angelegt. Der Ausgangsschaltkreis 17 stellt das Bildsignal A5 an einer Bildverarbeitungseinheit bereit, wenn der vierte UND-Schaltkreis 27 einen Ausgang mit niedrigem Pegel aufweist, und das Bildsignal B5 bereit, wenn der vierte UND-Schaltkreis 27 einen Ausgang mit hohem Pegel aufweist. Der Ausgangsschaltkreis 17 bildet ein Bildsignal- Auswahlmittel aus.
Das durch den Ausgangsschaltkreis 17 bereitgestellte Bildsignal wird durch die Bildverarbeitungseinheit verarbeitet, um die Oberflächenbedingungen der Kapsel c zu überprüfen.
Die Operation der Ausführungsform wird nun näher erläutert.
Wird eine farbige Kapsel c derart zu der Position zur Bild aufnahme transportiert, daß die rechte Seite (vom Fließbandende her gesehen) der Kapsel c einen Abschnitt mit hoher Helligkeit (beispielsweise weiß) und die linke Seite der Kapsel c einen Abschnitt mit niedriger Helligkeit (beispielsweise rot) aufweist, werden die im Ablaufdiagramm in Fig. 2 dargestellten Verfahren und die in Fig. 3 dargestellten Zeitdiagramme ausgeführt.
Schritt S1 schaltet den Schalter 28 durch die Objekt-Voreinstellungseinheit PS ein und wählt eines der Filtersegmente in jedem der für hohe Helligkeit einstellbaren Filter 4 und für niedrige Helligkeit einstellbaren Filter 5 entsprechend der Helligkeitskombination der farbigen Kapsel c aus. Beispielsweise wird ein dunkelrotes Filtersegment für das optische Filter 4 und ein hellrotes Filtersegment für das optische Filter 5 ausgewählt. Folglich ist die durch den weißen Abschnitt der Kapsel c reflektierte und das optische Filter 4 übermittelte Lichtmenge im wesentlichen gleich der durch den roten Abschnitt der Kapsel c reflektierte und durch das optische Filter 5 übermittelten Lichtmenge.
Die durch die eingestellten optischen Filter 4 und 5 übermittelten Lichtmengen werden durch die CCD-Zeilenbildsensoren 6 und 7 in die Bildsignale A1 und B1 umgewandelt. Wie aus Fig. 3, ersichtlich, wird das mit dem rechten Abschnitt mit hoher Helligkeit der Kapsel c ausgebildete Bildsignal A1 auf eine Bezugsgröße eingestellt und das mit dem linken Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Kapsel c ausgebildete Bildsignal B1 auf die Bezugsgröße eingestellt und mit dem Abschnitt mit hoher Helligkeit gesättigt.
In Schritt S2 steuert die Objekt-Voreinstellungseinheit PS die Verstärkung der Verstärker 8 und 9, so daß die Ausgangssignalpegel der Verstärker 8 und 9 zueinander gleich sind, wenn die von dem optischen Filter 4 übermittelte Lichtmenge des weißen Abschnitts der Kapsel c und die von dem optischen Filter 5 übermittelte Lichtmenge des roten Abschnitts der Kapsel c auf die Bezugsgröße eingestellt sind.
In Schritt S3 unterdrücken die Tiefpassfilter 10 und 11 das Rauschen der verstärkten Bildsignale A2 und B2 und stellen die Bildsignale A3 bzw. B3 bereit.
In Schritt S4 wandeln die Konverter 12 und 13 die Signale A3 und B3 in die digitale Signale A4 bzw. B4 um.
In Schritt S5 wird das Bildsignal A5 so wie es ist an die Bedienungseinheit 14 weitergeleitet. Zur gleichen Zeit wird das Bildsignal A4 durch den Verzögerungsschaltkreis 15 für die vorbestimmte Zeit T1 verzögert und als verzögertes Signal A4' an der Bedienungseinheit 14 angelegt.
In Schritt S6 wird der Differenz X - Y zwischen den Pegel X und Y der unverzögerten und verzögerten Signale A4 und A4' überprüft, um festzustellen, ob diese Differenz größer als der Einstellwert V0 ist oder nicht, um dadurch zu bestimmen, ob ein voreingestellter Helligkeitsunterschied zwischen dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Kapsel c besteht oder nicht, d. h. ob die Kapsel c zweifarbig oder einfarbig ist.
Wenn die Kapsel c einen voreingestellten Helligkeitsunterschied aufweist, d. h. zwei Farben aufweist, wird das Überprüfungs- Torsignal G nur an dem Übergang zwischen den farbigen Abschnitten der Kapsel c "high" und der Komparator 21 stellt einen Ausgang mit hohem Pegel bereit. Folglich stellt der dritte UND-Schaltkreis 22 einen Ausgang mit hohem Pegel bereit.
Ist die Kapsel c einfarbig und weist folglich keine Helligkeitsunterschiede auf, so stellt der Komparator 21 einen Ausgang mit niedrigem Pegel bereit und demzufolge stellt der dritte UND-Schaltkreis 22 einen Ausgang mit niedrigem Pegel bereit.
In Schritt S7 wird der Pegel X des unverzögerten Signals A4 mit dem Pegel Y des verzögerten Signals A4' verglichen. Ist der Abschnitt mit hoher Helligkeit der Kapsel c auf der rechten Seite in Abtastrichtung, so ist das verzögerte Signal A4' wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 3 dargestellt. Nämlich gerade nach dem Übergang zwischen den farbigen Abschnitten ist X größer als Y und nach der vorbestimmten Zeit T1 ist X beinahe gleich Y. Folglich stellt der zweite UND-Schaltkreis 20 einen Ausgang mit niedrigem Pegel bereit und der Ausgang des ersten UND-Schaltkreises 19 wird an dem Übergang der farbigen Abschnitte auf einen hohen Pegel erhöht und fällt nach der vorbestimmten Zeit T1 auf den niedrigen Pegel ab.
Auf diese Weise wird bestimmt, daß der Abschnitt mit hoher Helligkeit der Kapsel c auf der rechten Seite ist, wenn der erste UND-Schaltkreis 19 einen Impuls bereitstellt.
Andererseits, wenn der Abschnitt mit hoher Helligkeit der Kapsel c auf der linken Seite ist, ist X kleiner als Y gerade nach dem Übergang der farbigen Abschnitte und X wird ungefähr gleich Y nach der vorbestimmten Zeit T1. In diesem Falle wird der Ausgang des ersten UND-Schaltkreises 19 auf einem niedrigen Pegel gehalten und der Pegel des Ausgangs des zweiten UND- Schaltkreises 20 wird an dem Übergang der farbigen Abschnitte erhöht und fällt nach der vorbestimmten Zeit T1 ab.
Ist der Abschnitt mit der hohen Helligkeit der Kapsel c auf der rechten Seite, so erhöht sich der Pegel des Ausgangs des ersten UND-Schaltkreises 19, um den ersten Flipflop-Schaltkreis 23 zu setzen, welcher daraufhin einen Ausgang mit hohem Pegel bereitstellt. Der ODER-Schaltkreis 24 stellt einen Ausgang mit hohem Pegel bereit, da der Ausgang des ersten UND-Schaltkreises 19 zu "high" wurde. Folglich wird der zweite Flipflop- Schaltkreis gesetzt und stellt einen Ausgang mit hohem Pegel bereit. Da der Ausgang des ersten Flipflop-Schaltkreises 23 gleich dem Ausgang des zweiten Flipflop-Schaltkreises 25 ist, stellt der Exklusiv-ODER-Schaltkreis 26 einen Ausgang mit niedrigem Pegel bereit und der Ausgang des vierten UND- Schaltkreises 27 weist ebenso einen niedrigen Pegel auf.
Für die erste Zeilenabtastung nach dem Beginn der Abtastung, werden die Signale A1 und B1 als die Signale A5 und B5 an dem Ausgangsschaltkreis 17 bereitgestellt, nachdem diese durch die Verzögerungsschaltkreise 16 und 18 für eine vorbestimmte Zeit T2, die einer Zeilenabtastperiode entspricht, verzögert wurden, so daß der Ausgang des Ausgangsschaltkreises 17 vor Beginn der Abtastung auf eine gegebene Seite geschaltet wird.
Der erste Flipflop-Schaltkreis 23 legt fest, ob der Abschnitt mit hoher Helligkeit auf der rechten oder linken Seite der Kapsel c ist, entsprechend der charakteristischen Abschnitte der Bildsignale und hält diese Festlegung solange bis die charakteristischen Abschnitte der nächsten Abtastung vorliegen.
Der zweite Flipflop-Schaltkreis 25 wird durch das Zeilenabtast- Synchronisations-Rücksetzsignal H kurz bevor Beginn der Zeilenabtastung zurückgesetzt. Wenn die Bildsignale durch einen vorbestimmten Pegel geändert werden, d. h. wenn ein abgetaster Abschnitt zwischen dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschitt mit niedriger Helligkeit geschaltet wird, erreicht der Ausgang des zweiten Flipflop-Schaltkreises 25 einen hohen Pegel. Dies stellt die Zeit zum Schalten der beiden Bildsignale von einem zum anderen bereit.
Wenn sich der Pegel des Ausgangs des zweiten Flipflop-Schaltkreises 25 erhöht, gleichen sich die Ausgangspegel des ersten und des zweiten Flipflop-Schaltkreises 23 und 25 einander an, so daß der Exklusiv-ODER-Schaltkreis 26 einen Ausgang mit niedrigem Pegel an einem der Eingangsanschlüsse des vierten UND-Schaltkreises 27 bereitstellt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter 28 ein und der Inverter 29 stellt einen Ausgang mit hohem Pegel an dem anderen Eingangsanschluß des vierten UND- Schaltkreises 27 bereit, so daß der vierte UND-Schaltkreis 27 einen Ausgang mit niedrigem Pegel bereitstellt. Folglich stellt der Ausgangsschaltkreis 17 das aus dem Signal A1 augebildete und um die vorbestimmte Zeit T2 verzögerte Signal A5 an der Bildverarbeitungseinheit bereit.
In der nächsten Stufe stellt der Ausgangsschaltkreis 17 das aus dem Signal B1 gebildete und um die vorbestimmte Zeit T2 verzögerte Signal B5 solange bereit, bis der zweite Flipflop- Schaltkreis 25 wieder einen Ausgang mit hohem Pegel an dem Übergang der farbigen Abschnitte der Kapsel c bereitstellt, so daß der Exklusiv-ODER-Schaltkreis 26 und der vierte UND- Schaltkreis 27 jeweils einen Ausgang mit niedrigem Pegel bereitstellen. Zu diesem Zeitpunkt, bis das Zeilenabtast- Synchronisations-Rücksetzsignal H empfangen wurde, wählt der Ausgangsschaltkreis 17 wieder das Bildsignal A5.
Auf diese Weise wird von der zweiten Zeilenabtastung das Bildsignal B5 basierend auf der Seite mit niedriger Helligkeit auf das Zeilenabtast-Synchronsiations-Rücksetzsignal H hin bis zu dem Übergang der farbigen Abschnitte hin ausgewählt und das Bildsignal A5 basierend auf der Seite mit hoher Helligkeit wird von dem Übergang bis zu dem nächsten Synchronisationssignal H ausgewählt.
In Schritt S10 werden diese Operationen wiederholt. Schritt S10 stellt für den Abschnitt mit niedriger Helligkeit auf der linken Seite der Kapsel c das Bildsignal B5 mit dem übermittelten Licht, welches von dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit auf die Bezugsgröße eingestellt ist, und für den Abschitt mit hoher Helligkeit auf der rechten Seite der Kapsel c das Bildsignal A5 mit dem übermittelten Licht, welches von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit auf die Bezugsgröße eingestellt ist, bereit. Folglich wird das auf die Bezugsgröße eingestellte Bildsignal an der Bildverarbeitungseinheit für die gesamte Abtastperiode bereitgestellt, um die Oberflächenbedingungen der Kapsel genau zu überprüfen.
Wenn der Abschnitt mit hoher Helligkeit der Kapsel c auf der linken Seite und der Abschnitt mit niedriger Helligkeit auf der rechten Seite ist, werden der erste UND-Schaltkreis 19 und der erste Flipflop-Schaltkreis 23 auf niedrigem Pegel gehalten und der zweite Flipflop-Schaltkreis 25 wird an dem Übergang der farbigen Abschnitte in einen hohen Pegel geändert, ähnlich dem zuvor beschriebenen Fall. Entsprechend stellen der Exklusiv- ODER-Schaltkreis 26 und der vierte UND-Schaltkreis 27 in der ersten Hälfte der Abtastperiode jeweils einen Ausgang mit niedrigem Pegel und in der zweiten Hälfte der Abtastperiode einen Ausgang mit hohem Pegel bereit. Folglich wählt der Ausgangsschaltkreis 17 das für den Abschnitt mit hoher Helligkeit eingestellte Bildsignal A5 für die erste Hälfte der Zeilenabtastung und das für den Abschnitt mit niedriger Helligkeit eingestellte Bildsignal B5 für die zweite Hälfte der Zeilenabtastung aus.
In Schritt S11 werden diese Operationen wiederholt. Schritt S11 stellt das auf den Bezugspegel eingestellte Bildsignal an der Bildverarbeitungseinheit für die gesamte Abtastperiode ein, um die Oberflächenbedingungen der Kapsel c genau zu überprüfen.
Mit dieser Anordnung wird ein Signalpegel für den Abschnitt mit hoher Helligkeit der medizinischen Kapsel c und ein Signalpegel für den Abschnitt mit niedriger Helligkeit der Kapsel c auf die Bezugsgröße durch genaue Einstellung der Übertragungswellenlängenbereiche der optischen Filter 4 und 5 eingestellt. Im Gegensatz zu dem Stande der Technik, bei dem die Signalpegel durch Verstärkung eingestellt werden, wird bei der Erfindung nicht das Rauschen verstärkt, was zu fehlerhafter Überprüfung führt. Die Erfindung stellt eine verbesserte Prüfzuverlässigkeit bereit. Da die erfindungsgemäßen Pegeleinstellungen durch die Verstärker 8 und 9 sehr genau sind, führt das Rauschen zu keiner Beeinflussung.
Ist die Oberfläche der zu überprüfenden medizinischen Kapsel c einfarbig und weist keine Farbunterschiede auf, wählt die Objekt-Voreinstellungseinheit PS eines der Filtersegmente der optischen Filter auf der Seite der Einstellung mit hoher Helligkeit aus, stellt den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 8 ein und schaltet den Schalter 28 aus. In diesem Falle stellt der vierte UND-Schaltkreis 27 immer einen Ausgang mit niedrigem Pegel bereit, so daß der Ausgangsschaltkreis 17 das Bildsignal A5, welches auf die Seite der hohen Helligkeit eingestellt ist, an der Bildverarbeitungseinheit bereit, welche die Oberflächenbedingungen der Kapsel c genau überprüft.
Da die dem A/D-Konverter 12 und 13 folgenden Schritte digitale Signale verarbeiten, kann ein Mikrocomputer verwendet werden, um die Signale mit Hilfe von Software zu verarbeiten.
Diese Ausführungsform wählt eines aus zwei Signalen aus und stellt dieses bereit. Diese beiden Signale, welche zu zeitlich unterschiedlichen Abschnitte gehören, können derart übertragen werden, als ob sie parallel zu letzteren Schritten wären und es kann während der Operation von einem zu dem anderen geschaltet werden.

Claims

1. Verfahren zur Aufnahme eines Bildes der Oberfläche eines zu prüfenden Objekts (c), wobei die Oberfläche einen Abschnitt mit hoher Helligkeit und einen Abschnitt mit niedriger Helligkeit aufweist, das Verfahren mit:

einem Lichtteilungsschritt, beidem das von der Objektoberfläche reflektierte Licht durch einen Strahlenteiler hindurchtritt, um das Licht in einen ersten Teil und einen zweiten Teil zu teilen, welche in zwei unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind;

einem Lichtmengen-Einstellschritt für das übermittelte Licht, bei dem:

ein erstes und ein zweites optisches Filter (4, 5) bereitgestellt wird, wobei das erste und das zweite optische Filter (4, 5) einen ersten bzw. einen zweiten Übertragungslichtwellenlängenbereich aufweisen, so daß der Pegel der von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit reflektierten und durch das erste optische Filter (4) übermittelten Lichtmenge und der Pegel der von dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit reflektierten und durch das zweite optische Filter (5) übermittelten Lichtmenge die gleiche Bezugsgröße aufweisen; und

der erste Teil des geteilten Lichts durch das erste optische Filter (4) und der zweite Teil des geteilten Lichts durch das zweite optische Filter (5) übermittelt werden, um dadurch den Pegel der durch das erste optische Filter übermittelten Lichtmenge und den Pegel der durch das zweite optische Filter übermittelten Lichtmenge auf die gemeinsame Bezugsgröße einzustellen; und

einem Bildaufnahmeschritt, bei dem die durch das erste und das zweite Filter übermittelten Lichtmengen photo-elektrisch umgewandelt werden, um ein erstes bzw. ein zweites Bildsignal (A&sub4;, B&sub4;) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner:

einen Verzögerungsschritt zum Verzögern eines Bildsignals (A&sub4;), das durch Einstellen der Lichtmenge des übermittelten Lichtes von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit auf die Bezugsgröße erzeugt wurde, aus den zwei Bildsignalen (A&sub4;, B&sub4;); und

einen Positionsbeziehungsbestimmungsschritt zum Vergleichen des verzögerten Bildsignals (A&sub4;') mit dem nicht verzögerten Bildsignal (A&sub4;) aufweist, um die Positionsbeziehung zwischen dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit des Objekts zu bestimmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Filtervorderseite jedes optischen Filters (4, 5) eine Mehrzahl von Filtersegmenten mit unterschiedlichen Übertragungslichtwellenlängenbereichen aufweist und in dem Lichtmengen-Einstellschritt für das übermittelte Licht jeder der geteilten Teile des Lichtes durch eines der Filtersegmente, das entsprechend der Helligkeitskombination der Objektoberfläche ausgewählt wird, übermittelt wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit einem Bildsignalauswahlschritt zum Schalten zwischen den beiden Bildsignalen in Übereinstimmung mit einem Zeitsignal, das entsprechend der in dem Positionsbeziehungsbestimmungsschritt bestimmten Positionsbeziehung erzeugt wird, um die durch Einstellen der Menge des übermittelten Lichtes von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit auf die Bezugsgröße vorbereitenen Signale (A&sub5;, B&sub5;) einer Bildverarbeitungseinheit zuzuführen.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Positionsbeziehungsbestimmungsschritt die Funktion aufweist, die Bildverarbeitungseinheit nur mit dem durch Einstellen der Menge des übermittelten Lichtes von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit auf die Bezugsgröße vorbereiteten Bildsignal zu versorgen, wenn in dem Positionsbeziehungsbestimmungsschritt bestimmt wird, daß die Objektoberfläche keine Helligkeitsunterschiede aufweist.

5. Vorrichtung zur Aufnahme eines Bildes der Oberfläche eines zu prüfenden Objekts (c), wobei die Oberfläche einen Abschnitt mit hoher Helligkeit und einen Abschnitt mit niedriger Hellig keit aufweist, mit:

einem ersten und einem zweiten optischen Filter und einem Bildaufnahmemittel zum photoelektrischen Umwandeln der durch das erste und das zweite optische Filter übermittelten Lichtmenge, um ein erstes bzw. ein zweites Bildsignal zu erzeugen;

einem Lichtteilungsmittel, welches einen Strahlenteiler (3) aufweist, um das von der Objektoberfläche reflektierte Licht in einen ersten und einen zweiten Teil zu teilen, welche in zwei unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind, und einem Lichtmengen-Einstellmittel für das übermittelte Licht mit dem ersten und dem zweiten optischen Filter (4, 5), wobei das erste und das zweite optische Filter einen ersten bzw. einen zweiten Übertragungslichtwellenlängenbereich aufweisen, so daß der Pegel der von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit reflektierten und durch das erste optische Filter (4) übermittelten Lichtmenge und der Pegel der von dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit reflektierten und durch das zweite optische Filter (5) übermittelten Lichtmenge die gleiche Bezugsgröße aufweisen, wobei das Einstellmittel derart angeordnet ist, daß der erste Teil des geteilten Lichtes durch das erste optische Filter und der zweite Teil des geteilten Lichtes durch das zweite optische Filter übermittelt werden, um dadurch die durch das erste optische Filter übermittelte Licht-, menge und die durch das zweite optische Filter übermittelte Lichtmenge auf die gleiche Bezugsgröße einzustellen, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung ferner:

ein Verzögerungsmittel (15) zum Verzögern eines Bildsignals (A&sub4;), das durch Einstellen der Lichtmenge des übermittelten Lichtes von einem Abschnitt mit hoher Helligkeit auf die Bezugsgröße ausgebildet wurde, aus den beiden von dem Bildaufnahmemittel erzeugten Bildsignalen (A&sub4;, B&sub4;); und

ein Positionsbeziehungsbestimmungsmittel zum Vergleichen des verzögerten Bildsignals (A&sub4;') mit dem nicht verzögerten Bildsignal (A&sub4;) aufweist, um die Positionsbeziehung zwischen dem Abschitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit des Objekts zu bestimmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Filtervorderseite jedes optischen Filters (4, 5) des Lichtmengen-Einstellmittels für das übermittelte Licht eine Mehrzahl von Filtersegmenten mit unterschiedlichen Übertragungslichtwellenlängenbereichen aufweist und in jedem Filter ein Filtersegment entsprechend der Helligkeitskombination der Objektoberfläche ausgewählt wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit einem Bildsignalauswahlmittel (17) zum Schalten zwischen den beiden Bildsignalen (A&sub5;, B&sub5;) in Übereinstimmung mit einem Zeitsignal, das entsprechend der in dem Positionsbezugsbestimmungsmittel (21, 22) bestimmten Positionsbeziehung erzeugt ist, um die durch Einstellen der Menge des übermittelten Lichtes von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit und dem Abschnitt mit niedriger Helligkeit auf die Bezugsgröße vorbereitenen Signale (A&sub5;, B&sub5;) einer Bildverarbeitungseinheit zuzuführen.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Positionsbeziehungsbestimmungsmittel (21, 22) die Funktion aufweist, die Bildverarbeitungseinheit nur mit dem durch Einstellen der Menge des übermittelten Lichtes von dem Abschnitt mit hoher Helligkeit auf die Bezugsgröße vorbereiteten Bildsignal (A&sub5;) zu versorgen, wenn in dem Positionsbeziehungsbestimmungsmittel bestimmt ist, daß die Objektoberfläche keine Helligkeitsunterschiede aufweist.