SE467757B - Method for optical surface inspection - Google Patents
Method for optical surface inspectionInfo
- Publication number
- SE467757B SE467757B SE8903080A SE8903080A SE467757B SE 467757 B SE467757 B SE 467757B SE 8903080 A SE8903080 A SE 8903080A SE 8903080 A SE8903080 A SE 8903080A SE 467757 B SE467757 B SE 467757B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- screen
- image
- laser light
- line
- processing system
- Prior art date
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
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9515—Objects of complex shape, e.g. examined with use of a surface follower device
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
-
- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
467 757 10 15 20 25 30 35 2 som fungerar snabbare, tillförlitligare och med högre känslighet än ovan beskrivna manuella avsyningsmetod. Det finns vidare behov av ytavsyningssystem och -metoder som fungerar automatiskt, och där till exempel en varnings- signal avges om någon form av defekt har upptäckts på den avkända ytan. 467 757 10 15 20 25 30 35 2 which operates faster, more reliably and with higher sensitivity than the manual inspection method described above. There is also a need for surface inspection systems and methods that work automatically, and where, for example, a warning signal is issued if some form of defect has been detected on the sensed surface.
På senare tid har avsyningssystem baserade på laserljus som sveps över ytan i fråga börjat användas, och genom till exempel den amerikanska patentskriften US 4629319 är förut känt ett system för ytavsyning av exempelvis karossdelar av stålplåt avsedda för motorfordon. Enligt vad denna skrift anger skall den avkända ytan belysas med kollimerat ljus som sedan kommer att reflekteras mot en annan reflektiv yta, varvid ljuset på nytt bringas att reflekteras mot den avkända ytan. Ur denna ljussignal kan sedan avvikelser och felaktigheter hos den avkända ytan detekteras ur synliga, och alltså visuellt avläsningsbara, mörka och ljusa områden i ljusbilden.Recently, inspection systems based on laser light swept over the surface in question have begun to be used, and by, for example, U.S. Pat. No. 4,629,319, a system for surface inspection of, for example, body parts of sheet steel intended for motor vehicles is known. According to this document, the sensed surface shall be illuminated with collimated light which will then be reflected against another reflective surface, whereby the light is again made to be reflected against the sensed surface. From this light signal, deviations and inaccuracies of the sensed surface can then be detected from visible, and thus visually readable, dark and light areas in the light image.
Vidare är genom den amerikanska patentskriften US 4715709 förut känt ett system för optisk avsyning av en yta. Detta system bygger på att laserljus, format till en linje, bringas att belysa denna yta, varvid det reflekterade ljuset projiceras på en skärm som ingår som en del i en fotoelektrisk detekteringsanordning. Ofullständigheter hos den belysta ytan kommer att kunna registreras såsom diskontinuiteter längs nämnda linje.Furthermore, U.S. Pat. No. 4,715,709 discloses a system for optical inspection of a surface. This system is based on laser light, formed into a line, being brought to illuminate this surface, the reflected light being projected on a screen which is part of a photoelectric detection device. Incompletities of the illuminated surface will be able to be registered as discontinuities along said line.
Visserligen utgör de båda ovan nämnda uppfinningarna optiska ytavsyningssystem där defekter i ytans utseende snabbt och effektivt kan detekteras, men det vore önskvärt om sådana defekter kunde detekteras genom att helt enkelt en förstorad bild av ytans utseende vid ett visst tvärsnitt studeras. En sådan förstorad bild ger uppenbarligen en mer sann bild av ytans utseende jämfört med de kända metoderna, där ett visst utseende hos en projicerad ljusbild måste å; 10 15 20 25 30 35 467 757 3 tolkas för på så sätt "omvandlas" från rent optisk informa- tion till information om ytans utseende. En sådan tolkning kan ur operatörens synvinkel vara vansklig att utföra, vilket kan göra de ovanstående systemen, precis som de äldre manuella avkänningsmetoderna, opålitliga och utsatta för variationer i samband med subjektiva bedömningar.Although the two above-mentioned inventions constitute optical surface inspection systems where defects in the appearance of the surface can be detected quickly and efficiently, it would be desirable if such defects could be detected by simply studying an enlarged image of the appearance of the surface at a certain cross section. Such an enlarged image obviously gives a truer picture of the appearance of the surface compared to the known methods, where a certain appearance of a projected light image must be; 10 15 20 25 30 35 467 757 3 is interpreted in order to "transform" from purely optical information to information about the appearance of the surface. Such an interpretation can be difficult to perform from the operator's point of view, which can make the above systems, just like the older manual sensing methods, unreliable and subject to variations in connection with subjective assessments.
Föreliggande uppfinning avser ett förfarande av i inlednin- gen nämnt slag för optisk avsyning av ett objekts yta, vilket kännetecknas av att den linje tvärs över objektets yta där ytan träffas av det från laserljuskällan infallande laserljuset hålles huvudsakligen konstant i sin rumsliga utsträckning under det att objektet förflyttas relativt laserljuskällan respektive skärmen, att informationen om den på skärmen avtecknade bilden registreras av en foto- elektrisk sensor och matas in i ett datorbaserat bild- behandlingssystem varvid bedömningen av ytans kvalitet utförs automatiskt av bildbehandlingssystemet, samt att förekomsten av en defekt hos objektets yta härleds i bildbehandlingssystemet ur information om den på skärmen avtecknade bilden av linjen genom att jämföra dess begräns- ningsarea och/eller längd med ett förutbestämt gränsvärde på begränsningsarean respektive längden. l Genom ett tillvägagångssätt enligt uppfinningen. kan en förstorad bild av ytans utseende studeras, vilket är mycket fördelaktigt eftersom defekter i ytan direkt kan avläsas och registreras som upphöjningar och fördjupningar i denna bild. Detta gör i sin tur att metoden lämpar sig särskilt väl för en operatör som enkelt och behändigt på en skärm kan se en bild av ytans konturlinjer där indikationer på defekter kan upptäckas såsom oönskade avvikelser hos nämnda konturlinje. Systemet medför alltså inget, eller åtminstone mycket litet, spelrum för subjektiva tolkningar hos olika operatörer med de risker för felbedömningar detta kan föra med sig. Vidare kommer en sådan metod mycket lätt att kunna anpassas till ett datorbaserat bildbehandlingssystem, där 467 757 10 15 20 25 30 35 4 en videokamera eller någon annan typ av fotokänslig sensor registrerar ytans utseende såsom det åskådliggörs genom den bild som projiceras på skärmen.The present invention relates to a method of the kind mentioned in the introduction for optical inspection of an object's surface, which is characterized in that the line across the object's surface where the surface is struck by the laser light incident from the laser light source is kept substantially constant in its spatial extent while the object is moved relative to the laser light source and the screen, that the information about the image drawn on the screen is registered by a photoelectric sensor and fed into a computer-based image processing system, whereby the assessment of surface quality is performed automatically by the image processing system, and that the presence of a defect in the image processing system from information about the image of the line drawn on the screen by comparing its limiting area and / or length with a predetermined limit value on the limiting area and the length, respectively. By an approach according to the invention. an enlarged image of the appearance of the surface can be studied, which is very advantageous because defects in the surface can be directly read and registered as elevations and depressions in this image. This in turn makes the method particularly suitable for an operator who can easily and conveniently see on a screen a picture of the contour lines of the surface where indications of defects can be detected as undesired deviations of said contour line. The system thus leaves no, or at least very little, scope for subjective interpretations by different operators with the risks of misjudgments this may entail. Furthermore, such a method will very easily be adaptable to a computer-based image processing system, where a video camera or some other type of photosensitive sensor registers the appearance of the surface as illustrated by the image projected on the screen.
Vid en mer sofistikerad form av uppfinningen innefattas ett datorbaserat bildbehandlingssystem vilket, via t.ex. en videokamera, läser in bilden av en ytkontur för vidare bedömning av ytans kvalitet. Ett sådant system kan göras helt automatiskt, där bedömningen av ytans kontur kan införlivas med t.ex. en larmsignal som utlöses vid en viss typ och/eller storlek av defekter hos ytan.In a more sophisticated form of the invention, a computer-based image processing system is included which, via e.g. a video camera, loads the image of a surface contour for further assessment of the surface quality. Such a system can be done completely automatically, where the assessment of the surface contour can be incorporated with e.g. an alarm signal that is triggered at a certain type and / or size of defects in the surface.
Vid en speciell variant av uppfinningen nyttjas en lins- anordning avsedd att i samverkan med laserljuskällan forma laserljuset så att det bringas att infalla mot den avkända ytan på ett sådant sätt, att på en skärm projiceras en "sann" bild av ytans kontur. Detta innebär att laserlinjen i möjligaste mån bringas att följa formen på den avkända ytan när den belyses så att avbildningar av exempelvis fördjupningar och upphöjningar i ytan återges i samma skala längs hela tvärsnittet hos den avkända ytan.In a special variant of the invention, a lens device is used intended to shape the laser light in cooperation with the laser light source so that it is caused to incident on the sensed surface in such a way that a "true" image of the contour of the surface is projected on a screen. This means that the laser line is as far as possible made to follow the shape of the sensed surface when it is illuminated so that images of, for example, depressions and elevations in the surface are reproduced on the same scale along the entire cross section of the sensed surface.
Uppfinningen medger alltså ett förfarande att objektivt inspektera och utvärdera en yta utan något behov av den ovan nämnda manuella avkänningen. Härvid bidrar uppfin- ningen till en förenklad och förbättrad metod för yt- avsyning med avseende på snabbhet, kvalitet och noggrann- het, varvid ovan nämnda nackdelar hos tidigare kända system övervinnes samt ovan nämnda önskemål och fördelar uppnås.The invention thus allows a method to objectively inspect and evaluate a surface without any need for the above-mentioned manual sensing. In this case, the invention contributes to a simplified and improved method for surface inspection with regard to speed, quality and accuracy, whereby the above-mentioned disadvantages of previously known systems are overcome and the above-mentioned wishes and advantages are achieved.
Ytterligare kännetecken hos uppfinningen framgår av underkraven samt den efterföljande beskrivningen av en föredragen utföringsform. Dessa beskrives i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna.Further features of the invention appear from the subclaims as well as the following description of a preferred embodiment. These are described in the following with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 är en sidovy och figur 2 en vy uppifrån av en anordning' för avsyning enligt den föreliggande uppfin- f! 10 15 20 25 30 35 '467 757 5 ningen. Figur 3 visar hur laserljus kommer att infalla mot en defekt yta, och figur 4 visar hur ljus reflekterat från ytan avtecknas på en skärm. Figur 5 är en principiell skiss som visar hur en ytas utseende kan representeras i ett system enligt uppfinningen. Figur 6 visar ett ytavsynings- system i 'vilket ett datorbaserat bildbehandlingssystem ingår. Figur 7 visar slutligen ett tänkbart utseende hos ett komplett avsyningssystem såsom det är tänkt att kunna införlivas som ett led i en produktionsprocess.Figure 1 is a side view and Figure 2 is a top view of an inspection device according to the present invention! 10 15 20 25 30 35 '467 757 5 ningen. Figure 3 shows how laser light will be incident on a defective surface, and Figure 4 shows how light reflected from the surface is plotted on a screen. Figure 5 is a basic sketch showing how the appearance of a surface can be represented in a system according to the invention. Figure 6 shows a surface inspection system in which a computer-based image processing system is included. Figure 7 finally shows a possible appearance of a complete inspection system as it is intended to be able to be incorporated as part of a production process.
Figur 1 visar ett principiellt utseende hos ett system avsett för optisk ytavsyning enligt en föredragen ut- föringsform hos den föreliggande uppfinningen. Ett av- syningsobjekt 1 vars yta 2 man önskar avsyna har här placerats på ett underlag 3 i form av en arbetsbänk, men detta underlag 3 kan givetvis också utgöras av ett rörligt transportband eller liknande. SOm exempel på ett objekt 1 vars yta 2 man önskar avsyna_visas här en pressad detalj av stålplåt avsedd att monteras på exempelvis ett motorfordon.Figure 1 shows a basic appearance of a system intended for optical surface inspection according to a preferred embodiment of the present invention. A viewing object 1 whose surface 2 one wishes to inspect has here been placed on a base 3 in the form of a workbench, but this base 3 can of course also consist of a movable conveyor belt or the like. As an example of an object 1 whose surface 2 one wishes to inspect, a pressed detail of sheet steel is intended here to be mounted on, for example, a motor vehicle.
Det finns givetvis en mängd andra tänkbara föremål av olika material, utseende och ändamål som lämpar sig för den uppfinningsenliga avsyningen.There are, of course, a variety of other conceivable objects of different materials, appearance and purpose which are suitable for the inspection according to the invention.
En laserljuskälla 4 är placerad huvudsakligen i höjd med objektet 1 på avståndet x från den linje tvärs över ytan 2 där denna träffas av det från laserljuskällan 4 infallande ljuset. En laserljuskälla är särskilt lämplig för ändamålet eftersom den genererar ljus med goda koherensegenskaper, d.v.s. den stimulerade emissionen av ljusvågen som äger rum i lasern leder till ett bestämt fasförhållande mellan korresponderande punkter i denna ljusvåg. Laserljuset är vidare karakteriserat av en väldefinierad riktning och en hög effekt per ytenhet och våglängdsenhet, vilket gör det lämpligt att användas i samband med optiska mätprocesser.A laser light source 4 is located substantially at a height with the object 1 at the distance x from the line across the surface 2 where it is struck by the light incident from the laser light source 4. A laser light source is particularly suitable for the purpose because it generates light with good coherence properties, i.e. the stimulated emission of the light wave that takes place in the laser leads to a certain phase relationship between corresponding points in this light wave. The laser light is further characterized by a well-defined direction and a high power per unit area and wavelength unit, which makes it suitable for use in connection with optical measuring processes.
Det mot objektet 1 infallande laserljuset träffar dess yta 2 med en riktning som bildar infallsvinkeln a med ytans 2 467 10 15 20 25 30 35 757 ytnormal i infallspunkten. Infallsvinkeln a är i det närmaste rät och hålles konstant under avsyningsförloppet.The laser light incident on the object 1 strikes its surface 2 in a direction which forms the angle of incidence a with the surface normal of the surface 2 467 10 15 20 25 30 35 757 at the point of incidence. The angle of incidence a is almost right and is kept constant during the inspection process.
Till laserljuskällan 4 är anslutet ett linssystem 5 vilket har som funktion att forma laserljuset till en linje som på ett optimalt sätt följer ytans 2 geometriska form för att ge en så sann bild av dess utseende som möjligt. Laser- linjen som faller in mot och träffar objektet 1 är således svagt kurvformigt sett genom sitt tvärsnitt. Formen och kurvaturen hos linjen kan justeras med hjälp av nämnda linssystem 5 så att det från laserljuskällan 4 utstrålade ljuset följer avsyningsobjektets 1 yta 2 på ett optimalt sätt.Connected to the laser light source 4 is a lens system 5 which has the function of shaping the laser light into a line which optimally follows the geometric shape of the surface 2 in order to give as true a picture of its appearance as possible. The laser line which falls towards and hits the object 1 is thus slightly curved in terms of its cross-section. The shape and curvature of the line can be adjusted by means of said lens system 5 so that the light emitted from the laser light source 4 follows the surface 2 of the viewing object 1 in an optimal manner.
Det från ytan 2 reflekterade ljuset träffar sedan en skärm 6, som befinner sig på avståndet y från den linje tvärs över ytan 2 där laserljuset infaller mot ytan 2. Skärmen 6 är placerad i huvudsak i rät vinkel relativt det infallande ljuset. I detta sammanhang har linssystemet 5 ytterligare en funktion, nämligen att fokusera laserljuset på nämnda skärm 6. Genom att skärmen 6 är svagt kurvformig uppnås vidare att utseendet hos laserlinjen, som alltså reflek- teras mot ytan 2 och avtecknas mot skärmen 6, kompenseras för objektets 1 böjda form. Laserlinjen som följer ytans 2 utseende, vilket alltså i detta fallet är kurvformigt, kommer på så sätt att "rätas upp" i samband med att den avtecknas på skärmen 6, så att denna avtecknade skärmbild blir huvudsakligen horisontell till utseendet. Skärmens 6 kurvatur kan givetvis anpassas efter olika typer av objekt l.The light reflected from the surface 2 then strikes a screen 6, which is located at the distance y from the line across the surface 2 where the laser light is incident on the surface 2. The screen 6 is placed substantially at right angles to the incident light. In this context, the lens system 5 has a further function, namely to focus the laser light on said screen 6. By the screen 6 being slightly curved, it is further achieved that the appearance of the laser line, which is thus reflected towards the surface 2 and marked against the screen 6, is compensated for 1 curved shape. The laser line which follows the appearance of the surface 2, which is thus in this case curved, will thus be "straightened" in connection with it being marked on the screen 6, so that this marked screen image becomes substantially horizontal to the appearance. The curvature of the screen 6 can of course be adapted to different types of objects l.
För att bilden av laserljuslinjen som avtecknas på skärmen 6 ska fokuseras på denna utan att flyttas under avsyningen av ett visst objekt 1, fordras dels att infallsvinkeln a hålles konstant under hela avsyningsförloppet och dels att laserljusets optiska väg på motsvarande vis hålles konstant under avsyningen. Med uttrycket "optisk väg" avses härvid vägen som laserljuset går från laserljuskällan 4 via den 10 15 20 25 30 35 467 757 7 aktuella infallspunkten på ytan 2 till den motsvarande infallspunkten på skärmen 6. Den optiska vägen är alltså ungefär lika med x + y.In order for the image of the laser light line drawn on the screen 6 to be focused on it without being moved during the inspection of a certain object 1, it is required that the angle of incidence a is kept constant throughout the inspection process and that the optical path of the laser light is kept constant during the inspection. By the term "optical path" is meant the path that the laser light travels from the laser light source 4 via the current incident point on the surface 2 to the corresponding incident point on the screen 6. The optical path is thus approximately equal to x + y .
Det är givetvis tänkbart då objektets 1 form, eller någon annan faktor, kräver det, fler än en laserljuskälla 4 används för att svepa över ytan 2. Två eller flera laser- ljuskällor 4 kan då tänkas svepa över var sitt delparti (sett i tvärled) av ytan 2. De kan vidare vara försedda med var sitt linssystem 5 som vart och ett är inställt för maximal känslighet hos avsyningssystemet beroende på utseendet och utformningen hos det delparti av ytan 2 som de respektive laserljuskällorna 4 sveper över.It is of course conceivable when the shape of the object 1, or some other factor, requires it, more than one laser light source 4 is used to sweep over the surface 2. Two or more laser light sources 4 can then be thought of sweeping over each sub-section (seen in transverse direction) of the surface 2. They may further be provided with their own lens system 5, each of which is set for maximum sensitivity of the viewing system depending on the appearance and design of the sub-portion of the surface 2 which the respective laser light sources 4 sweep over.
Faktorer som laserljuskällans 4 effekt, våglängd och liknande är parametrar som, vilket fackmannen inser, kan varieras på flera olika sätt inom ramen för uppfinningen.Factors such as the power, wavelength and the like of the laser light source 4 are parameters which, as the person skilled in the art realizes, can be varied in several different ways within the scope of the invention.
Lämpligen väljes dock laserljusets våglängd inom det synliga området så att en operatör kan se var någonstans längs ytan 2 som laserlinjen befinner sig. En. tänkbar lasertyp är den s.k. He-Ne-lasern (helium-neon), som bl.a. har laservåglängden 632,8 nm, vilket kan beskådas som synligt rött ljus.Preferably, however, the wavelength of the laser light is selected within the visible range so that an operator can see where somewhere along the surface 2 the laser line is located. One. conceivable laser type is the so-called The He-Ne laser (helium-neon), which i.a. has a laser wavelength of 632.8 nm, which can be seen as visible red light.
I figur 2 visas i en vy uppifrån hur laserljuset, såsom ovan har beskrivits, bringas att träffa objektet 1 på så sätt att ljuset med hjälp av linssystemet 5 formas till en linje som vid förflyttning av föremålet sveps över ytan 2, helt eller delvis, i dess längdriktning. Det inses givetvis att för att avsyna längs en hel yta 2 kan antingen laser- ljuskällan 4 eller underlaget 3 göras rörligt. Man kan t.ex. tänka sig att underlaget 3 utgöres av ett rörligt transportband och att laserljuskällan 4 samt skärmen 6 är fast monterade längs en tillverkningsbana. Transportbandet kan i så fall givetvis vara antingen automatiskt eller manuellt rörligt. 467 757 10 15 20 25 30 35 8 Den förstorade bilden av ytans 2 utseende är beroende av huvudsakligen två parametrar. Den ena är infallsvinkel a, eftersom utseendet hos skärmbilden direkt kan relateras till värdet på tan(a); ju större värde på infallsvinkeln a, desto större blir förstoringen och som en följd därav också känsligheten hos metoden. Den andra huvudparametern är avståndet y mellan skärmen 6 och linjens infallspunkt mot ytan 2, eftersom avståndet y är direkt relaterat till ytans 2 kurvatur.Figure 2 shows in a top view how the laser light, as described above, is caused to hit the object 1 in such a way that the light is formed by means of the lens system 5 into a line which, when the object moves, is swept over the surface 2, in whole or in part, in its longitudinal direction. It will of course be appreciated that in order to inspect along an entire surface 2, either the laser light source 4 or the substrate 3 can be made movable. One can e.g. imagine that the substrate 3 consists of a movable conveyor belt and that the laser light source 4 and the screen 6 are fixedly mounted along a manufacturing path. The conveyor belt can in that case of course be either automatically or manually movable. 467 757 10 15 20 25 30 35 8 The enlarged image of the appearance of the surface 2 depends mainly on two parameters. One is angle of incidence a, since the appearance of the screen can be directly related to the value of tan (a); the greater the value of the angle of incidence a, the greater the magnification and, as a result, also the sensitivity of the method. The second main parameter is the distance y between the screen 6 and the point of incidence of the line towards the surface 2, since the distance y is directly related to the curvature of the surface 2.
Figur 3 visar hur laserljuset infaller mot avsyningsobjek- tets 1 yta 2. Enligt vad som tidigare har förklarats kommer en lokal upphöjning av storleken Az, att vid avbildningen förstoras så att denna defekts utseende, storlek. och placering på ytan 2 kommer att kunna avtecknas och studeras på skärmen 6. En sådan på skärmen 6 avtecknad bild visas i figur 4. Defekten visas i detta fallet på skärmen 6 såsom en upphöjning av storleken z, vilket alltså motsvarar en förstorad avbildning av nämnda defekt i objektets 1 ytstruktur. 2 Ljuset som reflekteras från objektets 1 yta 2 avtecknas alltså såsom en förstorad bild av utseendet hos ytan 2 på skärmen 6. Beroende på faktorer som ytans 2 kurvatur (konkav/konvex) och infallsvinkeln a kan alltså avståndet mellan ytan 2 och skärmen 6 avpassas så att man erhåller en optimal förstoring och följdaktligen den önskade känslighe- ten hos systemet.Figure 3 shows how the laser light is incident on the surface 2 of the inspection object 1. According to what has previously been explained, a local elevation of the size Az, will be enlarged in the image so that the appearance, size of this defect. and placement on the surface 2 will be able to be marked and studied on the screen 6. Such an image drawn on the screen 6 is shown in figure 4. The defect is shown in this case on the screen 6 as an elevation of the size z, which thus corresponds to an enlarged image of said defective in the surface structure of the object 1. 2 The light reflected from the surface 2 of the object 1 is thus drawn as an enlarged image of the appearance of the surface 2 on the screen 6. Depending on factors such as the curvature (concave / convex) of the surface 2 and the angle of incidence a, the distance between the surface 2 and the screen 6 can be adjusted that you obtain an optimal magnification and consequently the desired sensitivity of the system.
I figur 5 visas hur en hel linje av mot objektet 1 infal- lande laserljus kommer att förstoras och avtecknas på skärmen 6. Enligt en fördelaktig utföringsform kan denna projicerade bild direkt avsökas av en fotoelektrisk sensor, t.ex. i form av en videokamera betecknad med 7), (visad i figur 1 och för åskådliggörande av bilden på en videomonitor 9. En manuell avsyning kan naturligtvis ske av en operatör utan. hjälp av videokamera och tillhörande 10 15 20 25 30 35 467 757 9 monitor där operatören genom att studera skärmbilden av ytan 2 kan bilda sig en uppfattning om dess kvalitet.Figure 5 shows how an entire line of laser light incident on the object 1 will be magnified and marked on the screen 6. According to an advantageous embodiment, this projected image can be scanned directly by a photoelectric sensor, e.g. in the form of a video camera denoted by 7), (shown in Figure 1 and to illustrate the image on a video monitor 9. A manual inspection can of course be made by an operator without the aid of a video camera and associated 10 15 20 25 30 35 467 757 9 monitor where the operator by studying the screen image of the surface 2 can form an idea of its quality.
Däremot kan vid ett automatiskt avsyningssystem, enligt en utföringsform av uppfinningen, en sådan videokamera 7 användas för att registrera uppgifter om objektet till ett datorbaserat bildbehandlingssystem.On the other hand, in an automatic viewing system, according to an embodiment of the invention, such a video camera 7 can be used to record information about the object to a computer-based image processing system.
Ett sådant bildbehandlingssystem visas principiellt i figur 6, där uppfinningen tillämpas vid en i och för sig känd produktionslinje 13. Bilden av ytans 2 utseende såsom den åskådliggörs på skärmen 6 kommer att avsynas med hjälp av en videokamera 7, för att sedan matas in till en central- enhet 8 uppbyggd kring en mikroprocessor med tillhörande dataminnen o.dyl. Till centralenheten 8 kan givetvis andra enheter anslutas, som till exempel en videomonitor 9. På så sätt möjliggörs en manuell avsyning av objektet 1, vilken kan ske parallellt med den automatiska avsyningen i bildbehandlingssystemet. skrivare 10 Dessutom kan en anslutas för utskrift av bilder av exempelvis objektets 1 ytkontur, samt någon form av larmenhet 11 vilken avger ett larm, t.ex. i form av en ljus- eller ljudsignal, i fallet att någon form av defekt har detekterats i samband med avsyningen av ytan 2.Such an image processing system is shown in principle in Figure 6, where the invention is applied to a production line 13 known per se 13. The image of the appearance of the surface 2 as illustrated on the screen 6 will be viewed by means of a video camera 7, and then fed into a central unit 8 built around a microprocessor with associated data memories and the like. Other units can of course be connected to the central unit 8, such as a video monitor 9. In this way a manual inspection of the object 1 is made possible, which can take place in parallel with the automatic inspection in the image processing system. printer 10 In addition, one can be connected for printing images of, for example, the surface contour of the object 1, as well as some form of alarm unit 11 which emits an alarm, e.g. in the form of a light or sound signal, in the event that some form of defect has been detected in connection with the inspection of the surface 2.
Bildbehandlingssystemet har till uppgift att omvandla den information som avtecknas på skärmen 6 till digital information som kan bearbetas och tolkas av centralenheten 8. omvandlingen kräver någon form av fotoelektrisk sensor, t.ex. en videokamera 7, som registrerar skärmbilden och vidarebefordrar information därom till centralenheten 8.The task of the image processing system is to convert the information drawn on the screen 6 into digital information which can be processed and interpreted by the central unit 8. the conversion requires some form of photoelectric sensor, e.g. a video camera 7, which registers the screen image and forwards information thereon to the central unit 8.
Bildbehandlingssystemet är uppbyggt på ett sätt som är typiskt och välbekant för fackmannen på området, och utgör således ingen uppfinning i sig.The image processing system is constructed in a manner which is typical and well known to those skilled in the art, and thus does not constitute an invention per se.
Vid en lämplig typ av digital bildbehandling används en s.k. CCD-matris i videokameran 7 med ett antal punkter, sedan kan analyseras med s.k. pixels, vars utsignal 467 757 10 15 20 25 30 35 10 avseende på olika parametrar, t.ex. gråskala eller färg.In a suitable type of digital image processing, a so-called CCD matrix in the camcorder 7 with a number of points, then can be analyzed with so-called pixels, the output of which 467 757 10 15 20 25 30 35 10 with respect to various parameters, e.g. grayscale or color.
Man kan t.ex. tänka sig att dela in varje bild i 256X256 pixels, där var och en av dessa pixels ges en gråskala som definieras av 8 databitar. Denna datamängd kommer att matas in till, och arrangeras av centralenheten. Därefter kan sammanhanget mellan punkterna analyseras, d.v.s. hur de är placerade i förhållande till varandra. Beroende på hur programvaran är utformad kan olika metoder användas för att tolka bilderna och olika kriterier definieras för att automatiskt bedöma förekomsten av defekter hos en avläst och registrerad bild. Ett bildbe- handlingssystems förmåga att tolka bildinformation, i kombination med datorers förmåga att att lagra och snabbt bearbeta stora mängder data, gör ett datorbaserat bildbe- handlingssystem väl innehållet i lämpat för den uppfinningsenliga optiska avsyningen.One can e.g. imagine dividing each image into 256X256 pixels, where each of these pixels is given a grayscale defined by 8 data bits. This amount of data will be entered into, and arranged by, the central unit. Then the relationship between the points can be analyzed, i.e. how they are placed in relation to each other. Depending on how the software is designed, different methods can be used to interpret the images and different criteria are defined to automatically assess the presence of defects in a read and registered image. The ability of an image processing system to interpret image information, in combination with the ability of computers to store and quickly process large amounts of data, makes a computer-based image processing system well contained in suitable for the optical inspection according to the invention.
Flera olika typer av metoder och kriterier hos databehand- lingen kan användas av centralenheten 8 för att avgöra huruvida ett visst objekt 1 ska anses som defekt eller ej.Several different types of methods and criteria in the data processing can be used by the central unit 8 to determine whether a certain object 1 is to be considered defective or not.
Till exempel kan centralenheten 8 beräkna den totala arean, i antal pixel räknat, hos området som begränsas av linjen som. representerar objektets 1 ytkontur, för att isedan jämföra detta med ett fördefinierat gränsvärde. Om det beräknade värdet på denna area överstiger ett övre gräns- värde, eller understiger ett undre gränsvärde, kommer detta faktum att tolkas som att en förhöjning eller fördjupning föreligger på ytan 2, varför objektet 1 i fråga klassi- ficeras såsom defekt. Om däremot det beräknade värdet på arean sammanfaller (inom vissa eventuella toleransgränser) med nämnda gränsvärde kommer objektet 1 att antas vara felfritt.For example, the central unit 8 can calculate the total area, in number of pixels, of the area bounded by the line as. represents the surface contour of the object 1, in order to then compare this with a predefined limit value. If the calculated value of this area exceeds an upper limit value, or falls below a lower limit value, this fact will be interpreted as an increase or depression on the surface 2, so that the object 1 in question is classified as defective. If, on the other hand, the calculated value of the area coincides (within certain possible tolerance limits) with the said limit value, the object 1 will be assumed to be error-free.
En annan metod för centralenheten 8 vid avsyningen är att beräkna ett värde av längden hos konturlinjen för bilden, i antal pixel räknat. Detta beräknade värde kommer sedan att jämföras med ett fördefinierat gränsvärde på en sådan 10 15 20 25 30 35 467 757' ll linje. Helt i analogi med vad som ovan angivits kommer objektet 1 sedan att betraktas som defekt i det fallet där de två värdena skiljer sig från varann. Härvid kan dator- systemet ta hänsyn till att gränsvärdena kan variera utmed föremålets längdriktning.Another method of the central unit 8 for viewing is to calculate a value of the length of the contour line of the image, in number of pixels. This calculated value will then be compared with a predefined limit value on such a line. Quite by analogy with what has been stated above, the object 1 will then be considered defective in the case where the two values differ from each other. In this case, the computer system can take into account that the limit values can vary along the longitudinal direction of the object.
De ovan två nämnda beräkningsmetoderna kan användas var och en för sig eller tillsammans. I det fallet att de används tillsammans kan de beräknade värdena på linjens begräns- ningsarea respektive linjens längd kontrolleras och jämföras med de respektive gränsvärdena, varvid en larm- signal avges i det fallet att objektet 1 är att betrakta som defekt. Larmsignalen kan givetvis genereras med hjälp av flera för fackmannen bekanta typer av anordningar, t.ex. i form av signallampor, ljudsignalanordningar och liknande.The above two calculation methods can be used individually or together. In the case that they are used together, the calculated values of the limit area of the line and the length of the line, respectively, can be checked and compared with the respective limit values, an alarm signal being issued in the event that the object 1 is to be regarded as defective. The alarm signal can of course be generated by means of several types of devices known to the person skilled in the art, e.g. in the form of signal lamps, audible warning devices and the like.
Larmfunktionen hos centralenheten 8 kan också användas för att styra en tillverkningsprocess av avsyningsobjektet 1, t.ex. på så sätt att en transportbana stoppas om någon defekt hos nämnda objekt 1 upptäcks. Alternativt kan, genom att lämplig programvara fogas till bildbehandlingssystemet 8, objektets 1 yta 2 markeras med en klick markeringsfärg där defekten har upptäckts. Detta kan göras genom att man ur bildbehandlingssystemet lätt kan härleda placeringen av nämnda defekt på ytan 2.The alarm function of the central unit 8 can also be used to control a manufacturing process of the inspection object 1, e.g. in such a way that a transport path is stopped if any defect of said object 1 is detected. Alternatively, by adding appropriate software to the image processing system 8, the surface 2 of the object 1 can be marked with a click marking color where the defect has been detected. This can be done by easily deriving from the image processing system the location of said defect on the surface 2.
I samband med ett automatiskt bildbehandlingssystem är det av särskild vikt att, såsom tidigare nämnts, dels infalls- vinkeln a och dels laserljusets optiska väg bibehålles konstant under ett avsyningsförlopp. Detta är inte minst viktigt då man önskar göra en jämförelse mellan ett flertal likadana exemplar av en viss tillverkad detalj. För att uppnå att infallsvinkeln a samt laserljusets optiska väg hålles konstant krävs att objektets 1, och då alltså underlagets 3 rörelse styrs så att läget hos den linje tvärs över ytan 2 där laserljuset infaller mot ytan 2 hålles fixerad i sitt rymdläge under en avsyning. I det 467 757 10 15 20 25 30 35 12 fallet att ytans 2 höjdkoordinat varierar i objektets 1 längdriktning kan alltså underlaget 3 styras så att detta sänks respektive höjs i motsvarande grad. Detta kräver i sin tur en synkronisering mellan horisontal- respektive vertikalkoordinaterna hos underlagets 3 läge. Man kan också tänka sig att datorns referensvärden för t.ex. de ovan nämnda övre och undre gränsvärdena varierar synkroniserat med koordinater i objektets längdriktning i samband med bildbehandlingssystemets inläsning av bilddata. Detta sker på ett för fackmannen bekant sätt genom utformningen av programvaran i nämnda bildbehandlingssystem, i beroende av objektets 1 utseende. Givetvis kan också laserljuskällan 4 tänkas göras rörlig i 'vertikalled för att uppnå samma ändamål. Hur ett sådant system kan byggas upp i detalj torde vara närliggande för fackmannen på området, och kan givetvis tänkas variera inom de ramar som mätobjekt och mätutrustning anger.In connection with an automatic image processing system, it is of particular importance that, as previously mentioned, both the angle of incidence α and the optical path of the laser light are kept constant during an inspection process. This is not least important when one wishes to make a comparison between a number of identical copies of a certain manufactured part. In order to achieve that the angle of incidence a and the optical path of the laser light are kept constant, it is required that the movement of the object 1, and then the substrate 3, is controlled so that the position of the line across the surface 2 where the laser light falls towards the surface 2 is kept fixed in its space position. In the case that the height coordinate of the surface 2 varies in the longitudinal direction of the object 1, the base 3 can thus be controlled so that it is lowered or raised to a corresponding degree. This in turn requires a synchronization between the horizontal and vertical coordinates of the position 3 of the substrate 3. It is also conceivable that the computer's reference values for e.g. the above-mentioned upper and lower limit values vary synchronized with coordinates in the longitudinal direction of the object in connection with the image processing system's reading of image data. This is done in a manner known to those skilled in the art through the design of the software in said image processing system, depending on the appearance of the object 1. Of course, the laser light source 4 can also be considered to be made to move vertically in order to achieve the same purpose. How such a system can be built up in detail should be obvious to the person skilled in the art, and can of course be thought to vary within the framework specified by measuring objects and measuring equipment.
I samband med bildbehandlingen är också det av betydelse att den avlästa bilden är så liten som möjligt, d.v.s. antalet inlästa pixels bör hållas på en så låg nivå som möjligt. Detta uppnås genom det ovan nämnda arrangemanget med den svagt kurvformiga skärmen 6, vilket minskar storleken av den på skärmen 6 avtecknade linjen av reflek- terat laserljus. Skärmen 6 kan givetvis också göras helt vilket dock beräkningstider. plan, förlänger bildbehandlingssystemets I figur 7 visas ett komplett system i en produktionslinje 14 för optisk avsyning av en yta såsom det kan tänkas vara införlivat i en tillverkningsprocess av objekt som önskas avsynas. Härvid kommer objektet 1, i detta fallet dörrar för montering på motorfordon, att matas fram med hjälp av en transportanordning 3. Ytan 2 bestrålas med ljus från laserkällan 5 på det sätt som tidigare har beskrivits. Det från ytan 2 reflekterade ljuset projiceras sedan på skärmen 6, Vilken antingen studeras manuellt av en operatör eller 10 15 20 25 467 757 13 automatiskt med hjälp av ett bildbehandlingssystem, till vilket är anslutet en videokamera 7 för registrering av skärmbilden.In connection with the image processing, it is also important that the read image is as small as possible, i.e. the number of loaded pixels should be kept as low as possible. This is achieved by the above-mentioned arrangement with the slightly curved screen 6, which reduces the size of the line of reflected laser light marked on the screen 6. The screen 6 can of course also be made completely, which, however, calculation times. plane, extends the image processing system Figure 7 shows a complete system in a production line 14 for optical inspection of a surface as it may be incorporated in a manufacturing process of objects to be inspected. In this case, the object 1, in this case doors for mounting on motor vehicles, will be fed by means of a transport device 3. The surface 2 is irradiated with light from the laser source 5 in the manner previously described. The light reflected from the surface 2 is then projected on the screen 6, which is either studied manually by an operator or automatically by means of an image processing system, to which a video camera 7 is connected for recording the screen image.
Det skall avslutningsvis nämnas att uppfinningen inte är begränsad till de ovan angivna utföringsformerna utan att flera tänkbara utföranden är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven. Sålunda finns det många typer av objekt som lämpar sig att avsynas enligt den beskrivna metoden. Till exempel kan nämnas pressade, målade eller på andra sätt ytbehandlade detaljer av stål, plast eller liknande material.Finally, it should be mentioned that the invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but that several conceivable embodiments are possible within the scope of the following claims. Thus, there are many types of objects suitable for inspection according to the described method. For example, pressed, painted or otherwise surface-treated parts of steel, plastic or similar materials can be mentioned.
Likaså kan ett datorbaserat bildbehandlingssystem vara utformat för olika bedömningsmetoder av objektytans utseende och huruvida den ska anses vara defekt eller ej.Likewise, a computer-based image processing system can be designed for different assessment methods of the appearance of the object surface and whether it should be considered defective or not.
Av fackmannen inses att den registrerade bilden av ytans utseende kan användas för att till exempel jämföras med redan lagrade bilder av en modell eller prototyp.It will be appreciated by those skilled in the art that the recorded image of the surface appearance can be used to be compared, for example, with already stored images of a model or prototype.
För att uppnå det önskade svepet av laserljus längs objektet måste alltså objektet och dess underlag bringas att flyttas relativt laserljuskällan respektive skärmen.In order to achieve the desired sweep of laser light along the object, the object and its substrate must therefore be moved relative to the laser light source and the screen, respectively.
För att uppnå detta kan givetvis antingen objektet eller underlaget göras rörligt. Denna rörelse kan göras i horisontal- eller vertikalled.To achieve this, of course, either the object or the substrate can be made movable. This movement can be done horizontally or vertically.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8903080A SE467757B (en) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | Method for optical surface inspection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8903080A SE467757B (en) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | Method for optical surface inspection |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE8903080D0 SE8903080D0 (en) | 1989-09-18 |
| SE8903080L SE8903080L (en) | 1991-03-19 |
| SE467757B true SE467757B (en) | 1992-09-07 |
Family
ID=20376921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8903080A SE467757B (en) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | Method for optical surface inspection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE467757B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105388129A (en) * | 2015-10-16 | 2016-03-09 | 深圳大学 | Road surface relative reflectivity testing device |
-
1989
- 1989-09-18 SE SE8903080A patent/SE467757B/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105388129A (en) * | 2015-10-16 | 2016-03-09 | 深圳大学 | Road surface relative reflectivity testing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE8903080D0 (en) | 1989-09-18 |
| SE8903080L (en) | 1991-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2975183B2 (en) | Print scanning method and apparatus | |
| CN110536048A (en) | A kind of camera constituted with biasing | |
| JPH0242307A (en) | Apparatus and method for displaying surface contour of convex object | |
| US20080175466A1 (en) | Inspection apparatus and inspection method | |
| JPH06103165B2 (en) | How to measure the height of circuit elements on a board | |
| JPH0869534A (en) | Method and equipment for detection of image quality | |
| US7599050B2 (en) | Surface defect inspecting method and device | |
| JP2000193601A (en) | Surface defect inspecting device | |
| JP3789761B2 (en) | Gravure cylinder inspection device | |
| JP4677603B2 (en) | Screw shaft diameter measuring device | |
| DE4009144A1 (en) | Measuring shape and dimensions of object e.g. curved pipe - using computer evaluation of images from at least two optical imaging units | |
| JP2001043378A5 (en) | ||
| SE467757B (en) | Method for optical surface inspection | |
| JP2789266B2 (en) | Automatic number reading device for inspected vehicle in inspection area and automatic number reading method | |
| JP5995600B2 (en) | Play board inspection device and inspection method | |
| SE470029B (en) | Optical device for checking the smoothness and flatness of a surface | |
| JPH08292158A (en) | Method and apparatus for detecting wrinkle of sheet or the like | |
| JPH0629705B2 (en) | Plate inspection method | |
| US6768544B1 (en) | Method and a system for detecting impurities in a transparent material | |
| CN115979597B (en) | Defect detection method for conical mirror of laser level meter | |
| JPH0827181B2 (en) | Automatic coating skin inspection device | |
| US7308068B2 (en) | Device and method for controlling the exterior aspect of fuel rods for nuclear reactors | |
| CN213813380U (en) | Equipment for detecting surface appearance of patch | |
| JP3025562B2 (en) | Surface condition inspection method using bright and dark illumination | |
| JPH01406A (en) | Sample shape measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 8903080-3 Format of ref document f/p: F |
|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8903080-3 Format of ref document f/p: F |