SK9053Y1

SK9053Y1 - Systém zhotovovania snímok a stanica na kontrolu kvality obsahujúca systém zhotovovania snímok

Info

Publication number: SK9053Y1
Application number: SK501342018U
Authority: SK
Inventors: Matthieu Richard; Francis Pilloud
Original assignee: Bobst Mex Sa
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2021-02-24
Also published as: CZ32481U1; TR201817920U4; DE202016102851U1; ES1224499Y; WO2017207114A1; ES1224499U; CN209589870U; SK501342018U1; AT16584U1; PL127953U1

Abstract

Systém zhotovovania snímok zahŕňa líniovú kameru (12), prispôsobenú na snímanie lineárnej pozorovacej oblasti (20), iluminátor (14) na tmavé pole a iluminátor (16) na jasné pole, osvetľujúci pozorovaciu oblasť (20), pričom zmienené súčasti sú usporiadané tak, že vzhľadom na referenčnú rovinu (M), ktorá je kolmá na povrch plochých prvkov (4) prechádzajúcich pozorovacou oblasťou (20), kde sú zhotovované snímky, je optická rovina líniovej kamery (12) usporiadaná pod uhlom (α) približne 10° až 30°, výhodne 20°, vzhľadom na referenčnú rovinu (M), pričom optická rovina iluminátora (14) na tmavé pole je usporiadaná pod uhlom (β) približne 30° až 60°, výhodne 45°, vzhľadom na referenčnú rovinu (M), a optická rovina iluminátora (16) na jasné pole je usporiadaná pod uhlom (γ) približne 20° až 40°, výhodne 30°, vzhľadom na referenčnú rovinu (M), pričom iluminátor (16) na jasné pole má uhol otvorenia od 50° do 110°, výhodne od 80° do 90°.

Description

SK 9053 Υ1

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka systému zhotovovania snímok na inšpekciu povrchu plochých prvkov a stanice na kontrolu kvality obsahujúcej uvedený systém prispôsobenej na inšpekciu plochých prvkov v stroji na spracovanie plochých prvkov.

Doterajší stav techniky

Je všeobecne známe uskutočňovanie inšpekcie povrchu plochého prvku dopravovaného cez stanicu na kontrolu kvality pomocou kamery a analyzovania vyhotovených snímok z rôznych hľadísk. Na tento účel sú používané pomerne sofistikované kamery a osvetľovacie jednotky, ktoré sú inštalované do stroja na spracovávame plochých prvkov na stanici na kontrolu kvality, pričom pojem „stroj na spracovanie plochých prvkov“ je tu zamýšľaný tak, aby zahŕňal akýkoľvek stroj, ktoiý je používaný na spracovávame plochých prvkov, ako je napríklad papier, kartón, plastová fólia alebo podobné materiály, najmä tlačové stroje, poťahovacie stroje, laminovacie stroje a konvertovacie stroje (napríklad rezacie, raziace, skladacie a/alebo lepiace stroje).

Možnosti inšpekcie povrchu zobrazovacími zariadeniami sú dané aj usporiadaním jednotlivých komponentov. Zo stavu techniky sú známe osvetľovacie jednotky, ktoré síce poskytujú možnosť inšpekcie povrchu z rôznych hľadísk, majú ale rôzne nevýhody, ako napr. nekompaktnosť, potreba separátnej inštalácie jednotlivých komponentov a s tým súvisiace usporiadame jednotlivých komponentov.

Cieľom technického riešenia je umožniť uskutočňovanie inšpekcie plochých prvkov tak, aby bola inšpekcia uskutočňovaná z rôznych hľadísk napríklad vzhľadom na polohu embosovaných štruktúr, polohu odrazivých častí povrchu alebo identifikáciu škrabancov na povrchu a to bez nevýhod zariadení známych zo stavu techniky.

Podstata technického riešenia

Na dosiahnutie tohto cieľa technické riešenie navrhuje systém zhotovovania snímok zahŕňajúci líniovú kameru zachytávajúcu lineárnu pozorovaciu oblasť, iluminátor na tmavé pole a iluminátor na jasné pole osvetľujúci pozorovanú oblasť, pričom zmienené komponenty sú usporiadané tak, že vzhľadom na referenčnú rovinu, ktorá je kolmá na povrch plochého prvku podstupujúceho inšpekciu, ktoiý prechádza cez lineárnu pozorovaciu oblasť, je optická rovina kamery usporiadaná pod uhlom a približne 10° až 30°, výhodne 20°, vzhľadom na referenčnú rovinu, pričom optická rovina iluminátora na tmavé pole je usporiadaná pod uhlom β približne 30° až 60°, výhodne 45°, vzhľadom na referenčnú rovinu, a optická rovina iluminátora na jasné poleje usporiadaná pod uhlom γ približne 20° až 40°, výhodne 30°, vzhľadom na referenčnú rovinu, pričom iluminátor 16 na jasné pole má uhol otvorenia od 50° do 110°, výhodne od 80° do 90°. Bolo zistené, že toto usporiadame komponentov umožňuje vykonávať inšpekciu povrchu plochých prvkov súčasne v mnohých ohľadoch, napríklad čo sa týka polohy embosovaných štruktúr, polohy odrazových častí povrchu alebo identifikácie škrabancov na povrchu.

Vzdialenosť kamery je 600 mm ± 200 mm v závislosti od šírky, ktorú má pokryť.

Je možné použiť viac ako jednu líniovú kameru spolu s rovnakým osvetľovacím systémom, najmä dve alebo tri kamery.

Na dosiahnutie kompaktnejšieho dizajnu je možné použiť zrkadlo na ohnutie trasy svetla smerom na kameru.

Rozmery pozorovanej oblasti, merané kolmo na smer pohybu plochých prvkov, môžu byť 400 mm až 1 500 mm a niekedy dokonca až 3 200 mm na dĺžku, s rozmerom rovnobežným s pohybom plochých prvkov veľmi malým, napríklad so šírkou len niekoľkých milimetrov.

Kamera a iluminátor na tmavé pole sú výhodne umiestnené na rovnakej strane od referenčnej roviny a iluminátor na jasné poleje umiestnený, vzhľadom na rovnakú referenčnú rovinu, na strane, ktorá je protiľahlá k strane, na ktorej je umiestnená kamera.

Podľa výhodného uskutočnenia technického riešenia iluminátor na tmavé pole generuje svetlo s intenzitou v zornom poli kamery, ktorá sa významne nemení vo výške rádovo 10 mm až 12 mm. To na jednej strane robí systém zhotovovania snímok necitlivým z hľadiska inštalačných tolerancií. Na druhej strane to umožňuje osvetliť pozorovaciu oblasť kamery s nemennou intenzitou aj v prípade významnej zmeny hrúbky plochých prvkov podstupujúcich inšpekciu.

Podľa výhodného uskutočnenia iluminátor na jasné pole zahŕňa niekoľko vedľa seba umiestnených radov svetelných zdrojov. To umožňuje osvetľovanie pozorovacej oblasti kamery pod rôznymi uhlami osvetlenia.

Podľa uskutočnení technického riešenia sú kamera a iluminátory kombinované do samostatnej jednotky. Ďalej technické riešenie navrhuje stanicu na kontrolu kvality zahŕňajúcu tento systém zhotovovania snímok,

SK 9053 Υ1 pričom stanica na kontrolu kvality je prispôsobená na uskutočňovanie inšpekcie plochých prvkov v stroji na spracovávanie plochých prvkov. Myšlienkou, na ktorej je technické riešenie založené, je mať relatívne malú jednotku, ktorá môže byť inštalovaná do stroja na vhodné miesto bez toho, aby to vyžadovalo príliš úsilia na rozloženie prvkov systému zhotovovania snímok v zmienenom stroji. Jednotka je dostatočne kompaktná na to, aby bola umiestnená v mieste, kde bude kamera môcť zhotovovať potrebné snímky pozorovacej oblasti.

Kamera a iluminátory sú výhodne usporiadané v spoločnom puzdre, takže môžu byť nainštalované ako vopred zarovnané. Ďalej sú súčasti systému zhotovovania snímok chránené proti prachu.

V jednom možnom uskutočnení má puzdro šírku, ktorá je menšia ako 30 cm a ktorá umožňuje použitie systému zhotovovania snímok v obmedzenom priestore dostupnom v stroji na spracovanie plochých prvkov. Všeobecne povedané tu má puzdro veľkosť škatule od topánok.

Systém zhotovovania snímok môže byť používaný najmä na uskutočňovanie inšpekcie okraja plochých prvkov, ktoré sú dopravované cez stanicu na kontrolu kvality, pretože na túto úlohu postačí veľmi malá jednotka s malou pozorovacou oblasťou.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie bude teraz bližšie vysvetlené s odkazom na výhodné uskutočnenie, ktoré je zobrazené na pripojených výkresoch. Na týchto výkresoch: obr. 1 schematicky zobrazuje pohľad zboku na systém na inšpekciu povrchu podľa technického riešenia, použitý pre stanicu na kontrolu kvality stroja na spracovávame plochých prvkov;

obr. 2 schematicky zobrazuje systém na inšpekciu povrchu z obr. 1 pri pohľade zhora;

obr. 3 schematicky zobrazuje systém na inšpekciu povrchu z obr. 1 podrobnejšie a obr. 4 schematicky zobrazuje systém na inšpekciu povrchu podľa alternatívneho uskutočnenia pri pohľade zhora.

Príklady uskutočnenia

Na obr. 1 je schematicky zobrazená stanica 2 na kontrolu kvality, ktorá je použitá v stroji na spracovávame plochých prvkov, z ktoiých sú zobrazené dopravníkové stoly 3. Stroj na spracovávame plochých prvkov môže spracovávať ploché prvky 4, ktoré sú transportované v smere šípky A. Ploché prvky 4 môžu byť hárky papiera, kartónu, plastovej fólie alebo podobného materiálu, alebo môžu byť vo forme dlhšieho pásu. Stroj na spracovávanie plochých prvkov môže byť tlačiarenský stroj, raziaci stroj, laminovací stroj, skladací stroj, lepiaci stroj atď.

Stanica 2 na kontrolu kvality je používaná na kontrolu kvality plochých prvkov 4. Na tento účel je možné kontrolovať viac parametrov, napr. polohu určitých prvkov vzhľadom na iné prvky, ako napríklad polohu hologramu vzhľadom na tlač, alebo prítomnosť embosovaných častí v správnej polohe.

Na stanici 2 na kontrolu kvality je používaný systém 10 na zhotovovanie snímok, ktoiý je tu prispôsobený na zhotovovanie snímok pozorovacou oblasťou 20. Pozorovacia oblasť 20 je usporiadaná tak, aby bola pokrytá celá šírka plochého prvku 4 (t. j. pod uhlom 90 stupňov na smer A pohybu plochých prvkov 4 cez stroj). Snímky zhotovené systémom 10 na zhotovovanie snímok sú vyhodnocované pomocou jednotky na vyhodnocovanie snímok (nezobrazené) na overenie toho, že povrchové znaky hárka zodpovedajú požiadavkám. To môže napríklad zahŕňať ktorékoľvek jedno alebo viac z nasledujúcich: určovanie toho, že povrchové prvky vrátane tlačených, embosovaných, razených (vrátane obsahujúcich fólie alebo hologram) alebo lakovaných prvkov sú správne umiestnené v smere x, smere y a čo sa týka ich orientácie okolo osi z, že povrchové prvky pokrývajú požadovanú plochu, že povrchové prvky sú bez vynechávok, že povrchové prvky nepresahujú mimo vopred definovanej oblasti, že reprodukcia farieb zodpovedá špecifikácii a/alebo že akýkoľvek trojrozmerný profil bol správne reprodukovaný.

Systém 10 na zhotovovanie snímok tu zahŕňa kamem 12, iluminátor 14 na tmavé pole a iluminátor 16 na jasné pole.

Kamera 12 je prispôsobená na zhotovovanie snímok pozorovacej oblasti 20 (línia záujmu), čo je podlhovastá zóna, ktorá vedie kolmo na smer A po šírke stroja na spracovávame hárkov (a tak môže byť až 3 200 mm široká).

Kamera 12 je usporiadaná pod uhlom približne 20° vzhľadom na mediánovú rovinu M, ktorá je kolmá na povrch plochých prvkov 4 v pozorovacej oblasti 20 a ktorá tvorí referenčnú rovinu.

Kamera 12 je líniová kamera schopná zhotovovať snímky pozorovacej oblasti 20 lýchlosťou 20 000 až 40 000 snímok za sekundu alebo ešte viac.

Rozlíšenie kamery 12 je také, že je možné rozlíšiť prvky rádovo 0,05 až 0,3 mm na povrchu plochých prvkov 4, výhodne 0,1 mm.

SK 9053 Υ1

Iluminátor 14 na tmavé poleje prispôsobený na osvetľovanie pozorovacej oblasti 20. Optická rovina iluminátora 14 na tmavé poleje usporiadaná pod uhlom β približne 45° vzhľadom na mediánovú rovinu M. Uhol θ otvorenia iluminátora 14 na tmavé poleje v rozsahu od 10° do 25°.

Iluminátor 14 na tmavé pole môže byť všeobecne akéhokoľvek typu. V konkrétnom uskutočnení zahŕňa rad LED usporiadam vedľa seba a dva reflektory usporiadané proti sebe pozdĺž radu LED. Reflektory majú taký obrys, aby svetlo smerované na pozorovaciu oblasť 20 malo intenzitu, ktorá nie je (alebo aspoň nie významne) premenlivá so zmenami výšky pozorovacej oblasti 20. Preto sú tenké ploché prvky 4 (napr. papier) osvetľované v pozorovacej oblasti s rovnakou intenzitou ako silné ploché prvky 4 (napr. silný kartón).

Vhodnou voľbou geometrie reflektorov a smerovaním časti svetla LED priamo do pozorovacej oblasti je možné, aby zmeny intenzity boli menšie ako 3 %/mm vo vertikálnom smere a menšie ako 5 % medzi najnižšou a najvyššou úrovňou, na ktorej môžu byť povrchy rôznych plochých prvkov 4 (pokiaľ je tento rozdiel maximálne rádovo 10 mm).

Vzdialenosť medzi pozorovacou oblasťou 20 a iluminátorom 14 na tmavé pole je v rozsahu od 30 mm do 100 mm.

Iluminátor 16 na jasné poleje tiež prispôsobený na osvetľovanie pozorovacej oblasti 20. Optická rovina iluminátora 16 na tmavé poleje usporiadaná pod uhlom γ približne 30° vzhľadom na mediánovú rovinu M.

Iluminátor 16 na jasné pole môže byť všeobecne akéhokoľvek typu. V konkrétnom uskutočnení zahŕňa niekoľko rovnobežných radov LED usporiadaných vedľa seba, pričom každý rad je prispôsobený na osvetľovanie pozorovacej oblasti 20. Tento typ iluminátora môže byť používaný v rôznych aplikáciách na smerovanie svetla z rôznych smerov do pozorovacej oblasti 20.

V uskutočnení z obr. 1 až 3 je zobrazené osem radov LED 17. Je možné použiť iný počet radov, výhodne v rozsahu od 3 do 12 radov a najvýhodnejšie v rozsahu od 5 do 8 radov.

Medzi LED 17 a pozorovacou oblasťou 20 je umiestnený difuzér 19. Vzdialenosť medzi difuzérom 19 a LED by mala byť v rozsahu od 30 do 100 mm.

Vzhľadom na skutočnosť, že je iluminátor 14 používaný ako iluminátor na tmavé pole, je umiestnený na rovnakej strane od mediánovej roviny M ako kamera 12. Iluminátor 16 je však, pretože je používaný ako iluminátor na jasné pole, umiestnený na opačnej strane od mediánovej roviny M.

Ako je zrejmé na obr. 3, niektoré z radov LED iluminátora 16 na jasné pole sú usporiadané s menším sklonom vzhľadom na mediánovú rovinu M a niektoré z radov LED iluminátora 16 na jasné pole sú usporiadané s väčším sklonom vzhľadom na mediánovú rovinu M. Preto je možné zaistiť podmienky so zrkadlovým odrazom vzhľadom na kameru 12 pre veľký rozptyl sklonov povrchu plochých prvkov 4 v pozorovacej oblasti 20.

Pri pohľade z pozorovacej oblasti je uhol λ otvárania iluminátora 16 na jasné pole (uhol medzi radomLED, ktoiý je najbližšie mediánovej rovine M a radomLED, ktoiý je najďalej od mediánovej roviny M) rádovo 80° až 90°.

LED každého radu sú orientované smerom na pozorovaciu oblasť. Vzhľadom na skutočnosť, že rady sú usporiadané s rovnakými odstupmi medzi sebou, sú usporiadané vzhľadom na seba navzájom v podstate s rovnomernými uhlovými odstupmi. Inými slovami: uhol otvárania iluminátora 16 na jasné poleje rozdelený na rovnomerné intervaly radmi LED.

Na obr. 4 je zobrazené alternatívne uskutočnenie. Rozdiel oproti uskutočneniu zobrazenému na obr. 1 až 3 je v tom, že systém 10 na zhotovovanie snímok je používaný na zhotovovanie snímok pozorovacej oblasti 20, ktorá je usporiadaná tak, aby pokiývala okraj plochých prvkov 4. Snímky zhotovené systémom 10 na zhotovenie snímok sú vyhodnocované jednotkou na vyhodnocovanie snímok (nezobrazené) na overenie, či boli testovacie značky (vyznačené schematicky vzťahovou značkou 22) správne natlačené na ploché prvky 4. Tieto testovacie značky môžu pozostávať z geometrických vzorov, farebných vzoriek atď., ktoré umožňujú obsluhe kontrolu, či je stroj na spracovávame plochých prvkov správne nastavený.

Dôležitým znakom systému 10 na zhotovenie snímok je to, že ide o samostatnú jednotku. Kamera 12 a iluminátory 14, 16 sú integrované do spoločného puzdra 24.

Výhodou integrovania súčasti do spoločného puzdra 24 je to, že je to len spoločné puzdro 24, ktoré je potrebné nainštalovať do stroja na spracovanie plochých prvkov. Kamera 12 a iluminátory 14, 16 môžu byť presne nainštalované a kalibrované na konci procesu výroby, takže len jeden prvok, konkrétne puzdro 24, je potrebné správne zarovnať neskôr.

Ďalej spoločné puzdro 24 chráni kameru 12 a iluminátory 14, 16 pred prachom.

Čo sa týka uhlovej orientácie súčasti systému zhotovovania snímok, odvoláva sa na podrobnosti o uskutočnení z obr.

Claims

SK 9053 Υ1

NÁROKY NA OCHRANU

1. Systém zhotovovania snímok zahŕňajúci líniovú kameru (12), prispôsobenú na snímanie lineárnej pozorovacej oblasti (20), iluminátor (14) na tmavé pole a iluminátor (16) na jasné pole, osvetľujúci pozorovaciu oblasť (20), vyznačujúci sa tým, že uvedené súčasti sú usporiadané tak, že vzhľadom na referenčnú rovinu (M), ktorá je kolmá na povrch plochých prvkov (4) prechádzajúcich pozorovacou oblasťou (20), kde sú zhotovované snímky, je optická rovina líniovej kamery (12) usporiadaná pod uhlom (a) 10° až 30°, výhodne 20°, vzhľadom na referenčnú rovinu (M), pričom optická rovina iluminátora (14) na tmavé pole je usporiadaná pod uhlom (β) 30° až 60°, výhodne 45°, vzhľadom na referenčnú rovinu (M), a optická rovina iluminátora (16) na jasné pole je usporiadaná pod uhlom (γ) 20° až 40°, výhodne 30°, vzhľadom na referenčnú rovinu (M), pričom iluminátor (16) na jasné pole má uhol otvorenia od 50° do 110°, výhodne od 80° do 90°.
2. Systém zhotovovania snímok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že kamera (12) a iluminátor (14) na tmavé pole sú umiestnené na rovnakej strane od referenčnej roviny (M).
3. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že iluminátor (16) na jasné poleje umiestnený, vzhľadom na referenčnú rovinu (M), na strane, ktorá je opačná k strane, na ktorej je umiestnená kamera (12).
4. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že svetlo generované iluminátorom (14) na tmavé pole má intenzitu v zornom poli kamery (12), ktorej zmeny sú menšie ako 3 %/mm vo vertikálnom smere a menšie ako 5 % medzi najnižšou a najvyššou úrovňou na výške rádovo do 10 mm.
5. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že vzdialenosť medzi iluminátorom (14) na tmavé pole a pozorovacou oblasťou (20) je od 60 mm do 150 mm.
6. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že uhol otvárania iluminátora (14) na tmavé pole je od 10° do 25°.
7. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že iluminátor (16) na jasné pole zahŕňa viacero susediacich radov svetelných zdrojov (17).
8. Systém zhotovovania snímok podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že svetelné zdroje (17) sú nastaviteľné.
9. Systém zhotovovania snímok podľa nároku 7 alebo nároku 8, vyznačujúci sa tým, že iluminátor (16) na jasné pole zahŕňa od troch do dvanástich radov svetelných zdrojov (17), výhodne päť až osem.
10. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 7až9, vyznačujúci sa tým, že rady svetelných zdrojov (17) sú usporiadané vzhľadom na seba navzájom v rovnomerných uhlových odstupoch.
11. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 7ažl0, vyznačujúci sa tým, že difuzér (19) je umiestnený medzi svetelnými zdrojmi (17) a pozorovacou oblasťou (20).
12. Systém zhotovovania snímok podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že vzdialenosť medzi difuzérom a svetelnými zdrojmi (17) iluminátora (16) na jasné poleje od 30 mm do 100 mm.
13. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že každý svetelný zdroj iluminátora na jasné pole pozostáva z viacerých susediacich LED (17).
14. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že šírka pozorovacej oblasti (20) je aspoň 1 000 mm.
15. Systém zhotovovania snímok podľa ktoréhokoľvek z nárokov lažl3, vyznačujúci sa tým, že spoločné puzdro (24) má šírku menšiu ako 30 cm.
16. Systém zhotovovania snímok podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že kamera (12) a iluminátory (14, 16) sú skombinované do samostatnej jednotky.
17. Systém zhotovovania snímok podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že kamera (12) a iluminátory (14, 16) sú usporiadané v spoločnom puzdre (24).
18. Stanica na kontrolu kvality, vyznačujúca sa tým, že zahŕňa systém (10) na zhotovovanie snímok, ako je definované v ktoromkoľvek z predchádzajúcich nárokov, pričom stanica (2) na kontrolu kvality je prispôsobená na uskutočňovanie inšpekcie plochých prvkov (4) v stroji na spracovanie plochých prvkov.
19. Stanica na kontrolu kvality podľa nároku 18, vyznačujúca sa tým, že systém (10) na zhotovovanie snímok je zostavený na vykonávame inšpekcie okraja plochých prvkov (4) transportovaných cez stanicu na kontrolu kvality.

3 výkresy