KR20180081574A - 이동 재료 웨브를 모니터링하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents
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Abstract
재료 웨브(5)의 분석된 이미지 데이터를 사용하여 이동 재료 웨브(5), 특히 결함(F)을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스(8)는, 재료 웨브(5)의 운반 방향 (T)에 직각으로 서로 인접하여 위치될 수 있는 적어도 2개의 카메라 요소(14, 140)를 포함한다. 상기 디바이스는 제어 및 평가 유닛(20, 200), 및 적어도 하나의 카메라 요소(14, 140)를 제어 및 평가 유닛(20, 200)에 연결하는 적어도 하나의 직렬 통신 링크(21, 22)를 포함한다. 각각의 카메라 요소(14)는 미가공 데이터(BI)를 포착하기 위한 스타링 어레이 요소(15)를 포함한다. 모니터링 디바이스(8)는 적어도 2개의 카메라 요소(14, 140)를 가지는 적어도 하나의 카메라 그룹(G1, G2) 및 하우징(17)을 포함하는 적어도 하나의 카메라 모듈(13, 130, 131)를 포함한다. 카메라 그룹(G1, G2)의 카메라 요소(14, 140)들은 직렬 통신 링크(21, 22)에 연결된다. 카메라 요소들은 스타링 어레이 요소(15)에 의해 포착된 미가공 데이터 (BI)를 직렬 통신 링크 (21, 22)를 통해 제어 및 평가 유닛(20, 200)으로 발송하도록 설계된다. 제어 및 평가 유닛(20, 200)은 미가공 데이터 (B1)로부터 이미지 데이터를 생성하고 카메라 그룹(G1, G2)들의 카메라 요소(14, 140)로부터의 이미지 데이터를 분석하기 위해 설계된다.
Description
본 발명은 독립항들에 대한 서문에 따라서, 특히 결함에 대해 이동 재료 웨브(moving material web)를 모니터링하기 위한 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
EP 1 654 532는 터프팅 제품(tufting product)의 생산 동안 결함을 검출하기 위한 디바이스 및 방법을 기술한다. 디바이스는 터프팅 제품을 조명하기 위한 광원 및 터프팅 제품으로부터 복귀하는 광을 검출하기 위한 광학 검출 디바이스를 포함한다. 광학 검출 디바이스는 조사 범위 내에서 터프팅 제품의 후방측으로부터 반사된 광의 세기를 검출하고, 광 세기를 사용하여 결함에 의해 유발되는 터프팅 제품의 후방측의 불균일성을 검출한다. 광원은 복수의 적외선 LED이다. 광원에 의해 방출된 광은 터프팅 제품의 후방측과 예각을 형성한다. 검출 디바이스는 규칙적인 휘도 신호를 억제하고 얀 파손 또는 이중 실(double thread)로부터 결함을 검출하기 위한 라인 스캔 카메라 및 필터를 포함한다. 광원 및 검출 디바이스는 터프팅 머신의 작동 사이클에 동기화된다. 다수의 검출 사이클이 구동되고, 수시로 발생하는 시야의 제한이 감춰진다. 터프팅 제품의 전체 너비를 모니터링하기 위해 3개의 라인 스캔 카메라가 제공된다.
DE 101 23 870의 요지는 평가 유닛에 연결된 전자-광학 스캐닝 디바이스에 의해 생산 기계 상의 직물의 자동 모니터링을 위한 디바이스이다. 스캐닝 디바이스는 부분적으로 중첩되는 트랙들로 직물을 구분하는, 운반 방향을 가로지르는 복수의 선형 센서 요소를 포함한다. 접촉 이미지 센서 요소들은 센서 요소들로서 제공된다. 직물의 진행은 직물의 이미지 스캔을 기록하기 위한 기초로서 사용된다.
적어도 3개의 센서 스트립이 방직 제품의 운반 방향에 대해 대략 90°편심 또는 엇갈려 장착되는 이동 방직 섬유 제품의 검사를 위한 센서 시스템이 DE 101 17 698로부터 공지되어 있다. 센서 스트립들은 복수의 CMOS 또는 CCD 요소로 제조되며, 이러한 요소들의 각각은 적어도 20개의 픽셀을 포함한다. 센서 스트립들은 공통 평가 시스템들에 연결된다. 평가 시스템들은 공통 유리창을 통해 방직 제품을 검사한다.
EP 2 103 927에 기술된 방직 보강재들의 자동 모니터링 방법에서, 모니터링될 보강재의 전체 폭에 걸쳐서 연장되는 보강재의 광학 이미지가 생성된다. 이미지는 그런 다음 재료 특성을 검출하도록 컴퓨터에서 분석된다. 보강재는 정적 라인 스캐너를 통과한다. 라인 스캐너는 광원 및 광 센서를 포함한다.
방직 및 편평한 제품의 자동 검사를 위한 방법 및 제품의 표면이 유사한 색상의 스타링 어레이 카메라(staring array camera)들의 장치에 의해 단면으로 포착되는 스위칭 장치가 DE 36 39 636 C2로부터 공지되어 있다. 3원색의 신호는 디지털화되어 평가된다. 제품은 움직이는 경우에 스트로보 스코프(stroboscope)에 의해 조명된다.
이동 재료 웨브의 길이 방향 결함을 검출하기 위한 당해 형태의 방법 및 디바이스가 US 5,696,591 A에 기술되어 있다. 재료 웨브의 표면의 인접한 컬럼들의 이미지 데이터는 다수의 카메라에 의해 기록되고, 각각의 카메라는 제어 유닛을 가지며 재료 웨브의 운반 방향에 대해 횡으로 위치된다. 카메라에 의해 포착된 웹 재료에 대한 미가공 데이터(raw data)는 제어 유닛들을 사용하여 수집, 디지털화 및 이미지 데이터로 처리된다. 평균값들은 재료 웨브의 폭 위에서의 광 세기 프로파일을 위해 형성되고 평가 유닛으로 전송되고, 여기에서 길이 방향 결함이 상기 프로파일들에서 검출된다. 평가 유닛은 직렬 통신 케이블에 의해 카메라들에 연결된 컴퓨터이다. 재료 웨브는 예를 들어 IR 광을 방출하는 광원에 의해 조명된다. 각각의 카메라는 CCD 스타링 어레이를, 예를 들어, 운반 방향에 대해 횡으로 2048개의 요소와 운반 방향으로 96개의 요소를 구비하는 CCD 카메라이다. 이미지 데이터가 수집되는 속도는 재료 웨브의 사전 한정된 속도와 동기화되지 않는다.
그 전체 폭에 걸쳐서 이동 재료 웨브를 모니터링하기 위해 서로 인접한 복수의 완전한 카메라의 배열은 복잡하고, 카메라에 대해 비교적 높은 비용과 관련된다.
US 8,058,602 B2의 요지는 카메라 장치와 하우징에서 이로부터 일정 거리에 배열된 별개의 렌즈 장치를 구비하는 세장형 산업용 카메라이다.
카메라 장치는 복수의 섹션으로 구성된 회로 기판을 포함하며, 각각의 섹션은 열로 배열된 복수의 선형 센서, 예를 들어 선형 CMOS 센서을 포함한다. 산업용 카메라는 재료 웨브의 이미지를 약 1:1의 스케일로 기록하도록 설계된다. 이미지 데이터의 전송 및 평가에 관한 추가 정보는 없다.
본 발명에 의해 해결될 문제점은 전체 폭에 걸쳐서 비용 효과적이고 신뢰 가능한 모니터링을 가능하게 하는, 이동 재료 웨브를, 특히 결함에 대한 모니터링을 위한 디바이스 및 방법을 개발하는 것이다.
문제는 독립항들에 의해 해결된다.
재료 웨브의 분석된 이미지 데이터를 사용하여 이동 재료 웨브, 특히 결함을 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 모니터링 디바이스는 적어도 2개의 카메라 요소를 구비하고, 상기 카메라 요소들은 상기 재료 웨브의 운반 방향에 대해 직각으로 위치될 수 있다. 상기 디바이스는 제어 및 평가 유닛, 및 상기 카메라 요소 및 상기 제어 및 평가 유닛을 연결하는 적어도 하나의 직렬 통신 링크를 포함한다. 각각의 카메라 요소는 미가공 데이터를 포착하기 위한 스타링 어레이 요소를 포함한다.
스타링 어레이 요소에 의해 기록된 이미지 데이터는 다음에 미가공 데이터로서 지칭된다. 흑백 이미지들을 제공하는 카메라 요소의 경우에, 미가공 데이터는 픽셀로서 공지된 스타링 배열 요소의 개별 요소들의 휘도값을 포함한다.
컬러 이미지를 제공하는 카메라 요소의 경우에, 미가공 데이터는 스타링 어레이 요소의 외부에서 컬러값을 결정할 수 있는 개별 요소의 휘도값을 포함한다.
대안적으로, 컬러 이미지를 공급하는 카메라 요소의 미가공 데이터는 스타링 어레이 요소에서 결정된 개별 요소의 컬러값을 포함한다.
모니터링 디바이스는 적어도 하나의 카메라 모듈을 포함한다. 각각의 카메라 모듈은 적어도 2개의 카메라 요소를 구비하는 적어도 하나의 카메라 그룹을 포함한다. 각각의 카메라 모듈은 하우징을 구비한다. 카메라 그룹의 카메라 요소들은 직렬 통신 링크에 연결된다. 각각의 카메라 그룹에서, 카메라 요소들은 스타링 어레이 요소에 의해 기록된 미가공 데이터를 직렬 통신 링크를 통해 제어 및 평가 유닛으로 발송하도록 설계된다. 제어 및 평가 유닛은 카메라 요소들로부터의 미가공 데이터로부터 모든 카메라 그룹에 대한 이미지 데이터를 발생시키고 이를 평가하도록 설계된다.
제어 및 평가 유닛으로 발송되는 재료 웨브의 이미지의 미가공 데이터만을 기록하는 카메라 요소들은 용이하고 비용 효율적으로 생산될 수 있다. 카메라 요소들은 스타링 어레이 요소 외에도 몇몇 추가 구성 요소들을 요구한다. 특히, 카메라 요소들을 카메라 그룹으로 이동시키는 것 및 공통의 직렬 통신 링크를 통한 미가공 데이터의 전송은 버스형 배열(bus-type arrangement)을 사용하여 배선의 양을 최소화한다.
카메라 그룹의 카메라 요소들에서 스타링 어레이에 의해 포착된 미가공 데이터는 각각의 경우에 카메라 요소 당 하나의 링크에 의해서가 아니라 직렬 통신 링크를 통해 대응하여 설계된 카메라 요소들의 도움으로만 전송된다. 이러한 것은 본 발명에 따른 디바이스의 설치 및 작동시에 기계적 및 전자적 복잡성을 줄인다.
직렬 통신 링크들은 강력한 통신 연결을 가능하게 하고, 그러므로 미가공 데이터를 신속하고 정확하게 평가한다. 이러한 것은 예를 들어, 재료 웨브에 결함이있는 경우에 편물 기계(knitting machine)와 같은 재료 웨브를 생산하거나 또는 처리하는 방직 기계를 신속하고 확실하게 차단하는 것을 가능하게 한다.
한 실시예에서, 카메라 그룹은 최대 8개까지의 카메라 요소를 포함한다. 예를 들어, 8개의 카메라 요소는 대응하는 스위치로부터 3자리 이진 코드(3-digit binary code)를 사용하여 어드레싱된다. 하나의 예시에서, 이러한 종류의 스위치는 또한 수동으로 조작된다.
하나의 대안에서, 카메라 요소들은 자동으로 어드레싱되며, 각각의 카메라 요소는 다음 카메라 요소로 스위치 온된다.
한 실시예에서, 카메라 그룹의 카메라 요소들 중 적어도 하나는 2개의 데이터 링크 및 멀티플렉서(multiplexer)를 가진다. 이러한 카메라 요소들의 각각에서, 하나의 데이터 링크는 카메라 요소의 스타링 어레이 요소에 공급되는 카메라 데이터 링크로서 설계된다. 카메라 요소로부터의 다른 데이터 링크는, 카메라 요소를 통과하고 카메라 그룹에서 추가의 카메라 요소에 연결될 수 있는 통과 데이터 링크로 설계된다. 카메라 요소의 2개의 데이터 링크는 멀티플렉서를 사용하여 직렬 통신 링크에 직렬로 연결할 수 있다.
카메라 그룹의 모든 카메라 요소, 또는 마지막 카메라 요소를 제외한 모든 카메라 요소는 2개의 데이터 링크와 멀티플렉서를 구비한다. 데이터 링크들 중 하나는 멀티플렉서를 통해 직렬 통신 라인에 연결될 수 있다. 하나의 카메라 요소에서 2개의 데이터 링크의 배열은 추가의 라인없이 하나의 직렬 통신 링크에 복수의 카메라 요소를 연결하는 것을 가능하게 한다.
한 실시예에서, 멀티플렉서는 직렬 통신 링크를 통해 제어 및 평가 유닛에 의해 제어될 수 있다.
한 실시예에서, 카메라 모듈은, 카메라 요소들 사이에서 제어 및 평가 유닛으로의 직렬 통신 링크를 각각 구비하는 적어도 2개의 카메라 그룹을 포함한다. 제어 및 평가 유닛은 카메라 그룹들로부터의 미가공 데이터를 병렬 처리하도록 설계된다.
이미지 처리 속도는 제어 및 평가 유닛에 있는 적절한 프로세서들에 의해 상이한 카메라 그룹들로부터의 미가공 데이터를 병렬 처리하는 것에 의해 증가한다. 예를 들어, 2개의 카메라 그룹이 연결되면 거의 2배가 된다.
한 실시예에서, 제어 및 평가 유닛은 적어도 2개의 코어를 가지는 프로세서 및 공통 메모리 영역을 구비하는 메모리 모듈을 포함한다. 유익하게, 프로세서에 있는 모든 코어는 공통 메모리 영역을 사용한다.
한 실시예에서, 카메라 그룹의 카메라 요소들은 하우징에서 서로 교대로 위치된다.
상이한 그룹들로부터의 카메라 요소들의 교대 배열의 이점은 카메라 그룹당 카메라 요소들의 수가 유사한 규모라는 것이다. 이러한 것은 교대 배열이 아래에 언급된 확장 모듈들에서 계속될 경우에도 마찬가지이다. 이러한 것은 그룹에서 미가공 데이터를 전송하는 시간이 비슷한 길이라는 것을 의미한다.
카메라 모듈의 하우징은 서로 인접하여 배열된 카메라 요소를 둘러싼다. 하우징의 외부 윤곽은 예를 들면 실질적으로 원통형이다. 한 실시예에서, 외부 윤곽은 둥글다. 다른 선택에서, 외부 윤곽은 직사각형, 정사각형 또는 다각형이다.
한 실시예에서, 하우징은 하우징 프로파일을 포함한다. 하나의 예에서, 하우징은 그 외부 윤곽이 한쪽이 개방된 원통형 개구의 형태를 가지는 하우징 프로파일과, 하우징 프로파일의 개방측을 폐쇄하는 적어도 하나의 제거 가능한 커버를 포함한다. 제거 가능한 커버들은 프로파일에 배열된 요소들, 즉 카메라 요소들에 대한 양호한 접근성을 허용한다.
한 실시예에서, 하우징 프로파일 및/또는 하우징의 커버는 압출형 프로파일들의 섹션들로서 설계된다. 하나의 예에서 압출형 프로파일들은 알루미늄으로 제조된다.
대안적으로서, 상기 디바이스는 상기 카메라 모듈(들)에 인접한 제어 및 평가 유닛을 구비하는 제어 모듈을 가진다.
다른 대안에서, 마스터 카메라 모듈로서 설계된 카메라 모듈은 제어 및 평가 유닛을 포함한다.
한 실시예에서, 제어 및 평가 유닛은 하우징의 커버 상에 배열된다.
한 실시예에서, 적어도 2개의 카메라 모듈이 제공되며, 카메라 모듈들을 위한 하우징들은 서로 연결된다.
2개의 카메라 모듈의 하우징들은 동일한 하우징 프로파일의 섹션들을 가진다. 카메라 모듈들이 연결될 때 하우징 프로파일들의 단면은 서로 접한다. 한 실시예에서, 양 카메라 모듈에 걸친 2개의 하우징의 프로파일에서의 개구에서 연장되는 커넥터가 제공된다. 커넥터는 하우징들의 연결을 안정시킨다.
모니터링 디바이스의 마스터 카메라 모듈 이외의 추가의 카메라 모듈은 확장 카메라 모듈로 표시된다.
한 실시예에서, 모니터링 디바이스는 하나 이상의 마스터 카메라 모듈, 및 하나 이상의 카메라 그룹의 추가의 카메라 요소가 배열되는 하나의 확장 카메라 모듈을 포함한다.
한 실시예에서, 스타링 어레이 요소는 스타링 어레이 센서 및 광학 요소를 포함한다.
하나의 예에서, 광학 요소의 초점은 조정될 수 있다.
한 실시예에서, 스타링 어레이 센서는 CMOS 스타링 어레이 센서로서 설계된다. CMOS 스타링 어레이 센서는 저전력 소비로 고속 기록을 가능하게 한다. 대안적인 실시예에서, 스타링 어레이 센서는 CCD 스타링 어레이 센서로서 설계된다.
한 실시예에서, 스타팅 어레이 요소들은 서로로부터 하나의 카메라 간격으로 각각 배열되고, 카메라 간격은 0.3 내지 2.0 m이다. 카메라 간격은 바람직하게 0.5 m 내지 0.8 m이다.
카메라 간격은 모니터링 디바이스로부터 재료 웨브까지의 거리와 광학 요소의 초점 거리를 고려하여 선택된다. 광학 요소의 초점 거리가 짧으면 짧을수록, 지정될 수 있는 카메라 간격은 커진다. 그러나, 짧은 초점 거리는 재료 웨브로부터 주어진 거리에 대한 낮은 광학 품질로 이어진다.
카메라 모듈 하우징의 길이는 대략 카메라 간격의 정수배이다. 바람직하게, 카메라 모듈들은 2개 내지 8개의 카메라 요소를 구비한다.
하나의 카메라 모듈을 위한 하우징은 각각의 카메라 요소에 대한 하나의 하우징 섹션을 포함한다.
한 실시예에서, 그 기판 상에 카메라 요소가 배열되는 회로 기판 요소는 하우징 섹션 내부에 제공된다.
대안적으로서, 회로 기판 요소는 각각 전체 하우징 섹션에 걸쳐서 연장된다. 기판 요소들은 기판 대 기판 커넥터들에 의해 서로 연결된다.
추가의 대안에서, 직렬 통신 링크는 케이블 및 커넥터를 가지며, 이러한 것들에 의해, 카메라 요소들은 서로 연결된다. 플러그 연결은 예를 들어 RJ45 플러그 연결로서 설계되었다.
한 실시예에서, 모니터링 디바이스에는 재료 웨브를 위한 조명 디바이스를 구비한다. 조명 디바이스는 적어도 2개의 LED를 가지는 각각의 카메라 요소를 위한 적어도 하나의 조명 요소를 포함한다. 조명 요소는 LED들이 스타링 어레이 요소들 사이의 연결 라인 상에 배치되는 방식으로 설계된다.
다른 실시예에서, LED는 스타링 어레이 요소를 위한 연결 라인에 평행한 라인 상에 배열된다.
한 실시예에서, LED들은 예를 들어, 적어도 1 와트, 바람직하게 2 와트의 출력을 가지는 고성능 LED들로서 설계된다. 강력한, 그러므로 밝은 LED를 사용하면, 각각의 카메라 요소에 요구되는 LED의 수를 줄일 수 있다. 이러한 것은 카메라 요소들 사이의 연결 라인 상에서의 그 배치를 단순화한다.
한 실시예에서, LED들은 적외선 LED로서 설계되고, 일광 차단 필터(daylight blocking filter)들은 스타링 어레이 카메라의 전방에 제공된다. 이러한 것은 가시 주변광의 그림자 및 휘도 변동의 영향을 방지하는 것을 가능하게 한다.
한 실시예에서, 광학부, 예를 들어, 렌즈가 각각의 LED의 전방에 배열된다. 대안적으로, 조명 요소는 적어도 하나의 LED 및 공통 하우징에 있는 광학부를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 설명된 본 발명에 따른 디바이스에서 수행될 수 있다. 따라서, 상기 방법은 디바이스의 장점 및 특징을 가진다.
이동 재료 웨브, 특히 결함을 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 재료 웨브는 운반 방향으로 운반된다. 재료 웨브의 이미지 데이터가 분석된다. 이미지 데이터는 재료 웨브의 운반 방향에 직각으로 서로 인접하여 위치된 적어도 2개의 카메라 요소, 제어 및 평가 유닛, 및 적어도 하나의 카메라 요소를 제어 및 평가 유닛에 연결하는 적어도 하나의 직렬 통신 링크의 도움으로 생성되고 평가된다. 미가공 이미지 데이터는 각가의 카메라 요소에 있는 스타링 어레이 요소에 의해 포착된다.
재료 웨브의 이미지에 대한 미가공 이미지 데이터는 적어도 2개의 카메라 요소를 가지는 적어도 하나의 카메라 그룹을 포함하는 적어도 하나의 카메라 모듈에 의해 기록된다. 카메라 그룹의 카메라 요소들은 직렬 통신 링크에 연결된다. 카메라 요소들에 의해 각각의 카메라 그룹에서 포착된 미가공 데이터는 직렬 통신 링크를 통해 제어 및 평가 유닛으로 통신된다. 이미지 데이터는 제어 및 평가 유닛에 있는 미가공 데이터로부터 생성되고, 카메라 그룹들에 있는 카메라 요소로부터의 이미지 데이터는 평가된다.
한 실시예에서, 스타팅 어레이 요소에 의해 포착된 미가공 데이터는 각각의 카메라 요소에 있는 직렬기(serialiser)에 의해 직렬 통신 링크 내로 공급된다. 직렬 미가공 데이터는 디시리얼라이저(deserialiser)에 의해 병렬 처리되고, 제어 및 평가 유닛에서 평가된다. 직렬 데이터 전송은 대용량의 미가공 데이터의 확실한 정송을 보장한다. 데이터 라인들 사이의 누화 및 런타임 차이(runtime differences)로 인한 문제가 방지된다.
한 실시예에서, 카메라 그룹에 있는 카메라 요소들의 스타링 어레이 요소로부터의 미가공 데이터는 카메라 그룹의 적어도 하나의 카메라 요소를 통해 전달된다. 카메라 그룹이 2개의 카메라 요소를 포함하면, 예를 들어 각각의 카메라 요소는 그 자체의 미가공 데이터와 제2 카메라 요소로부터의 미가공 데이터를 직렬 통신 링크로 교대로 보낸다. 카메라 요소는 그 자체 및 외부 미가공 데이터를 발송하기 위한 2개의 데이터 링크와 멀티플렉서를 구비한다.
카메라 요소의 스타링 어레이 요소로부터의 미가공 데이터, 즉 그 자체의 미가공 데이터는 직렬 데이터 링크로서 설계된 데이터 링크를 통해 직렬 통신 링크로 전달되고, 적어도 하나의 추가 카메라 요소의 스타링 어레이 요소의 미가공 데이터 카메라 요소, 즉 외부 미가공 데이터는 통과 데이터 링크로서 설계된 데이터 링크를 통해 직렬 통신 링크로 전달된다. 카메라 요소로부터의 2개의 데이터 링크는 멀티플렉서를 사용하여 직렬 통신 링크에 직렬로 연결된다.
한 실시예에서, 적어도 2개의 카메라 그룹의 카메라 요소들로부터의 미가공 데이터는 제어 및 평가 유닛에서 병렬로 처리된다.
한 실시예에서, 제어 및 평가 유닛에 의해 미가공 데이터로부터 처리된 데이터가 결정된다. 이를 위해, 적어도 복수의 라인으로부터의 미가공 데이터가 합산되고, 평균값들이 결정된다. 한 실시예에서, 처리된 데이터는 예를 들어 제어 및 평가 유닛에 의해 결함에 대해 평가되고, 필요에 따라 경보 메시지가 생성된다.
본 발명은 도면에 개략적으로 도시된 예에 기초하여 보다 상세히 설명될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 모니터링 디바이스를 가지는 편물 기계의 개략적인 배열의 측면도;
도 2는 모니터링 디바이스를 구비하는 편물 기계의 개략적인 정면도;
도 3은 제1 예의 모니터링 디바이스의 개략적인 기능 스케치를 도시한 도면;
도 4는 모니터링 디바이스의 카메라 요소들의 단순화된 블록도;
도 5는 모니터링 디바이스의 단순화된 블록도;
도 6은 모니터링 디바이스의 제어 및 평가 유닛의 단순화된 블록도;
도 7은 모니터링 디바이스의 카메라 요소의 단순화된 블록도;
도 8은 모니터링 디바이스의 조명 요소의 단순화된 블록도;
도 9는 모니터링 디바이스에서의 이미지 분석에 관한 그래프;
도 10은 미가공 데이터를 제어 및 평가 유닛으로 전송하는 흐름도;
도 11은 매우 단순화된 분해도를 사용하는 제2 예의 모니터링 디바이스를 도시한 도면; 및
도 12는 도 11의 모니터링 디바이스의 단순화된 단면도.
도 1은 본 발명에 따른 모니터링 디바이스를 가지는 편물 기계의 개략적인 배열의 측면도;
도 2는 모니터링 디바이스를 구비하는 편물 기계의 개략적인 정면도;
도 3은 제1 예의 모니터링 디바이스의 개략적인 기능 스케치를 도시한 도면;
도 4는 모니터링 디바이스의 카메라 요소들의 단순화된 블록도;
도 5는 모니터링 디바이스의 단순화된 블록도;
도 6은 모니터링 디바이스의 제어 및 평가 유닛의 단순화된 블록도;
도 7은 모니터링 디바이스의 카메라 요소의 단순화된 블록도;
도 8은 모니터링 디바이스의 조명 요소의 단순화된 블록도;
도 9는 모니터링 디바이스에서의 이미지 분석에 관한 그래프;
도 10은 미가공 데이터를 제어 및 평가 유닛으로 전송하는 흐름도;
도 11은 매우 단순화된 분해도를 사용하는 제2 예의 모니터링 디바이스를 도시한 도면; 및
도 12는 도 11의 모니터링 디바이스의 단순화된 단면도.
제1 예:
도 1은 편직 공구들을 구비한 기계 프레임(1)을 가지는 편물 기계, 예를 들어, 날실(3)들을 위한 가이드 바(2)들 및 그 중 하나만이 도시된 슬라이더 바늘(4)들을 구비한 경편기(warp knitting machine)를 개략적으로 도시한다. 편직 공구로 제조된 재료 웨브(5)는 예를 들어 도시되지 않은 권취 디바이스로 롤러(6a, 6b, 6c)들 위에서 안내된다.
이동 재료 웨브(5)를 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 제1 실시예의 모니터링 디바이스(8)는 재료 웨브(5) 위에 배열된다. 디바이스(8)를 통한 단면은 도 1에서 원으로 표시된다. 모니터링 디바이스(8)는 재료 웨브에 대해 횡으로 연장된다. 디바이스(8)는 체결 디바이스(9)에 의해 기계 프레임(1)에 체결된다. 이러한 것은 운반 방향(T)으로 편직 공구 뒤 및 편향 롤러(6a, 6b, 6c)들 앞에 배열된다. 디바이스(8)는 조명 디바이스를 포함하고, 조명 디바이스로부터의 광빔(10)들은 재료 웨브(5)를 겨냥된다.
도 2는 디바이스(8)를 가지는 편물 기계의 정면도를 도시한다. 기계 프레임(1)은, 이 예에서 6개의 부분적인 날실 비임(11), 모니터링 디바이스(8), 바늘 바(4)(슬라이더 바늘들을 구비한)들을 위한 가이드 레일(2) 및 롤러(6b, 6c)들, 및 권취 롤러(7)가 장착되는 프레임을 포함한다. 재료 웨브(5)는 롤러(6b)를 떠남에 따라서 권취 롤러(7) 상에 압연된 완제품으로서 도 2에 도시될 수 있다.
모니터링 디바이스(8)는 롤러(6, 7)의 축에 평행하게, 예를 들어 기계 프레임(1)의 양측에서 재료 웨브(5)에 대해 횡으로 연장된다.
도 3은 모니터링 디바이스(8)의 기능 스케치를 도시한다. 모니터링 디바이스(8)는 이 예에서 그 중 3개가 도 3에 도시된 카메라 요소(14)를 가지는 카메라 모듈(13)을 포함한다. 카메라 요소(14)들은 스타링 어레이 센서(15a)를 구비한 스타링 어레이 요소(15) 및 광학 요소(16)를 각각 포함한다.
카메라 모듈(13)은 하우징(17)을 구비한다.
카메라 요소(14)들은 재료 웨브(5)의 운반 방향(T)에 직각인 디바이스(8)의 배열의 결과로서, 즉 재료 웨브(5)에 대해 횡으로 서로 이웃하여 위치된다. 스타링 어레이 요소(15)들은 서로로부터의 카메라 간격(Ka)으로 하우징(17)에 그리고 재료 웨브(5)에 대해 횡으로 연장되는 카메라 요소(14)의 중간에 각각 배열된다.
디바이스(8)는 재료 웨브(5)로부터 거리(A)에 배열된다. 거리(A)는 재료 웨브(5)로부터 0.2 m 내지 2.0 m, 특히 0.6 내지 1.1 m이다.
스타링 어레이 요소(15)의 모니터링된 폭(I), 즉 모니터링될 재료 웨브(5)의 섹션의 폭은 스타링 어레이 요소(15)들 사이의 거리(A) 및 카메라 간격(Ka)에 의존한다.
스타링 어레이 요소(15)들의 카메라 간격(Ka)은 0.3 m 내지 2.0 m, 바람직하게 0.5 m 내지 0.8 m이다. 이 예에서, 스타링 어레이 요소(15)들은 약 0.6 m의 카메라 간격(Ka)으로 서로 이웃하여 배열된다.
도 3은 2개의 스타링 어레이 요소(15) 사이의 카메라 간격(Ka), 카메라 요소(14)가 할당되는 재료 웨브(5)의 섹션의 대응하는 폭(B) 및 모니터링 폭(I)을 도시한다. 모니터링 폭(I)은 카메라 요소(14)에 할당된 폭(B)보다 크다. 즉, 인접하여 배열된 2개의 스타링 어레이 요소(15)에 의해 모니터링되는 모니터링 영역(I)은 다소 서로 중첩된다.
광학 요소(16)는 예를 들어 S-마운트 렌즈로서 설계된 대물 렌즈를 포함한다. 이 예에서, 렌즈는 스타링 어레이 센서(15a)로부터의 그 거리에서 변위 가능하며, 따라서 광학 요소의 초점은 조정 가능하다. 초점 거리는 3 mm 내지 16 mm, 바람직하게 6 mm 내지 8 mm이다.
대안적으로, 대물 렌즈는 그 곡률이 가변적인 적어도 하나의 렌즈를 포함한다. 가변 렌즈 곡률을 가지는, 그러므로 가변 초점 거리를 가지는 렌즈는 액체 렌즈이다.
대물 렌즈의 초점 거리는 필요한 카메라 간격(A) 및 필요한 모니터링 폭(I)에서 재료 웨브로부터의 거리(A)의 함수로서 선택된다.
연속적인 커넥터 하우징(17)의 하우징 섹션은 각각의 카메라 요소(14)에 할당되고, 하나의 하우징 섹션으로부터 이웃하는 하우징 섹션으로의 전이는 도 3에서 점선으로 도시된다. 카메라 요소(14)의 하우징(17)의 하우징 섹션의 폭은 폭(B)에 대응하고, 또한 0.6 m이다.
카메라 요소(14)들은 예를 들어 도면에 도시되지 않은 스타링 어레이 요소(15)를 구비하는 회로 기판 요소를 각각 포함한다. 광학 요소(16)는 마찬가지로 회로 기판 요소 상에 장착된다.
카메라 모듈(13)의 하우징(17)은 스타팅 어레이 요소(15)들의 전방 및 LED(19)의 전방에 있는 광-투과 영역들을 포함한다.
하우징(17)은 하우징 프로파일의 섹션 및 적어도 하나의 커버를 포함한다. 하우징 프로파일과 커버는 알루미늄 압출 프로파일로 제작된다. 하우징 프로파일, 및 그러므로 하우징(17)은 적어도 부분적으로 원통형인 원주 표면 영역을 구비한다. 하우징(17)의 지름은 7 cm 내지 18 cm, 바람직하게 10 cm 내지 15 cm이다. 이 예에서, 지름은 대략 11 cm, 예를 들어 11.2 cm이다.
이 예에서, 재료 웨브를 모니터링하기 위한 디바이스(8)는 조명 디바이스를 구비한다. 조명 디바이스는 각각의 카메라 요소(14)에 대해 고정구를 가지며 예를 들어 6개의 LED(19)를 가지는 적어도 하나의 조명 요소(18)를 포함한다. LED(19)들은 스타링 어레이 요소(15)들 사이의 연결 라인, 또는 외부 스타팅 어레이(15)들 상의 그 연장부에 배열된다. 스타링 어레이 요소(15)의 측면에 각각 3개씩의 6개의 LED(19)는 도 3에 도시된 카메라 요소(14)들에 할당된다. 6개의 LED(19)로부터의 광선(10)들은 모니터링될 폭(I)을 조명한다.
도 4는 모니터링 디바이스(8)에 대한 카메라 요소(14)들의 단순화된 블록도를 도시한다. 이 예의 모니터링 디바이스(8)는 각각 3개의 카메라 요소(14)를 가지는 2개의 카메라 그룹(G1, G2)을 포함하는 상기된 카메라 모듈(13)을 포함한다. 즉, 카메라 모듈(13)은 2개의 카메라 그룹(G1, G2)으로 분할된 6개의 카메라 요소(14)를 구비한다.
모니터링 디바이스(8)는 각각의 카메라 그룹(G1, G2)에 대한 제어 및 평가 유닛(20) 및 직렬 통신 링크(21, 22)를 구비한다. 통신 링크(21, 22)들은 각각 카메라 그룹(G1, G2)의 카메라 요소(14)를 서로, 그리고 제어 및 평가 유닛(20)과 연결한다. 제어 및 평가 유닛(20)은 스타링 어레이 요소(15)들에 의해 기록된 미가공 데이터의 병렬 처리를 위해 설계된다.
직렬 통신 링크(21, 22)들은 데이터, 클록 신호들 및 제어 신호들의 전송을 위한 버스 라인들을 포함한다. 이 예에서, 데이터 링크들은 LVDS 라인들로 설계된다. 제어 링크들은 IC2 버스 라인들로 설계된다. 추가의 대안에서, 제어 링크들은 CAN 버스 라인들로 설계된다.
하나의 카메라 모듈(13)을 구비하는 이 예에서, 상기 모듈은 제어 및 평가 유닛(20) 및 직렬 통신 링크(21, 22)들을 포함한다.
각각의 카메라 그룹(G1, G2)의 카메라 요소(14)들은 스타링 어레이 요소(15)에 의해 기록된 미가공 데이터를 관련된 직렬 통신 링크(21, 22)를 통해 제어 및 평가 유닛(20)으로 전달하도록 설계된다. 제어 및 평가 유닛(20)은 미가공 데이터로부터 이미지 데이터를 발생시키고 이를 평가하도록 설계된다. 제어 및 평가 유닛은 통신 라인(23)에 의해 편물 기계의 기계 제어 시스템에 연결될 수 있다.
3개의 카메라 요소(14)를 가지는 각각의 카메라 그룹(G1, G2)의 적어도 2개의 카메라 요소(14)는 2개의 데이터 링크 및 멀티플렉서(26)를 구비한다. 데이터 링크들 중 하나는 카메라 요소(14)의 스타링 어레이 요소(15)에 공급되는 카메라 데이터 링크(24)로서 설계된다. 제2 데이터 링크 연결은 카메라 요소(14)를 통과하는 직렬 통신 링크(21)의 데이터 링크(21a)의 섹션인 통과 데이터 링크로서 설계된다. 카메라 요소(14)로부터의 2개의 데이터 링크는 멀티플렉서(26)를 사용하여 직렬 통신 링크(21, 22)에 직렬로 연결될 수 있다.
도 5는 모니터링 디바이스(8)의 단순화된 블록도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 그룹(G1 및 G2)의 카메라 요소(14)들은 서로 교대로 인접하여 위치된다. 제1 그룹(G1)의 직렬 통신 링크(21)는 좌측으로부터 우측으로 볼 때, 제1, 제3 및 제5 카메라 요소(14)를 서로 및 제어 및 평가 유닛(20)과 연결한다. 그에 따라 제2 그룹(G2)의 직렬 통신 링크(22)는 제2, 제4 및 제6 카메라 요소(14)를 서로 및 제어 및 평가 유닛(20)과 연결한다.
모니터링 디바이스(8)는 조명 디바이스의 조명 요소(18)들을 제어하는 링크(27, 28)들을 구비한다. 링크(27)는 제1 카메라 그룹(G1)에 할당된 조명 요소(18)들을 서로 및 제어 및 평가 유닛(20)에 연결한다. 동일한 것이 대응하여 링크(28)에 적용된다.
링크(27, 28)들은 제어 신호들을 위한 버스 라인들 포함한다.
이 예에서, 링크(27, 28)들은 12C 버스 라인들을 포함한다. 대안적으로, 링크(27, 28)들은 CAN 버스 라인들을 포함한다.
제어 및 평가 유닛(20)은 제어 신호들에 의해 개별적으로 또는 그룹으로 제어 요소(18)의 LED(19)를 온 및 오프로 스위칭하도록 설계된다.
도 6은 디바이스(8)를 모니터링하기 위한 제어 및 평가 유닛(20)의 단순화된 블록도를 도시한다. 제어 및 평가 유닛(20)은 적어도 하나의 마이크로프로세서(29)(CPU), 및 각각의 카메라 그룹(G1, G2)의 출력부(32, 33)를 각각 구비하는 하나의 제어 요소(30, 31)를 포함한다.
제1 카메라 그룹(G1)에 대한 제어 요소(30)는 예를 들어 미가공 데이터의 전송을 위한 데이터 링크(21a), 전송의 타이밍을 위한 타이밍 링크(21b), 및 전송을 제어하기 위한 제어 링크(21c)의 섹션들을 구비하는 통신 링크(21)의 섹션들을 포함한다. 제어 요소(30)는 제1 중계기(34), 예를 들어 타이밍 링크(21b)에 연결된 범위를 증가시키기 위한 신호 증폭기 및 프로세서, 및 스위치 오프될 수 있고 제어 링크(21c)에 연결된 제2 중계기(35)를 포함한다. 제2 중계기(35)는 제어 라인(36)을 통해 마이크로프로세서(29)에 의해 활성화될 수 있다. 제어 요소(30)는 전력 공급 링크(37)의 섹션들을 포함한다.
전력 공급 링크(37) 및 제어 링크(21c), 타이밍 링크(21b) 및 데이터 링크(21a)는 출력부(32)에 연결된다. 제1 카메라 그룹(G1)의 카메라 요소(14)들은 이러한 출력부(32)를 통해 제어 및 평가 유닛(20)에 연결된다.
제2 카메라 그룹(G2)을 위한 제어 요소(31)가 대응하여 구성된다. 제2 카메라 그룹(G2)을 위한 제어 요소(31)는, 예를 들어 미가공 데이터의 전송을 위한 데이터 링크(22a), 전송의 타이밍을 위한 타이밍 링크(22b), 전송을 제어하기 위한 제어 링크(21c)의 섹션들을 구비한 통신 링크(22)의 섹션들을 포함한다. 제어 요소(31)는 타이밍 링크(22b)에 연결된 제1 중계기(38), 및 스위치 오프될 수 있고 제어 링크(22c)에 연결된 제2 중계기(39)를 포함한다. 제2 중계기(39)는 제어 라인(40)을 통해 마이크로프로세서(29)에 의해 활성화될 수 있다. 제어 요소(31)는 전력 공급 링크(41)의 섹션들을 포함한다.
전력 공급 링크(41) 및 제어 링크(21c), 타이밍 링크(21b) 및 데이터 링크(21a)는 출력부(33)에 연결된다. 제2 카메라 그룹(G2)의 카메라 요소(14)들은 이 출력부(33)를 통해 제어 및 평가 유닛(20)에 연결될 수 있다.
제어 및 평가 유닛(20)은 각각의 카메라 그룹(G1, G2)의 조명 요소(18)들에 대한 출력부(44, 45)를 각각 가지는 하나의 공급 요소(42, 43)를 포함한다.
제1 카메라 그룹(G1)을 위한 공급 요소(42)는 조명 요소(18)들로의 통신 라인(24)의 섹션들을 포함한다. 통신 라인(24)은 제어 링크로서 설계된다. 공급 요소(42)는, 스위치 오프될 수 있고 통신 라인(24)에 연결된 중계기(46)를 포함한다. 중계기(46)는 스위치 오프될 수 있고 제어 라인(47)을 통해 마이크로프로세서(29)에 의해 활성화될 수 있다. 공급 요소(42)는 전원 공급 장치 링크(48)의 섹션들을 포함한다.
전력 공급 링크(48) 및 통신 라인(24)은 출력부(44)에 연결된다. 제1 카메라 그룹(G1)의 조명 요소(18)들은 이 출력부(44)를 통해 제어 및 평가 유닛(20)에 연결될 수 있다.
제2 카메라 그룹(G2)을 위한 공급 요소(43)는 대응하여 구성된다. 공급 요소(43)는 조명 요소(18)들로의 통신 링크(25)의 섹션들을 포함한다. 통신 라인(25)은 제어 링크로서 설계된다. 공급 요소(43)는, 스위치 오프될 수 있고 통신 라인(25)에 연결된 중계기(49)를 포함한다. 중계기(49)는 스위치 오프될 수 있고 라인(50)을 통해 마이크로프로세서(29)에 의해 활성화될 수 있다. 공급 요소(43)는 전력 공급 링크(51)의 섹션들을 포함한다.
전력 공급 링크(51) 및 통신 라인(25)은 출력부(45)에 연결된다. 제2 카메라 그룹(G2)의 조명 요소(18)들은 이 출력부(45)를 통해 제어 및 평가 유닛(20)에 연결될 수 있다.
도 7은 모니터링 디바이스(8)의 카메라 요소(14)의 단순화된 블록도를 도시한다. 도 7에 도시된 카메라 요소(14)는 예를 들어 스타링 어레이 요소(15)를 가지는 제1 카메라 그룹(G1)의, CMOS 센서로서 설계된 제1 카메라 요소(14)이다.
카메라 요소(14)는 후속 카메라 요소(14), 예를 들어, 제1 카메라 그룹(G1)의 제2 카메라 요소(14)를 위한 입력부(52), 및 출력부(53)를 구비한다. 카메라 요소는 전력 공급 링크(37) 및 직렬 통신 링크(21), 즉 각각 입력부(52) 및 출력부(53)에 연결된 데이터 링크(21a), 타이밍 링크(21b), 및 제어 링크(21c)의 섹션들을 포함한다.
카메라 요소(14)는 어드레싱 스위치(54), IO 확장기(55), 중계기(56) 및 활성화 가능 중계기(57)를 포함한다. IO 확장기(55)는 제어 링크(21c)에 연결되고 어드레싱 스위치(54)에 링크된다. 제어 링크(21c)는 활성화 가능 중계기(57)에 의해 스타링 어레이 요소(15)에 연결될 수 있다. 활성화 가능한 중계기(57)는 라인(58)을 통해 IO 확장기(55)에 의해 스위칭될 수 있다. 중계기(56)는 제어 링크(21c)에 연결된다.
데이터 링크(21a)의 섹션은 카메라 요소(14)의 통과 데이터 링크를 형성한다.
카메라 요소(14)는 스타링 어레이 요소(15)의 출력부가 연결되는 직렬기(59)를 포함한다. 카메라 요소는 데이터 링크(21a)에 연결된 상기된 멀티플렉서(26)를 포함한다. 직렬기(59)는 카메라 데이터 링크(24)를 통해 멀티플렉서(26)에 연결된다. 멀티플렉서(26)는 라인(62) 또는 다중 라인을 통해 IO 확장기(55)에 의해 스위칭될 수 있다.
카메라 요소(14)는 타이밍 링크(21b)에 연결된 중계기(63)를 포함한다. 스타링 어레이 요소(15)는 라인(64)에 의해 중계기(63), 그러므로 타이밍 링크(21b)에 연결된다. 스타링 어레이 요소(15)는 라인(65) 또는 다중 라인을 통해 IO 확장기(55)에 의해 제어될 수 있다.
카메라 요소(14)는 전력 공급 링크(37)에 연결된 전압 조정 유닛(66)을 포함한다.
카메라 요소(14)는 라인(68)을 통해 IO 확장기(55)에 의해 스위치 온될 수 있는 하나 이상의 위치 조명 요소, 이 예에서는 적색 LED(67)들을 포함한다. 이러한 것들은 검출된 제품 결함의 위치를 나타낸다.
도 8은 모니터링 디바이스의 조명 요소(18)의 단순화된 블록도를 도시한다.
조명 요소(18)는 상기된 카메라 요소(14)에 할당된다. 조명 요소는 입력부(69) 및 출력부(70)를 구비한다. 조명 요소는 입력부(69) 및 출력부(70)와 각각 연결된 전력 공급 링크(48) 및 통신 라인(24)의 섹션들을 포함한다.
조명 요소(18)는 어드레싱 스위치(71), IO 확장기(67) 및 중계기(73)를 포함한다. IO 확장기(72)는 통신 링크(24)에 연결되고 어드레싱 스위치(71)에 링크된다. 중계기(73)는 제어 링크(24)에 연결된다.
조명 요소(18)는 LED(19)들을 위한 드라이버(74)를 포함하며, 드라이버는 전력 공급 링크(48)와 LED(19)들 사이에 연결된다. 드라이버(74)는 라인(75)을 통해 IO 확장기(72)에 의해 제어될 수 있다.
조명 요소(18)는 전력 공급 링크(48)에 연결된 전압 조정 유닛(76)을 포함한다.
대안적으로, 상기된 위치 요소들은 조명 요소(16)의 IO 확장기(72)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 경우에, 위치 요소들은 IO 확장기(55)가 아닌 IO 확장기(72)에 연결된다.
도 9는 모니터링 디바이스에 있는 제어 및 평가 유닛(20)에 의한 이미지 분석에 관한 그래프를 도시한다.
모든 이미지 섹션의 미가공 데이터(B1)는 재료 웨브(5)의 협소한 조명 스트립의 폭(X)(밀리미터로)에 걸쳐서 기록된다. 재료 웨브(5)의 폭(X)에 걸쳐서 휘도 프로파일의 데이터(B1)(이미지 데이터)는 각각의 이미지 섹션의 미가공 데이터(BI)로부터 파생된다. 이를 위해, 이미지 섹션의 미가공 데이터(B1)는 블록들 내로 수집되고, 평균값들이 결정된다. 블록은 예를 들어 운반 방향에 대해 횡으로 몇몇 픽셀, 및 운반 방향으로 몇몇 픽셀, 예를 들어 각각 3개의 픽셀을 포함한다. 그 평균값은 도 9의 하부 그래프의 휘도 프로파일의 데이터(B1)에 대한 값이다.
제어 및 평가 유닛(20)에 의한 평가의 과정에서, 휘도 프로파일의 데이터(B1)는 정규화되고 데이터(평가된 화상 데이터)(B2)로 필터링된다. 정규화는 광학 요소(16)의 렌즈 곡률에 의해 유발되는 재료 웨브의 가장자리 영역에서 휘도 프로파일의 세기 손실을 보상한다.
휘도 프로파일의 정규화되고 필터링된 데이터(B2)는 도 9의 상부 그래프에서 볼 수 있다. 데이터(B1)를 가지는 그래프 및 데이터(B2)를 가지는 그래프는 모두 950 내지 1000 ㎜의 보다 밝은, 결함 영역의 영향을 도시한다.
대안적으로, 이동 재료 웨브(5)를 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 디바이스(8)는 재료 웨브(5) 아래에 위치된다.
대안적으로, 모니터링 디바이스는 적어도 2개의 카메라 모듈을 포함한다. 여기에서, 카메라 모듈들의 하우징(17)은 서로 연결된다.
대안적으로, 모니터링 디바이스는 제어 및 평가 유닛(20)을 포함하는 상기된 바와 같은 카메라 모듈(13), 및 각각 2개의 카메라 요소를 가지는 2개의 카메라 그룹을 가지는 추가의 카메라 모듈을 포함한다. 카메라 모듈(13)은 또한 마스터 카메라 모듈로서 식별된다. 추가 카메라 모듈들은 확장 모듈들로서 식별된다.
확장 모듈(들)은 마스터 카메라 모듈과 동일한 수의 카메라 그룹을 포함한다.
작동시에, 운반 방향(T)으로 운반되는 이동 재료 웨브(5)는 특히 결함에 대해 모니터링 디바이스(8)에 의해 모니터링된다. 재료 웨브(5)의 이미지 데이터는 이러한 목적으로 분석된다. 이 예에서 이미지 데이터는 재료 웨브(5)의 운반 방향에 대해 직각으로 서로 이웃하여 위치된 복수의 카메라 요소(14), 제어 및 평가 유닛(20), 및 카메라 요소(14)들과 제어 및 평가 유닛(20)을 연결하는 통신 링크(25)의 도움으로 생성되고 분석된다. 이미지 데이터에 대한 미가공 데이터는 다양한 카메라 요소(14)들의 스타링 어레이 요소(15)들에 의해 포착된다.
미가공 데이터는 카메라 그룹(G1, G2)들 및 하우징(17)을 포함하는 카메라 모듈(13)에 의해 포착된다. 스타링 어레이 요소(15)들에 의해 포착된 미가공 데이터는 직렬 통신 링크(21, 22)에 결합된 각각의 카메라 그룹(G1, G2)의 카메라 요소(14)들에 의해 직렬 통신 링크(21, 22)를 통해 제어 및 평가 유닛(20)으로 전달된다. 이미지 데이터는 제어 및 평가 유닛(20)에 의해 미가공 데이터로부터 생성된다. 카메라 카메라 그룹(G1, G2)들의 카메라 요소(14)들로부터의 이미지 데이터는 제어 및 평가 유닛(20)에 의해 평가된다.
카메라 그룹(G1, G2)들 중 하나의 카메라 요소(14)의 스타링 어레이 요소(15)로부터의 미가공 데이터는 카메라 그룹(G1 또는 G2)의 카메라 요소(14)들을 통해 대응하는 직렬 통신 링크(21, 22)로 전달된다.
언급한 바와 같이, 카메라 요소(14)들은 이를 위하여, 2개의 데이터 링크, 특히 카메라 데이터 링크(24)로 구성된 데이터 링크 및 통과 데이터 링크로서 구성된, 즉 데이터 링크(21a)의 섹션에 대한 데이터 링크, 및 멀티플렉서(26)를 구비한다.
고려중인 카메라 요소(14)의 스타팅 어레이 요소(15)로부터의 미가공 데이터는 카메라 데이터 링크(24)를 통해 전달되고, 카메라 그룹(G1, G2)에 있는 추가의 카메라 요소(14)들의 스타팅 어레이 요소(15)로부터의 미가공 데이터는 데이터 링크(21a)의 섹션에 대한 데이터 링크을 통해 직렬 통신 링크(21, 22)로 전달된다. 카메라 요소(14)를 위한 2개의 데이터 링크는 멀티플렉서(26)를 통해 적절한 직렬 통신 링크(21, 22)에 순차적으로 연결된다.
카메라 그룹(G1, G2)들의 카메라 요소(14)들로부터의 미가공 데이터는 제어 및 평가 유닛(20)에서 병렬 처리된다.
도 10은 제어 및 평가 유닛(20)에 의해 카메라 그룹(G1, G2)의 카메라 요소(14)들로부터 제어 및 평가 유닛(20)으로 미가공 데이터의 전송을 위한 개략적인 흐름도를 도시한다.
여기에서, 초기에, 각 카메라 그룹(G1, G2)에 대해, 인덱스 i = 0이 그 그룹 내에서 할당된 제1 카메라 요소(140)는 제어 및 평가 유닛(20)에 연결된다. 링크가 만들어지면, 메모리 영역은 제어 및 평가 유닛(20)에서 이용 가능하게 된다. 카메라 요소(140)로부터의 미가공 데이터는 이미지 시작이 검출되자마자 메모리로 전송되어 기입된다. 다음에 이미지 시작이 검출되며, 카메라 요소(140)로부터의 미가공 데이터는 분석을 위해 메모리로부터 발송된다. 인덱스(i)는 1만큼 증분되고, 카메라 그룹(G1, G2)의 대응하는 다음의 인덱싱된 카메라 요소(14i)는 제어 및 평가 유닛(20)에 연결된다. 절차는 최종 카메라 요소(카메라 그룹(G1, G2)당 3개의 카메라 요소(14i)의 경우에 제3)의 미가공 데이터가 읽혀지고 기록될 때까지 추가의 카메라 요소(14i)들에 대해 반복된다. 인덱스는 그런 다음 0으로 리셋되고, 카메라 그룹(G1, G2)의 제1 카메라 요소(140)는 이에 의해 다시 제어 및 평가 유닛(20)에 연결된다.
재료 웨브가 모니터링되는 한, 예를 들어. 재료 웨브를 생산하는 편물 기계(도 1 참조)가 작동 중에 있는 한, 데이터 전송은 반복된다. 이러한 것은 종료 신호 후에 종료한다.
제2 예:
제2 예는 아래에 설명된 특징들을 제외하고 제1 예에 일치한다. 제2 예의 모니터링 디바이스는 도 11 및 도 12에 도시되어 있다. 모니터링 디바이스는 2개의 카메라 모듈, 하나의 마스터 카메라 모듈(130), 및 하나의 확장 카메라 모듈(131)을 포함한다.
마스터 카메라 모듈(130)은 제어 및 평가 유닛(200) 및 카메라 그룹(G1, G2)에 대해 각각 3개인 6개의 카메라 요소(140)를 포함한다. 제1, 제 3 및 제5 카메라 요소는 제1 카메라 그룹(G1)에 속하고, 다른 카메라 요소(140)들은 제2 카메라 그룹(G2)에 속한다. 확장 카메라 모듈(131)은 2개의 카메라 요소(140)를 포함하며, 제1 카메라 요소는 제1 카메라 그룹에 속하고, 제2 카메라 요소(140)는 제2 카메라 그룹에 속한다.
도 12는 예를 들어 카메라 요소(140)의 영역에서 마스터 카메라 모듈(130)의 하우징(17)을 통과하는 단면도를 도시한다. 하우징(17)은 마스터 카메라 모듈(130)들의 길이에 걸쳐서 연장되는 하우징 프로파일(170)을 포함하며, 그 프로파일의 외부 윤곽은 한쪽 측면에서 개방된 원통의 형태를 취한다. 개방측 반대편의 그 절반부에서, 하우징 프로파일(170)은 마스터 카메라 모듈(130)의 길이에 걸쳐서 연장되는 대략 정사각형 개구(172)를 형성하는 칸막이 벽(171a, 171b 및 171c)들을 포함한다. 하우징 프로파일(170)은 마스터 카메라 모듈(130)의 길이에 걸쳐서 연장되는 중앙 벽(173)을 구비한다. 카메라 모듈(140)은 중앙 벽(173) 상에 장착된다. 이 예에서, 중앙 벽(173)은 차단된다. 이에 의해, 생성된 캐비티는 케이블 덕트로서 사용된다.
마스터 카메라 모듈(130)의 하우징(17)은 개방측을 폐쇄하는 복수의 커버(174a, 174b, 174c, 174d)를 포함한다. 제어 및 평가 유닛(200)은 도면에서 좌측에 있는 커버(174) 상에 장착된다. 제어 및 평가 유닛(20)은 커버(174)를 간단히 해제하는 것에 의해 접근 가능하다.
도 11은 예를 들어 확장 카메라 모듈들 없이 적용을 위하여, 마스터 카메라 모듈(130)의 하우징(17)을 위한 하우징 프로파일(170)의 2개의 단부를 위한 2개의 단부 커버(176a, 176b)를 도시한다.
밀봉부(175)들은 커버(174a 내지 174d)들이 서로 접하는 지점들에 제공된다. 하우징 프로파일(170)과 단부 커버(176a, 176b) 사이에 추가의 밀봉부(177)들이 제공된다. 밀봉부(175, 177)들은 디스크 형상이다. 밀봉 스트립(178)들은 하우징 프로파일(170)과 커버(174 내지 174d)들 사이를 따라서 제공되어 연장된다.
하우징 프로파일(170)은 복수의 길이 방향 슬롯(179)을 구비한다. 모니터링 디바이스(8)를 위한 복수의 브래킷(180)은 길이 방향으로 서로 일정 거리에서 길이 방향 슬롯(179)들 중 2개에 각각 고정된다. 길이 방향 슬롯(179)들 및 브래킷(180)에서 볼 수 없는 슬롯 구멍들은 모니터링 디바이스(8)가 재료 웨브(5)에 대해 상이한 경사로 위치될 수 있는 방식으로 배열된다.
확장 카메라 모듈(131)은 카메라 요소(140)들의 영역에서 마스터 카메라 모듈(130)과 동일하게 구성된다. 그 하우징(17)은 하우징 프로파일(170) 및 커버(174e)를 포함한다. 2개의 카메라 모듈(130 및 131)의 하우징(17)들, 특히 하우징들의 하우징 프로파일(170)은 서로 연결된다. 카메라 모듈(130, 131)들이 접하는 파우징 프로파일(170)들의 단부는 개방되고, 즉 단부 커버(176)를 가지지 않는다. 예를 들어 강으로 만들어진 길이 방향으로 연장되는 프로파일(190)은 2개의 카메라 모듈(130, 131)의 하우징 프로파일들(170)들의 개구(172) 내에 배열된다. 프로파일(190)은 2개의 카메라 모듈(130, 131)의 연결을 안정화시킨다. 그 길이는 적어도 하나의 카메라 간격(Ka)에 대응한다. 이 예에서, 프로파일(190)의 길이는 카메라 간격(Ka)의 대략 2배이다.
이 예에서 모니터링 디바이스는 조명 디바이스없이 실행된다. 하우징(17)의 광-투과성 영역은 커버(174)에 있는 투명 윈도우(150)들에 의해 형성된다. 스타링 어레이 요소(15)들은 윈도우(150)들을 통해 재료 웨브의 이미지들을 기록한다.
조명을 구비한 대안적인 모니터링 유닛에서, 전체 길이에 걸쳐서 연장되는 윈도우들은 예를 들어 커버(174)에 제공된다.
대안적으로, 모니터링 디바이스는 제1 및 제3 카메라 요소들이 제1 카메라 그룹에 속하고 제2 및 제4 카메라 요소들이 제2 카메라 그룹에 속하는 4개의 카메라 요소를 포함하는 보다 큰 확장 모듈을 포함한다.
추가의 대안에서, 모니터링 디바이스는 동일한 크기 또는 상이한 크기의 복수의 팽창 모듈을 포함한다.
1 : 기계 프레임
2 : 가이드 레일
3 : 날실 4 : 바늘 바(슬라이더 바늘을 구비한)
5 : 재료 웨브 6 : 롤러
7 : 롤러 8 : 디바이스
9 : 장착 디바이스 10 : 광빔
11 : 날실 비임 13 : 카메라 모듈(마스터 카메라 모듈)
14 : 카메라 요소 15 : 스타링 어레이 요소
15a : 스타링 어레이 센서 16 : 광학 요소
17 : 하우징 18 : 조명 요소
19 : LED 20 : 제어 및 평가 유닛
21 : 통신 링크 22 : 통신 링크
24 : 카메라 데이터 링크 26 : 멀티플렉서
27 : 링크 28 : 링크
29 : 마이크로프로세서 30 : 제어 요소
31 : 제어 요소 32 : 출력부
33 : 출력부 34 : 제1 중계기
35 : 제2 중계기 36 : 제어 라인
37 : 전력 공급 링크 38 : 제1 중계기
39 : 제2 분리 가능한 중계기 40 : 제어 라인
41 : 전력 공급 링크 42 : 공급 요소
43 : 공급 요소 44 : 출력부
45 : 출력부 46 : 분리 가능한 중계기
47 : 라인 48 : 전력 공급 링크
49 : 분리 가능한 중계기 50 : 라인
51 : 전력 공급 링크 52 : 입력부
53 : 출력부 54 : 어드레싱 스위치
55 : IO 확장기 56 : 중계기
57 : 활성 가능한 중계기 58 : 라인
59 : 직렬기 62 : 라인
63 : 중계기 64 : 라인
65 : 라인 66 : 전압 조정 유닛
67 : 적색 LED 68 : 라인
69 : 입력부 70 : 출력부
71 : 어드레싱 스위치 72 : IO 확장기
73 : 중계기 74 : 드라이버
75 : 라인 76 : 전압 조정 유닛
130 : 마스터 카메라 모듈 131 : 확장 카메라 모듈
140 : 카메라 요소 150 : 윈도우
170 : 하우징 프로파일 171a, b, c : 칸막이
172 : 개구 173 : 중앙 벽
174a-e : 커버 175 : 밀봉부
176a,b : 단부 커버 177 : 밀봉부
178 : 밀봉 스트립 179 : 슬롯
180 : 브래킷 T : 운반 방향
A : 거리 B : 카메라 모듈의 폭
D : 하우징 지름 I : 포착된 영역의 폭
X : 재료 웨브의 폭 G1 : 카메라 그룹
G2 : 카메라 그룹 BI : 이미지에 대한 미가공 데이터
B1 : 처리된 데이터 B2 : 정규화된 데이터
3 : 날실 4 : 바늘 바(슬라이더 바늘을 구비한)
5 : 재료 웨브 6 : 롤러
7 : 롤러 8 : 디바이스
9 : 장착 디바이스 10 : 광빔
11 : 날실 비임 13 : 카메라 모듈(마스터 카메라 모듈)
14 : 카메라 요소 15 : 스타링 어레이 요소
15a : 스타링 어레이 센서 16 : 광학 요소
17 : 하우징 18 : 조명 요소
19 : LED 20 : 제어 및 평가 유닛
21 : 통신 링크 22 : 통신 링크
24 : 카메라 데이터 링크 26 : 멀티플렉서
27 : 링크 28 : 링크
29 : 마이크로프로세서 30 : 제어 요소
31 : 제어 요소 32 : 출력부
33 : 출력부 34 : 제1 중계기
35 : 제2 중계기 36 : 제어 라인
37 : 전력 공급 링크 38 : 제1 중계기
39 : 제2 분리 가능한 중계기 40 : 제어 라인
41 : 전력 공급 링크 42 : 공급 요소
43 : 공급 요소 44 : 출력부
45 : 출력부 46 : 분리 가능한 중계기
47 : 라인 48 : 전력 공급 링크
49 : 분리 가능한 중계기 50 : 라인
51 : 전력 공급 링크 52 : 입력부
53 : 출력부 54 : 어드레싱 스위치
55 : IO 확장기 56 : 중계기
57 : 활성 가능한 중계기 58 : 라인
59 : 직렬기 62 : 라인
63 : 중계기 64 : 라인
65 : 라인 66 : 전압 조정 유닛
67 : 적색 LED 68 : 라인
69 : 입력부 70 : 출력부
71 : 어드레싱 스위치 72 : IO 확장기
73 : 중계기 74 : 드라이버
75 : 라인 76 : 전압 조정 유닛
130 : 마스터 카메라 모듈 131 : 확장 카메라 모듈
140 : 카메라 요소 150 : 윈도우
170 : 하우징 프로파일 171a, b, c : 칸막이
172 : 개구 173 : 중앙 벽
174a-e : 커버 175 : 밀봉부
176a,b : 단부 커버 177 : 밀봉부
178 : 밀봉 스트립 179 : 슬롯
180 : 브래킷 T : 운반 방향
A : 거리 B : 카메라 모듈의 폭
D : 하우징 지름 I : 포착된 영역의 폭
X : 재료 웨브의 폭 G1 : 카메라 그룹
G2 : 카메라 그룹 BI : 이미지에 대한 미가공 데이터
B1 : 처리된 데이터 B2 : 정규화된 데이터
Claims (12)
- 이동 재료 웨브(5)의 분석된 이미지 데이터를 사용하여 이동 재료 웨브(5)를 특히 결함에 대해 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스(8)로서,
상기 재료 웨브(5)의 운반 방향(T)에 대해 직각으로 서로 인접하여 위치된 적어도 2개의 카메라 요소(14, 140),
제어 및 평가 유닛(20, 200), 및
적어도 하나의 카메라 요소(14, 140)와 상기 제어 및 평가 유닛(20, 200)을 연결하는 적어도 하나의 직렬 통신 링크(21, 22)를 가지며,
각각의 카메라 요소(8)는 미가공 데이터를 기록하기 위한 스타링(staring) 어레이 요소(15)를 포함하는, 상기 모니터링 디바이스에 있어서,
적어도 하나의 카메라 모듈(13, 130, 131)이 적어도 2개의 카메라 요소(14, 140)를 갖는 적어도 하나의 카메라 그룹(G1, G2) 및 하우징(17)을 포함하며, 상기 카메라 그룹(G1, G2)의 카메라 요소(14, 140)들은 직렬 통신 링크(21, 22)에 연결되며,
각각의 카메라 그룹(G1, G2)에서, 상기 카메라 요소(14, 140)들은 상기 직렬 통신 링크(21, 22)를 통해 상기 제어 및 평가 유닛(20)으로 상기 스타링 어레이 요소(15)들에 의해 포착된 미가공 데이터의 전송을 위해 설계되며; 상기 제어 및 평가 유닛(20)은 상기 미가공 데이터로부터 이미지 데이터를 생성하여 상기 카메라 그룹(G1, G2)들의 카메라 요소(14, 140)들로부터 상기 이미지 데이터를 분석하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 카메라 그룹(G1, G2)의 카메라 요소(14, 140)들 중 적어도 하나는 2개의 데이터 링크와 멀티플렉서(26)를 포함하며,
하나의 데이터 링크는 상기 카메라 요소(14, 140)의 스타링 어레이 요소(15)로 이어지는 카메라 데이터 링크(24)로서 설계되며, 다른 데이터 링크는, 상기 카메라 요소(14, 140)를 통과하며 상기 카메라 그룹(G1, G2)의 추가의 카메라 요소(14, 140)의 데이터 링크에 연결될 수 있는 통과 데이터 링크로서 설계되며, 상기 카메라 요소(14, 140)의 상기 2개의 데이터 링크는 상기 멀티플렉서(26)를 통해 상기 직렬 통신 링크(21, 22)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 카메라 모듈(13, 130, 131)은 적어도 2개의 카메라 그룹(G1, G2)을 포함하며,
상기 제어 및 평가 유닛(200)은 상기 카메라 그룹(G1, G2)들로부터의 미가공 데이터의 병렬 처리를 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스. - 제3항에 있어서, 상기 카메라 그룹(G1, G2)들의 카메라 요소(14, 140)들은 상기 하우징(17)에서 서로 인접하여 교대로 위치되는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
- 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서, 마스터 카메라 모듈로서 설계된 카메라 모듈(130)은 상기 제어 및 평가 유닛(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
- 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 적어도 2개의 카메라 모듈(130, 131)이 제공되며, 상기 카메라 모듈(130, 131)들을 위한 하우징(17)들은 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 스타링 어레이 요소(15)는 스타링 어레이 센서와 광학 요소(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스타링 어레이 요소(15)들은 서로로부터 카메라 간격(Ka)으로 각각 배열되며, 카메라 간격(Ka)은 0.3 m 내지 2.0 m, 바람직하게 0.5 m 내지 0.8 m인 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
- 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 스타링 어레이 요소(15)들의 연결 라인 상에 배열된 LED(18)들을 가지는 각각의 카메라 요소(14, 140)를 위한 적어도 하나의 조명 요소(19)를 포함하는 조명 디바이스를 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
- 운반 방향(T)으로 운반되는 이동 재료 웨브(5)를, 특히 결함에 대해 모니터링하기 위한 방법으로서,
상기 재료 웨브(5)의 이미지 데이터가 분석되고,
상기 이미지 데이터는, 서로 인접하고 상기 재료 웨브(5)의 운반 방향(T)에 직각으로 위치되는 적어도 2개의 카메라 요소(14, 140), 제어 및 평가 유닛(20, 200), 및 적어도 하나의 카메라 요소(14, 140)와 상기 제어 및 평가 유닛(20, 200)을 연결하는 적어도 하나의 직렬 통신 링크(21, 22)의 도움으로 생성되어 평가되며,
상기 이미지 데이터의 미가공 데이터는 각각의 카메라 요소(14, 140)의 스타링 어레이 요소(15)에 의해 포착되는, 상기 방법에 있어서,
상기 미가공 데이터는 적어도 하나의 카메라 모듈(13, 130, 131)에 의해 포착되며, 상기 카메라 모듈(13, 130, 131)은 적어도 2개의 카메라 요소(14, 140)를 가지는 적어도 하나의 카메라 그룹(G1, G2) 및 하우징(17)을 포함하며, 상기 카메라 그룹(G1, G2)의 카메라 요소(14, 140)들은 직렬 통신 링크(21, 22)에 연결되며,
각각의 카메라 그룹(G1, G2)에서, 상기 카메라 요소(14, 140)들은 상기 직렬 통신 링크(21, 22)를 통해 상기 제어 및 평가 유닛(20, 200)으로 상기 스타링 어레이 요소(15)들에 의해 포착된 미가공 데이터를 전송하며, 이미지 데이터는 상기 제어 및 평가 유닛(20, 200)에 의해 상기 미가공 데이터로부터 생성되며, 상기 카메라 그룹(G1, G2)들의 카메라 요소(14, 140)들로부터의 이미지 데이터가 분석되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서, 상기 카메라 그룹(G1, G2)의 적어도 2개의 카메라 요소(14, 140)의 스타링 어레이 요소(15)들로부터의 미가공 데이터는 2개의 데이터 링크 및 하나의 멀티플렉서(26)를 구비하는, 카메라 그룹(G1, G2)의 적어도 하나의 카메라 요소(14, 140)를 통과하고 2개의 데이터 링크를 통해 상기 직렬 통신 링크(21, 22)에 전달되고,
상기 카메라 요소(14, 140)의 스타링 어레이 요소(15)로부터의 미가공 데이터는 카메라 데이터 링크(24)로서 설계된 데이터 링크를 통과하고, 적어도 하나의 추가의 카메라 요소(14, 140)의 상기 스타링 어레이(15)로부터의 미가공 데이터는 상기 카메라 요소(14, 140)의 2개의 데이터 링크에 의해 상기 직렬 통신 링크(21, 22)로의 통과 데이터 링크로서 설계된 데이터 링크를 통과하고, 상기 2개의 데이터 링크들은 상기 멀티플렉서(26)를 통하여 상기 직렬 통신 링크(21, 22)에 순차적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제11항에 있어서, 상기 적어도 2개의 카메라 그룹(G1, G2)의 카메라 요소(14, 140)들로부터의 미가공 데이터는 상기 제어 및 평가 유닛(20, 200)에서 병렬 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
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