SE514090C2 - Förfarande och system för detektering av föroreningar i ett transparent material - Google Patents

Description

15 20 25 30 090 2 514 så att ljuset bryts in i detektorn, se till exempel US-A, 4 492 477 och WO 97/43624. Nackdelen med denna tidigare kända teknik är att den ej medger sam- tidig detektering och separering av geler och andra slag av föroreningar.

Geler kan vara av mycket varierande storlekar och ha olika former, oftast är de ringformiga, även om bara ett cirkelsegment är detekterbart. Gemensamt för geler är emellertid att de uppvisar en ljusare central del, d.v.s. en central del med högre ljustransparens, än omgivande delar, till skillnad från andra typer av förore- ningar, vilka vanligtvis är mörkast i eller i närheten av centrum. Denna skillnad i transparens mellan de olika slagen av föroreningar utnyttjas vid föreliggande upp- finning för att avhjälpa nackdelarna med den tidigare kända tekniken.

Syftet med föreliggande uppfinning är sålunda att anvisa ett förfarande och åstadkomma ett system för att detektera olika slag av föroreningar i ett trans- parent material samt separera föroreningarna.

Detta syfte uppnås med ett förfarande och ett system av inledningsvis an- givet slag med i patentkraven 1 respektive 6 angivna kännetecken.

Föreliggande uppfinning är således baserad på mönsterigenkänning. Som nämnts ovan ger nämligen geler och andra slag av föroreningar olika ljustransmis- sionsmönster vid belysning och enligt uppfinningen utnyttjas mönsterigenkän- ningsteknik för att inte enbart detektera olika slag av föroreningar utan även sepa- rera dem. Vid föreliggande uppfinning detekteras sålunda först ”områden av intresse” genom jämförelse av ljustransmissionen med ett referensvärde, varpå detta område därefter analyseras närmare för bestämning av föroreningen. På detta sätt kan en mycket stor del, upptill 99%, av ljustransmissionsdata bortsor- teras eftersom områden av intresse ofta uppträder sällan. Genom denna data- reduktion eller komprimering underlättas den efterföljande analysen av uppmätta ljustransmissionsvärden. så att, även om ljustransmissionsdata från sådana "om- råden av intresse" kommer i skurar kan dessa skurar av data behandlas i det föl- jande på förhållandevis enkelt sätt.

Enligt fördelaktiga utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen jäm- förs uppmätta ljustransmissionsvärden med referensvärdet på ljustransmissionen för att bestämma förorenlngens utsträckning och form. Föroreningens centrum bestäms utifrån förorenlngens utsträckning och form. Högre uppmätt ljustransmis- 10 15 20 25 30 5 'l 4 O 9 Ü 3 sion i föroreningens centrum än i omgivande partier indikeras såsom en förorening av geltyp. Gelerna är som nämnts oftast cirkelformiga även om bara ett cirkelseg- ment är detekterbart.

Enligt en fördelaktig utföringsform av systemet enligt uppfinningen är en referensbildningsenhet anordnad att bilda referensvärdet ur värdet eller värdena på en eller flera valda, tidigare uppmätta pixlar. Genom att på detta sätt utnyttja ett flytande referensvärde, i stället för ett fast referensvärde, såsom vid tidigare känd teknik, ökas systemets känslighet för detektering av små förändringar i det avsök- ta materialet och genom att vidare som referens välja ett värde från ett större eller mindre antal, tidigare uppmätta pixelvärden kan detekteringskänsligheten regle- ras.

Enligt en annan fördelaktig utföringsform av systemet enligt uppfinningen är referensbildningsenheten anordnad att som referensvärde bilda medelvärdet av värdena på ett förutbestämt antal pixlar omedelbart före den aktuella, för ögon- blicket avsökta pixeln. Härvid jämförs således aktuellt pixelvärde med ett refe- rensvärde härrörande från tidigare, i tiden närliggande pixelvärden, vilket gör denna utföringsform lämpad för detektering av snabba förändringar i det över- vakade eller avsökta materialet.

Enligt andra fördelaktiga utföringsformer av systemet enligt uppfinningen, varvid kameran är en linjekamera för avsökning av materialet linje för linje, lagras avsökta linjer, linje för linje, och referensbildningsenheten är anordnad att som referensvärde välja värdet av den pixel i en vald lagrad linje, som svarar mot aktu- ell pixel i den under avsökning varande linjen. Dessa lagrade referenslinjer utgör en sorts historik, som innehåller information om hur det avsökta materialets ut- seende varierar bakåt i tiden. Vid denna utföringsform av systemet enligt uppfin- ningen bestämmer man således förändringar i det avsökta materialet över en tid, som är valbar genom val av referenslinje. Genom att välja en ”sent” lagrad refe- renslinje strax före den nya, inkommande linjen mäts förändringen över en kort tids intervall, vilket är fördelaktigt om snabba förändringar skall detekteras. För de- tektering av långsammare förändringarjämförs den under avsökning varande lin- jen med längre tillbaka i tiden lagrad referenslinje, d.v.s. man gör en jämförelse i tiden över kortare eller längre tider alltefter behov vid den aktuella mätningen. 10 15 20 25 30 090 4 514 Genom att på detta sätt välja den tid över vilken förändringen detekteras är såle- des även detekteringskänsligheten anpassningsbar till aktuellt behov. Tidsförskjut- ningen mellan de lagrade linjerna motsvarar i sin tur en viss förskjutning i rummet vid rörligt material.

För att förklara uppfinningen närmare kommer nu en, såsom exempel vald utföringsform av systemet enligt uppfinningen att beskrivas när_mare med hänvis- ning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 illustrerar mätningar på geler respektive andra föroreningar med systemet enligt uppfinningen och fig. 2 visar ett block- schema över ett utföringsexempel av systemet enligt uppfinningen.

I fig. 1 visas olika exempel på föroreningar detekterade med systemet en- ligt uppfinningen. Som framgår är föroreningarna dels av geltyp, se mätningarna nummer l, 3, 5, 7 och 9, vilka utmärks av att de är väsentligen cirkelformade och ljusare i mittområdet än i det utanför liggande området, samt ”vanliga” föroreningar av olika slag, se mätningarna 2, 4, 6, 8 och 10, vilka utmärks av att de är mörkast i eller i närheten av centrum, d.v.s. ljustransmissionen är lägst där.

Ett utföringsexempel av systemet enligt uppfinningen illustreras i block- schemaform iflg. 2. Ett extruderat polyeten- eller polypropylenmaterial 2 bringas härvid att passera mellan en ljuskälla 4 och en detektor 6. Som detektor används en CCD-linjekamera. Kameran 6 avger ljustransmissionsdata för varje enskild, avsökt pixel med hög, konstant pixelfrekvens, som ej möjliggör direkt databehand- ling i en konventionell dator. Datahastigheten växlas därför ned genom att “områ- den av intresse” i materialet 2 först bestäms. Detta görs hårdvarumässigt i en första komparator 8. I denna komparator 8 jämförs uppmätta pixelvärden med ett referensvärde. Som referensvärde väljs ett ljustransmissionsvärde, som är lägre än det basvärde, svarande mot ljustransmissionen vid oförorenat material.

Genom detta förfarande, som utförs i full pixelhastighet, selekteras såle- des ”områden av intresse", vilka lagras i ett buffertminne 10. Dessa lagrade data utgör endast en mindre delmängd av totala informationsflödet från kameran 6. Så- lunda kan ofta upp till 99% av alla pixeldata bortsorteras, eftersom "områden av intresse” normalt kommer sällan. Även om pixeldata från sådana ”områden av intresse" kommeri skurar, kan dessa skurar av data behandlas i efterföljande be- arbetningsapparatur, eftersom skurarna kommer förhållandevis glest, 10 15 20 25 30 Vid föreliggande uppfinning arbetar man således med två triggnivåer; en nivå för bestämning av "område av intresse", som då resulterar i antalet detektera- de föroreningar, och en andra nivå, som normalt svarar mot högre ljustransmis- sion än den förstnämnda nivån och som ger storlek och form på föroreningen.

Bestämningen av "områden av intresse" i den första komparatorn 8 sker vanligen genom jämförelse med ett fast referensvärde alternativt kan dock en re- ferensbildningsenhet 16 vara anordnad att bilda referensvärdet på annat sätt, till exempel ur värdet eller värdena på en eller flera valda, tidigare uppmätta pixlar.

Alternativt kan referensvärdet beräknas som medelvärdet av värdena på ett för- utbestämt antal pixlar omedelbart före den aktuella, för ögonblicket avsökta pixeln, eller referensbildningsenheten 16 kan vara anordnad att som referensvärde välja värdet av den pixel i en vald lagrad linje som svarar mot aktuell pixel i den under avsökning varande linjen, eller referensbildningsenheten 16 kan vara anordnad att som referensvärde bilda medelvärdet av de pixlar, som svarar mot aktuell pixel i den under avsökning varande linjen i ett förutbestämt antal valda linjer av nämnda lagrade linjer.

Buffertminnet 10 avläses med en digital signalprocessor 12, som är en snabb processor som normalt klarar erforderliga beräkningar med den sålunda nedväxlade hastigheten. Eventuellt kan flera sådana processorer 12, 12', 12" an- ordnas att arbeta parallellt, och om så erfordras.

Signalprocessorn 12 innefattar en andra komparator för att jämföra tillför- da pixelvärden med ett basvärde representerande ljustransmissionen genom ma- terialet utan förorening för att fastställa föroreningens form och utsträckning, etc för att ur på detta sätt analyserade transmissionsnivåer separera och storleksbe- stämma geler och andra slag av föroreningar. Resultatet av denna analys överförs sedan till en systemdator 14 för sammanställning och rapportering för exempelvis klassificering av det avsynade materialet 2.

Kameran är lämpligen en linjekameran av kommersiellt tillgänglig stan- dard typ, utförd för typisk 1024 - 8192 pixlar per linje, vilka avläses kontinuerligt med konstant frekvens. Övriga i system ingången enheter realiseras lämpligen med bildbehandlingskort. lO 15 20 25 30 514 När således en punkt uppträder på det transparenta materialet 2, som sänker ljustransmisslonen tillräckligt sänds signaler från ett antal avsökningslinjer före triggpunkten, från alla linjer så länge ljustransmissionen ligger under referens- värdet, samt från ett antal avsökningslinjer efter det att transmissionsnivån åter stigit över referensvärdet till buffert minnet 10 och signalprocessorn 12. Signal- analysen avslöjar sedan om det är frågan om en förorening av_geltyp eller annat slag av förorening, eller om det är flera föroreningar. En förorening har i allmänhet en utsträckning av endast några pixlar, se fig. 1, medan hela den uttagna ytan eller området analyseras i signalprocessorn 12. Härvid kan även andra defekter, som ej detekterats i komparatorn 8 detekteras. Vidare kan signalprocessor 12 vara programmerad med regler för om föroreningarna skall betraktas såsom sam- manhängande eller ej, beroende på hur många mellanliggande pixlar det finns med baslinjenivå på ljustransmlssionen.

Som framgår av fig. 1 är det ljusa mittpartiet hos föroreningar av geltyp ett område av ofta några pixlars storlek.

Villkoren för att en detekterad förorening skall betraktas som en förorening av geltyp är således 1) det finns minst en pixel med ett ljustransmissionsvärde som ligger över eller lika med det basvärdet som används vid jämförelsen i sig- nalprocessorn och denna pixel är omgiven av pixlar med en ljus- transmissionsnivå under det i signalprocessorn använda basvärdet och/eller under det i komparatorn 8 använda referensvärdet, eller 2) det finns minst en pixel med ett ljustransmissionsvärde över det i sig- nalprocessorn 12 använda basvärdet, som är omgiven av pixlar med en ljustransmission under referensvärdet i komparatorn 8.

Man kan även föreskriva att det ljusa mittområdet skall omfatta flera sam- manhängande pixlar, till exempel 4 eller 5 sammanhängande pixlar, omgivna av mörkare områden, innan föroreningen klassificeras såsom en gel.

Claims (14)

10 15 20 25 30 514 090 PATENTKRAV

1. Förfarande för detektering av föroreningar i transparent material, varvid materialet avsöks linje för linje och ljustransmissionen genom materialet uppmäts och jämförs med ett referensvärde, kännetecknat av att om uppmätt transmis- sionsvärde i ett ställe av materialet står i ett förutbestämt förhåjlande till nämnda referensvärde indikerande förekomsten av förorening, undersöks ljustransmissio- nen inom ett område kring mätstället för detta transmissionsvärde för bestämning av föroreningens utsträckning och form, varvid ljustransmissionsvärden i förore- ningens mittområde jämförs med uppmätta transmissionsvärden i omgivande par- tier av föroreningen för att avgöra om föroreningen är av geltyp eller förorening av annat slag.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att som nämnda referensvärde väljs ett ljustransmissionsvärde som är lägre än ett basvärde, relaterat till ljus- transmissionen vid oförorenat material.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att för att bestämma för- oreningens utsträckning och form jämförs uppmätta ljustransmissionsvärden med nämnda basvärde på ljustransmissionen.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att föroreningens centrum be- stäms utifrån föroreningens utsträckning och form.

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att högre uppmätt ljustransmis- sion iföroreningens centrum än i omgivande partier indikeras såsom en förorening av geltyp.

6. System för detektering av föroreningar i ett transparent material, vilket system innefattar en kamera anordnad att avsöka materialet och registrera genom materialet transmitterat ljus iform av pixelvärden, och en första komparator för jämförelse av nämnda pixelvärden med ett referensvärde, kännetecknat av att en 10 15 20 25 30 514- 090 8 signalprocessor är anordnad att, om ett pixelvärde står i ett förutbestämt förhållan- de till nämnda referensvärde, analysera registrerade pixelvärden från ett område av materialet kring nämnda pixelvärde för att bestämma ett centrum för förore- ningen och jämföra pixelvärden i nämnda centrum med pixelvärden i omgivande partier av föroreningen för att avgöra om föroreningen är en förorening av geltyp eller en förorening av annat slag. _

7. System enligt krav 6, kännetecknat av att signalprocessorn innefattar en andra komparator anordnad attjämföra signalprocessorn tillförda pixelvärden med ett basvärde, relaterat till ljustransmissionen genom materialet utan förorening för att fastställa föroreningens form och utsträckning.

8. System enligt kraven 6 eller 7, kännetecknat av att ett buffertminne är an- ordnat att lagra pixelvärden från nämnda område för efterföljande utläsning och överföring till nämnda signalprocessor.

9. System enligt något av kraven 6 - 8, kännetecknat av att flera signalpro- cessorer är anordnade att arbeta parallellt.

10. relativt materialet rörligt linjekamera, utförd för 1 024 - 8 192 pixlar per linje. System enligt något av kraven 6 - 9, kännetecknat av att kameran är en

11. bildningsenhet är anordnad att bilda referensvärdet ur värdet eller värdena på en System enligt något av kraven 6 - 10, kännetecknat av att en referens- eller flera valda, tidigare uppmätta pixlar.

12. System enligt krav 11, kännetecknat av att referensbildningsenheten är anordnad att som referensvärde bilda medelvärdet av värdena på ett förutbestämt antal pixlar omedelbart före den aktuella, för ögonblicket avsökta pixeln. Elli 090 9

13. System enligt krav 12, kännetecknat av att referensbildningsenheten är anordnad att som referensvärde välja värdet av den pixel i en vald lagrad linje, som svarar mot aktuell pixel i den under avsökning varande linjen.

14. System enligt krav 13, kännetecknat av att referensbildningsenheten är anordnad att som referensvärde bilda medelvärdet av de pixlaj, som svarar mot aktuell pixel i den under avsökning varande linjen, i ett förutbestämt antal valda linjer av nämnda lagrade linjer.