ES2890649T3 - Método para la inspección de superficie de productos largos y aparato adecuado para llevar a cabo dicho método - Google Patents

Método para la inspección de superficie de productos largos y aparato adecuado para llevar a cabo dicho método Download PDF

Info

Publication number
ES2890649T3
ES2890649T3 ES13745910T ES13745910T ES2890649T3 ES 2890649 T3 ES2890649 T3 ES 2890649T3 ES 13745910 T ES13745910 T ES 13745910T ES 13745910 T ES13745910 T ES 13745910T ES 2890649 T3 ES2890649 T3 ES 2890649T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
images
product
defects
cameras
illuminators
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13745910T
Other languages
English (en)
Inventor
Valerio Moroli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rina Consulting Centro Sviluppo Mat SpA
Original Assignee
Rina Consulting Centro Sviluppo Mat SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rina Consulting Centro Sviluppo Mat SpA filed Critical Rina Consulting Centro Sviluppo Mat SpA
Application granted granted Critical
Publication of ES2890649T3 publication Critical patent/ES2890649T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901—Optical details; Scanning details
    • G01N21/8903—Optical details; Scanning details using a multiple detector array
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901—Optical details; Scanning details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8845—Multiple wavelengths of illumination or detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/952—Inspecting the exterior surface of cylindrical bodies or wires

Landscapes

  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

Un método para inspeccionar la superficie de, y detectar defectos en, productos (P) largos mientras avanzan en una dirección de movimiento, en donde dicho método comprende las etapas de: - iluminar una porción anular de la superficie del producto (P) largo mediante una pluralidad de iluminadores, cada uno de los cuales proyecta luz con un ángulo preestablecido con respecto a una línea perpendicular a la superficie iluminada; - detectar imágenes reflejadas por medio de una pluralidad de detectores (T) que tienen su eje principal inclinado con respecto a dicha línea con un segundo ángulo preestablecido; - adquirir y procesar dichas imágenes por medio de una unidad (C) computerizada; - utilizar una combinación de imágenes de la misma región del producto (P) largo, en donde dichas imágenes están tomadas bajo diferentes condiciones de iluminación, con el fin de reconstruir la forma de la superficie y así obtener información sobre la presencia de defectos, en donde los defectos puntuales que generan un ángulo a lo largo de la dirección de movimiento del producto (P) se detectan mediante un conjunto de cámaras (T), que son transversales con respecto al producto (P), y dos o más grupos (G) de iluminación, algunos de los cuales están situados aguas arriba y otros aguas abajo de dichas cámaras (T) en el sentido de movimiento, en donde los grupos (G) de iluminación emiten luz blanca o luz correspondiente a un conjunto de longitudes de onda, y en donde se individualizan los defectos comparando imágenes obtenidas para la misma región del producto (P) bajo las diferentes condiciones de iluminación, de manera que la toma de imágenes de la misma región con diferentes condiciones de iluminación se lleva a cabo de manera simultánea utilizando cámaras de color y utilizando iluminadores con diferentes longitudes de onda.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para la inspección de superficie de productos largos y aparato adecuado para llevar a cabo dicho método La invención se refiere al campo de los métodos para la detección de defectos superficiales de productos largos durante el trabajo de los mismos.
El propósito de la presente invención es proporcionar un método para la inspección óptica de superficies de productos largos en plantas de producción o de trabajo, también a alta temperatura.
A modo de ejemplo, el producto inspeccionado puede ser una flor, una losa, un tocho, una barra, un varilla metálica, un alambre, una hoja, una cinta o una viga, obtenidos por laminado, trefilado, esmerilado y otros métodos comúnmente utilizados en producción continua o por lotes, constituida por cualquier material tal como acero, aleaciones metálicas, plástico, materiales cerámicos, madera, papel u otros.
Como es sabido, la presencia o ausencia de defectos superficiales es un criterio importante para estimar la calidad de los productos largos y para evitar el rechazo o la demanda de sustitución de productos defectuosos por parte de los compradores.
Por ello, se han sugerido varios sistemas para resolver el problema de la inspección superficial de productos largos y la detección de defectos superficiales relacionados. Algunos sistemas usados se describen en los documentos US 6859285 B1, US 2002/0008203 A1 y EP 1582068 B1.
En el documento US 6 950 546 B2, dicho problema, por ejemplo, se ha resuelto utilizando un sistema que comprende: una pluralidad de iluminadores dispuestos alrededor del producto largo, cada uno de los cuales proyecta luz con un ángulo preestablecido con respecto a una línea perpendicular a la superficie iluminada; una pluralidad de detectores de imágenes, dispuestos alrededor del producto largo, que tienen un eje principal inclinado con respecto a dicha línea con un segundo ángulo preestablecido; y una unidad computerizada para la adquisición y procesamiento de dichas imágenes. En el documento US6598994B1, se describe un método de inspección para cartón impreso con un sistema de iluminación que permite iluminar el producto desde diferentes ángulos y con diferentes longitudes de onda para detectar defectos de una superficie bidimensional.
Sin embargo, la sensibilidad de estos sistemas y la capacidad de los mismos para medir tanto ángulos pequeños como amplios en discontinuidades existentes no son completamente satisfactorias.
En el documento FR2873207A1 se describe un dispositivo cuyo uso parece implicar un método para inspeccionar la superficie y detectar defectos de productos largos durante el trabajo que consta de los siguientes pasos:
- iluminar una porción anular de la superficie del producto largo con una pluralidad de iluminadores, cada uno de los cuales proyecta luz con un ángulo preestablecido con respecto a una línea perpendicular a la superficie iluminada; - detectar imágenes reflejadas mediante una pluralidad de detectores que tienen un eje principal inclinado con respecto a dicha línea con un segundo ángulo preestablecido;
- adquirir y procesar dichas imágenes por medio de una unidad computerizada; y
- utilizar una combinación de imágenes de la misma región del producto largo, en donde dichas imágenes están tomadas bajo diferentes condiciones de iluminación, con el fin de reconstruir la forma de la superficie y así obtener información sobre la presencia de defectos.
Sin embargo, en el campo específico existe la necesidad de disponer de un sistema que dé como resultado una sensibilidad y flexibilidad de detección mejoradas.
Dicha necesidad se satisface mediante el método de acuerdo con la presente invención que ofrece otras ventajas como resultará evidente tal como se explica a continuación.
Por consiguiente, es un propósito de la presente invención proporcionar un método para inspeccionar la superficie y detectar defectos en productos largos de acuerdo con la reivindicación 1.
La descripción de la presente invención se llevará a cabo haciendo referencia a los dibujos adjuntos cuyo significado es el siguiente:
La Figura 1 muestra un ejemplo de defectos puntuales en la superficie de un producto.
La Figura 2 muestra una realización para tomar imágenes de defectos puntuales.
La Figura 3 muestra el comportamiento del sistema en ausencia de defectos puntuales.
La Figura 4 muestra el comportamiento del sistema en presencia de defectos puntuales.
La Figura 5 muestra otra realización para tomar imágenes de defectos puntuales.
La Figura 6 muestra una realización para tomar imágenes de defectos puntuales en materiales con forma circular o casi circular.
La Figura 7 muestra una realización para tomar imágenes de defectos puntuales en materiales con forma plana. La Figura 8 muestra una técnica para el procesamiento de imágenes adquiridas por la cámara con el objetivo de caracterizar defectos puntuales.
La Figura 9 muestra un ejemplo de defectos largos en la superficie de un producto.
La Figura 10 muestra el comportamiento de un defecto largo si se toman imágenes de acuerdo con el método adecuado para tomar imágenes de defectos puntuales.
Las Figuras 11 a 13 muestran una realización para tomar imágenes de defectos largos.
La Figura 14 muestra una técnica para procesar las imágenes adquiridas por la cámara con el objetivo de caracterizar defectos largos.
La Figura 15 muestra de forma esquemática una variante de la invención para la inspección y reconocimiento de defectos puntuales y defectos largos.
Las Figuras 16 y 17 ilustran de forma más completa dos realizaciones diferentes de la invención.
El método de acuerdo con la invención utiliza técnicas ópticas destinadas a determinar la forma de la superficie del producto, con el fin de detectar discontinuidades que puedan constituir un defecto en el ciclo de producción.
Las técnicas ópticas empleadas se basan en la utilización de un número mayor de imágenes de la misma región del material bajo diversas condiciones de iluminación, con el fin de determinar no solo el aspecto visual del material, sino también la forma de la superficie del mismo.
Dada la naturaleza del producto, es decir, debido a que está desarrollado sustancialmente a lo largo de una dirección principal (dirección de trabajo), el método de la invención utiliza en particular dos realizaciones para la determinación de la forma de la superficie (denominadas también como "variantes" o "modalidades" a partir de este momento).
La primera modalidad tiene como objetivo caracterizar discontinuidades longitudinales a lo largo de la dimensión longitudinal principal del producto. Estos pueden ser, por ejemplo, pequeñas muescas, rebabas, impresiones, inclusiones de material u otros defectos de pequeño tamaño que crean discontinuidades en la superficie del material a lo largo de la dirección de trabajo (Figura 1).
Con el fin de que este tipo de discontinuidades, denominadas defectos puntuales a partir de este momento, sean detectadas, se utilizan cámaras T orientadas de manera transversal con respecto al producto, y dos grupos G de iluminación, uno de los cuales se proporciona delante y otro detrás (Figura 2). Las representaciones gráficas utilizadas en esta figura para los grupos G de iluminación y las cámaras T se utilizan también en la mayoría de las figuras que siguen.
En condiciones normales, si la superficie del producto no presenta defectos puntuales, las señales adquiridas para cada región del material correspondiente a dichas dos posiciones de iluminación son las mismas (figura 3a). De hecho, la radiación de luz percibida por la cámara proviene de la dispersión de la radiación incidente; independientemente de la forma del diagrama de dispersión, la radiación dispersada bajo las dos posiciones de iluminación es la misma, si las dos fuentes son simétricas con respecto a la cámara (Figura 3b y Figura 3c).
Cuando existe un defecto puntual a la vista del sistema, en cambio, necesariamente hay secciones de la superficie del defecto que muestran una inclinación diferente a la normal (Figura 4a). La inclinación de estas regiones modifica el comportamiento del fenómeno de difusión en la misma superficie, favoreciendo que la dispersión de la luz del grupo luminoso que está más cerca de la condición de reflexión (Figura 4b), y perjudicando la dispersión del otro grupo (Figura 4c).
Genéricamente se pueden utilizar más de dos grupos de iluminación, unos colocados delante y otros detrás de las cámaras, con el fin de mejorar la sensibilidad del sistema y su capacidad de medir tanto ángulos pequeños como grandes de las discontinuidades que se producen en la superficie (Figura 5). Además, el uso de varios grupos de iluminación colocados en varios ángulos permite modular el comportamiento del sistema de acuerdo con los materiales o acabados de la superficie, lo que da como resultado formas de dispersión de ancho diferente.
El número de cámaras utilizables, el tipo de las mismas y la disposición de los grupos de iluminación pueden variar en función de la geometría y naturaleza del producto. Por ejemplo, para productos que poseen una sección transversal cilíndrica circular o casi circular, se pueden utilizar 4 o más cámaras lineales, y dos o más grupos de iluminadores anulares (Figura 6). Para productos que poseen una forma casi plana, por el contrario, se pueden utilizar dos o más cámaras dispuestas linealmente y grupos GL de iluminación lineal (Figura 7), siendo posible en términos generales omitir la inspección de los bordes de la cinta. En términos generales el uso de cámaras lineales permite mantener una iluminación y una toma de imágenes de manera uniforme a lo largo de toda la imagen, que se adquiere aprovechando el movimiento de avance del material a través del sistema.
Para obtener imágenes simultáneas del material bajo diversas condiciones de iluminación se pueden utilizar diversas técnicas. De acuerdo con una realización, el sistema puede utilizar cámaras de color y grupos de iluminación de diferentes longitudes de onda. Este formato permite obtener imágenes en las que se obtienen canales de un solo color (por ejemplo, RGB, es decir, rojo, verde, azul) de manera simultánea, y todos son generados mediante una iluminación única que se origina en los iluminadores de la longitud de onda correspondiente. De acuerdo con otra variante, la toma casi simultánea de imágenes de la misma región bajo diferentes condiciones de iluminación se obtiene activando de manera secuencial a alta velocidad los grupos de iluminación y sincronizando oportunamente las cámaras, subdividiendo luego las imágenes tomadas por las cámaras en imágenes correspondientes a cada condición de iluminación, con el fin de reconstruir imágenes obtenidas del encendido único de cada uno de los iluminadores.
Es posible emplear diversas técnicas que permitan utilizar imágenes adquiridas para determinar la presencia de discontinuidades y, por tanto, señalar la posible presencia de defectos puntuales. Por ejemplo, de acuerdo con una realización, es posible realizar la comparación de las imágenes obtenidas para la misma región del producto bajo dos condiciones de iluminación diferentes (Figura 8a), generando así dos nuevas imágenes obtenidas sumando y restando las dos imágenes originales (Figura 8b). Subsecuentemente es posible utilizar filtros digitales para el preprocesamiento de las dos imágenes obtenidas (Figura 8c), y por tanto para determinar las áreas de las dos imágenes que presentan un brillo que está fuera de límites fijados (Figura 8d). Por último, las áreas determinadas en el paso anterior se pueden combinar entre sí utilizando reglas lógicas que permitan detectar las regiones defectuosas (Figura 8e).
La segunda modalidad de inspección, en cambio, tiene como objetivo detectar defectos que no induzcan discontinuidades longitudinales sustanciales a lo largo de la dimensión longitudinal principal del producto. Estos defectos pueden consistir, por ejemplo, en roscados, fracturas o grietas, plegado del material u otro defecto que tenga un desarrollo continuo en el material a lo largo de la dirección de trabajo (Figura 9).
La presencia de estos defectos, denominados defectos largos a partir de este momento, al contrario que ene l caso de lo ilustrado anteriormente, no provoca una inclinación de la superficie a lo largo de la dirección de trabajo (Figura 10). Por el contrario, estos defectos se caracterizan porque generan una inclinación anómala a lo largo del perímetro de la sección transversal del producto perpendicular a la dirección de avance.
Por tanto, para la detección de este tipo de discontinuidad se utilizan cámaras orientadas en dirección transversal al propio producto y uno o más iluminadores que rodean la sección transversal de inspección y que constan de secciones diferenciadas (Figura 11).
Al adquirir las imágenes del producto en correspondencia con la conmutación de las distintas secciones de los iluminadores, es posible detectar la inclinación de cada porción de la superficie, considerando que la señal percibida por la cámara es máxima en correspondencia con unas condiciones de iluminación que sean más especulares en relación a la cámara en comparación con la inclinación de la superficie (Figura 12).
El número de cámaras utilizables, el tipo de las mismas y la disposición de los grupos de iluminación también en este caso pueden variar de acuerdo con la geometría y la naturaleza del producto. Como ejemplo para el caso de productos de sección transversal circular cilíndrica, se pueden usar 4 o más cámaras lineales y uno o más grupos de iluminación anulares direccionables individualmente (Figura 13).
De manera análoga a la descrita para la modalidad de inspección destinada a la detección de discontinuidades longitudinales, también para la inspección de los defectos largos es posible utilizar diversas técnicas para la toma simultánea de imágenes del material bajo diferentes condiciones de iluminación. En particular, como ya se ha descrito, se pueden utilizar cámaras de color y grupos de iluminadores a diferentes longitudes de onda, o también resulta posible encender de manera secuencial a alta velocidad los grupos de iluminación sincronizando oportunamente las cámaras.
También para la detección de defectos largos se pueden implementar diversas técnicas que permitan utilizar las imágenes adquiridas con el objetivo de determinar la presencia de discontinuidades y por lo tanto señalar la posible presencia de defectos. Por ejemplo, de acuerdo con otra realización (Figura 14), es posible utilizar las imágenes obtenidas al encender los grupos de iluminadores individuales, midiendo el ángulo de la superficie en un punto (ameas), calculando para ese punto una media ponderada de los ángulos (ai) de la superficie que maximizaría la respuesta a la luz proveniente de grupos (Si) de iluminadores encendidos, ponderando dicho promedio con la intensidad (Li) medida en correspondencia con cada configuración de encendido del iluminador.
Las dos modalidades de inspección ilustradas, es decir, la primera dirigida a la detección de defectos puntuales y la segunda dirigida a la detección de defectos largos, se pueden combinar entre sí de manera útil implementando un método/aparato de inspección adecuado para detectar diversos tipos de defectos. Esto puede llevarse a cabo simplemente acoplando los dos sistemas, cada uno equipado con cámaras e iluminadores propios o también utilizando elementos comunes para los dos sistemas, con la consiguiente ventaja de simplificación y reducción de la complejidad del dispositivo.
Para este propósito, resulta útil considerar que los defectos largos (como, por ejemplo, líneas, grietas o fracturas, pliegues) normalmente afectan a una longitud notable del producto a lo largo de la dirección de trabajo. Por tanto, el control de la presencia de dichos defectos puede realizarse también de forma no continua, liberando las cámaras y los iluminadores y dedicando así la mayor parte del tiempo a la búsqueda de defectos puntuales. Por tanto, el sistema puede utilizar dos grupos de iluminación, por ejemplo, que constan de grupos utilizables individualmente, estando dichos dos grupos situados aguas arriba y aguas abajo de las cámaras, respectivamente (figura 15a). Durante la mayor parte del tiempo, dichos iluminadores se utilizan de acuerdo con la primera modalidad de funcionamiento descrita, con el objetivo de detectar defectos puntuales, observando la diferencia de intensidad de la radiación procedente de los dos grupos de iluminadores (Figura 15b). Cuando, por ejemplo, se utilizan cámaras de color, los dos grupos de iluminación pueden tener dos longitudes de onda diferentes y mantenerse completamente encendidos durante dicho paso.
A intervalos regulares, el sistema puede cambiar a la modalidad operativa destinada a detectar los defectos largos. Este paso, por ejemplo, se puede implementar mediante la técnica de encendido en secuencia de grupos de iluminadores, sincronizando las cámaras para recoger imágenes en correspondencia con el encendido de cada sector de iluminador (Figura 15c). De acuerdo con esta modalidad operativa, el paso de inspección de defectos largos se puede realizar en tiempos muy cortos, utilizando un número de grupos de iluminación no particularmente elevado, con la ventaja de que no se resta demasiado tiempo al proceso de inspección de los defectos puntuales. El método descrito es adecuado para utilizarse también con materiales a alta temperatura, tanto porque es posible usar iluminadores y cámaras que operan en longitudes de onda en las que la propia irradiación del material caliente se reduce en cierta medida (verde-azul-ultravioleta) como porque los métodos descritos se basan en la comparación de imágenes adquiridas en diversas condiciones de iluminación y, por lo tanto, resulta sencillo comprender que una posible radiación de fondo originada por la incandescencia del material se elimina automáticamente durante la etapa de procesamiento.
Es un propósito de la presente invención proporcionar un método de inspección de productos largos utilizando una combinación de imágenes de la misma región del producto, oportunamente tomadas bajo diversas condiciones de iluminación, con el fin de reconstruir la forma de la superficie y así obtener información sobre la presencia de defectos.
De acuerdo con una primera realización del método, los defectos puntuales que generan un ángulo a lo largo de la dirección del movimiento de avance del producto se detectan utilizando cámaras dispuestas en dirección transversal al producto y dos o más grupos de iluminación, algunos delante y otros detrás de dichas cámaras, y en donde los defectos se detectan comparando las imágenes obtenidas en la misma región del producto bajo diferentes condiciones de iluminación.
La toma simultánea de imágenes de la misma región bajo las diversas condiciones de iluminación se consigue aprovechando la disposición de cámaras de color y utilizando iluminadores en diferentes longitudes de onda.
Alternativamente, la toma casi simultánea de imágenes de la misma región bajo diversas condiciones de iluminación se obtiene activando de manera secuencial a alta velocidad los grupos de iluminación y sincronizando oportunamente las cámaras, subdividiendo luego las imágenes tomadas por las cámaras en imágenes correspondientes a cada condición de iluminación, con el fin de reconstruir imágenes obtenidas del encendido único de cada uno de los iluminadores.
Se utilizan dos grupos de iluminación, uno colocado delante y otro detrás de las cámaras, y se realiza la comparación de las imágenes obtenidas en la misma región del producto bajo las dos condiciones de iluminación diferentes generando así dos nuevas imágenes que se obtienen mediante la suma y la resta las dos imágenes originales, utilizando filtros digitales para el preprocesamiento de las dos imágenes obtenidas, detectando a continuación las áreas de las dos imágenes que muestran un brillo que está fuera de límites prefijados y utilizando a continuación reglas de composición lógica de las regiones evidenciadas en las imágenes de suma y diferencia, respectivamente.
De acuerdo con una segunda realización del método, los defectos largos, que generan un ángulo a lo largo del perímetro de la sección transversal del producto en dirección perpendicular a la dirección de avance, se detectan utilizando una o más cámaras colocadas en dirección transversal respecto al producto, y uno o más iluminadores rodeando la sección transversal bajo inspección y constituidos por grupos distintos, y los defectos se detectan mediante la comparación de las imágenes obtenidas en la misma región del producto cuando éste es iluminado por diversas combinaciones de los sectores de iluminadores.
También de acuerdo con la segunda realización, la toma simultánea de imágenes de la misma región bajo diversas condiciones de iluminación se obtiene aprovechando una o más cámaras de color y utilizando sectores de iluminadores en diferentes longitudes de onda.
Alternativamente, la toma casi simultánea de imágenes de la misma región bajo diversas condiciones de iluminación se obtiene encendiendo de manera secuencial a alta velocidad los sectores de iluminadores y sincronizando oportunamente las cámaras, subdividiendo a continuación las imágenes tomadas por las cámaras en imágenes correspondientes a cada condición de iluminación.
Las imágenes obtenidas en la misma región del producto bajo diferentes condiciones de iluminación se utilizan para reconstruir la inclinación de cada porción del perímetro de la sección transversal del producto en dirección perpendicular al movimiento de avance, calculando el ángulo local para cada punto como promedio ponderado de los ángulos de la superficie que maximizarían la respuesta a la luz proveniente de sectores de iluminadores encendidos, ponderando dicho promedio con la intensidad medida en correspondencia con cada configuración de encendido del iluminador.
De acuerdo con una tercera realización del método de acuerdo con la invención, los sistemas de iluminación y toma de imágenes se comparten oportunamente y permiten implementar de manera útil tanto el método de inspección para defectos puntuales que generan un ángulo a lo largo de la dirección del movimiento de avance del producto, como también el método para detectar defectos largos que generan un ángulo a lo largo del perímetro de la sección transversal del producto perpendicularmente a la dirección de movimiento, utilizando diferentes longitudes de onda o encendiendo en diferentes instantes los sectores del iluminador único.
Generalmente, la inspección de productos a alta temperatura es posible empleando iluminadores y cámaras que operan a longitudes de onda en las que la propia radiación del material caliente es algo reducida (verde-azulultravioleta) y donde una posible radiación de fondo originada por la incandescencia del material se elimina automáticamente durante el paso de procesamiento.
La presente invención también incluye un aparato adecuado para llevar a cabo el método descrito anteriormente. Por consiguiente, un propósito adicional de la presente invención es proporcionar un aparato para identificar defectos superficiales en un producto largo mientras se somete a trabajo, de acuerdo con el método descrito anteriormente, comprendiendo dicho aparato las siguientes partes:
- una pluralidad de iluminadores, dispuestos a lo largo del producto largo, cada uno de los cuales proyecta luz que forma un ángulo preestablecido con respecto a la línea perpendicular a la porción de superficie iluminada;
- una pluralidad de detectores, situados alrededor del producto largo, con el eje principal relevante inclinado con respecto a dicha línea de acuerdo con otro ángulo preestablecido, y
- una unidad computerizada para adquirir y procesar dichas imágenes,
caracterizado por que los grupos de iluminación, que emiten no solo luz blanca sino también luz correspondiente a una longitud de onda preestablecida, se proporcionan de tal manera que iluminan de acuerdo con diferentes ángulos las regiones superficiales posteriores del producto largo, de manera que resulta posible accionarlos de manera individual para llevar a cabo secuencias de diferentes condiciones de iluminación, y por que la unidad computerizada de adquisición y procesamiento de dichas imágenes, utilizada para proporcionar indicaciones útiles que permiten detectar defectos superficiales en base a variaciones de forma o intensidad luminosa, utiliza la comparación entre imágenes obtenidas bajo diferentes condiciones de iluminación del producto.
Hasta este punto se ha ofrecido una descripción general de la invención. Mediante los ejemplos referidos a las Figuras 16 y 17, se dará ahora a conocer una descripción más detallada de algunas realizaciones de la misma con el propósito de explicar los objetivos, características, ventajas y modalidades de funcionamiento de una manera más completa.
Ejemplo 1
De acuerdo con una realización completa, tal como se muestra en la Figura 16, el sistema puede estar provisto de dos grupos GA y GB de iluminación colocados aguas arriba y aguas abajo de las cámaras, respectivamente. Cada uno de los dos grupos emite luz en diferentes longitudes de onda. Dichos grupos además están formados por sectores SA1, SA2, SAx y SB1, SB2, SBx direccionables individualmente. El sistema recoge las imágenes del producto mediante cámaras T1, T2, Tx de color lineales colocadas en direcciones perpendiculares a la superficie del producto y situadas entre los dos grupos de iluminación. El sistema C de control comprueba los iluminadores, manteniendo todos en funcionamiento durante la fase de búsqueda de los defectos puntuales. En esta fase se detectan los defectos puntuales comparando las imágenes adquiridas por el sistema en las mismas regiones del producto P a inspeccionar y analizando las diferencias de color resultantes que corresponden a uno de los dos grupos de iluminación en detrimento del otro, y que provocan un consiguiente cambio cromático en la radiación recibida. En la fase de búsqueda de los defectos largos, por el contrario, el sistema de control opera sobre los iluminadores de manera que enciende en secuencia los dos sectores correspondientes de ambos grupos (SA1 con SB1, SA2 con SB2, Sax con SBx...). De esta manera, el sistema puede determinar la presencia de un defecto largo utilizando las intensidades recogidas correspondientes a cada condición de iluminación, calculando para cada punto el ángulo local como promedio ponderado de los ángulos de la superficie que maximizarían la respuesta a la luz proveniente de sectores de iluminadores encendidos, ponderando dicho promedio con la intensidad medida en correspondencia con cada configuración de encendido del iluminador.
Ejemplo 2
En otra realización más sencilla, tal como se ilustra en la Figura 17, el sistema puede equiparse con dos grupos GA y GB de iluminación colocados aguas arriba y aguas abajo de las cámaras, respectivamente. Cada uno de dichos dos grupos emite a diferente longitud de onda. El sistema recoge las imágenes del producto mediante un conjunto de cámaras de color lineales, es decir, T1, T2, Tx, colocadas en direcciones perpendiculares a la superficie del producto y situadas entre los dos grupos de iluminación. Los defectos puntuales se detectan comparando las imágenes recogidas por el sistema en las mismas regiones del producto P a inspeccionar y analizando las diferencias de color resultantes que surgen del hecho de que los mismos defectos puntuales inducen un aumento de la radiación percibida por uno de los dos grupos de iluminación en detrimento del otro, y que provocan un consiguiente cambio cromático en la radiación recibida.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un método para inspeccionar la superficie de, y detectar defectos en, productos (P) largos mientras avanzan en una dirección de movimiento, en donde dicho método comprende las etapas de:
- iluminar una porción anular de la superficie del producto (P) largo mediante una pluralidad de iluminadores, cada uno de los cuales proyecta luz con un ángulo preestablecido con respecto a una línea perpendicular a la superficie iluminada;
- detectar imágenes reflejadas por medio de una pluralidad de detectores (T) que tienen su eje principal inclinado con respecto a dicha línea con un segundo ángulo preestablecido;
- adquirir y procesar dichas imágenes por medio de una unidad (C) computerizada;
- utilizar una combinación de imágenes de la misma región del producto (P) largo, en donde dichas imágenes están tomadas bajo diferentes condiciones de iluminación, con el fin de reconstruir la forma de la superficie y así obtener información sobre la presencia de defectos,
en donde los defectos puntuales que generan un ángulo a lo largo de la dirección de movimiento del producto (P) se detectan mediante un conjunto de cámaras (T), que son transversales con respecto al producto (P), y dos o más grupos (G) de iluminación, algunos de los cuales están situados aguas arriba y otros aguas abajo de dichas cámaras (T) en el sentido de movimiento, en donde los grupos (G) de iluminación emiten luz blanca o luz correspondiente a un conjunto de longitudes de onda, y en donde se individualizan los defectos comparando imágenes obtenidas para la misma región del producto (P) bajo las diferentes condiciones de iluminación, de manera que la toma de imágenes de la misma región con diferentes condiciones de iluminación se lleva a cabo de manera simultánea utilizando cámaras de color y utilizando iluminadores con diferentes longitudes de onda.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se toman imágenes de manera casi simultánea de la misma región con diferentes condiciones de iluminación encendiendo en secuencia y a alta velocidad grupos (G) de iluminación y sincronizando adecuadamente las cámaras (T) y luego subdividiendo las imágenes tomadas por las cámaras (T) en imágenes correspondientes a cada condición de iluminación con el fin de reconstruir las imágenes obtenidas al encender cada iluminador.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se utilizan dos grupos (G) de iluminación, uno colocado aguas arriba de dichas cámaras (T) y el otro colocado aguas abajo de dichas cámaras (T), y en el que la comparación de las imágenes obtenidas en la misma región del producto (P) con dos condiciones de iluminación diferentes se lleva a cabo generando dos nuevas imágenes obtenidas sumando y restando las dos imágenes originales, utilizando filtros digitales para el preprocesamiento de las dos imágenes obtenidas, detectando así áreas de dos imágenes que poseen una luminosidad superior a dicho límite preestablecido y, por lo tanto, emplear reglas de composición lógica de regiones evidenciadas en la imagen obtenida mediante suma y en la imagen obtenida mediante diferencia.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los defectos largos, que generan inclinación a lo largo del perímetro de la sección del producto (P) perpendicular a la dirección de movimiento, se detectan utilizando una o más cámaras (T) dispuestas en direcciones transversales con respecto al producto (P), y uno o más iluminadores que rodean la sección inspeccionada y que se componen de diferentes sectores (S), y en donde los defectos se individualizan llevando a cabo una comparación de imágenes obtenidas en la misma región del producto (P) cuando el producto (P) se ilumina mediante diferentes combinaciones de sectores (S) de iluminadores.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la toma simultánea de imágenes de la misma región con diferentes condiciones de iluminación se obtiene mediante la utilización de una o más cámaras (T) de color y el uso de sectores (S) de iluminadores que tienen diferentes longitudes de onda, o en el que la toma casi simultánea de imágenes de la misma región con diferentes condiciones de iluminación se obtiene encendiendo en secuencia y a alta velocidad los sectores (S) de iluminadores y sincronizando adecuadamente las cámaras (T), dividiendo luego las imágenes tomadas por las cámaras (T) en imágenes correspondientes a cada condición de iluminación.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que se utilizan las imágenes obtenidas en la misma región del producto con diferentes condiciones de iluminación para reconstruir el ángulo de cada parte del perímetro de la sección del producto (P) perpendicular a la dirección de movimiento, calculando para cada punto el ángulo local como promedio ponderado de ángulos de superficie que habrían tenido una respuesta máxima a la luz proveniente de los sectores (S) de iluminadores encendidos, ponderando dicho promedio con la intensidad medida en correspondencia con la configuración de encendido de cada iluminador.
7. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 4, en el que los sistemas de iluminación y toma de imágenes se comparten adecuadamente y permiten implementar de manera útil tanto el método de inspección para defectos puntuales que generan un ángulo a lo largo de la dirección de movimiento del producto como el método para defectos largos que generan inclinación a lo largo del perímetro de la sección del producto (P) perpendicular a la dirección de movimiento, mediante el uso de diferentes longitudes de onda o bien activando sectores individuales (S) de los iluminadores en diferentes instantes.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la inspección del producto (P) a alta temperatura es posible mediante el uso de iluminadores y cámaras (T) que operan a longitudes de onda en las que la radiación del material caliente es bastante reducida (verde-azul-ultravioleta), y en el que una posible radiación de fondo debida a la incandescencia del material se resta durante el procesamiento.
9. Un aparato para identificar defectos superficiales de un producto largo (P) mientras avanza a lo largo de una dirección de movimiento, de acuerdo con el método de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho aparato comprende las siguientes partes:
- una pluralidad de iluminadores, dispuestos a lo largo del producto largo (P), de manera que cada uno proyecta luz de acuerdo con un ángulo preestablecido con respecto a una línea perpendicular a la parte iluminada de la superficie;
- una pluralidad de detectores (T), situados alrededor del producto largo (P), con el eje principal relevante inclinado con respecto a dicha línea de acuerdo con un ángulo preestablecido, y
- una unidad (C) computerizada para adquirir y procesar dichas imágenes,
caracterizado por que los grupos (G) de iluminación se proporcionan para emitir luz blanca o luz correspondiente a una longitud de onda preestablecida, para iluminar, de acuerdo con diferentes ángulos, regiones del producto (P) largo, y se accionan de manera individual para llevar a cabo secuencias de diferentes condiciones de iluminación, y por que la unidad (C) computerizada de adquisición y procesamiento de dichas imágenes está configurada para proporcionar indicaciones útiles que permiten reconocer defectos superficiales en base a variaciones de forma o intensidad luminosa, mediante la comparación entre imágenes obtenidas bajo diferentes condiciones de iluminación del producto (P).
ES13745910T 2013-05-23 2013-05-23 Método para la inspección de superficie de productos largos y aparato adecuado para llevar a cabo dicho método Active ES2890649T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IT2013/000145 WO2014188457A1 (en) 2013-05-23 2013-05-23 Method for the surface inspection of long products and apparatus suitable for carrying out such a method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2890649T3 true ES2890649T3 (es) 2022-01-21

Family

ID=48948473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13745910T Active ES2890649T3 (es) 2013-05-23 2013-05-23 Método para la inspección de superficie de productos largos y aparato adecuado para llevar a cabo dicho método

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9683944B2 (es)
EP (1) EP2999956B1 (es)
CN (1) CN105358966B (es)
CA (1) CA2913116A1 (es)
ES (1) ES2890649T3 (es)
WO (1) WO2014188457A1 (es)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6447637B2 (ja) * 2015-06-25 2019-01-09 Ｊｆｅスチール株式会社 表面欠陥検出装置、表面欠陥検出方法、及び鋼材の製造方法
JP6646339B2 (ja) * 2015-06-25 2020-02-14 Ｊｆｅスチール株式会社 表面欠陥検出方法、表面欠陥検出装置、及び鋼材の製造方法
MX2017012962A (es) * 2015-10-06 2018-05-22 Ngk Insulators Ltd Metodo de inspeccion de superficie de cuerpo ceramico.
CN109196337B (zh) * 2016-05-30 2021-12-07 鲍勃斯脱梅克斯股份有限公司 一种图像捕获系统和一种用于确定片材元件上压花结构的位置的方法
DE102016220759A1 (de) * 2016-10-21 2018-04-26 Texmag Gmbh Vertriebsgesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation eines Materialbahnversatzes bei der Materialbahninspektion
DE102016220757A1 (de) * 2016-10-21 2018-04-26 Texmag Gmbh Vertriebsgesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Materialbahnbeobachtung und Materialbahninspektion
CN109923402B (zh) * 2016-11-14 2021-08-10 日本碍子株式会社 陶瓷体的缺陷检查装置以及缺陷检查方法
JP6917762B2 (ja) * 2017-05-09 2021-08-11 株式会社キーエンス 画像検査装置
WO2019103153A1 (ja) 2017-11-27 2019-05-31 日本製鉄株式会社 形状検査装置及び形状検査方法
JP6741173B2 (ja) 2017-12-08 2020-08-19 日本製鉄株式会社 形状検査装置及び形状検査方法
JP7077635B2 (ja) * 2018-01-26 2022-05-31 王子ホールディングス株式会社 シート状物の欠陥検査装置及び製造方法
JP7073785B2 (ja) * 2018-03-05 2022-05-24 オムロン株式会社 画像検査装置、画像検査方法及び画像検査プログラム
JP6835020B2 (ja) * 2018-03-15 2021-02-24 オムロン株式会社 画像処理システム、画像処理装置、画像処理プログラム
JP7165564B2 (ja) * 2018-11-13 2022-11-04 リコーエレメックス株式会社 画像検査装置
BR112021009765A2 (pt) * 2018-11-30 2021-08-17 Jfe Steel Corporation método de detecção de defeito de superfície, aparelho de detecção de defeito de superfície, método de fabricação de material de aço, método de controle de qualidade de material de aço, instalação de fabricação de material de aço, método de geração de modelo de determinação de defeito de superfície e modelo de determinação de defeito de superfície
CN114364973B (zh) * 2019-09-13 2024-01-16 柯尼卡美能达株式会社 表面缺陷判别装置、外观检查装置以及程序
TW202119019A (zh) * 2019-11-05 2021-05-16 華碩電腦股份有限公司 外觀取像裝置及包含其的外觀檢測裝置
CN112763493A (zh) * 2019-11-05 2021-05-07 华硕电脑股份有限公司 外观取像装置及包含其的外观检测装置
CN112037178A (zh) * 2020-08-10 2020-12-04 泉州市澳莱格电子有限责任公司 一种基于多目相机的柱体二维图像生成方法
JP7191137B2 (ja) * 2021-02-15 2022-12-16 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 ナノ突起構造体検査装置およびナノ突起構造体検査方法
JP7299388B2 (ja) * 2021-11-18 2023-06-27 株式会社クボタ 鉄管外表面の欠陥判定装置
DE102022205760A1 (de) 2022-06-07 2023-12-07 Körber Technologies Gmbh Kamerasystem zur optischen Inspektion und Inspektionsverfahren
CN116148185B (zh) * 2023-04-04 2023-07-25 成都新西旺自动化科技有限公司 一种桶形光源及视觉成像方法
JP7545176B1 (ja) 2023-09-27 2024-09-04 株式会社メック 欠陥検査装置及び欠陥検査方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358202A (en) 1980-07-28 1982-11-09 Essex Group, Inc. Apparatus and method for monitoring the surface character of circular objects
US6598994B1 (en) 1998-08-24 2003-07-29 Intelligent Reasoning Systems, Inc. Multi-angle inspection of manufactured products
US6191856B1 (en) 1999-05-05 2001-02-20 Volution Optical inspection device
US6859285B1 (en) 1999-08-31 2005-02-22 Og Technologies, Inc. Optical observation device and method for observing articles at elevated temperatures
JP3551188B2 (ja) 2002-01-10 2004-08-04 オムロン株式会社 表面状態検査方法および基板検査装置
JP2006501469A (ja) * 2002-09-30 2006-01-12 アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド 斜めのビュー角度をもつ検査システム
US6950546B2 (en) * 2002-12-03 2005-09-27 Og Technologies, Inc. Apparatus and method for detecting surface defects on a workpiece such as a rolled/drawn metal bar
CN1720742B (zh) * 2002-12-03 2012-01-04 Og技术公司 用于检测诸如轧制/拉制金属条的工件上的表面缺陷的装置和方法
WO2005124660A2 (en) * 2004-06-12 2005-12-29 University Of Southern California Performance relighting and reflectance transformation with time-multiplexed illumination
EP1612569A3 (en) 2004-06-30 2006-02-08 Omron Corporation Method and apparatus for substrate surface inspection using multi-color light emission system
FR2873207A1 (fr) 2004-07-16 2006-01-20 Jean Francois Fardeau Instrument de mesure optique, sans contact et en production, de l'etat de surface, de la rugosite, des defauts de forme, en surface d'un fil ou profile long
JP2008218799A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Topcon Corp 表面検査方法及び装置
JP5882730B2 (ja) * 2011-12-28 2016-03-09 株式会社ブリヂストン 外観検査装置及び外観検査方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2999956B1 (en) 2021-06-30
CN105358966B (zh) 2019-08-02
WO2014188457A1 (en) 2014-11-27
US9683944B2 (en) 2017-06-20
EP2999956A1 (en) 2016-03-30
US20160103079A1 (en) 2016-04-14
CA2913116A1 (en) 2014-11-27
CN105358966A (zh) 2016-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2890649T3 (es) Método para la inspección de superficie de productos largos y aparato adecuado para llevar a cabo dicho método
ES2942266T3 (es) Método de detección de defectos de superficie y dispositivo de detección de defectos de superficie
JP6654139B2 (ja) 濡れた眼用レンズの検査システムおよび検査方法
ES2734901T3 (es) Aparato y métodos para inspeccionar una estructura compuesta para detectar defectos
US20070008538A1 (en) Illumination system for material inspection
CN106461575B (zh) 制得浮法玻璃条中测量畸变缺陷装置及方法
JP2018537655A (ja) タイヤ状態解析
CN103913465B (zh) 一种多信息融合的高温铸坯表面缺陷在线检测方法
JP4943237B2 (ja) 疵検査装置及び疵検査方法
CN102792155A (zh) 表面检查装置
EP1061329A3 (en) Method and system for automatic non-contact measurements of optical properties of optical objects
US6424414B1 (en) Method and apparatus for detecting refractive defects in transparent containers
US12061153B2 (en) Method and apparatus for capturing an image of a lateral face of a wooden board
US7283224B1 (en) Face lighting for edge location in catalytic converter inspection
JP2009510426A (ja) ディスク状対象物の複数画像の記録装置
US7366340B1 (en) Method and system for optically determining perpendicularity of end surface of part formed from parallel channels
ES2896884T3 (es) Sistema de captación de imágenes y método para determinar la posición de una estructura estampada sobre un elemento laminar
FI80959C (fi) Foerfarande och anordning foer inspektion av spegelreflexionsytor.
JP5787668B2 (ja) 欠陥検出装置
JP3822567B2 (ja) 移動するストリップの自動表面検査装置
BR112012011848B1 (pt) Sistema de imageamento e método para imageamento de um produto de imagem em um fluxo de produto
ES2213241T3 (es) Procedimiento y dispositivo para escanear tejido textil preferentemente.
JP2004132801A (ja) 帯状体の表面欠陥検査装置
JP2004132800A (ja) 帯状体の表面欠陥検査装置
JP4733808B2 (ja) 欠陥検査装置