DE69424664T2 - Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung des Bilds eines flachen Artikels sowie Gewebestoff für die Feststellung von Herstellungsdefekten - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur Erfassung und Verarbeitung des Bilds eines flachen Artikels mit periodisch wiederkehrender Struktur, von der Art eines Stoffs aus gewebten Textilfasern, zur Erfassung von Fabrikationsfehlern in diesem Artikel zum Gegenstand.
• Auf dem Gebiet der Weberei kann jedes Gewebestück durch eine mehr oder weniger komplexe Bindung gekennzeichnet sein, die einem elementaren Motiv entspricht, welches sich in Abhängigkeit vom Verflechtungsmodus der Kett- und Schußfäden periodisch in dem ganzen Gewebe wiederholt. Die periodisch wiederkehrende Struktur des Gewebes wird also von der Größe der Bindung und von den beiden Richtungen definiert, in denen die Bindung sich wiederholt. Diese beiden Richtungen entsprechen in etwa den Richtungen der Schuß- und Kettfäden, die die beiden natürlichen Bahnen der Gestaltung des Gewebes bilden.
• Wenn zum Zeitpunkt der Herstellung des Gewebes ein Fehler auftritt, äußert sich dieser in einem Periodizitätsfehler in der Struktur des Gewebes. In der Praxis wird die Erfassung möglicher Fabrikationsfehler bei einem komplementären, Sichtkontrolle genannten Arbeitsgang durchgeführt, wenn das Gewebe bereits vollständig fertiggestellt ist. Dieser Arbeitsgang besteht darin, das Gewebestück auf einem Sichtkontrolltisch vor einer Bedienungsperson abzurollen, die die Qualität des Stücks visuell überprüft; die Bedienungsperson hält das Abrollen des Stücks an, wenn sie einen Fehler sieht, und bringt an der Webkante ein Stückzeichen zur Markierung des Fehlers an.
• Die soeben beschriebene Sichtkontrolle bleibt jedoch eine Fehlerquelle und ermöglicht keine schnellen Verarbeitungsfolgen.
• Um diese Nachteile zu beheben, wurde bereits, insbesondere durch die Druckschrift US 4 619 527, vorgeschlagen, die menschliche Sichtkontrolle durch eine automatische Erfassung der Fabrikationsfehler im Gewebestück zu ersetzen, die auf der Erfassung eines digitalen Ursprungsbilds des Gewebes und der Verarbeitung dieses Bildes beruht. Das Gewebestück wird fortlaufend und flach auf einem Sichtkontrolltisch abgerollt und durch Übertragung und/ oder Reflexion mit einem Lichtstrom beleuchtet. Eine Bilderfassungsvorrichtung, die optoelektrische Meßfühler verwendet, welche das von den Fasern des Gewebes übertragene und/oder reflektie rende Licht in ein analoges Signal umwandeln, das anschließend digitalisiert wird, erfaßt ein digitales Bild der Oberfläche des Gewebes, wobei dieses Bild gefiltert wird, um die allgemeine Struktur des Gewebes im Bild zu unterdrücken. Diese allgemeine Struktur steht in Zusammenhang mit der regelmäßigen Verflechtung der Schuß- und Kettfäden des Gewebes. Das Prinzip, auf dem die Filterung des Bildes beruht, besteht darin, die Differenz zwischen zwei Lichtstärkewerten zu bilden, die erhalten werden, indem ein Mittelwert der Lichtstärke gebildet wird, die zwei gleiche und parallel zur Richtung entweder der Schuß- oder der Kettfäden liegende Schlitze durchquert.
• Das in der Druckschrift US 4,619,597 beschriebene Filterverfahren kann entweder mit Hilfe von geeigneten optischen Filtern, oder mittels Durchführung einer elektronischen Verarbeitung des Ursprungsbilds erfolgen, das an der Oberfläche des Gewebes erhalten wurde. Der Nachteil dieses Filterverfahrens liegt darin, daß die Periodizität der Struktur des Gewebes nicht berücksichtigt wird.
• Um diese Periodizität zu berücksichtigen, wurde bereits, insbesondere in der europäischen Patentanmeldung EP.243639, vorgeschlagen, das erfaßte Ursprungsbild zu filtern, zunächst indem jedem elementaren Punkt eine Graustufe zugeordnet wird, die sich aus dem Vergleich der Graustufe des elementaren Punkts mit der Graustufe des ihm mit einem Abstand von einer Periode benachbarten elementaren Punkts ergibt, und dann, indem diese Graustufe durch Vergleich mit einem vorbestimmten Schwellwert binär gemacht wird.
• Das in diesem Fall auftretende Problem ist die Bestimmung dieses Filterschwellwerts. Es stellt sich nämlich heraus, daß ein Filterschwellwert eines gegebenen Werts bei zwei unterschiedlichen Geweben in Bezug auf die Qualität der Filterung nicht das gleiche Ergebnis bringt.
• Die Anmelderin hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Erfassung und zur Verarbeitung des Bilds eines flachen Artikels mit periodisch wiederkehrender Struktur anzugeben, das den festgestellten Nachteil dadurch beseitigt, daß es die Spezifität jedes Artikels berücksichtigt und die Berechnung eines an jeden Artikel angepaßten Filterschwellwerts ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren perfekt gelöst, das in insbesondere durch die europäische Patentanmeldung EP.243639 bekannter Weise darin besteht:
• a) ein Ursprungsbild der Oberfläche des Artikels zu erfassen, welches Bild zumindest durch einen Periodenvektor (bzw. ) gekennzeichnet ist,
• b) und gleichzeitig oder nacheinander das Ursprungsbild im Hinblick auf den Erhalt eines gefilterten Schwarzweißbilds zu filtern,
• b1) indem für jeden elementaren Punkt P des Ursprungsbilds eine Graustufe NG'(P) berechnet wird, die proportional zum Absolutwert der Differenz zwischen den Graustufen in dem Ursprungsbild des elementaren Punkts P und seiner Entsprechung A (bzw. D) durch Translation des Periodenvektors (bzw.) ist,
• b2) indem dem elementaren Punkt P die im vorangehenden Schritt berechnete Graustufe zugewiesen wird,
• b3) und indem die Graustufe jedes elementaren Punkts P durch Vergleich mit einem ersten Schwellwert S1t (bzw. S1c) binär gemacht wird.
• In für die Erfindung kennzeichnender Weise weist das Verfahren einen vorausgehenden Schritt auf, der Lernschritt genannt wird und die folgende Schrittfolge umfaßt:
• - Erfassung eines digitalen, sog. Lernbilds eines fehlerfreien Teils der Oberfläche des Artikels,
• - Anwendung der vorgenannten Schritte b1) bis b2) auf das Lernbild,
• - Berechnung des Histogramms der Graustufen des gefilterten Lernbilds mit Penodenvektor (bzw. ),
• - automatische Berechnung des ersten Schwellwerts S1t (bzw. S1c) ausgehend vom Histogramm der Graustufen des gefilterten Lernbilds.
• Es war natürlich bekannt, insbesondere aus der europäischen Patentanmeldung EP 496086, ein Lernbild des fehlerfreien Teils eines Gewebes zu erfassen und dieses Lernbild zu verwenden, um die Schuß- oder Kettenvektoren des Gewebes zu bestimmen. Diese Druckschrift lehrte aber nicht die Berechnung eines Filterschwellwerts ausgehend vom Histogramm dieses Lernbilds, das gemäß der Lehre der europäischen Patentanmeldung EP 0243639 gefiltert wurde.
• Es ist anzumerken, daß die Filterung des Ursprungsbilds entsprechend dem erwähnten Schritt b) durchgeführt werden kann, sobald das Bild erfaßt und gespei chert wurde. Vorteilhafterwe; ise kann sie auch in Echtzeit während der Erfassung des Ursprungsbilds durchgeführt werden.
• Zur Berechnung des ersten Schwellwerts S1t oder S1t berechnet man vorzugsweise vorher die Verteilungsfunktion F(S) der Graustufen des Histogramms des gefilterten Lernbilds und bestimmt dann automatisch, daß der erste Schwellwert der kleinste Schwellwert S ist, so daß F(S) größer oder gleich (1-ε) ist, wobei ε ein vorbestimmter Koeffizient kleiner als 1 ist. Zur Verbesserung des am Ende des Schritts b) erhaltenen, gefilterten Schwarzweißbilds enthält das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere vorteilhafterweise einen zusätzlichen Schritt c) der Filterung, der darin besteht, das im Schritt b3) erhaltene, zweite digitale Schwarzweißbild umzuwandeln, einerseits, indem für jeden elementaren Punkt P des zweiten Bilds die Summe der Graustufen der elementaren Punkte berechnet wird, die sich in einem elementaren Fenster befinden, das eine vorbestimmte Form und Abmessung aufweist und den elementaren Punkt P enthält, und andererseits indem der Binärwert 0 oder 1 der Graustufe jedes elementaren Punkts P in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs der Summe mit einem zweiten vorbestimmten Schwellwert S2t (bzw. S2c) zugeordnet wird.
• Die Form und die Abmessung des elementaren Fensters hängen von der Art des Fehlers ab, den man erfassen will. In der Praxis hängt bei elementaren Fenstern rechteckiger Form die Breite des Rechtecks von der Feinheit der Fehler, die man erfassen möchte, und die Länge des Rechtecks von der Länge dieser Fehler ab. Wenn das elementare Fenster n elementare Punkte aufweist, wird vorzugsweise der zweite Schwellwert S2t (bzw. S2c) erhalten, indem folgender Ausdruck berechnet wird:
• Der zweite Schwellwert S2t hängt also vom ersten Schwellwert S1t ab.
• Der Periodenvektor oder kann ausgehend von der tatsächlichen Periode der Struktur des Artikels und von der Auflösung der Vorrichtung bestimmt werden, die die Erfassung des Ursprungsbilds erlaubt. Der Periodenvektor oder kann auch ausgehend vom Wert der Graustufen des Lernbilds extrapoliert werden.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehend aus der nachfolgenden Beschreibung besonderer Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens hervor, die zur Erfassung von Fabrikationsfehlern in einem Gewebestoff angewandt werden, wobei die Beschreibung sich auf die beiliegende Zeichnung bezieht, in der Fig. 1 eine allgemeine schematische Darstellung einer besonderen Vorrichtung ist, die die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht,
• Fig. 2 ein Blockschaltbild der elektronischen Einrichtungen der Vorrichtung aus Fig. 1 zeigt,
• die Fig. 3A und 3B Blockschaltbilder von zwei besonderen Ausführungsformen der Filtereinrichtungen sind, die in den elektronischen Verarbeitungseinrichtungen der Fig. 2 verwendet werden und die Durchführung der Schritte b1) bis b3) des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen,
• Fig. 4 eine schematische Darstellung des Ursprungsbilds ist, das von der Oberfläche des Gewebestoffs erhalten wurde,
• Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Teils des Schwarzweißbilds ist, das im Schritt b3) erhalten wird, und ein besonderes elementares Fenster zur Durchführung des Schritts c) zeigt,
• Fig. 6A das Leuchtdichtesignal darstellt, das von der Fotodiodenleiste geliefert wird, die in der Vorrichtung der Fig. 1 verwendet wird,
• die Fig. 6B und 6C Kurven darstellen, die es ermöglichen, das Echophänomen ausgehend vom Leuchtdichtesignal der Fig. 6A darzustellen,
• Fig. 7A ein bestimmtes Ursprungsbild darstellt,
• die Fig. 7B bis 7F je die ausgehend von der Filterung des Ursprungsbilds der Fig. 7A erhaltenen digitalen Bilder zeigen,
• Fig. 7G dem Bild der Fig. 7A entspricht, bei dem die Grenzen der Fehler zu sehen sind, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfaßt wurden,
• Fig. 8 eine schematische Darstellung des Lernbilds ist, in der einige vorbestimmte Vektoren dargestellt sind,
• die Fig. 9A und 9B Funktionsorganigramme darstellen, die die Berechnung der Periodenvektoren des Ursprungsbilds des Gewebestoffs ermöglichen, und
• Fig. 9C ein Organigramm ist, das die verschiedenen Schritte darstellt, die die Berechnung des ersten und des zweiten Schwellwerts für einen gegebenen Periodenvektor ermöglichen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bilderfassung und -verarbeitung ermöglicht insbesondere die Erfassung von Fabrikationsfehlern in einem Stoff 1 eines Gewebes der Art, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Es besteht darin, ein digitales Ursprungsbild der Oberfläche des Stoffs zu erfassen (Schritt a)) und gleichzeitig mit oder nach dieser Erfassung das erhaltene digitale Ursprungsbild zu filtern (Schritt b)). Die Erfassung des digitalen Urspnungsbilds kann unter einer kohärenten oder nichtkohärenten Beleuchtung erfolgen.
• Gemäß einem dem Fachmann bekannten Bilderfassungsverfahren, das als nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel angegeben wird, wird der Schritt a) der Erfassung durchgeführt, indem der Stoff 1 fortlaufend in Richtung des Pfeils D mit Hilfe einer Aufroll-Abrollvornchltung 2% 2b vor einer CCD-Zeilenkamera vorbeigeleitet wird. Die von dieser Kamera durchgeführte Bildaufnahme wird mit der Vorbeileitungsgeschwindigkeit des Stoffs 1 synchronisiert.
• Die schematisch in Fig. 1 dargestellte Zeilenkamera besteht einerseits aus einer Fotodiodenleiste 3, die bei jeder Bildaufnahme die Erfassung einer Zeile 1a des Stoffes 1 ermöglicht, indem sie das vom Stoff reflektierte und übertragene Licht in ein analoges, sogenanntes Leuchtdichtesignal 8 umwandelt, und andererseits aus einem A/D-Wandler 4, der in mit dem Taktsignal 10 synchroner Weise das Leuchtdichtesignal 8 in ein erstes digitales Signal 9 mit acht Bits kodiert, deren aufeinanderfolgende Augenblickswerte die Graustufen der elementaren Punkte des digitalen Ursprungsbilds des Stoffs 1 bilden. Dieses erste digitale Signal 9 wird mittels elektronischer Einrichtungen 5 in ein zweites digitales Signal 11 umgewandelt, dessen aufeinanderfolgende Augenblickswerte die Graustufen der elementaren Punkte ei nes zweiten digitalen Bilds bilden, das einer Bedienungsperson mit Hilfe von Anzeigeeinrichtungen 6 angezeigt werden kann, die im übrigen bereits bekannt sind. In Fig. 7A ist das Ursprungsbild des Gewebestoffs 1 dargestellt, das von den Anzeigeeinrichtungen 6 angezeigt würde, wenn diese mit dem ersten digitalen Signal 9 verbunden wären. Eine Teilansicht dieses Ursprungsbilds wurde ebenfalls schematisch in Fig. 4 dargestellt. Dieses Bild besteht aus Zeilen 29a, die aus elementaren Punkten 29b zusammengesetzt sind, die auch Pixel genannt werden. Jede Zeile 29a entspricht einer Bildaufnahme durch die Zeilenkamera. Die Richtungen X und Y entsprechen je den allgemeinen Richtungen der Schuß- bzw. Kettfäden des Gewebestoffs 1. Es geht also klar aus Fig. 4 hervor, daß die Fotodiodenleiste 3 so ausgerichtet wurde, daß sie parallel zur Richtung der Schußfäden ist. Diese besondere Ausrichtung, die aber zur Durchführung des erfindungsgemäßen Erfassungs- und Verarbeitungsverfahrens nicht notwendig ist, wurde zur Vereinfachung der Beschreibung dieses Verfahrens gewählt.
• Das in Fig. 4 dargestellte digitale Ursprungsbild ist durch zwei Periodenvektoren und gekennzeichnet, deren Hauptachse die Achse X bzw. Y ist. Diese beiden Periodenvektoren und des digitalen Ursprungsbilds entsprechen der doppelten Periodizität der Bindung des Gewebestoffs 1.
• Wenn man einen bestimmte elementaren Punkt P des digitalen Ursprungsbilds betrachtet, so sind dessen Entsprechungen die elementaren Punkte A und D jeweils durch die Vektortranslationen und . Desgleichen ist dieser elementare Punkt P die Entsprechung der elementaren Punkte C und B jeweils durch die Vektortranslationen und . Das Prinzip, auf dem die Filterung des Schritts b) des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht, besteht für jeden Periodenvektor und darin, das erfaßte digitale Ursprungsbild in ein zweites digitales Bild umzuwandeln, indem ausgehend von den Graustufen des elementaren Punkts P und den Graustufen der elementaren Punkte P, die ihm mit einem Abstand von einer Periode benachbart sind, d. h. der elementaren Punkte A und C oder B und D, je nachdem, ob es sich um den Periodenvektor oder handelt, für jeden elementaren Punkt P des Ursprungsbilds eine neue Graustufe berechnet wird.
• Die elektronischen Verarbeitungseinrichtungen 5, deren Struktur und Betriebsweise nun in Bezug auf die Fig. 2, 3A und 3B beschrieben werden, ermöglichen die Durchführung des erfindungsgemäßen Schritts b) der Filterung. Diese elektroni schen Verarbeitungseinrichtungen 5 weisen am Eingang vier Schieberegister 13% 13b, 13c und 13d auf, die in dieser Ordnung in Kaskade geschaltet sind, wobei das Register 13a am Eingang das erste digitale Signal 9 empfängt. Die Größe dieser Register ist so programmiert, daß die Register 13a und 13d n Bytes enthalten können und die Register 13b und 13c m Bytes enthalten können. Diese Register werden außerdem alle vom gleichen Taktsignal H synchronisiert, das vom Taktsignal 10 des A/D-Wandlers 4 gebildet wird. So schreiten die Bytes, die vom A/D-Wandler erzeugt werden und der Graustufe der aufeinanderfolgenden elementaren Punkte des digitalen Ursprungsbilds entsprechen, bei jedem Impuls des Taktsignals H in der Reihe von Daten fort, die von den Registern 13% 13b, 13c und 13d gebildet wird.
• In Anbetracht der Tatsache, daß jede Zeile 29a des Ursprungsbilds n' elementare Punkte 29b aufweist und daß die Vektoren und als Koordinaten (tx, ty) bzw. (cx, cy) haben, werden die Anzahlen von Bytes, die in den Schieberegistern enthalten sind, durch die folgenden beiden Gleichungen angegeben:
• m = ty.n'+tx
• n = cy.n'+cx-m
• Im in Fig. 4 dargestellten Beispiel sind die Koordinaten der Vektoren und je (4,1) bzw. (2, 3). In diesem Fall sind die Register 13a und 13d so programmiert, daß sie 2046 Bytes enthalten, und die Register 13b und 13c sind so programmiert, daß sie 1028 Bytes enthalten. Wenn man zu einem gegebenen Zeitpunkt also annimmt, daß das die Register 13b und 13c verbindende digitale Signal 14 den elementaren Punkt P der Fig. 4 darstellt, folgt daraus, daß die digitalen Signale 15 und 16 je den elementaren Punkten A bzw. C entsprechen. In gleicher Weise entsprechen das digitale Signal 9 und das digitale Signal 12, das am Ausgang des Schieberegisters 13d geliefert wird, je den elementaren Punkten D bzw. B.
• Die elektronischen Verarbeitungseinrichtungen S weisen weiter erste 17 und zweite Filtereinrichtungen 26 auf, die es ermöglichen, die drei Signale 14, 15 und 16 bzw. die drei Signale 14, 9 und 12 parallel zu verarbeiten.
• In Fig. 3A ist ein Ausführungsbeispiel der ersten Filtereinrichtungen 17 im Detail dargestellt. Diese enthalten am Eingang erste Vergleichseinrichtungen 18a und 19a und zweite Vergleichseinrichtungen 18b und 19b, die je am Ausgang Signale 20a bzw. 20b liefern, welche je dem Absolutwert der Differenz zwischen den beiden Signalen 14 und 15 bzw. dem Absolutwert der Differenz zwischen den beiden Signalen 14 und 16 entsprechen. Die Signale 20a und 20b werden dann von dritten Vergleichseinrichtungen 21 in ein Signal 21a umgewandelt, dessen Wert der kleinste Wert der beiden Signale 20a und 20b ist. Das Signal 21a wird dann durch Schwellwerteinrichtungen 22 in ein Binärsignal 23 mit dem Wert 0 oder 1 umgewandelt, je nachdem, ob der Wert des Signals 21a strikt geringer oder höher als ein erster vorbestimmter Schwellwert S1t ist.
• Wenn man die Anzeigeeinrichtungen 6 direkt mit dem Ausgang der ersten Vergleichseinrichtungen 18a, 19a verbindet, führt man das erfindungsgemäße Verarbeitungsverfahren gemäß einer ersten Ausführungsvariante durch, die darin besteht, an jeden elementaren Punkt P des Ursprungsbilds, dessen Graustufen vom A/D- Wandler 4 generiert werden, die Folge der folgenden Schritte anzuwenden:
• Schritt b 1 Berechnung einer Graustufe NG'(P), die dem Augenblickswert des Signals 20a entspricht und gleich dem Absolutwert der Differenz zwischen den Graustufen der elementaren Punkte P und A ist;
• Schritt b2 Zuordnung der Graustufe NG'(P), die im vorhergehenden Schritt berechnet wurde, zum elementaren Punkt P.
• Fig. 7B zeigt das zweite gefilterte Bild, das man ausgehend vom Ursprungsbild der Fig. 7A erhält, wenn man zur Durchführung dieser ersten Ausführungsvariante die Anzeigeeinrichtungen 6 mit dem Signal 20a verbindet.
• Wenn man die Anzeigeeinrichtungen 6 direkt mit dem Ausgang der dritten Vergleichseinrichtungen 21 verbindet, führt man das erfindungsgemäße Verarbeitungsverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsvariante durch, die einerseits darin besteht, im erwähnten Schritt b1) die Berechnung einer Graustufe NG"(P) durchzuführen, die dem Augenblickswert des Signals 20b entspricht und gleich dem Absolutwert der Differenz zwischen den Graustufen der elementaren Punkte P und C ist, und andererseits darin besteht, vor dem erwähnten Schritt b2) einen zusätzlichen Schritt b'1) durchzuführen, der darin besteht, eine Graustufe NG(P) zu bestimmen, die dem Augenblickswert des Signals 21a entspricht und gleich dem kleinsten Wert der Giraustufen NG'(P) und NG"(P) ist. Fig. 7C zeigt das zweite gefilterte Ur sprungsbild, das ausgehend vom ersten Ursprungsbild der Fig. 7A im Rahmen dieser zweiten Ausführungsvariante erhalten wird.
• Wenn man die Anzeigeeinrichtungen 6 direkt mit dem Ausgang der Schwellwerteinrichtungen 22 verbindet, führt man das erfindungsgemäße Verarbeitungsverfahren gemäß einer dritten Ausführungsvariante durch, bei der man nach dem Schritt b2 einen zusätzlichen Schritt b3 durchführt, der darin besteht, die Graustufe NG(P), die im Schritt b2 berechnet wurde, binär zu machen, indem man sie mit einem ersten vorbestimmten Schwellwert S1t vergleicht. Das Schwarzweißbild, das in diesem Fall erhalten wird, ist in Fig. 7D dargestellt. In dieser Figur sind die elementaren Punkte, die einen Fehler darstellen können, weiß, und entsprechen allen elementaren Punkten, deren Graustufe NG(P) höher als der erste Schwellwert S1t war.
• Im Ursprungsbild der Fig. 7A, das die Oberfläche des Stoffs 1 darstellt, sieht man sehr klar die allgemeine Struktur dieses Stoffs, die dem visuellen Eindruck entspricht, der durch die Verflechtung der Schuß- und Kettfäden des Gewebes entsteht. In diesem Ursprungsbild sieht man bereits eine Unregelmäßigkeit in dieser allgemeinen Struktur, die von einem fehlenden Kettfaden herrührt. Im gefilterten Bild der Fig. 7B wurde die allgemeine Struktur des Gewebes unterdrückt, und die dem in der Kette fehlenden Faden entsprechende Unregelmäßigkeit tritt stärker hervor. In Fig. 7C ist der Umriß dieser Unregelmäßigkeit feiner, da das Echophänomen unterdrückt wurde, das nun in Bezug auf die Fig. 6A, 6B und 6C genauer beschrieben wird.
• In Fig. 6A ist das Leuchtdichtesignal 8 dargestellt, das zum Beispiel dadurch erhalten werden kann, daß ein Oszilloskop an den Ausgang der Fotodiodenleiste 3 angeschlossen wird. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß die Struktur des Stoffes in einer Richtung periodisch wiederkehrt, die mit der Richtung X der Kettfäden zusammenfällt. Somit kehrt das Leuchtdichtesignal der Fig. 6A periodisch wieder und hat als Periode p. Eine der Spitzen 32a dieses Signals zeigt eine Unregelmäßigkeit in der Periodizität des Leuchtdichtesignals an, da ihre Stärke größer ist als die der beiden mit einem Abstand von einer Periode benachbarten Spitzen 32b und 32c. Wenn man jedem Punkt der Kurve der Fig. 6A eine Lichtstärke entsprechend dem Absolutwert der Differenz zwischen der Lichtstärke dieses Punkts und der Lichtstärke des ihm mit einem Abstand von einer Periode benachbarten Punkts in ansteigender Richtung der Ausrichtung X verleiht, erhält man die gestrichelt gezeichnete Kurve der Fig. 15B, die aus zwei Spitzen 33b und 33a zusammengesetzt ist. Wenn man in gleicher Weise jedem Punkt der Fig. 6A eine Lichtstärke entsprechend dem Absolutwert der Differenz zwischen der Lichtstärke dieses Punkts und der Lichtstärke des ihm im Abstand von einer Periode benachbarten Punkts in abfallender Richtung der Ausrichtung X verleiht, erhält man die durchgezogene Kurve der Fig. 6B, die durch zwei Spitzen 34a und 34c gekennzeichnet ist. In beiden Fällen werden ausgehend von einer einzigen Spitze 34 die einen einzigen Fehler in der Periodizität der Struktur darstellt, zwei Spitzen 33b und 33a oder 34a und 34c generiert. Dies wird allgemein als Echophänomen bezeichnet. Wenn man für jeden Punkt gleicher Abszisse nur den kleinsten der beiden Werte der beiden in Fig. 6B dargestellten Kurven behält, erhält man die Kurve der Fig. 6C, die eine einzige Spitze 35 aufweist, die die gleiche Abszisse hat wie die Spitze 32a. Man hat also dieses Echophänomen erfolgreich unterdrückt. Dieses gleiche Prinzip der Echounterdrückung wird auf die Graustufen der elementaren Punkte des Ursprungsbilds angewandt, die aus einer Digitalisierung des Leuchtdichtesignals 8 entstehen.
• In Fig. 3B ist ein zweites Ausführungsbeispiel der ersten Filtereinrichtungen 17 dargestellt, die technisch leichter durchzuführen sind, es aber nicht ermöglichen, das Bild der Fig. 7C zu erhalten.
• Unter den elementaren Punkten des gefilterten Bilds der Fig. 7D kennzeichnen nur die elementaren Punkte, die weiß erscheinen und ausreichend zusammengefaßt sind, einen tatsächlichen Fabrikationsfehler im Stoff 1. Um alle weißen und isolierten elementaren Punkte auszuschalten, führt man nach dem Schritt b3) einen letzten, sogenannten Validierungsschritt c durch. Dieser Validierungsschritt, der dem Fachmann außerdem bereits bekannt ist, besteht zum Beispiel unter Bezugnahme auf Fig. 5 darin, für jeden elementaren Punkt P des Bilds 30, das im Schritt b3 erhalten wurde, die Summe der Graustufen der elementaren Punkte zu bilden, die sich in einem Fenster 31 befinden, das den elementaren Punkt P enthält, diese Summe mit einem zweiten vorbestimmten Schwellwert S2t zu vergleichen, und dem elementaren Punkt P in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs den Binärwert 0 oder 1 zuzuordnen. Dieser Schritt kann von ersten Validierungseinrichtungen 24 durchgeführt werden, die dem Fachmann übrigens bereits bekannt sind und die das digitale Signal 23 in ein digitales Signal 25 umwandeln, das für die Anzeigeeinrichtungen 6 bestimmt ist. Die Form und die Abmessung des Fensters 31 hängen von der Größe und der Form der Fehler ab, die man erfassen will. In diesem Fall ist das Fenster ein Rechteck, dessen Länge L mit der Richtung der Kettfäden und des sen Breite 1 mit der Richtung der Schußfäden zusammenfällt. Die ersten Filtereinrichtungen 17 und die erstem Validierungseinrichtungen 24 bilden eine Verarbeitungsbahn, die Kettenbahn genannt wird und die Erfassung der Fehler ermöglicht, die nicht kolinear zum Vektor t sind, und insbesondere der Kettenfehler. Man kann also vernünftigerweise erwarten, daß die Fehler, die man erfassen möchte, eine in Richtung der Kettfäden längliche Form haben, was die Wahl des rechteckigen Fensters 31 rechtfertigt.
• Die elektronischen Verarbeitungseinrichtungen 5 enthalten auch eine Verarbeitungsbahn, die Schußbahn genannt wird, die Erfassung insbesondere der Schußfehler ermöglicht und aus den zweiten Filtereinrichtungen 26 und zweiten Validierungseinrichtungen 27 besteht. In diesem Fall sind die Fehlervalidierungsfenster vorzugsweise Rechtecke, deren Länge mit der Richtung der Schußfäden zusammenfällt. Die zweiten Filtereinrichtungen 26 und die zweiten Validierungseinrichtungen 27 sind gleich den ersten Filtereinrichtungen 17 bzw. den ersten Validierungseinrichtungen 24 und unterscheiden sich nur durch ihren jeweiligen Schwellwert S1c bzw. S2c. Die Bestimmung der Schwellwerte S1t, S1t, und S2c wird nachfolgend erklärt.
• Je nachdem, ob man die Anzeigeeinrichtungen 6 mit dem digitalen Signal 25 oder 28 verbindet, die von den ersten bzw. den zweiten Validierungseinrichtungen geliefert werden, erhält man das in Fig. 7E bzw. Fig. 7F dargestellte Bild. In Fig. 7E sieht man genau den einem in der Kette fehlenden Faden entsprechenden Fehler. In Fig. 7F wird dieser Fehler nicht erfaßt. Nur Fehler, die kleinen Unregelmäßigkeiten der Schußfäden entsprechen, werden erfaßt. Es ist möglich, ausgehend von den beiden Bildern der Fig. 7E und 7F die Grenzen der erfaßten Fehler zu bestimmen und diese Grenzen auf dem digitalen Ursprungsbild der Fig. 7A erscheinen zu lassen. Dieser Vorgang, der dem Fachmann übrigens unter der Bezeichnung Segmentierung bekannt ist, ermöglicht es, das in Fig. 7G dargestellte Bild zu erhalten. Die elektronischen Verarbeitungseinrichtungen 5, die als nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel beschrieben wurden, ermöglichen es, in Echtzeit und gleichzeitig die Erfassung des Ursprungsbilds (Schritt a) und die Filterung dieses Bilds (Schritt b) durchzuführen. Es ist aber ebenfalls möglich, sich andere Durchführungsvorrichtungen vorzustellen, bei denen der Filterschritt durchgeführt wird, nachdem der Erfassungsschritt stattgefunden hat. In diesem Fall wird das Ur sprungshild zum Beispiel zu seiner Filterung in einem Schreib-/Lesespeicher gesichert.
• In kennzeichnender Weise weist das erfindungsgemäße Verfahren zur Bilderfassung und -verarbeitung außerdem vorteilhafterweise einen zusätzlichen sogenannten Lernschritt auf, der vor dem Schritt a) liegt, der der Erfassung des Ursprungsbilds entspricht, und der es insbesondere ermöglicht, automatisch die Periodenvektoren und zu berechnen. Dieser Lernschritt wird mit Hilfe von geeigneten elektronischen Verarbeitungseinrichtungen 7 durchgeführt, die am Eingang das erste digitale Signal 9 sowie das Taktsignal 10 empfangen. Die elektronischen Verarbeitungseinrichtungen 7 werden nun nur aus funktioneller Sicht beschrieben, da ihre strukturelle Herstellungsweise dem Fachmann zugänglich ist.
• Zunächst wird mit Hilfe der elektronischen Verarbeitungseinrichtungen 7 ein sogenanntes Lernbild ausgehend von einem Abschnitt des Stoffs 1 erfaßt, der keinen Fehler aufweist. Alle Graustufen der dieses Lernbild bildenden elementaren Punkte werden zum Beispiel in einem Schreib-/Lesespeicher gespeichert, und die elektronischen Verarbeitungseinrichtungen 7 bestehen zum Beispiel aus einem Mikroprozessor, der so programmiert ist, daß er ausgehend von diesem gespeicherten Lernbild die Periodenvektoren und berechnen kann.
• Als Beispiel sind in den Fig. 9A und 9B die Organigramme des Berechnungsalgorithmus der Periodenvektoren und dargestellt.
• Der Inhalt der verschiedenen Schritte der Organigramme der Fig. 9A und 9B ist in diesen Figuren ausreichend verdeutlicht und wird daher in der vorliegenden Beschreibung nicht wiederholt. Die Durchführung dieser Schritte ermöglicht die automatische Berechnung der Koordinaten (Perx, Pery) des Periodenvektors oder gemäß der gewählten Richtung X oder Y (Fig. 9A). Diese Berechnung wird ausgehend von mehreren Vektoren durchgeführt, deren Koordinaten (Retx, Rety) ausgehend von vorbestimmten Werten (minret, Maxret, K) berechnet werden. Um die Berechnung dieser Vektoren in X-Richtung darzustellen, ist in Fig. 8 schematisch ein Lernbild 36 der Abmessungen DIMX und DIMY gezeigt, in dem ein Teil der berechneten Vektoren zu sehen ist. Die Durchführung der Schritte der Organigramme der Fig. 9A und 9B führt dazu, die Folge der folgende Schritte anzuwenden:
• 1) für jeden vorbestimmten Vektor, Berechnung eines gefilterten Lernbilds, indem die Schritte b1) bis b2) angewandt werden, die oben beschrieben wurden;
• 2) für einen Periodenvektor oder Auswahl des vorbestimmten Vektors, für den die Summe der Crraustufen des gefilterten Lernbilds minimal ist.
• Der Lernschritt besteht ebenfalls darin, die Schwellwerte S1t, S2t ausgehend vom dem Vektor zugeordneten gefilterten Lernbild und die Schwellwerte S1c und S2c, ausgehend vom dem Periodenvektor zugeordneten gefilterten Lernbild zu berechnen. In Fig. 9C ist das Organigramm entsprechend der Berechnung der Schwellwerte S1t und S2t dargestellt. Ausgehend vom dem Periodenvektor zugeordneten gefilterten Lernbild wird das Histogramm H(NG) der Graustufen dieses Bilds berechnet. Wenn dieses Bild N elementare Punkte enthält, ist die Verteilungsfunktion der Graustufen dieses Bilds:
• Der Schwellwert S1t wird so gewählt, daß er der kleinste Schwellwert ist, so daß F(S1) größer als oder gleich einem Grenzwert 1- s ist. In einem genauen Durchführungsbeispiel war ε = 0,025.
• Der Schwellwert S2t wird seinerseits ausgehend vom Schwellwert S1t durch die folgende Gleichung bestimmt:
• wobei n die Anzahl von elementaren Punkten ist, die im elementaren Fenster enthalten sind, das im Schritt c) des erflndungsgemäßen Verfahrens verwendet wird und das der Validierung der Fehler im Schwarzweißbild entspricht, das im Schritt b3) erhalten wird.
• Die automatische Berechnung der Schwellwerte S2t und S2c wird in gleicher Weise durch ein identisches Organigramm ausgehend vom dem Vektor zugeordneten gefilterten Lernbild durchgeführt.
• Das soeben beschriebene erfindungsgemäße Erfassungs- und Verarbeitungsverfahren ist nicht auf die Erfassung von Fabrikationsfehlern bei einem Gewebestoff beschränkt, sondern kann verwendet werden, um eine beliebige Unregelmäßigkeit in der Struktur eines flachen Artikels mit periodisch wiederkehrender Struktur zu erfassen. Dieser flache Artikel kann zum Beispiel auch ein Artikel aus gewirktem Textilstoff sein.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erfassung und Verarbeitung des Bilds eines flachen Artikels mit in mindestens einer Richtung periodisch wiederkehrender Struktur, nach Art eines Stoffs aus gewebten Textilfasern, zur Erfassung von Fabrikationsfehlern, das darin besteht,

a) ein Ursprungsbild der Oberfläche des Artikels zu erfassen, welches Bild zumindest durch einen Periodenvektor t (bzw.) gekennzeichnet ist,

b) und gleichzeitig oder nacheinander das Ursprungsbild im Hinblick auf den Erhalt eines gefilterten Schwarzweißbilds zu filtern,

b1) indem für jeden elementaren Punkt P des Ursprungsbilds eine Graustufe NG'(P) berechnet wird, die proportional zum Absolutwert der Differenz zwischen den Graustufen in dem Ursprungsbild des elementaren Punkts P und seiner Entsprechung A (bzw. D) durch Translation des Periodenvektors (bzw. ) ist,

b2) indem dem elementaren Punkt P die im vorangehenden Schritt berechnete Graustufe zugewiesen wird,

b3) und indem die Graustufe jedes elementaren Punkts P durch Vergleich mit einem ersten vorbestimmten Schwellwert S1t (bzw. S1c) binär gemacht wird,

dadurch gekennzeichnet, daß es einen vorausgehenden Schritt umfaßt, der Lernschritt genannt wird und die folgende Schrittfolge umfaßt:

- Erfassung eines digitalen, sog. Lernbilds eines fehlerfreien Teils der Oberfläche des Artikels,

- Anwendung der vorgenannten Schritte b1) bis b2) auf das Lernbild,

- Berechnung des Histogramms der Graustufen des gefilterten Lernbilds mit Periodenvektor (bzw.)

- automatische Berechnung des ersten Schwellwerts S1t (bzw. S1c) ausgehend vom Histogramm der Graustufen des gefilterten Lernbilds.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ausgehend von dem Histogramm des gefilterten Lernbilds darin besteht, die Verteilungsfunktion F(S) der Graustufen zu berechnen und daraus den ersten Schwellwert S1t (bzw. S1c) abzuleiten.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwellwert S1t (bzw. S1c) automatisch ausgehend von einem vorbestimmten Koeffizienten ε, der kleiner ist als 1, berechnet wird und dem kleinsten Schwellwert S entspricht, so daß F(S) größer oder gleich (1-ε) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ε gleich 0,025 ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Schritt b) einen zusätzlichen Schritt c) aufweist, der darin besteht, das erhaltene gefilterte Schwarzweißbild umzuwandeln, und zwar zum einen durch Berechnung der Summe der Graustufen der elementaren Punkte, die in einem elementaren Fenster gelegen sind, dessen Form und Abmessungen vorbestimmt sind und das den elementaren Punkt P enthält, für jenen elementaren Punkt P und zum anderen, indem der Graustufe jedes elementaren Punkts P der Binärwert 0 oder 1 zugewiesen wird, und zwar abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs der Summe mit einem zweiten, vorbestimmten Schwellwert S2t (bzw. S2c).

6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß es, wenn das im Schritt c) verwendete elementare Fenster n elementare Punkte enthält, während der Lernphase ferner darin besteht, automatisch den zweiten Schwellwert S2t (bzw. S2c) zu bestimmen, indem folgender Ausdruck berechnet wird:

(beziehungsweise

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem darin besteht, in Schritt b1) die Berechnung einer Graustufe NG"(P) durchzuführen, die proportional zum Absolutwert der Differenz zwischen den Graustufen des elementaren Punkts P und des elementaren Punkts C (bzw. B) in dem Ursprungsbild ist, dem P durch die Translation des Periodenvektors (bzw.) entspricht, sowie dadurch, daß es einen zusätzlichen Schritt b'1) umfaßt, der dem Schritt b2) vorausgeht und darin besteht, eine Graustufe NG(P) zu bestimmen, die abhängig von den Graustufen NG'(P) und NG"(P) ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Graustufe NG(P) proportional zum kleinsten Wert der beiden Graustufen NG'(P) und NG"(P) ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Graustufe NG(P) proportional zur Summe der beiden Graustufen NG'(P) und NG"(P) ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 7, 8, oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lernschritt ferner in der automatischen Bestimmung des Periodenvektors (bzw.) des Lernbilds aus mehreren vorbestimmten Vektoren besteht, indem die Folge folgender Schritte ausgeführt wird:

1) Berechnung eines gefilterten Lernbilds für jeden vorbestimmten Vektor, durch Anwendung der Schritte b1) bis b2) für jeden elementaren Punkt des Lernbilds,

2) Wahl des vorbestimmten Vektors als Periodenvektor, bei dem die Summe der Graustufen des gefilterten Lernbilds die kleinste ist.