ES2339338T3 - Aparato y metodo para inspeccion de superficies. - Google Patents
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Abstract
Un aparato para inspección de una superficie que comprende: una cámara (11) que comprende un sensor lineal (13) que escanea un objeto para inspección (10) en una dirección principal de escaneo para obtener datos de la imagen (21); un medio de subescaneo para mover la cámara (11) y el objeto para inspección (10) entre sí en una dirección de subescaneo que cruza en ángulos rectos a la dirección principal de escaneo; y un medio de cálculo (19) para someter los datos de la imagen (21) salidos de la cámara (11) a un proceso de cálculo para inspeccionar el estado de una superficie del objeto para inspección (10), un medio de generación de una cadena de datos de una imagen para generar una cadena de datos de una imagen (22); y medios de juzgamiento (20, 20A - 20C) para utilizar la cadena de datos de la imagen (22) para inspeccionar el estado de la superficie del objeto para inspección (10), en donde los medios de juzgamiento (20, 20A - 20C) comprenden medios de acumulación (33, 34) para añadir los datos de la imagen (21) en un bloque que incluye una pluralidad de píxeles continuos en la dirección principal de escaneo en la cadena de datos de la imagen (22) para calcular los datos añadidos en el bloque; un medio de correlación (35) para calcular un valor correlacionado de los datos añadidos en bloque de los bloques adyacentes entre sí en la dirección principal de escaneo, en donde se obtiene el valor correlacionado obteniendo una diferencia o una relación entre los datos adyacentes añadidos en bloque, y medios para juzgar el valor correlacionado con un valor de umbral, y en donde los medios de juzgamiento (20, 20A - 20C) cambian el bloque en la dirección principal de escaneo para que cada píxel repita la adición en bloque y el cálculo de correlación, caracterizada porque el medio de generación de la cadena de datos de la imagen se adapta para añadir los datos de la imagen (21) de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo, y para añadir los datos de la imagen (21) de píxeles en la misma posición en la dirección principal de escaneo en los datos de la imagen (21) de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo.
Description
Aparato y método para inspección de
superficies.
La invención se relaciona con un aparato y con
un método para inspección de superficies en la cual se utiliza una
cámara que incluye un sensor de imagen para llevar a cabo la
inspección de defectos presentes en una superficie, incluidos
daños, polvo y similares de diferentes objetos para inspección tal
como artículos moldeados.
En el estado del arte relacionado, por ejemplo,
en la inspección de defectos de superficie de objetos para
inspección tales como artículos comprimidos, artículos estirados, y
artículos laminados, se han utilizado previamente cámaras tales
como la cámara CCD. La cámara CCD incluye un sensor de imágenes en
línea constituido por dispositivos de conversión fotoeléctricos
dispuestos en una dimensión (sensor de imágenes en línea). La
cámara escanea en una dimensión el objeto para inspección, y los
datos de las imágenes obtenidas en esta forma se someten a proceso
de cálculo y se inspeccionan.
En un sensor bidimensional de imágenes para uso
en cámaras de vídeo, en general, existen únicamente varios cientos
de píxeles que recogen la imagen en dirección a lo ancho del campo
de visión. Por otro lado, en un sensor de imágenes en línea, es
posible integrar varios miles de píxeles que recogen la imagen en
dirección a lo ancho del campo de visión. Por lo tanto, un sensor
de imágenes en línea puede llevar a cabo la inspección de la
superficie de objetos anchos para inspección tales como acero,
papel, y película, lo cual es imposible con un sensor bidimensional
de imágenes.
En el sensor de imágenes del dispositivo
fotoeléctrico de conversión de este tipo de cámara, existe una
variación en la precisión de la lectura. Esta variación es causada
por una diferencia en la sensibilidad de cada dispositivo
fotoeléctrico de conversión que constituye el sensor de imágenes, y
se conoce como dispersión del dispositivo, este valor s
generalmente aproximadamente del 3%. En el aparato para inspección
de superficies relacionado con el arte descrito anteriormente, a
menos que exista un cambio de brillo que exceda la dispersión del
dispositivo, no se pueden detectar los defectos finos. Se dice que
la precisión de la detección visual luz/sombra está en un rango de
1/1500 a 1/2000, por consiguiente un aparato para inspección de
superficies que utiliza el sensor de imágenes en línea tiene una
precisión únicamente de 1/60 con respecto a aquella de la inspección
visual, y se ha asumido que es imposible remplazar las inspecciones
visuales.
Por lo tanto, se han considerado diferentes
métodos para compensar la dispersión del dispositivo del sensor de
imágenes. Un ejemplo de una técnica es conocido como compresión: la
adición de datos de la imagen de un bloque que incluye una
pluralidad de píxeles que son continuos en la dirección principal de
escaneo en una cadena de datos de la imagen obtenida por el sensor
de imágenes en línea; y llevar a cabo un cálculo de correlación de
los datos añadidos de bloques adyacentes.
Sin embargo, se puede detectar en este método un
defecto que se extiende sobre los píxeles adyacentes entre sí en
una línea principal de escaneo, pero es imposible detectar un
defecto que se extiende sobre líneas principales adyacentes de
escaneo, y un defecto que se extiende sobre los píxeles adyacentes
entre sí sobre la línea principal de escaneo y que se extiende
también sobre las líneas adyacentes principales de escaneo. Por lo
tanto, ha existido una limitación en la mejora de la precisión de
la inspección.
El documento
US-B1-6 208 417 describe un método y
un aparato para inspeccionar una superficie de un artículo objetivo
capaz de detectar en forma precisa manchas o defectos en miniatura
presentes en la superficie objetivo. El método comprende las etapas
de: obtener informaciones de brillo para una pluralidad de píxeles
distribuidos en dos dimensiones tomando una imagen de la superficie
del artículo; encontrar manchas sobre la superficie del artículo en
respuesta a cada información obtenida en la etapa de ganancia de
información de brillo para producir una primera salida; encontrar
defectos miniatura menores en tamaño que un píxel unitario en
respuesta a cada información obtenida en la etapa de ganancia de
información de brillo para generar una segunda salida; conmutar la
primera salida y la segunda salida dentro de las señales eléctricas
apropiadas en una forma controlada; y mostrar las señales
eléctricas conmutadas sobre una pantalla en una forma
observable.
El documento
US-A-5 990 468 describe un
dispositivo para la detección automática e inspección de defectos
sobre una red en ejecución, que incluye un motor que mueve la red y
la cámara eléctrica que alimenta una señal que representa una
imagen de la red formada sobre un sensor de imágenes que tiene
puntos sensibles a la luz. El dispositivo tiene sincronización de
la duración de un número predeterminado de campos sucesivos de pasos
de la red a través del campo óptico de la cámara y la duración que
separa el inicio de dos operaciones sucesivas de formación de
imágenes de la cámara. De este modo, se lleva a cabo un filtrado
óptico. De una imagen a la siguiente, el mismo punto fotosensible
del sensor corresponde a porciones idénticas de filamentos e
intersticios de la red, de modo que se detecta cualquier variación
óptica de los filamentos o intersticios. Las señales que
representan las imágenes producidas por cada punto fotosensible
durante disparos sucesivos corresponden a zonas de material con
diseño similar.
El documento
US-A-5 068 799 describe un método y
un aparato para detectar fallas en un material de red continua
iluminado por una fuente de luz y escaneado ópticamente para
producir una imagen electrónica digitalizada de dicho material. Los
datos de la imagen digitalizada representativos del material de red
continua se almacenan en la memoria. Los datos de la imagen se
aplican también a un procesador digital de señal que identifica
áreas de la imagen que representan áreas imperfectas potenciales
del material de red continua. Se emplean una variedad de filtros
que coinciden en el espacio para detectar las imperfecciones. La
información relacionada con la ubicación de las imperfecciones
potenciales se transfiere a un ordenador que analiza en detalle
porciones de la imagen almacenada en la vecindad de las áreas
identificadas.
Un objetivo de la presente invención es el de
proporcionar un aparato y un método para inspección de superficies
en los cuales es posible detectar defectos sobre un objeto para
inspección, tal como un defecto que se extiende sobre líneas
adyacentes principales de escaneo o un defecto que se extiende sobre
píxeles adyacentes entre sí sobre la línea principal de escaneo y
que se extiende también sobre las líneas adyacentes principales de
escaneo, y en las cuales el estado de una superficie se puede
inspeccionar con buena precisión.
El objetivo se resuelve por medio de las
características de las reivindicaciones independientes. Las
reivindicaciones dependientes están dirigidas a modalidades
preferidas de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 1 es un diagrame de bloques que muestra
la constitución de un aparato para inspección de una superficie de
acuerdo con una primera modalidad de la presente invención;
La Fig. 2 es una vista explicativa de una
operación para añadir los datos de una imagen de dos líneas
principales de escaneo adyacentes entre sí en una dirección de
subescaneo para generar una cadena de datos de una imagen en la
primera modalidad;
La Fig. 3 es un diagrama de bloques que muestra
la constitución de un procesador de cálculo en la primera
modalidad;
La Fig. 4 es una vista explicativa de una
operación del procesador de cálculo mostrado en la Fig. 3;
Las Figs. 5A, 5B y 5C son vistas explicativas de
diferentes defectos sobre un objeto para inspección;
Las Figs. 6A y 6B son diagramas que muestran una
relación del defecto que existe únicamente en una línea principal
de escaneo y los correspondientes datos de la imagen y los datos
añadidos en un bloque;
Las Figs. 7A y 7B son diagramas que muestran una
relación del defecto que existe sobre dos líneas adyacentes
principales de escaneo y los correspondientes datos añadidos en el
bloque;
Las Figs. 8A y 8B son diagramas que muestran una
relación del defecto que se extiende sobre píxeles adyacentes entre
sí sobre la línea principal de escaneo y se extiende también sobre
dos líneas adyacentes principales de escaneo y los correspondientes
datos de la imagen y los datos añadidos en el bloque;
La Fig. 9 es una vista explicativa que muestra
una operación para añadir los datos de la imagen de dos líneas
principales de escaneo adyacentes entre sí en una dirección de
subescaneo para generar la cadena de datos de la imagen en una
segunda modalidad de la presente invención;
Las Figs. 10A, 10B y 10C son vistas explicativas
que muestran un ejemplo de modificación para añadir los datos de la
imagen de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en
una dirección de subescaneo para generar la cadena de datos de la
imagen en una tercera modalidad, y
La Fig. 11 es un diagrama de bloques que muestra
la constitución de un aparato para procesamiento de imágenes en la
tercera modalidad.
\vskip1.000000\baselineskip
Las modalidades de la presente invención serán
descritas de ahora en adelante con referencia a los dibujos.
\vskip1.000000\baselineskip
Primera
Modalidad
La Fig. 1 es un diagrama que muestra la
constitución de un aparato para inspección de una superficie de
acuerdo con una primera modalidad de la presente invención. Los
ejemplos de un objeto para inspección 10 incluyen un artículo
comprimido, un artículo estirado, y un artículo laminado, y el
objeto se mueve en una dirección mostrada por una flecha Y
(dirección de subescaneo) por medio de un aparato principal de
escaneo (no mostrado) en un tiempo para inspección de la
superficie. Debe observarse que para inspeccionar el artículo
moldeado en un momento durante el moldeo, un mecanismo de
transporte de una máquina de moldeo funciona como un aparato de
subescaneo, y el aparato de subescaneo no tiene que estar
especialmente dispuesto. Una cámara digital 11 está dispuesta en
forma opuesta al objeto para inspección 10.
La cámara digital 11 incluye un lente objetivo
12, un sensor de imágenes en línea 13 tal como un sensor de
imágenes en línea CCD, un amplificador 14, y un convertidor A/D 15.
Una imagen sobre la superficie del objeto para inspección 10 se
enfoca sobre el sensor de imágenes en línea 13 a través del lente
objetivo 12. Cuando se asume que el ancho de la lectura sobre el
objeto para inspección 10 por medio del sensor de imágenes en línea
13 es W, y el lente objetivo 12 es un lente estándar, se establece
una distancia (distancia objetivo) hasta el objeto para inspección
10 desde la cámara 11 aproximadamente de 1,5 W.
El sensor de imagen en línea 13 se constituye
disponiendo una pluralidad de (por ejemplo, 5120) de dispositivos
fotoeléctricos de conversión en una dirección mostrada por una
flecha X (dirección principal de escaneo). Un aparato de subescaneo
(no mostrado) escanea el objeto para inspección 10 que se mueve en
forma relativa en una dirección (dirección de subescaneo) cruzando
en ángulos rectos a la dirección principal de escaneo para leer un
estado de la superficie del objeto para inspección 10, y emite una
señal de una imagen.
El aparato de subescaneo mueve el sensor de
imágenes 13 y la imagen del objeto para inspección 10 formada sobre
el sensor de imágenes 13 con respecto a las demás en la dirección de
subescaneo cruzando en ángulos rectos a la dirección principal de
escaneo. El aparato de subescaneo incluye una función (a) que mueve
el objeto para inspección 10 con respecto al sensor de imágenes en
línea 13 en la dirección de subescaneo. El aparato de subescaneo
puede incluir adicionalmente una función: (b) que mueve al sensor de
imágenes en línea 13 con respecto al objeto para inspección 10 en
la dirección de subescaneo; (c) que mueve al lente objetivo 12 con
respecto al sensor de imágenes en línea 13 en la dirección de
subescaneo; o (d) que mueve al sensor de imágenes en línea 13 y al
lente objetivo 12 con respecto al objeto para inspección 10 en la
dirección de subescaneo.
Aquí, especialmente en (b), (c), (d), se puede
mover el sensor de imágenes en línea 13 o el lente objetivo 12 (por
vibración) utilizando micro actuadores en los cuales es posible un
micro manejo, tal como un actuador piezoeléctrico laminado y un
actuador electrostático.
La emisión de la señal con la imagen a partir
del sensor de imágenes en línea 13 se amplifica por medio del
amplificador 14, convertida adicionalmente, por ejemplo, en datos
digitales paralelos de ocho bits por medio del convertidos A/D 15,
y sale como datos de la imagen de la cámara digital 11.
La emisión de datos de la imagen desde la cámara
digital 11 es ingresada en un aparato para procesamiento de
imágenes 16. El aparato para procesamiento de imágenes 16 somete el
ingreso de datos de la imagen a un procesamiento predeterminado de
la imagen para emitir el resultado de la inspección del estado de
una superficie del objeto para inspección 10, y comprende una
memoria en línea 17, una sumadora 18, un procesador de cálculo 19,
y una unidad de juzgamiento 20 en este ejemplo.
La memoria en línea 17 es una memoria en la cual
se almacenan los datos de la imagen al menos para la entrada del
escaneo principal en línea desde la cámara digital 11, y comprende
el mismo número de etapas de registros de desplazamiento o memorias
primero en entrar y primero en salir (FIFO) como aquellas de los
dispositivos de conversión fotoeléctricos (por ejemplo,
dispositivos 5120) en el sensor de imágenes en línea 13.
La emisión de datos de la imagen desde la cámara
digital 11 es suministrada a un primer terminal de entrada del
sumador 18, y suministrada también a la memoria en línea 17. Una
salida de la memoria en línea 17 es suministrada a un segundo
terminal de entrada de la sumadora 18. La sumadora 17 añade los
datos de la imagen A, B de entrada/salida de la memoria en línea
17.
Aquí, la entrada de datos de la imagen en la
primera y segunda terminales de entrada A, B de la sumadora 18
corresponde a la señal de la imagen obtenida a partir del mismo
dispositivo del sensor de imágenes en línea 13. Es decir, el
terminal de entrada B demora una línea principal de escaneo con
respecto al terminal de entrada A de la sumadora 18 por la memoria
en línea 17. Por ejemplo, cuando los datos de la imagen
correspondiente al i-avo dispositivo (i = 1, 2,
...) del sensor de imágenes en línea 13 son ingresados en la
terminal de entrada A, los datos de la imagen obtenida antes por
medio de una línea principal de escaneo correspondiente al mismo
i-avo dispositivo son ingresados en el terminal de
entrada B de la memoria en línea 17. Por lo tanto, como se muestra
en la Fig. 2, la sumadora 18 añade datos de la imagen 21 de dos
líneas principales de escaneo que entran en los terminales de
entrada A, B y se disponen en forma adyacente entre sí en una
dirección de subescaneo (N-ava y
(N+1)-ava líneas, (N+1)-ava y
(N+2)-ava líneas, ...) para generar una cadena de
datos de la imagen 22.
La cadena de datos de la imagen 22 generada por
medio de un generador de la cadena de datos de la imagen formado en
esta forma por la memoria en línea 17 y la sumadora 18 es ingresada
en el procesador de cálculo 19. El procesador de cálculo 19 añade
(acumula) los datos de la imagen de un bloque que incluye una
pluralidad de píxeles continuos en una dirección principal de
escaneo X a la cadena de datos de la imagen de la sumadora 18 para
generar datos añadidos en bloque, y utiliza los datos como datos de
píxeles de un primer píxel en el bloque. El procesador 19 también
repite el procesamiento para calcular un valor correlacionado de
datos añadidos en los bloques adyacentes entre sí en la dirección
principal de escaneo mientras cambia la posición del bloque en la
dirección principal de escaneo.
Concretamente, como se muestra en la Fig. 3, el
procesador de cálculo 19 comprende M etapas de un registro de
cambio 31 y 2M etapas de un registro de cambio 32 conectadas de tal
manera que la cadena de datos de la imagen 22 (ver Fig. 2) de la
sumadora 18 ingrese en las primeras etapas de la misma; una sumadora
33 que añada las salidas de las etapas respectivas del registro de
cambio 31; y una sumadora 34 que añada las salidas de las M etapas
posteriores del registro de cambio 32; y una unidad de correlación
35 a la cual se suministran las salidas de las sumadoras 33 y 34.
Aquí, cuando se dividen los píxeles de los datos de la imagen de una
línea principal de escaneo en bloques incluyendo una pluralidad de
píxeles continuos en la dirección principal de escaneo, M denota el
número de píxeles que constituyen un bloque. El valor de M
preferiblemente puede ser cambiado arbitrariamente, y está, por
ejemplo en el rango de 1 a 111.
La Fig. 4 es una vista explicativa de una
operación del procesador de cálculo 19. En la sumadora 33, para la
salida de la cadena de datos de la imagen 22 de la sumadora 18, se
añaden los datos de la imagen de un bloque que incluye M píxeles
continuos en la dirección principal de escaneo. La sumadora 34 añade
los datos de la imagen del siguiente bloque adyacente al bloque al
cual se añaden los datos de la imagen por medio de la sumadora 33
en la dirección principal de escaneo en la cadena de datos de la
imagen 22. Aquí, asumiendo que la salida de datos añadidos en
bloque desde las sumadoras 33 y 34 son b1 y b2, por ejemplo, se
obtiene una diferencia b1 - b2 entre ambos datos como un valor
correlacionado 36 en la unidad de correlación 35.
Cada vez que se ingresan los datos del nuevo
píxel de la cadena de datos de la imagen 22 en los registros de
cambio 31 y 32, como se muestra en la Fig. 4, la posición del bloque
a la cual se añaden los datos de la imagen por las sumadoras 33 y
34 es sucesivamente cambiada en la dirección principal de escaneo, y
se lleva a cabo una operación similar. Por medio de tal operación,
las sumadoras 33 y 34 sacan sucesivamente los datos añadidos en
bloque c1 y c2; d1 y d2; e1 y e2; ..., y la unidad de correlación 35
obtiene sucesivamente c1 - c2, d1 - d2, e1 - e2 que son los valores
correlacionados 36.
Aquí, la unidad de correlación 25 obtiene la
diferencia entre los datos adyacentes añadidos en bloque como el
valor correlacionado 36, pero puede obtener también una relación
(b1/b2, ...) de los datos adyacentes añadidos en bloque como el
valor correlacionado 36. El valor correlacionado 36 que sale de la
unidad de correlación 25 es ingresado en la unidad de juzgamiento
20 en la Fig. 1. La unidad de juzgamiento 20 está formada, por
ejemplo, por un comparador, y este compara el valor correlacionado
36 salido de la unidad de correlación 26 con un valor de umbral
apropiado para juzgar la presencia/ausencia de un defecto en la
superficie del objeto para inspección 10, y emite un resultado
juzgado que es el resultado de la inspección del estado de la
superficie.
Es decir, cuando existe un defecto sobre el
objeto para inspección 10, la magnitud de los datos de la imagen
correspondiente al mismo dispositivo del sensor de imagen en línea
13 cambia con el tiempo durante el subescaneo, es decir, el
movimiento relativo del objeto para inspección 10 en la vecindad del
defecto. Por lo tanto, ya que el valor correlacionado 36 obtenido
por la unidad de correlación 35 aumenta y excede el valor de umbral
en la unidad de juzgamiento 20, la unidad de juzgamiento 20 puede
reconocer este defecto. El resultado juzgado de la unidad de
juzgamiento 20 es procesado, por ejemplo, por un ordenador personal
y mostrado en un aparato de visualización (no mostrado).
De acuerdo con el aparato para inspección de la
superficie de la presente modalidad constituida como se describió
anteriormente, por medio de una función de acumulación llevando a
cabo la adición en el bloque en el procesador de cálculo 19, y la
función de autocorrelación por medio del establecimiento de la
correlación entre los datos añadidos en bloque adyacentes entre sí
en la dirección principal de escaneo, se elimina la influencia de la
dispersión del dispositivo del sensor de imágenes 13. Además, se
incrementa el valor correlacionado 36 obtenido por la unidad de
correlación 35, y se puede mejorar la sensibilidad de la detección
del defecto.
Además, de acuerdo con la presente modalidad,
especialmente la memoria en línea 17 y la sumadora 18 son utilizadas
para añadir los datos de la imagen de dos líneas principales de
escaneo adyacentes entre sí en la dirección del subescaneo, y la
cadena de datos de la imagen obtenida en esta forma es ingresada n
el procesador de cálculo 19. Por lo tanto, cuando existe un defecto
51 sobre el objeto para inspección 10 únicamente en una línea
principal de escaneo (N-ava línea en el dibujo)
como se muestra en la Fig. 5A, desde luego es posible la detección.
Adicionalmente, se puede detectar un defecto 52 que se extiende
sobre dos líneas adyacentes principales de escaneo
(N-ava y (N+1)-ava líneas en el
dibujo) como se muestra en la Fig. 5B, y se puede detectar también
un defecto 53 que se extiende sobre los píxeles adyacentes entre sí
sobre la línea principal de escaneo y que se extiende también sobre
dos líneas adyacentes principales de escaneo como se muestra en la
Fig. 5C, y es posible además una inspección de alta
precisión.
precisión.
Más adelante se describirá aquí este principio
en detalle.
Primero, cuando el defecto 51 sobre el objeto
para inspección 10 existe únicamente en una línea principal de
escaneo como se muestra en la Fig. 5A, comparado con los datos de la
imagen (salida de la cámara 11) correspondiente a un defecto 50
existente en un píxel como se muestra en la Fig. 6A, se reduce la
salida de los datos de la imagen correspondiente al defecto 51
existente sobre dos píxeles. Ya que los datos de un píxel se
distribuyen a dos píxeles, se reduce a la mitad el nivel de salida.
Ya que no existe ningún defecto en la línea siguiente, la salida es
0, y la salida (cadena de datos de la imagen 22) de la sumadora 18
para añadir los datos de la imagen de dos líneas adyacentes entre
sí en la dirección de subescaneo es la misma que la señal de la
imagen de la N-ava línea. Para la cadena de datos
de la imagen 22, los datos del píxel en el bloque de la dirección
principal de escaneo se acumulan por medio de la función de
acumulación del procesador de cálculo 19 para formar los datos del
píxel predeterminado, por ejemplo, del primer píxel en el bloque.
Aquí, en aras de la conveniencia de la descripción, asumiendo que
el bloque incluya dos píxeles, como se muestra en la Fig. 6B, la
sumadora 33 añade dos cadenas de datos de la imagen que se desvían
entre sí por un píxel. Por lo tanto, ya que los datos del siguiente
píxel se añaden a los datos de cada píxel, y el nivel de los datos
de la imagen del píxel c6' correspondiente al defecto 51 es el
mismo que aquel de los datos de la imagen de un píxel c2'
correspondiente al defecto 50 (se incrementa el nivel), no solamente
el defecto 50 sino también el defecto 51 pueden ser fácilmente
detectados.
A continuación, cuando existe un defecto 52 que
se extiende sobre dos líneas adyacentes principales de escaneo,
como se muestra en la Fig. 5B, comparado con los datos de la imagen
correspondiente al defecto 50 existente en un píxel en una línea
principal de escaneo como se muestra en la Fig. 7A, se reduce la
salida de los datos de la imagen correspondiente al defecto 52.
Esto se aplica también a la N-ava y la
(N+1)-ava líneas. Sin embargo, por medio de la
sumadora 18 que añade los datos de la imagen de dos líneas
adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo, la salida de la
cadena de datos de la imagen 22 correspondiente al defecto 52 es la
misma que aquella de la cadena de datos de la imagen 22
correspondiente al defecto 51. Por lo tanto, incluso el defecto 52
que existe sobre dos líneas principales de escaneo puede ser
detectado fácilmente.
Debe observarse que la Fig. 7B muestra los datos
añadidos en el bloque. Sin embargo, en este ejemplo, ya que no
exista un defecto que se extienda sobre dos píxeles en la dirección
principal de escaneo, es innecesaria la adición en el bloque.
Además, cuando existe un efecto 53 que se extiende sobre los píxeles
adyacentes entre sí sobre la línea principal de escaneo y que se
extiende también sobre dos líneas adyacentes de subescaneo, como se
muestra en la Fig. 5C, comparado con los datos de la imagen
correspondiente al defecto 50 existente en un píxel en una línea
principal de escaneo como se muestra en la Fig. 8A, se reduce la
salida de los datos de la imagen correspondiente al defecto 53. Los
datos de un píxel se distribuyen en cuatro píxeles, y por lo tanto
la N-ava como la (N+1)-ava líneas
tienen un nivel de salida que es ¼ de aquel de los datos de la
imagen correspondiente al defecto 53. Sin embargo, por medio de la
sumadora 18, que añade los datos de la imagen de dos líneas
adyacentes entre sí en la dirección del subescaneo, el nivel de
salida de la cadena de datos de la imagen 22 correspondiente al
defecto 53 se amplifica hasta ½. La cadena de datos de la imagen 22
es utilizada como los datos del píxel predeterminado, por ejemplo,
del primer píxel en el bloque por medio de un efecto por la función
de acumulación del procesador de cálculo 19 en la dirección
principal de escaneo. Aquí, en aras de la conveniencia de la
descripción, asumiendo que el bloque incluya dos píxeles, la
sumadora 33 añade dos cadenas de datos de la imagen que se desvían
entre sí por un píxel como se muestra en la Fig. 8B. Por lo tanto,
ya que los datos del siguiente píxel se añaden a los datos de cada
píxel, y el nivel de los datos de la imagen del píxel c6'
correspondiente al defecto 53 es el mismo que aquel de los datos de
la imagen de un píxel c2' correspondiente al defecto 50 (se
incrementa el nivel), no solamente el defecto 50 sino también el
defecto 53 pueden ser fácilmente detectados.
\vskip1.000000\baselineskip
Segunda
Modalidad
A continuación, se describirá una segunda
modalidad de la presente invención con referencia a la Fig. 9. La
constitución del aparato para inspección de una superficie de
acuerdo con la segunda modalidad es la misma que aquella de la
primera modalidad mostrada en la Fig. 1.
En la primera modalidad, cuando se utilizan la
memoria lineal 17 y la sumadora 18 para añadir los datos de la
imagen de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en
la dirección de subescaneo Y a la salida de los datos de la imagen
21 de la cámara digital 11 y para generar la cadena de datos de la
imagen 22, se añaden los datos de la imagen de dos píxeles (píxeles
que tienen la misma posición en la dirección principal de escaneo)
adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo Y de estas dos
líneas principales de escaneo.
Sin embargo, el método de añadir los datos de la
imagen de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en
la dirección de subescaneo para generar la cadena de datos de la
imagen no se limita a esto, y la cadena de datos de la imagen se
puede generar también, por ejemplo, en un método mostrado en la Fig.
9. Este método comprende llevar a cabo el procesamiento de adición
de los datos de la imagen de cuatro píxeles adyacentes entre sí en
la dirección de subescaneo y en la dirección principal de escaneo
con los datos de la imagen 21 de dos líneas principales de escaneo
adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo Y mientras cambian
las posiciones de los cuatro píxeles por la unidad de un píxel en
la dirección principal de escaneo, de tal manera que se genere una
cadena de datos de la imagen
22A.
22A.
De acuerdo con este método, ya que la magnitud
de cada pieza de datos de la cadena de datos de la imagen 22A se
amplía, se puede mejorar adicionalmente la precisión de la
inspección. Además, esto es especialmente efectivo para detectar un
defecto 53 que existe sobre los píxeles adyacentes entre sí sobre la
línea principal de escaneo y sobre las líneas adyacentes
principales de escaneo como se describe, por ejemplo, con referencia
a las Figs. 5C y 8.
\vskip1.000000\baselineskip
Tercera
Modalidad
La constitución completa del aparato para
inspección de la superficie de acuerdo con la tercera modalidad es
la misma que aquella de la primera modalidad mostrada en la Fig. 1.
En la misma forma que en la segunda modalidad, una tercera
modalidad también se relaciona con la modificación del método de
generación de la cadena de datos de la imagen.
En la tercera modalidad, cuando los datos de la
imagen de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en
la dirección de subescaneo se añaden para generar la cadena de datos
de la imagen, en la misma forma que en la primera modalidad, como
se muestra en la Fig. 10A, los datos de la imagen de dos píxeles
(píxeles que tienen la misma posición en la dirección principal de
escaneo) adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo de dos
líneas principales de escaneo se añaden para generar la cadena de
datos de la imagen. Además de este procedimiento, también se lleva
a cabo el procedimiento de las Figs. 10B y 10C. La Fig. 10B muestra
el procedimiento de añadir los datos de la imagen de los píxeles
adyacentes entre sí en una dirección oblicua que asciende hacia la
derecha (primera dirección) con respecto a la dirección de
subescaneo para generar la cadena de datos de la imagen. La Fig.
10C muestra el procedimiento de añadir los datos de la imagen de los
píxeles adyacentes entre sí en una dirección oblicua que asciende
hacia la izquierda (segunda dirección) con respecto a la dirección
de subescaneo para generar la cadena de datos de la imagen.
La Fig. 11 es un diagrama que muestra una
constitución de un aparato para procesamiento de imágenes 16A en la
tercera modalidad. Una memoria en línea 17A comprende el registro de
cambio que incluye el número de píxeles (5120 píxeles en este
ejemplo) para una línea principal de escaneo + 1 = 5121 etapas. La
entrada del registro de cambio. El ingreso del registro de cambio,
la salida de la 5120-ava etapa, la salida de la
5121-ava etapa, y la salida de la
5119-ava etapa se añaden por medio de las sumadoras
18A, 18B y 18C, respectivamente. Por lo tanto, la sumadora 18A
emite la cadena de datos de la imagen obtenida por adición de los
datos de la imagen de dos píxeles adyacentes entre sí en la
dirección de subescaneo de dos líneas principales de escaneo
mostradas en la Fig. 10A. La sumadora 18B emite la cadena de datos
de la imagen obtenida por adición de los datos de la imagen de dos
píxeles adyacentes entre sí en la dirección oblicua que asciende
hacia la derecha con respecto a la dirección de subescaneo mostrada
en la Fig. 10B. La sumadora 18C emite la cadena de datos de la
imagen obtenida por adición de los datos de la imagen de dos
píxeles adyacentes entre sí en la dirección oblicua que asciende
hacia la izquierda con respecto a la dirección de subescaneo como se
muestra en la Fig. 10C.
Estas cadenas de datos de la imagen son
ingresadas en las unidades de juzgamiento 20A, 20B y 20C a través
de los procesadores de cálculo 19A, 19B y 19C en la misma forma que
en la primera modalidad y se juzgan con el valor de umbral. Los
resultados del juzgamiento de estas unidades de juzgamiento 20A, 20B
y 20C son procesados, por ejemplo, por un ordenador personal y
mostrados en un aparato de visualización (no mostrado). Pueden ser
mostrados en diferentes colores, de tal que puedan ser distinguidos
entre sí.
De acuerdo con la presente modalidad, por
ejemplo, es posible detectar fácilmente incluso un defecto lineal
muy delgado que exista sobre el objeto para inspección 10 y que
cruce en forma oblicua al sensor de la imagen 13. Es decir, tal
defecto aparece sobre los píxeles adyacentes entre sí en la
dirección oblicua con respecto a la dirección de subescaneo sobre
dos líneas principales de escaneo como se muestra en la Fig. 10B o
10C. Por lo tanto, se añaden los datos de la imagen de estos
píxeles y se procesan posteriormente por medio del procesador de
cálculo, y pueden ser fácilmente detectados.
Adicionalmente, la presente invención puede ser
modificada y llevada a cabo de diferentes maneras. Por ejemplo, el
uso del sensor de imágenes en línea ha sido descrito en las
modalidades anteriores, paro la presente invención también es
efectiva con el uso de un sensor bidimensional de imágenes (también
denominado como un sensor de área) en el cual los dispositivos de
conversión fotoeléctrica están dispuestos en forma de una
matriz.
Los píxeles (dispositivos de conversión
fotoeléctrica) están dispuestos sin ningún espaciado en el sensor
de las imágenes, mientras que existe una región muerta para el
cableado a lo largo y a lo ancho entre los píxeles en el sensor
bidimensional de imágenes. Sin embargo, de acuerdo con la presente
invención, una caída en la sensibilidad de la detección por causa
de tal región muerta se puede compensar por medio de una función de
adición de los datos de la imagen de dos líneas principales de
escaneo adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo y de una
función de acumulación en la dirección principal de escaneo.
Además, en las modalidades, se utilizan en la
memoria en línea y la sumadora para añadir la cadena de datos de la
imagen obtenida por adición de los datos de la imagen de dos líneas
principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de
subescaneo en el bloque a través del procesador de cálculo, y
posteriormente se ingresa la cadena en la unidad de juzgamiento,
pero también se la puede ingresar en la unidad de juzgamiento sin
pasar a través del procesador de cálculo. Incluso en esta modalidad,
se puede lograr el objetivo de la presente invención.
Los globos oculares de los humanos llevan a cabo
una micro vibración llamada micromovimiento de fijación. Es decir,
se supone que los globos oculares llevan a cabo un micromovimiento
de fijación en forma separada del movimiento para ver en las
direcciones vertical y horizontal con el fin de evitar que la retina
se torne insensible a la estimulación, y se incremente la
precisión. El principal componente del movimiento del
micromovimiento de fijación es la dirección vertical.
En la presente invención, el proceso de adición
de los datos de la imagen de dos líneas adyacentes principales de
escaneo corresponde a este micromovimiento de fijación de los globos
oculares humanos. Es decir, en la presente invención, el movimiento
(micromovimiento) de la dirección de subescaneo se lleva a cabo por
medio de procesos electrónicos o mecánicos, y la cadena de datos de
la imagen obtenida por adición de los datos de la imagen de dos
líneas adyacentes principales de escaneo es procesada para llevar a
cabo la inspección de la superficie, de tal manera que se eleva la
precisión del control.
Como se describió anteriormente, de acuerdo con
la presente invención, se pueden detectar los defectos, incluidos
aquellos que se extienden sobre las líneas principales de escaneo en
un objeto para inspección o sobre píxeles adyacentes entre sí sobre
la línea principal de escaneo y que se extienden a la línea
adyacente principal de escaneo, y se puede inspeccionar el estado de
una superficie con buena precisión.
\vskip1.000000\baselineskip
Este listado de referencias citado por el
solicitante es únicamente para conveniencia del lector. No forma
parte del documento europeo de la patente. Aunque se ha tenido gran
cuidado en la recopilación, no se pueden excluir los errores o las
omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad en este sentido.
- \bullet US 6208417 B1 [0007]
- \bullet US 5068799 A [0009]
\bullet US 5990468 A [0008]
Claims (10)
1. Un aparato para inspección de una superficie
que comprende:
- \quad
- una cámara (11) que comprende un sensor lineal (13) que escanea un objeto para inspección (10) en una dirección principal de escaneo para obtener datos de la imagen (21);
- \quad
- un medio de subescaneo para mover la cámara (11) y el objeto para inspección (10) entre sí en una dirección de subescaneo que cruza en ángulos rectos a la dirección principal de escaneo; y
- \quad
- un medio de cálculo (19) para someter los datos de la imagen (21) salidos de la cámara (11) a un proceso de cálculo para inspeccionar el estado de una superficie del objeto para inspección (10),
- \quad
- un medio de generación de una cadena de datos de una imagen para generar una cadena de datos de una imagen (22); y
- \quad
- medios de juzgamiento (20, 20A - 20C) para utilizar la cadena de datos de la imagen (22) para inspeccionar el estado de la superficie del objeto para inspección (10),
- \quad
- en donde los medios de juzgamiento (20, 20A - 20C) comprenden
- \quad
- medios de acumulación (33, 34) para añadir los datos de la imagen (21) en un bloque que incluye una pluralidad de píxeles continuos en la dirección principal de escaneo en la cadena de datos de la imagen (22) para calcular los datos añadidos en el bloque;
- \quad
- un medio de correlación (35) para calcular un valor correlacionado de los datos añadidos en bloque de los bloques adyacentes entre sí en la dirección principal de escaneo, en donde se obtiene el valor correlacionado obteniendo una diferencia o una relación entre los datos adyacentes añadidos en bloque, y
- \quad
- medios para juzgar el valor correlacionado con un valor de umbral, y
- \quad
- en donde los medios de juzgamiento (20, 20A - 20C) cambian el bloque en la dirección principal de escaneo para que cada píxel repita la adición en bloque y el cálculo de correlación,
- \quad
- caracterizada porque
- \quad
- el medio de generación de la cadena de datos de la imagen se adapta para añadir los datos de la imagen (21) de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo, y
- \quad
- para añadir los datos de la imagen (21) de píxeles en la misma posición en la dirección principal de escaneo en los datos de la imagen (21) de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo.
2. El aparato para inspección de una superficie
de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el medio para
generación de una cadena de datos de la imagen añade los datos de la
imagen (21) de cuatro píxeles adyacentes entre sí en la dirección
de subescaneo y en la dirección principal de escaneo en los datos de
la imagen (21) de dos líneas principales de escaneo adyacentes
entre sí en la dirección de subescaneo para obtener la cadena de
datos de la imagen
(22A).
(22A).
3. El aparato para inspección de una superficie
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde
el medio para generación de una cadena de datos de la imagen
comprende:
- \quad
- una memoria en línea (17, 17a) en la cual se almacenan los datos de la imagen (21) que salen de la cámara (11) para al menos una línea principal de escaneo; y
- \quad
- una sumadora (18, 18A - 18C) que añade los datos de la imagen (21) de una entrada/salida de la memoria en línea (17, 17a) para obtener la cadena de datos de la imagen (22).
4. El aparato para inspección de una superficie
de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el medio para
generación de la cadena de datos de la imagen añade los datos de la
imagen (21) de píxeles en la misma posición en la dirección
principal de escaneo en los datos de la imagen (21) de dos líneas
principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de
subescaneo para generar una primera cadena de datos de la imagen
(2), añadir los datos de la imagen (21) de dos píxeles adyacentes
entre sí en una primera dirección que es oblicua con respecto a la
dirección de subescaneo en los datos de la imagen (21) de dos líneas
principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de
subescaneo para generar una segunda cadena de datos de la imagen
(22), y añade los datos de la imagen (21) de dos píxeles adyacentes
entre sí en una segunda dirección que es oblicua con respecto a la
dirección de subescaneo en los datos de la imagen (21) de dos líneas
principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de
subescaneo para generar una tercera cadena de datos de la imagen
(22).
5. El aparato para inspección de una superficie
de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el medio para
generación de la cadena de datos de la imagen comprende:
- \quad
- una memoria en línea (17, 17a) en la cual se almacenan los datos de la imagen (21) que salen de la cámara (11) para al menos una línea principal de escaneo;
- \quad
- una primera sumadora (18, 18A - 18C) que añade los datos de la imagen (21) de una entrada de la memoria en línea (17, 17a) y los datos de la imagen (21) anteriores a la entrada de la memoria en línea (17, 17a) por medio de una línea principal de escaneo;
- \quad
- una segunda sumadora (18, 18A - 18C) que añade los datos de la imagen (21) de la entrada de la memoria en línea (17, 17a) y los datos de la imagen (21) anteriores a la entrada de la memoria en línea (17, 17a) por medio de (una línea principal de escaneo + un píxel); y
- \quad
- una tercera sumadora (18, 18A - 18C) que añade los datos de la imagen (21) de la entrada de la memoria en línea (17, 17a) y los datos de la imagen (21) anteriores a la entrada de la memoria en línea (17, 17a) por medio de (una línea principal de escaneo - un píxel).
6. El aparato para inspección de una superficie
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde
el medio de subescaneo mueve al objeto para inspección (10) en la
dirección de subescaneo con respecto a la cámara (11).
7. El aparato para inspección de una superficie
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde
el medio de subescaneo mueve la cámara (11) en la dirección de
subescaneo con respecto al objeto para inspección (10).
8. El aparato para inspección de una superficie
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde
el medio de subescaneo mueve una lente de la cámara (11) en la
dirección de subescaneo con respecto al sensor en línea (13).
9. El aparato para inspección de una superficie
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde
el medio de subescaneo mueve una lente y el sensor de imágenes de la
cámara (11) en la dirección de subescaneo con respecto al objeto
para inspección (10).
10. Un método para inspección de una superficie
utilizando una cámara (11) que comprende un sensor en línea (13)
que escanea un objeto para inspección en una dirección principal de
escaneo para obtener datos de la imagen, comprendiendo el
método:
- \quad
- una etapa para mover la cámara (11) y el objeto para inspección (10) entre sí en una subdirección de escaneo que cruza en ángulos rectos a la dirección principal de escaneo; una etapa para generar una cadena de datos de la imagen (22); y
- \quad
- una etapa para utilizar la cadena de datos de la imagen (22) para inspeccionar el estado de una superficie del objeto para inspección (10),
- \quad
- en donde la etapa de inspección comprende:
- \quad
- una etapa de acumulación para añadir los datos de la imagen (21) en un bloque que incluye una pluralidad de píxeles continuos en la dirección principal de escaneo en la cadena de datos de la imagen (22) para calcular los datos añadidos en el bloque;
- \quad
- una etapa de correlación para calcular un valor correlacionado de los datos añadidos en bloque de los bloques adyacentes entre sí en la dirección principal de escaneo, en donde el valor correlacionado se obtiene a través de una diferencia o una relación entre los datos adyacentes añadidos en bloque; y
- \quad
- una etapa de juzgamiento del valor correlacionado con un valor de umbral,
- \quad
- en donde el bloque en la dirección principal de escaneo es cambiado para que cada píxel repita la adición en bloque y el cálculo de correlación,
- \quad
- caracterizado porque
- \quad
- la etapa de generación de la cadena de datos de la imagen (22) incluye una etapa de añadir los datos de la imagen (21) de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo en los datos de la imagen (21) que salen de la cámara (11), y
- \quad
- los datos de la imagen de píxeles en la misma posición en la dirección principal de escaneo en los datos de la imagen de dos líneas principales de escaneo adyacentes entre sí en la dirección de subescaneo se añaden en la etapa de adición.
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