WO2009083251A1 - Method and apparatus for optically inspecting a surface of an object - Google Patents

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WO2009083251A1
WO2009083251A1 PCT/EP2008/011127 EP2008011127W WO2009083251A1 WO 2009083251 A1 WO2009083251 A1 WO 2009083251A1 EP 2008011127 W EP2008011127 W EP 2008011127W WO 2009083251 A1 WO2009083251 A1 WO 2009083251A1
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WO
WIPO (PCT)
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primary images
spatial
intensity profile
local
spatial intensity
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/011127
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German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Knupfer
Bernd Spruck
Wolfgang Kimmig
Rolf Beck
Original Assignee
Carl Zeiss Ag
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2536Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object using several gratings with variable grating pitch, projected on the object with the same angle of incidence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features
    • GPHYSICS
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    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
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    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8829Shadow projection or structured background, e.g. for deflectometry

Definitions

  • the present invention relates to a method for optically inspecting a surface on an object, comprising the steps of:
  • the invention further relates to an apparatus for optically inspecting a surface on an article, having a pattern forming a first spatial intensity profile having a first spatial period, a receptacle for positioning the article with the surface relative to the pattern such that the first spatial Intensity profile falls on the surface, at least one image pickup unit for receiving a number of primary images, which show the surface with the first spatial intensity profile, and an evaluation unit for determining properties of the surface in response to the primary images.
  • Such a method and such a device are known for example from DE 198 21 059 Al.
  • product surfaces plays an increasingly important role.
  • These may be decorative surfaces, such as paint surfaces of motor vehicles, or technical surfaces, e.g. the surfaces of precision machined metallic pistons or bearings.
  • the projected patterns are distorted due to height variations of the surface. Based on the known geometrical relationships between the pattern projector, the surface and the image acquisition unit, information about the local heights of the surface can be determined.
  • fringe projection methods are not suitable or only conditionally suitable for the inspection of shiny, reflecting surfaces, because the actual surface is not or only very poorly visible in such a case.
  • striped patterns need not be projected from a known position. Rather, it is enough for the patterns to fall "somehow" onto the surface, using the glossy or reflective surface as part of an optical system that looks at the fringe patterns, and determining surface properties based on the system behavior of that optical system.
  • the aforementioned DE 198 21 059 Al proposes to use such a deflektometric method also for the inspection of a diffusely reflecting, that is non-reflecting surface.
  • a diffusely reflecting that is non-reflecting surface.
  • the diffuse scattering behavior of the surface leads to a blurring of the intensity distributions.
  • this can be resolved by the phase reconstruction, if a sinusoidal intensity curve with a low spatial frequency is used.
  • US 6,239,436 Bl proposes a method and a device for inspecting a matte surface, wherein infrared radiation with a structured pattern falls on the surface and is recorded with an infrared camera. Also in this process, it is primarily about to discover bumps, in particular to examine unpainted body panels for motor vehicles.
  • DE 103 45 586 A1 discloses a method and an apparatus for determining the structure of a reflecting surface, wherein a plurality of areal patterns having mutually different dimensions are produced on the surface.
  • the evaluation here corresponds more to a fringe projection method, since a height information of the surface is determined on the basis of the geometrical relationships between the pattern generator and the recorded image.
  • DE 103 45 586 A1 also proposes the use of infrared radiation.
  • DE 199 44 354 B4 also discloses a method and apparatus for inspection of specular surfaces using a stripe pattern with a sinusoidal intensity profile. This document proposes, based on theoretical considerations, a formula by which the optimal period of the Intensity curve as a function of the wavelength of the light used and in dependence on the distance between the stripe pattern and the surface can be determined.
  • the object of the present invention to provide a method and a device which enable an at least largely automated inspection of a surface.
  • the method and the device for a variety of different surfaces should be used, such as for inspection of paint surfaces in motor vehicles, for the inspection of plastic parts or for inspection of finely machined metallic surfaces.
  • the object is achieved according to one aspect of the invention by a method of the type mentioned, in which at least one further spatial intensity profile is provided with a further spatial period, wherein the first and the further spatial period are different from each other, wherein a number of further primary images is recorded, which show the surface with the further spatial intensity curve, and wherein, depending on the first and further primary images, at least one parameter is determined which is representative of a scattering characteristic of the surface.
  • this object is achieved by a device of the type mentioned, with at least one further spatial intensity curve with a further spatial period, wherein the first and the further spatial period are different from each other, and with a control unit, which is adapted is to take with the help of the at least one image pickup unit, a number of further primary images, wherein the further primary images show the surface with the further spatial intensity curve, and wherein the evaluation unit is adapted to determine depending on the first and the further primary images at least one parameter which is representative of a surface strike characteristic.
  • the problem can be solved with a computer program with program code, which is stored on a data carrier and which is designed to carry out such a method when the program code is executed on a computer, in particular on a computer designed as a control and evaluation for a device of the aforementioned type.
  • the new method and device are based on the well-known idea of examining the surface of an object with the aid of a stripe pattern. For the first time, however, the aim is to measure the scattering characteristics of the surface using various striped patterns. As a result of this survey, the new method and device allow an automated statement as to whether it is a highly glossy, reflective surface, a dull, diffused surface scattering surface or is a mixed or intermediate form between these two extremes. In this case, in preferred embodiments of the invention, not only a qualitative value is determined, by means of which a reflecting surface can be distinguished from a non-reflecting surface.
  • the new method and the new device serve to determine the position, width and direction of the so-called scattering lobe of individual surface points or surface areas of the surface to be inspected with the aid of the various fringe patterns.
  • the different stripe patterns differ with respect to the spatial period of the respective intensity profile.
  • the surface to be inspected is picked up multiple times to obtain a number of first and further primary images, the primary images showing the surface with at least one of the intensity gradients. It is even possible and preferred in embodiments of the invention that the stripe patterns with the different intensity gradients are superimposed on patterns and form a common pattern, so that the first and further primary images are identical or at least can be recorded together.
  • a diffusely reflecting surface at least in the ideal case, has a largely spherical radiation lobe (Lambert radiator). Such a surface will appear the same light, no matter which direction you look at it.
  • the scattering characteristic of a surface is a low-pass filter over which an image pickup unit forms a striped pattern observed with a spatial intensity curve. If the fringe pattern has a very long period (ie, a low spatial frequency), this period can be resolved relatively well in the reflected image, even if the surface diffuses diffusely. In contrast, high spatial frequencies of a fringe pattern are "filtered out", ie the image recording unit sees only a washed-out gray image.
  • the new method and the new device take advantage of this property by measuring the low-pass behavior of the surface metrologically on the basis of stripe patterns with different periods (and thus different spatial frequencies).
  • the frequency response of the low-pass filter is measured using a plurality of stripe patterns with different periods.
  • the scattering characteristic in the form of the scattering lobe can be determined on the basis of the measured frequency response. This gives a parameter that characterizes the scattering behavior of the surface very accurately.
  • the surface can be classified, for example if a certain gloss level is a quality criterion of the surface to be inspected.
  • the characteristic may serve to select an optimal fringe pattern and / or measurement method for further automated inspection of the surface.
  • the new method and apparatus enable automated inspection of a surface without the need to know in advance a priori whether it is a highly glossy, specular, or a dull, diffusely diffusing surface.
  • mixing and intermediate forms between these two extreme examples can be determined metrologically. For example, it can be determined at which points a partially specular and partially diffusely scattering surface mirrors or does not reflect.
  • local gloss levels of the surface can be determined.
  • the new method and apparatus for automated inspection of a variety of different surfaces are suitable. chen.
  • the new method and apparatus can be used particularly advantageously in technical surfaces, such as, for example, finely machined metal surfaces.
  • the new method and the new device are also very suitable for inspection of paint surfaces in motor vehicles or the like. The above object is therefore completely solved.
  • the first and the further intensity profile have an at least substantially continuously changing light intensity.
  • a sinusoidal intensity profile is used, although this is not the only possibility.
  • a sawtooth or triangular intensity profile could also be used.
  • some prior art methods use binary stripe patterns, i. Stripe pattern with evenly bright and evenly dark stripes.
  • the intensity profile of such a stripe pattern jumps between light and dark.
  • an intensity progression which changes at least largely continuously is used, because such an intensity course contains phase information by means of which the position of the intensity profile relative to the surface can be determined more accurately.
  • a sinusoidal intensity curve therefore allows a very accurate evaluation.
  • At least three primary images are recorded, which show the first and the further intensity profile, wherein the surface in each of the at least three primary images has a different position relative to the respective intensity profile.
  • This embodiment allows a very simple and fast evaluation of the primary images according to the so-called 4-bucket method. As a result, can be also determine the local surface slopes on the basis of the primary images, so that in addition to the degree of gloss and a dimensional property of the surface is determined. This embodiment therefore allows a very efficient inspection of a surface.
  • the at least three primary images are recorded with the same viewing direction relative to the surface points to be inspected.
  • the at least three primary images are recorded under the same optical conditions, ie also with the same focus setting, etc.
  • This embodiment further simplifies the new method and device.
  • the individual primary images can be directly compared with each other and computationally linked to determine the frequency response and possibly other properties of the surface.
  • the surface has a large number of surface points at which a local temporal intensity profile with a local amplitude value is produced by the respective other position, local scattering characteristics for the plurality of surface points being determined as a function of the local amplitude values.
  • This embodiment has the advantage that the scattering characteristic of the surface is determined in relation to the individual surface points. Therefore, glossy and less lustrous areas of a surface can be differentiated and automatically separated from each other. In other words, this design enables a spatially resolved, detailed "gloss analysis" of a surface It is easily understood that such information is of great advantage for automated inspection of a surface.
  • the parameter is determined as a function of the local scatter characteristics.
  • a global characteristic is determined as a function of the local scattering characteristics.
  • the parameter represents a qualitative statement about the gloss level of the surface, such as "high gloss” or "matt".
  • Such a global characteristic allows a simple classification and in particular a further inspection of the surface with the aid of specifically selected methods from the prior art. For example, a surface that has been classified as dull or diffusely scattered may be inspected by a known stripe projection method, while a glossy classified surface is further inspected using a deflektometric method.
  • local surface slopes for the plurality of surface points are also determined based on the primary images.
  • This embodiment uses the information from the individual primary images in a very advantageous and efficient manner.
  • the pre-existing primary images are well suited for detecting scratches, splinters, small bumps, or other dimensional and localized surface defects.
  • a defined spatial intensity profile is determined as a function of the parameter in order to determine the local surface inclinations.
  • the scattering characteristic of the surface is measured with the aid of a plurality of intensity profiles.
  • an optimum intensity profile is selected, in particular to determine the local surface slopes by means of a deflektometric method.
  • the previously determined scattering characteristic replaces a priori knowledge of the gloss properties of the surface.
  • the optimal intensity curve enables a particularly high measuring accuracy and measuring speed for the further investigations of the surface.
  • the spatial intensity profiles are kept spatially stationary, with the object being displaced with the surface relative to the spatial intensity profiles in order to record the at least three primary images.
  • This embodiment allows a very fast and efficient inspection of large surfaces, such as painted surfaces of motor vehicles.
  • a data record is determined as a function of the parameter, which represents a defect-free surface on the object.
  • the data set of this embodiment includes a number of quality parameters, which may be defined for example on the basis of a so-called feature cloud.
  • Each quality parameter represents a defined property that the surface of an object to be inspected must or must meet in order to be classified as defect-free.
  • a quality parameter may represent the minimum and / or maximum gloss level that the surface is to have.
  • another quality parameter may be a maximum accepted number and / or size of scratches, voids, or dull surface areas on the inspected surface.
  • the data record is individual for each type of test specimen and serves as a reference for all objects of a test specimen to be inspected. If an inspected item meets all the requirements that the record represents, it is classified as defect-free.
  • the advantage of this embodiment is that an already existing data set, which was created for a defined type of test object, can be transferred quite simply and purposefully to another type of test object as a function of the new parameter. This makes it easier to transfer experience gained during the inspection of one type of specimen to the inspection of items of another specimen type. For example, if you have a record for the inspection of chrome and thus created reflecting spoons and now wants to inspect chromed thermos for the first time, the existing data set for the spoon inspection can be taken quite easily and quickly and adapted to the individual characteristics of the thermoses, provided that the properties of the respective surfaces are largely the same. The latter can be easily and reliably determined with the help of the new parameter, preferably even automated.
  • the new device is a compact "hand-held" test device, which is designed essentially to determine the new characteristic and thus scattering characteristic of a surface on an object to be inspected for the first time, depending on one already
  • the new parameter is advantageously used here as a criterion for the transferability of quality parameters from one type of test specimen to another type of test specimen in order to determine the suitability of an article for a particular type of surface inspection, in particular the suitability for a reflectometric surface inspection.
  • 1 is a simplified representation of an embodiment of the new device with an inspection tunnel for inspecting painted surfaces in motor vehicles
  • FIG. 2 shows the inspection tunnel of FIG. 1 with another strip pattern
  • FIG. 3 shows the inspection tunnel from FIGS. 1 and 2 in a cross section from the front
  • Fig. 6 different scattering lobes in relation to different stripe patterns.
  • Fig. 1 and 2 an embodiment of the new device is designated in its entirety by the reference numeral 10.
  • the apparatus 10 here includes a tunnel 12 having a front end and a rear end.
  • the tunnel 12 has a longitudinal axis 14, along which a car 16 is moved with a paint surface 17 to be inspected in the direction of the arrow 18.
  • the car 16 is arranged here on a transport vehicle 20, which is pulled through the tunnel 12, for example by means of an electric drive (not shown).
  • the car 16 may be disposed on a conveyor belt, or the car 16 may be pulled or driven through the tunnel without a trolley 20.
  • the tunnel floor possibly together with the trolley or the conveyor belt, forms a receptacle for the object to be inspected.
  • the tunnel 12 here has a substantially circular cross-section covering a circular angle of about 270 °.
  • other tunnel cross sections are possible, for example in the form of a polygon or a rectangular tunnel cross section.
  • a circular tunnel cross-section or other kink-free tunnel cross-section is preferred from today's perspective, because the patterns explained below can then be realized largely continuously and without joints, which simplifies the inspection of the paint surface.
  • the tunnel 12 can also be realized with the aid of mirrors (not shown here), with which the degree of coverage can be increased in a simple manner.
  • the new procedure and however, the new device is not limited to the use of a tunnel. In simple cases, stripe patterns of the type described below may also be provided over a flat screen or on a simple wall.
  • the tunnel 12 has an inner wall 24 on which here two strip patterns 26, 28 are arranged.
  • the stripe pattern 26 consists of lighter stripes 30 and darker stripes 31, which run alternately next to one another and parallel to one another.
  • the striped pattern 28 includes lighter stripes 32 and darker stripes 33, which are also arranged parallel to each other and side by side.
  • the darker stripes 31, 33 are spectrally different, as illustrated by different "dot densities" in Figure 1.
  • the darker stripes 31, 33 are realized in different colors, preferably blue and red is advantageously used to spectrally differentiate the different fringe patterns.
  • the strips run spirally along the inner wall 24 of the tunnel.
  • the strip patterns 26, 28 are painted onto the inner wall 24 of the tunnel 12.
  • the inner wall 24 of the tunnel 12 is covered with a film on which the different stripes are printed.
  • a plurality of light-emitting diodes are arranged behind a semitransparent screen on the inner wall 24.
  • the light-emitting diodes are individually controllable, and in one embodiment the light-emitting diodes can be switched over in color be either from the interior 24 of the tunnel or by a projection from the outside, wherein the outer wall of the tunnel in the latter case is a semi-transparent screen
  • the tunnel walls are made of a partially transparent material having frosted areas. The transparent material serves for light transmission via total reflection. The frosted areas shine in this case.
  • Each pattern 26, 28 forms a spatial intensity curve 34, which is sinusoidal in the illustrated embodiment. In principle, however, other brightness profiles are possible, such. Sawtooth or triangular course. What is common to all intensity curves is that they have an amplitude of 35 and a period of 36.
  • Reference numerals 38 and 40 designate two camera heads with the camera head 38 located at the front end of the tunnel 12 while the camera head 40 is located at the rear end.
  • Each camera head 38, 40 here has four image recording units 42, 44, 46, 48, which are staggered with a defined distance from one another (see FIG. 4 and following explanations).
  • the viewing directions 50 of the image recording units 42, 44, 46, 48 are parallel to each other, as shown schematically in FIGS. 1 and 2.
  • each camera head 38, 40 has a variable color filter 51, with the aid of which either the one or the other stripe pattern 26, 28 can be selected for image acquisition.
  • the device 10 here has three camera heads 38a, 38b, 38c at the front end of the tunnel and three corresponding camera heads 40a, 40b, 40c at the rear end (not shown).
  • the three camera heads 38a, 38b, 38c are distributed along the cross-sectional area of the tunnel 12 so that they can completely accommodate the car 16.
  • Each image pickup unit 42, 44, 46, 48 is realized here as a line scan camera, ie the image pickup units 42, 44, 46, 48 each have an image sensor with a line-shaped arrangement of pixels.
  • the line sensors are staggered one behind the other in such a way that the viewing directions 50 shown in FIG. 1 result with the defined distances and the visual fans 54 shown schematically in FIG.
  • each image acquisition unit 42 to 48 is an area camera with a matrix-like arrangement of pixels (not shown), only individual rows or columns being read out from this matrix-type arrangement, so that the matrix-like arrangement is comparable to a staggered array of line sensors.
  • the matrix-like arrangements of the pixels are read out flat in order to capture in this way a larger section on the surface 17 of the car 16.
  • deviations of the feed movement from the ideal feed movement are computationally compensated on the basis of the camera images.
  • markings are arranged on the transport carriage 20, with the aid of which deviations from the ideal feed movement can be detected.
  • a plurality of image pickup units are arranged on holders which are fixedly coupled to the trolley 20. In this case, the image pickup units are moved together with the car 16 relative to the pattern 26, 28.
  • the reference numeral 60 denotes an evaluation and control unit, which is designed on the one hand to control the advancing movement 18 of the car 16 and the image recording.
  • the car 16 is continuously moved through the tunnel 12.
  • the feed takes place stepwise, wherein after each feed step, an image acquisition takes place with the image recording units 42 to 48.
  • Reference numeral 62 denotes the relative distance from one image acquisition unit 42 to the next image acquisition unit 44, the distance being dimensioned parallel to the advance direction 18 of the surface 17.
  • Reference numeral 64 denotes the distances over which the surface 17 of a Position P 0 is moved to the next position Pi, etc.
  • Reference numeral 66 denotes a pattern image, ie, an image of the stripe pattern 26 or 28 which is reflected from the surface 17 or otherwise can be detected on the surface 17.
  • Reference numeral 66 ' shows the pattern image 66 on the surface 17' after being advanced by the distance 64.
  • a surface point 68 is recorded with the image pickup unit 42 at the position Po of the surface 17. It is assumed that, at the time of image pickup, a dark stripe area is incident on the surface point 68, which is shown in FIG. 3 by the viewing direction of the image pickup unit 42 with respect to the pattern image 66.
  • the same surface point 68 is recorded under the same optical conditions as previously with the image acquisition unit 44. However, at this time, another portion of the spatially stationary pattern 26 falls on the surface point 68, which is shown at reference numeral 66 '.
  • the reason for the change of the pattern image is the relative movement of the surface 17 with respect to the pattern 26.
  • the same surface point 68 is subsequently also recorded with the further image recording units 46, 48.
  • a temporal intensity profile 70 arises at each surface point, which reflects the relative position of the surface point 68 with respect to the spatial intensity profile 34.
  • four image pickup units 42, 44, 46, 48 four primary images representing instantaneous images of the temporal intensity profile 70 are obtained for each surface point 68.
  • the new device 10 has the possibility of producing different patterns 26, 28 with different spatial periods 36a, 36b and correspondingly different spatial frequencies.
  • the patterns 26, 28 are generated by means of (organic) light-emitting diodes, these LEDs are driven accordingly different.
  • the tunnel 12 is so long that the patterns with the different periods 36a, 36b along the feed direction 18 are arranged one behind the other.
  • the intensity profiles 34a, 34b with the different periods 36a, 36b are arranged one above the other and / or one inside the other, wherein the different intensity profiles 34a, 34b can then advantageously be realized in different colors , Such an embodiment makes it possible to record the primary images with multiple patterns.
  • the various intensity profiles 34a, 34b are advantageously used according to the new method in order to measure the scattering characteristic of the surface 17 of the car 16. An embodiment of the new method will be explained below with reference to FIG. 5.
  • step 72 the initial position x of the surface along the feed direction 18 is first determined. This can be done in a known manner with the aid of position sensors, which are arranged along the tunnel axis 15. Subsequently, in step 74, a count variable n is set to zero. In the next step 76, the count variable is incremented by one. According to step 78, a first intensity profile 34a having a first spatial period 36a is generated on the inner wall 24 of the tunnel. Subsequently, in step 80, primary images # 1a.n / # 2a.n / # 3a.n / # 4a.n are recorded with the four image capturing units 42 to 48.
  • Image # la.n here denotes a primary image which was taken with the first image recording unit 42 in the iteration step n, wherein the first intensity profile 34a coincides with the first period 36a on the surface 17 to be inspected.
  • Image # 2a.n accordingly denotes a primary image that was taken in the iteration step n with the second image recording unit 44, etc.
  • a further intensity profile 34b is then generated with a further period 36b on the inner walls of the tunnel.
  • another picture series # lb.n / # 2b.n / # 3b.n / # 4b.n is taken.
  • further image series with further intensity profiles can be recorded.
  • at least four image series with respectively different intensity profiles are recorded. The more intensity curves with different periods / spatial frequencies are recorded, the more accurately the low-pass behavior of the surface 17 can be determined.
  • step 94 firstly the local amplitudes a (x, y) of the temporal intensity profile which results from the displacement of the first intensity profile 34a relative to the surface 17 at the surface points 68 are determined.
  • the local amplitudes a (x, y) can be calculated according to the following formula:
  • Ii, I 2 , I 3 and I 4 denote the local intensity values which result at the individual surface points 68 with the coordinates x, y in the four primary images of the image series.
  • step 96 the local amplitudes b (x, y) of the temporal intensity profile which results when using the additional spatial intensity profile or paths 34b are then determined.
  • step 98 local spatial frequency responses F (x, y) are determined on the basis of the different local amplitudes a, b.
  • a characteristic is determined which, for each surface point to be inspected, indicates the local amplitude as a function of the spatial period of the respectively used intensity profile.
  • step 100 a Fourier transformation of the local frequency responses F (x, y) is then performed. The Fourier transformation is used to obtain the local scattering characteristics of the surface at the individual surface points x, y.
  • a parameter is then determined which is representative of a global scattering characteristic of the surface.
  • the parameter may advantageously be an average of the local scattering characteristics.
  • the characteristic is a location-dependent, i. function dependent on the surface points of the surface, indicating the local scattering characteristics.
  • an optimal intensity profile 34 is subsequently selected.
  • "Optimal" means, for example, that an intensity profile with the smallest possible period is selected (maximum spatial frequency), in which the individual periods in the recorded primary images can still be distinguished from one another, in other words an intensity profile with the maximum possible spatial frequency is selected here , in which the diffuse scattering is still suppressed.
  • Step 106 determines further local surface properties. This includes in particular the local phase positions ⁇ (x, y) of the temporal intensity profiles relative to the phase position of the selected, optimal intensity profile 34.
  • the local phase positions ⁇ (x, y) are representative of the local inclinations of the surface points. They can be determined according to the following formula:
  • a local average Iav g (x, y) of the intensity values is determined.
  • the corresponding formula is:
  • This local mean value is representative of the gray value of the surface at the individual surface points and thus for the local reflectance.
  • Fig. 6 illustrates the concept of the new method and the new device. Like reference numerals designate the same elements as before.
  • FIG. 6 shows symbolically different intensity profiles 34a, 34b, 34c, 34d with different periods / spatial frequencies.
  • the multiple intensity gradients can be color-coded so that they can be distinguished from each other.
  • the various intensity traces are generated one after the other over the surface 17, or they are generated by means of a combined pattern, as described in the earlier International Application Serial No. PCT / EP2008 / 005683, which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • Reference numeral 68 represents a surface point of the surface 17 having two distinct lobes 110, 112.
  • the radiation lobe 110 shows the scattering characteristic of the surface point 68 when the surface point 68 is a diffuse scattering point (Lambert radiator).
  • the radiation lobe 112 shows the case that the surface point 68 strongly reflects.
  • Reference numeral 114 symbolically represents the angular range from which light rays falling on the surface point 68 are reflected to the image pickup unit 38. At reference numeral 116, the corresponding angular range for the narrow beam 112 is shown.
  • a surface point 68 with Lambertian behavior reflects light from a much larger angle range to the image capture unit 38 than a surface point with a narrow radiation lobe 112. Therefore, an intensity trace 34b, 34c, 34d can be at higher spatial frequencies when viewed through the diffusely scattering surface point 68, they are no longer resolved into light and dark areas. In other words, the image acquisition unit 38 only sees a blurred gray image of the intensity curves with higher spatial frequencies. On the other hand, the light and dark stripes can be distinguished from each other when the intensity traces 34a to 34d are viewed through a specular surface point 68 having a narrow radiation lobe 112.
  • the frequency response of the specular surface has a much higher transmission frequency than the frequency response of the diffusely diffusing surface.
  • the radiation lobe 110, 112 can be determined very easily and quickly by measurement.
  • the articles are classified into "defect-free” and "non-defect-free” by comparing the individual properties of the inspected surface with a reference.
  • the reference is advantageously provided in the form of a parameter data set containing reference or comparison values for a plurality of surface properties representing a surface classified as defect-free.
  • a parameter data set created for an individual sample type such as a chromed spoon, is used to classify similar but different types of samples when the particular characteristic indicates that the surface scatter properties are the same or at least the same for both types of samples are largely the same.
  • the existing parameter data record can be adapted to the individual properties of the new type of test object. For example, if a quality parameter represents the number of allowed surface defects per article, it may be necessary to vary that number depending on the size of the particular type of sample. On the other hand, if the surfaces of the two types of specimens are substantially the same, because they were made using the same manufacturing process, another quality parameter representing a minimum required gloss level can be maintained without adaptation.
  • a compact hand-held device (not shown here), which has an integrated pattern generator for generating the different stripe patterns, an integrated display for displaying the different stripe patterns, an integrated camera for recording the primary images and an integrated evaluation and control unit, which is designed to automatically determine the parameter and display.

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Abstract

In order to optically inspect a surface (17), a pattern is provided that forms a first spatial intensity curve (34a) with a first spatial period. The object having the surface (17) is placed relative to the pattern in such a way that the first spatial intensity curve (34a) falls onto the surface (17). A number of primary images is taken which show the surface (17) with the first spatial intensity curve (34a). Properties of the surface (17) are determined in accordance with the primary images. According to one embodiment of the invention, at least one additional spatial intensity curve (34b, 34c, 34d) with an additional spatial period is provided. The first and the additional spatial periods differ from one another. A number of additional primary images is taken which show the surface (17) with the additional spatial intensity curve (34b, 34c, 34d), and at least one parameter representing scattering characteristics (110, 112) of the surface (17) is determined in accordance with the first and additional primary images.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum optischen Inspizieren einer Oberfläche an einem Gegenstand Method and device for optically inspecting a surface on an object
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum optischen Inspizieren einer Oberfläche an einem Gegenstand, mit den Schritten:The present invention relates to a method for optically inspecting a surface on an object, comprising the steps of:
Bereitstellen eines Musters, das einen ersten räumlichen Intensitätsverlauf mit einer ersten räumlichen Periode bildet,Providing a pattern that forms a first spatial intensity course having a first spatial period,
Positionieren des Gegenstandes mit der Oberfläche relativ zu dem Muster derart, dass der erste räumliche Intensitätsverlauf auf die Oberfläche fällt,Positioning the article with the surface relative to the pattern such that the first spatial intensity profile falls on the surface,
Aufnehmen einer Anzahl von ersten Primärbildern, die die Oberfläche mit dem ersten räumlichen Intensitätsverlauf zeigen, und Bestimmen von Eigenschaften der Oberfläche in Abhängigkeit von den Primärbildern.Taking a number of first primary images showing the surface with the first spatial intensity profile, and Determine properties of the surface as a function of the primary images.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum optischen Inspizieren einer Oberfläche an einem Gegenstand, mit einem Muster, das einen ersten räumlichen Intensitätsverlauf mit einer ersten räumlichen Periode bildet, einer Aufnahme zum Positionieren des Gegenstandes mit der Oberfläche relativ zu dem Muster derart, dass der erste räumliche Intensitätsverlauf auf die Oberfläche fällt, zumindest einer Bildaufnahmeeinheit zum Aufnehmen einer Anzahl von Primärbildern, die die Oberfläche mit dem ersten räumlichen Intensitätsverlauf zeigen, und einer Auswerteeinheit zum Bestimmen von Eigenschaften der Oberfläche in Abhängigkeit von den Primärbildern.The invention further relates to an apparatus for optically inspecting a surface on an article, having a pattern forming a first spatial intensity profile having a first spatial period, a receptacle for positioning the article with the surface relative to the pattern such that the first spatial Intensity profile falls on the surface, at least one image pickup unit for receiving a number of primary images, which show the surface with the first spatial intensity profile, and an evaluation unit for determining properties of the surface in response to the primary images.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind beispielsweise aus DE 198 21 059 Al bekannt.Such a method and such a device are known for example from DE 198 21 059 Al.
Bei der industriellen Fertigung von Produkten spielt die Qualität von Produktoberflächen eine immer wichtigere Rolle. Dabei kann es sich um dekorative Oberflächen handeln, wie etwa Lackoberflächen von Kraftfahrzeugen, oder um technische Oberflächen, wie z.B. die Oberflächen von feinbearbeiteten metallischen Kolben oder Lagern.In the industrial production of products, the quality of product surfaces plays an increasingly important role. These may be decorative surfaces, such as paint surfaces of motor vehicles, or technical surfaces, e.g. the surfaces of precision machined metallic pistons or bearings.
Hohe Qualität kann einerseits durch hochwertige und stabile Fertigungsprozesse erreicht werden. Andererseits sollten die relevanten Qualitätsparameter möglichst vollständig kontrolliert werden, um Qualitätsmängel frühzeitig zu erkennen. Es gibt bereits eine Vielzahl von Konzepten, um Produktoberflächen zu inspizieren. Häufig sind die bekannten Verfahren und Vorrichtungen jedoch nur für einen speziellen Anwendungsfall einsetzbar, weil sie ein hohes a priori-Wissen über die zu inspizierende Oberfläche voraussetzen. Dies betrifft insbesondere die Frage, ob es sich um eine glänzende und/oder spiegelnde Oberfläche oder um eine matte Oberfläche handelt. Matte, raue Oberflächen werden insbesondere mit so genannten Streifenprojektionsverfahren inspiziert. Dabei wird ein Streifenmuster aus einer bekannten Position und Richtung auf die matte Oberfläche projiziert, und das entstehende Bild wird mit einer Bildaufnahmeeinheit unter einem definierten Winkel zur Projektionsrichtung aufgenommen. Die projizierten Muster werden aufgrund von Höhenvariationen der Oberfläche verzerrt. Anhand der bekannten geometrischen Beziehungen zwischen dem Musterprojektor, der Oberfläche und der Bildaufnahmeeinheit kann eine Information über die lokalen Höhen der Oberfläche bestimmt werden. Solche Streifenprojektionsverfahren eignen sich jedoch nicht oder nur sehr bedingt für die Inspektion von glänzenden, spiegelnden Oberflächen, weil die eigentliche Oberfläche in einem solchen Fall nicht oder nur sehr schlecht sichtbar ist.On the one hand, high quality can be achieved through high-quality and stable production processes. On the other hand, the relevant quality parameters should be checked as completely as possible in order to detect quality defects at an early stage. There are already a variety of concepts to inspect product surfaces. Frequently, however, the known methods and devices can only be used for a specific application because they require a high level of a priori knowledge about the surface to be inspected. This particularly concerns the question of whether it is a glossy and / or reflective surface or a matte surface. Matt, rough surfaces are inspected in particular by so-called fringe projection methods. In this case, a stripe pattern is projected from a known position and direction on the matte surface, and the resulting image is taken with an image pickup unit at a defined angle to the projection direction. The projected patterns are distorted due to height variations of the surface. Based on the known geometrical relationships between the pattern projector, the surface and the image acquisition unit, information about the local heights of the surface can be determined. However, such fringe projection methods are not suitable or only conditionally suitable for the inspection of shiny, reflecting surfaces, because the actual surface is not or only very poorly visible in such a case.
Auch zur Inspektion von glänzenden und spiegelnden Oberflächen wurden verschiedene Verfahren mit Streifenmustern vorgeschlagen. Dabei müssen die Streifenmuster jedoch nicht von einer bekannten Position aus projiziert werden. Es genügt vielmehr, dass die Muster „irgendwie" auf die Oberfläche fallen. Die glänzende bzw. spiegelnde Oberfläche wird hier als Teil eines optischen Systems verwendet, durch das man die Streifenmuster betrachtet. Eigenschaften der Oberfläche lassen sich anhand des Systemverhaltens dieses optischen Systems bestimmen. Diese Verfahren werden in der Fachsprache häufig als deflektometrische Verfahren bezeichnet. Eine grundlegende Beschreibung solcher Verfahren findet sich in einer Publikation von Markus Knauer, „ Vermessung spiegelnder Oberflächen - Eine Aufgabe der optischen 3D-Sensorik" , erschienen in der DE-Zeitschrift Photonik, Ausgabe 4/2004, Seiten 62-64 oder in einer Publikation von Sören Kammel, „Deflektometrie zur Qualitätsprüfung spiegelnd reflektierender Oberflächen", erschienen in der DE-Zeitschrift tm - Technisches Messen, Ausgabe 4/2003, Seiten 193-198. Beide beschreiben insbesondere die so genannte phasenmessende Deflektometrie (PMD). Hiernach wird ein Streifenmuster mit einem sinusförmigen Intensitätsverlauf relativ zu der zu inspizierenden Oberfläche verschoben. Im Abstand von jeweils 90° bezogen auf die Periode des Intensitätsverlaufs werden Bilder aufgenommen. Diese Bilder werden nach der so genannten 4-Bucket- Methode ausgewertet, wodurch man für jeden betrachteten Punkt der Objektoberfläche eine Phaseninformation erhält, die für die lokale Oberflächenneigung an diesem Objektpunkt repräsentativ ist. Durch Integration oder Differentiation der lokalen Oberflächenneigungen lassen sich die lokale Höhe und die lokale Krümmung der Oberfläche bestimmen, so dass Beulen, Kratzer und andere dimensionelle Defekte der Oberfläche erkannt werden können.Also, for inspection of glossy and specular surfaces, various methods of striped patterns have been proposed. However, the striped patterns need not be projected from a known position. Rather, it is enough for the patterns to fall "somehow" onto the surface, using the glossy or reflective surface as part of an optical system that looks at the fringe patterns, and determining surface properties based on the system behavior of that optical system. These methods are often referred to as "deflectometric methods." A basic description of such methods can be found in a publication by Markus Knauer, "Surveying Reflective Surfaces - A Task of Optical 3D Sensing", published in the German magazine Photonik, issue 4 / 2004, pages 62-64 or in a publication by Sören Kammel, "Deflectometry for quality testing of specularly reflecting surfaces", published in the German magazine tm - Technisches Messen, issue 4/2003, pages 193-198 called Phase Measuring Deflectometry (PMD) is shifted with a sinusoidal intensity profile relative to the surface to be inspected. At intervals of 90 ° with respect to the period of the intensity profile, images are taken. These images are evaluated according to the so-called 4-bucket method, whereby one obtains phase information for each considered point of the object surface, which indicates the local surface tilt is representative of this object point. By integrating or differentiating the local surface slopes, the local height and local curvature of the surface can be determined so that dents, scratches, and other dimensional surface defects can be detected.
Die eingangs genannte DE 198 21 059 Al schlägt vor, ein solches deflektometrisches Verfahren auch zur Inspektion einer diffus reflektierenden, also nichtspiegelnden Oberfläche zu verwenden. Zwar führe das diffuse Streuverhalten der Oberfläche zu einer Verwaschung der Intensitätsverteilungen. Diese könne jedoch durch die Phasenrekonstruktion aufgelöst werden, wenn ein sinusförmiger Intensitätsverlauf mit einer geringen Ortsfrequenz verwendet werde.The aforementioned DE 198 21 059 Al proposes to use such a deflektometric method also for the inspection of a diffusely reflecting, that is non-reflecting surface. Although the diffuse scattering behavior of the surface leads to a blurring of the intensity distributions. However, this can be resolved by the phase reconstruction, if a sinusoidal intensity curve with a low spatial frequency is used.
US 6,239,436 Bl schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Inspektion einer matten Oberfläche vor, wobei Infrarotstrahlung mit einem strukturierten Muster auf die Oberfläche fällt und mit einer Infrarotkamera aufgenommen wird. Auch bei diesem Verfahren geht es in erster Linie darum, Beulen zu entdecken, um insbesondere unlackierte Karosserieteile für Kraftfahrzeuge zu prüfen.US 6,239,436 Bl proposes a method and a device for inspecting a matte surface, wherein infrared radiation with a structured pattern falls on the surface and is recorded with an infrared camera. Also in this process, it is primarily about to discover bumps, in particular to examine unpainted body panels for motor vehicles.
DE 103 45 586 Al offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Struktur einer spiegelnden Oberfläche, wobei mehrere flächige Muster mit voneinander verschiedenen Abmessungen auf der Oberfläche erzeugt werden. Die Auswertung entspricht hier eher einem Streifenprojektionsverfahren, da anhand der geometrischen Beziehungen zwischen dem Mustererzeuger und dem aufgenommenen Bild eine Höheninformation der Oberfläche bestimmt wird. Zur Untersuchung von schwach oder nicht spiegelnden Oberflächen schlägt DE 103 45 586 Al ebenfalls die Verwendung von Infrarotstrahlung vor.DE 103 45 586 A1 discloses a method and an apparatus for determining the structure of a reflecting surface, wherein a plurality of areal patterns having mutually different dimensions are produced on the surface. The evaluation here corresponds more to a fringe projection method, since a height information of the surface is determined on the basis of the geometrical relationships between the pattern generator and the recorded image. For the investigation of weak or non-reflecting surfaces, DE 103 45 586 A1 also proposes the use of infrared radiation.
DE 199 44 354 B4 offenbart ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Inspektion von spiegelnden Oberflächen unter Verwendung eines Streifenmusters mit einem sinusförmigen Intensitätsverlauf. Diese Druckschrift schlägt aufgrund von theoretischen Überlegungen eine Formel vor, anhand der die optimale Periode des Intensitätsverlaufs in Abhängigkeit von der Wellenlänge des verwendeten Lichts und in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Streifenmuster und der Oberfläche bestimmt werden kann.DE 199 44 354 B4 also discloses a method and apparatus for inspection of specular surfaces using a stripe pattern with a sinusoidal intensity profile. This document proposes, based on theoretical considerations, a formula by which the optimal period of the Intensity curve as a function of the wavelength of the light used and in dependence on the distance between the stripe pattern and the surface can be determined.
In einer Veröffentlichung von Perard und Beyerer mit dem Titel „Three-dimensional measurement ofspecular free-form surfaces with a structured-lighting reflection technique", erschienen in SPIE, Band 3204, Seiten 74-80 ist ein Verfahren beschrieben, um die dreidimensionale Struktur einer spiegelnden Oberfläche durch so genanntes inverses ray tracing zu bestimmen. Hiernach wird ein mathematisches Modell der Oberfläche so lange verformt, bis die mathematisch berechneten Verzerrungen eines sich an der Oberfläche spiegelnden Streifenmusters mit dem tatsächlich aufgenommenen Bild eines gespiegelten Streifenmusters übereinstimmen.In a publication by Perard and Beyerer entitled "Three-dimensional measurement of free-form surfaces with a structured-lighting reflection technique", published in SPIE, Vol. 3204, pages 74-80, a method is described for determining the three-dimensional structure of a Thereafter, a mathematical model of the surface is deformed until the mathematically calculated distortions of a strip pattern reflecting on the surface coincide with the actually recorded image of a mirrored stripe pattern.
Keines der bisher vorgeschlagenen Verfahren hat sich in der industriellen Praxis zur automatischen Inspektion von Oberflächen voll durchsetzen können. Bis heute werden viele Oberflächen mit Hilfe des menschlichen Auges inspiziert, selbst wenn dabei zum Teil technische Verfahren der vorgenannten Art zum Aufbereiten der Bilder zum Einsatz kommen. Ein Grund hierfür könnten die vielen verschiedenen Oberflächen und Oberflächendefekte sein, die in der Realität auftreten können und deren Eigenschaften sich erheblich unterscheiden können. Keines der bislang bekannten Verfahren scheint in der Lage zu sein, verschiedene Oberflächen auf unterschiedliche Defekte hin zuverlässig zu inspizieren.None of the previously proposed methods has been able to fully assert itself in industrial practice for the automatic inspection of surfaces. To date, many surfaces are inspected with the help of the human eye, even if some of the technical methods of the aforementioned type for preparing the images are used. One reason for this could be the many different surface and surface defects that can occur in reality and whose properties can vary considerably. None of the previously known methods seems to be able to reliably inspect different surfaces for different defects.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine zumindest weitgehend automatisierte Inspektion einer Oberfläche ermöglichen. Vorteilhafterweise sollen das Verfahren und die Vorrichtung für eine Vielzahl unterschiedlicher Oberflächen einsetzbar sein, wie zum Beispiel zur Inspektion von Lackoberflächen bei Kraftfahrzeugen, zur Inspektion von Kunststoffteilen oder zur Inspektion von feinbearbeiteten metallischen Oberflächen. Die Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem zumindest ein weiterer räumlicher Intensitätsverlauf mit einer weiteren räumlichen Periode bereitgestellt wird, wobei die erste und die weitere räumliche Periode verschieden voneinander sind, wobei eine Anzahl von weiteren Primärbildern aufgenommen wird, die die Oberfläche mit dem weiteren räumlichen Intensitätsverlauf zeigen, und wobei in Abhängigkeit von den ersten und weiteren Primärbildern zumindest eine Kenngröße bestimmt wird, die für eine Streucharakteristik der Oberfläche repräsentativ ist.Against this background, it is an object of the present invention to provide a method and a device which enable an at least largely automated inspection of a surface. Advantageously, the method and the device for a variety of different surfaces should be used, such as for inspection of paint surfaces in motor vehicles, for the inspection of plastic parts or for inspection of finely machined metallic surfaces. The object is achieved according to one aspect of the invention by a method of the type mentioned, in which at least one further spatial intensity profile is provided with a further spatial period, wherein the first and the further spatial period are different from each other, wherein a number of further primary images is recorded, which show the surface with the further spatial intensity curve, and wherein, depending on the first and further primary images, at least one parameter is determined which is representative of a scattering characteristic of the surface.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, mit zumindest einem weiteren räumlichen Intensitätsverlauf mit einer weiteren räumlichen Periode, wobei die erste und die weitere räumliche Periode verschieden voneinander sind, und mit einer Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, mit Hilfe der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit eine Anzahl von weiteren Primärbildern aufzunehmen, wobei die weiteren Primärbilder die Oberfläche mit dem weiteren räumlichen Intensitätsverlauf zeigen, und wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den ersten und den weiteren Primärbildern zumindest eine Kenngröße zu bestimmen, die für eine Streucharakteristik der Oberfläche repräsentativ ist.According to a further aspect of the invention, this object is achieved by a device of the type mentioned, with at least one further spatial intensity curve with a further spatial period, wherein the first and the further spatial period are different from each other, and with a control unit, which is adapted is to take with the help of the at least one image pickup unit, a number of further primary images, wherein the further primary images show the surface with the further spatial intensity curve, and wherein the evaluation unit is adapted to determine depending on the first and the further primary images at least one parameter which is representative of a surface strike characteristic.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Aufgabe mit einem Computerprogramm mit Programmcode lösen, der auf einem Datenträger gespeichert ist und der dazu ausgebildet ist, ein solches Verfahren auszuführen, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird, insbesondere auf einer als Computer ausgebildeten Steuer- und Auswerteeinheit für eine Vorrichtung der zuvor genannten Art.Particularly advantageously, the problem can be solved with a computer program with program code, which is stored on a data carrier and which is designed to carry out such a method when the program code is executed on a computer, in particular on a computer designed as a control and evaluation for a device of the aforementioned type.
Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung basieren auf der an sich bekannten Idee, die Oberfläche eines Gegenstandes mit Hilfe eines Streifenmusters zu untersuchen. Erstmals geht es jedoch darum, die Streucharakteristik der Oberfläche anhand verschiedener Streifenmuster zu vermessen. Infolge dieser Vermessung ermöglichen das neue Verfahren und die neue Vorrichtung eine automatisierte Aussage darüber, ob es sich um eine stark glänzende, spiegelnde Oberfläche, um eine matte, diffus streuende Oberfläche oder um eine Misch- oder Zwischenform zwischen diesen beiden Extremen handelt. Dabei wird in bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung nicht nur ein qualitativer Wert bestimmt, anhand dessen eine spiegelnde Oberfläche von einer nicht spiegelnden Oberfläche unterschieden werden kann. Bevorzugt dienen das neue Verfahren und die neue Vorrichtung dazu, die Lage, Breite und Richtung der so genannten Streukeule einzelner Oberflächenpunkte oder Oberflächenbereiche der zu inspizierenden Oberfläche mit Hilfe der verschiedenen Streifenmuster zu bestimmen. Die verschiedenen Streifenmuster unterscheiden sich in Bezug auf die räumliche Periode des jeweiligen Intensitätsverlaufs. Die zu inspizierende Oberfläche wird mehrfach aufgenommen, um eine Anzahl von ersten und weiteren Primärbildern zu erhalten, wobei die Primärbilder die Oberfläche mit zumindest einem der Intensitätsverläufe zeigen. Es ist sogar möglich und in Ausgestaltungen der Erfindung bevorzugt, dass die Streifenmuster mit den verschiedenen Intensitätsverläufen Muster überlagert sind und ein gemeinsames Muster bilden, so das die ersten und weiteren Primärbilder identisch sind oder zumindest gemeinsam aufgenommen werden können. Diese bevorzugte Ausgestaltung ist in zwei älteren Patentanmeldungen (deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2007 034 689.3 und internationale Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen PCT/EP2008/ 005683) im Detail beschrieben. Auf diese beiden älteren Patentanmeldungen ist hiermit in vollem Umfang Bezug genommen,The new method and device are based on the well-known idea of examining the surface of an object with the aid of a stripe pattern. For the first time, however, the aim is to measure the scattering characteristics of the surface using various striped patterns. As a result of this survey, the new method and device allow an automated statement as to whether it is a highly glossy, reflective surface, a dull, diffused surface scattering surface or is a mixed or intermediate form between these two extremes. In this case, in preferred embodiments of the invention, not only a qualitative value is determined, by means of which a reflecting surface can be distinguished from a non-reflecting surface. Preferably, the new method and the new device serve to determine the position, width and direction of the so-called scattering lobe of individual surface points or surface areas of the surface to be inspected with the aid of the various fringe patterns. The different stripe patterns differ with respect to the spatial period of the respective intensity profile. The surface to be inspected is picked up multiple times to obtain a number of first and further primary images, the primary images showing the surface with at least one of the intensity gradients. It is even possible and preferred in embodiments of the invention that the stripe patterns with the different intensity gradients are superimposed on patterns and form a common pattern, so that the first and further primary images are identical or at least can be recorded together. This preferred embodiment is described in detail in two earlier patent applications (German patent application with the file reference DE 10 2007 034 689.3 and international patent application with the file reference PCT / EP2008 / 005683). These two earlier patent applications are hereby incorporated by reference in their entirety,
Bei einer stark glänzenden, spiegelnden Oberfläche reflektiert die Oberfläche auftreffendes Licht im Wesentlichen nach dem Gesetz Einfallswinkel = Ausfallswinkel. Ein auftreffender Lichtstrahl wird also in eine definierte Richtung bzw. in einen eng begrenzten Raumbereich reflektiert. Die Strahlungskeule ist dementsprechend schmal und in Ausfallsrichtung geneigt. Demgegenüber besitzt eine diffus reflektierende Oberfläche zumindest im Idealfall eine weitgehend kugelförmige Strahlungskeule (Lambert-Strahler). Eine solche Oberfläche erscheint gleich hell, egal von welcher Richtung man darauf schaut.With a strongly glossy, reflecting surface, the surface reflects incident light essentially according to the law of incidence angle = angle of reflection. An incident light beam is thus reflected in a defined direction or in a narrow space. The radiation lobe is accordingly narrow and inclined in the exit direction. In contrast, a diffusely reflecting surface, at least in the ideal case, has a largely spherical radiation lobe (Lambert radiator). Such a surface will appear the same light, no matter which direction you look at it.
Wie sich gezeigt hat, kann man die Streucharakteristik einer Oberfläche als ein Tiefpassfilter interpretieren, über das eine Bildaufnahmeeinheit ein Streifenmuster mit einem räumlichen Intensitätsverlauf beobachtet. Besitzt das Streifenmuster eine sehr lange Periode (d.h. eine geringe Ortsfrequenz), lässt sich diese Periode in dem reflektierten Bild relativ gut auflösen, selbst wenn die Oberfläche diffus streut. Hohe Ortsfrequenzen eines Streifenmusters werden demgegenüber „ausgefiltert", d.h. die Bildaufnahmeeinheit sieht nur ein verwaschenes Graubild.As has been shown, it is possible to interpret the scattering characteristic of a surface as a low-pass filter over which an image pickup unit forms a striped pattern observed with a spatial intensity curve. If the fringe pattern has a very long period (ie, a low spatial frequency), this period can be resolved relatively well in the reflected image, even if the surface diffuses diffusely. In contrast, high spatial frequencies of a fringe pattern are "filtered out", ie the image recording unit sees only a washed-out gray image.
Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung machen sich diese Eigenschaft zunutze, indem sie das Tiefpassverhalten der Oberfläche messtechnisch anhand von Streifenmustern mit verschiedenen Perioden (und damit verschiedenen Ortsfrequenzen) vermessen. In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird der Frequenzgang des Tiefpassfilters anhand einer Vielzahl von Streifenmustern mit unterschiedlichen Perioden ausgemessen. In Abhängigkeit von den Messergebnissen lässt sich die Streucharakteristik in Form der Streukeule anhand des gemessenen Frequenzgangs bestimmen. Damit erhält man eine Kenngröße, die das Streuverhalten der Oberfläche sehr genau charakterisiert. In Abhängigkeit davon kann die Oberfläche klassifiziert werden, beispielsweise wenn ein bestimmter Glanzgrad ein Qualitätskriterium der zu inspizierenden Oberfläche darstellt. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Kenngröße dazu dienen, ein optimales Streifenmuster und/oder Messverfahren für eine weitere automatisierte Inspektion der Oberfläche auszuwählen.The new method and the new device take advantage of this property by measuring the low-pass behavior of the surface metrologically on the basis of stripe patterns with different periods (and thus different spatial frequencies). In preferred embodiments, the frequency response of the low-pass filter is measured using a plurality of stripe patterns with different periods. Depending on the measurement results, the scattering characteristic in the form of the scattering lobe can be determined on the basis of the measured frequency response. This gives a parameter that characterizes the scattering behavior of the surface very accurately. Depending on this, the surface can be classified, for example if a certain gloss level is a quality criterion of the surface to be inspected. In other embodiments, the characteristic may serve to select an optimal fringe pattern and / or measurement method for further automated inspection of the surface.
Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung ermöglichen eine automatisierte Inspektion einer Oberfläche, ohne dass a priori bereits genau bekannt sein muss, ob es sich um eine stark glänzende, spiegelnde oder um eine matte, diffus streuende Oberfläche handelt. Darüber hinaus lassen sich mit dem neuen Verfahren und der neuen Vorrichtung Misch- und Zwischenformen zwischen diesen beiden Extrembeispielen messtechnisch bestimmen. Beispielsweise kann bestimmt werden, an welchen Stellen eine teilweise spiegelnde und teilweise diffus streuende Oberfläche spiegelt oder nicht spiegelt. Des Weiteren können lokale Glanzgrade der Oberfläche bestimmt werden.The new method and apparatus enable automated inspection of a surface without the need to know in advance a priori whether it is a highly glossy, specular, or a dull, diffusely diffusing surface. In addition, with the new method and the new device, mixing and intermediate forms between these two extreme examples can be determined metrologically. For example, it can be determined at which points a partially specular and partially diffusely scattering surface mirrors or does not reflect. Furthermore, local gloss levels of the surface can be determined.
Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich das neue Verfahren und die neue Vorrichtung zur automatisierten Inspektion einer Vielzahl von unterschiedlichen Oberflä- chen. Besonders vorteilhaft lassen sich das neue Verfahren und die neue Vorrichtung bei technischen Oberflächen, wie etwa feinbearbeiteten Metalloberflächen, verwenden. Darüber hinaus eignen sich das neue Verfahren und die neue Vorrichtung auch sehr gut zur Inspektion von Lackoberflächen bei Kraftfahrzeugen oder dergleichen. Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.Because of these properties, the new method and apparatus for automated inspection of a variety of different surfaces are suitable. chen. The new method and apparatus can be used particularly advantageously in technical surfaces, such as, for example, finely machined metal surfaces. In addition, the new method and the new device are also very suitable for inspection of paint surfaces in motor vehicles or the like. The above object is therefore completely solved.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen der erste und der weitere Intensitätsverlauf eine sich zumindest weitgehend kontinuierlich ändernde Lichtintensität auf. Besonders bevorzugt wird ein sinusförmiger Intensitätsverlauf verwendet, wenngleich dies nicht die einzige Möglichkeit darstellt. Es könnte beispielsweise auch ein sägezahn- oder dreieckförmiger Intensitätsverlauf verwendet werden.In a preferred embodiment, the first and the further intensity profile have an at least substantially continuously changing light intensity. Most preferably, a sinusoidal intensity profile is used, although this is not the only possibility. For example, a sawtooth or triangular intensity profile could also be used.
Im Gegensatz zu dieser bevorzugten Ausgestaltung verwenden manche Verfahren aus dem Stand der Technik binäre Streifenmuster, d.h. Streifenmuster mit gleichmäßig hellen und gleichmäßig dunklen Streifen. Der Intensitätsverlauf eines solchen Streifenmusters springt zwischen hell und dunkel. Prinzipiell erscheint es möglich, auch mit einem solchen Intensitätsverlauf die Streucharakteristik der Oberfläche zu vermessen. Vorzugsweise wird jedoch ein sich zumindest weitgehend kontinuierlich ändernder Intensitätsverlauf verwendet, weil ein solcher Intensitätsverlauf eine Phaseninformation beinhaltet, anhand der sich die Position des Intensitätsverlaufs relativ zu der Oberfläche exakter bestimmen lässt. Ein sinusförmiger Intensitätsverlauf ermöglicht daher eine sehr genaue Auswertung.In contrast to this preferred embodiment, some prior art methods use binary stripe patterns, i. Stripe pattern with evenly bright and evenly dark stripes. The intensity profile of such a stripe pattern jumps between light and dark. In principle, it seems possible to measure the scattering characteristic of the surface even with such an intensity profile. Preferably, however, an intensity progression which changes at least largely continuously is used, because such an intensity course contains phase information by means of which the position of the intensity profile relative to the surface can be determined more accurately. A sinusoidal intensity curve therefore allows a very accurate evaluation.
In einer weiteren Ausgestaltung werden zumindest drei Primärbilder aufgenommen, die den ersten und den weiteren Intensitätsverlauf zeigen, wobei die Oberfläche in jedem der zumindest drei Primärbilder eine andere Position relativ zu dem jeweiligen Intensitätsverlauf besitzt. Vorzugsweise werden jeweils vier Primärbilder aufgenommen, wobei der Intensitätsverlauf jeweils um 90° verschoben ist.In a further embodiment, at least three primary images are recorded, which show the first and the further intensity profile, wherein the surface in each of the at least three primary images has a different position relative to the respective intensity profile. Preferably, in each case four primary images are recorded, wherein the intensity profile is shifted in each case by 90 °.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr einfache und schnelle Auswertung der Primärbilder nach der so genannten 4-Bucket-Methode. Infolge dessen lassen sich auch die lokalen Oberflächenneigungen anhand der Primärbilder bestimmen, so dass zusätzlich zum Glanzgrad auch eine dimensioneile Eigenschaft der Oberfläche bestimmt wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht daher eine sehr effiziente Inspektion einer Oberfläche.This embodiment allows a very simple and fast evaluation of the primary images according to the so-called 4-bucket method. As a result, can be also determine the local surface slopes on the basis of the primary images, so that in addition to the degree of gloss and a dimensional property of the surface is determined. This embodiment therefore allows a very efficient inspection of a surface.
In einer weiteren Ausgestaltung werden die zumindest drei Primärbilder mit gleicher Blickrichtung relativ zu den zu inspizierenden Oberflächenpunkten aufgenommen. Vorzugsweise werden die zumindest drei Primärbilder unter gleichen optischen Bedingungen aufgenommen, also auch mit gleicher Fokuseinstellung etc.In a further refinement, the at least three primary images are recorded with the same viewing direction relative to the surface points to be inspected. Preferably, the at least three primary images are recorded under the same optical conditions, ie also with the same focus setting, etc.
Diese Ausgestaltung vereinfacht das neue Verfahren und die neue Vorrichtung noch weiter. Die einzelnen Primärbilder lassen sich direkt miteinander vergleichen und rechnerisch miteinander verknüpfen, um den Frequenzgang und eventuell weitere Eigenschaften der Oberfläche zu bestimmen.This embodiment further simplifies the new method and device. The individual primary images can be directly compared with each other and computationally linked to determine the frequency response and possibly other properties of the surface.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Oberfläche eine Vielzahl von Oberflächenpunkten, an denen durch die jeweils andere Position ein lokaler zeitlicher Intensitätsverlauf mit einem lokalen Amplitudenwert entsteht, wobei in Abhängigkeit von den lokalen Amplitudenwerten lokale Streucharakteristiken für die Vielzahl der Oberflächenpunkte bestimmt werden.In a further refinement, the surface has a large number of surface points at which a local temporal intensity profile with a local amplitude value is produced by the respective other position, local scattering characteristics for the plurality of surface points being determined as a function of the local amplitude values.
Diese Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass die Streucharakteristik der Oberfläche in Bezug auf die einzelnen Oberflächenpunkte bestimmt wird. Daher lassen sich glänzende und weniger glänzende Bereiche einer Oberfläche voneinander unterscheiden und automatisiert voneinander abgrenzen. Mit anderen Worten ermöglicht diese Ausgestaltung eine ortsaufgelöste, detaillierte „Glanzanalyse" einer Oberfläche. Es ist leicht nachvollziehbar, dass eine solche Information für eine automatisierte Inspektion einer Oberfläche von großem Vorteil ist.This embodiment has the advantage that the scattering characteristic of the surface is determined in relation to the individual surface points. Therefore, glossy and less lustrous areas of a surface can be differentiated and automatically separated from each other. In other words, this design enables a spatially resolved, detailed "gloss analysis" of a surface It is easily understood that such information is of great advantage for automated inspection of a surface.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Kenngröße in Abhängigkeit von den lokalen Streucharakteristiken bestimmt. In dieser Ausgestaltung wird eine globale Kenngröße in Abhängigkeit von den lokalen Streucharakteristiken bestimmt. In einem sehr einfachen Ausführungsbeispiel repräsentiert die Kenngröße eine qualitative Aussage über den Glanzgrad der Oberfläche, wie etwa „hochglänzend" oder „matt". Eine solch globale Kenngröße ermöglicht eine einfache Klassifizierung und insbesondere eine weitere Inspektion der Oberfläche mit Hilfe von gezielt ausgewählten Verfahren aus dem Stand der Technik. Beispielsweise kann eine Oberfläche, die als matt bzw. diffus streuend klassifiziert wurde, mit einem bekannten Streifenprojektionsverfahren inspiziert werden, während eine als glänzend klassifizierte Oberfläche mit einem deflektometrischen Verfahren weiter inspiziert wird.In a further embodiment, the parameter is determined as a function of the local scatter characteristics. In this embodiment, a global characteristic is determined as a function of the local scattering characteristics. In a very simple embodiment, the parameter represents a qualitative statement about the gloss level of the surface, such as "high gloss" or "matt". Such a global characteristic allows a simple classification and in particular a further inspection of the surface with the aid of specifically selected methods from the prior art. For example, a surface that has been classified as dull or diffusely scattered may be inspected by a known stripe projection method, while a glossy classified surface is further inspected using a deflektometric method.
In einer weiteren Ausgestaltung werden anhand der Primärbilder außerdem lokale Oberflächenneigungen für die Vielzahl der Oberflächenpunkte bestimmt.In a further embodiment, local surface slopes for the plurality of surface points are also determined based on the primary images.
Diese Ausgestaltung nutzt die Informationen aus den einzelnen Primärbildern in einer sehr vorteilhaften und effizienten Weise. Die bereits vorhandenen Primärbilder eignen sich sehr gut, um Kratzer, Splitter, kleine Beulen oder andere dimensionelle und lokal begrenzte Oberflächendefekte zu erkennen.This embodiment uses the information from the individual primary images in a very advantageous and efficient manner. The pre-existing primary images are well suited for detecting scratches, splinters, small bumps, or other dimensional and localized surface defects.
In einer weiteren Ausgestaltung wird in Abhängigkeit von der Kenngröße ein definierter räumlicher Intensitätsverlauf bestimmt, um die lokalen Oberflächenneigungen zu bestimmen.In a further refinement, a defined spatial intensity profile is determined as a function of the parameter in order to determine the local surface inclinations.
In dieser Ausgestaltung wird zunächst die Streucharakteristik der Oberfläche mit Hilfe von mehreren Intensitätsverläufen vermessen. Anschließend wird ein optimaler Intensitätsverlauf ausgewählt, um insbesondere die lokalen Oberflächenneigungen anhand eines deflektometrischen Verfahrens zu bestimmen. Die zuvor bestimmte Streucharakteristik ersetzt ein a priori-Wissen über die Glanzeigenschaften der Oberfläche. Der optimale Intensitätsverlauf ermöglicht eine besonders hohe Messgenauigkeit und Messgeschwindigkeit für die weiteren Untersuchungen der Oberfläche. In einer weiteren Ausgestaltung werden die räumlichen Intensitätsverläufe räumlich stationär gehalten, wobei der Gegenstand mit der Oberfläche relativ zu den räumlichen Intensitätsverläufen verschoben wird, um die zumindest drei Primärbilder aufzunehmen.In this embodiment, first the scattering characteristic of the surface is measured with the aid of a plurality of intensity profiles. Subsequently, an optimum intensity profile is selected, in particular to determine the local surface slopes by means of a deflektometric method. The previously determined scattering characteristic replaces a priori knowledge of the gloss properties of the surface. The optimal intensity curve enables a particularly high measuring accuracy and measuring speed for the further investigations of the surface. In a further refinement, the spatial intensity profiles are kept spatially stationary, with the object being displaced with the surface relative to the spatial intensity profiles in order to record the at least three primary images.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr schnelle und effiziente Inspektion von großen Oberflächen, wie etwa Lackoberflächen von Kraftfahrzeugen.This embodiment allows a very fast and efficient inspection of large surfaces, such as painted surfaces of motor vehicles.
In einer weiteren Ausgestaltung, die auch für sich genommen eine erfinderische Weiterbildung gegenüber dem Stand der Technik darstellt, wird in Abhängigkeit von der Kenngröße ein Datensatz bestimmt, der eine defektfreie Oberfläche an dem Gegenstand repräsentiert.In a further embodiment, which also represents an inventive development in comparison with the prior art, a data record is determined as a function of the parameter, which represents a defect-free surface on the object.
Der Datensatz dieser Ausgestaltung beinhaltet eine Anzahl von Güteparametern, die beispielsweise anhand einer so genannten Merkmalswolke definiert sein können. Jeder Güteparameter repräsentiert eine definierte Eigenschaft, die die Oberfläche eines zu inspizierenden Gegenstandes besitzen oder erfüllen muss, um als defektfrei klassifiziert zu werden. Ein Güteparameter kann beispielsweise den minimalen und/oder maximalen Glanzgrad repräsentieren, den die Oberfläche aufweisen soll. Ein anderer Güteparameter kann beispielsweise eine maximal akzeptierte Anzahl und/oder Größe von Kratzern, Lunkern oder matten Oberflächenbereichen auf der inspizierten Oberfläche sein. Der Datensatz ist für jeden Prüflingstyp individuell und dient als Referenz für alle zu inspizierenden Gegenstände eines Prüflingstyps. Erfüllt ein inspizierter Gegenstand alle Anforderungen, die der Datensatz repräsentiert, wird er als defektfrei klassifiziert. Erfüllt er die Anforderungen nicht oder nicht vollständig, wird er üblicherweise als defektbehaftet klassifiziert. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass ein bereits vorhandener Datensatz, der für einen definierten Prüflingstyp erstellt wurde, in Abhängigkeit von der neuen Kenngröße recht einfach und zielgerichtet auf einen anderen Prüflingstyp übertragen werden kann. Dies erleichtert es, Erfahrungen, die man bei der Inspektion von einem Prüflingstyp gemacht hat, auf die Inspektion von Gegenständen eines anderen Prüflingstyps zu übertragen. Wenn man beispielsweise einen Datensatz für die Inspektion von verchromten und somit spiegelnden Löffeln erstellt hat und nun erstmals verchromte Thermoskannen inspizieren möchte, kann der vorhandene Datensatz für die Löffelinspektion recht einfach und schnell übernommen und an die individuellen Eigenschaften der Thermoskannen angepasst werden, sofern die Eigenschaften der jeweiligen Oberflächen weitgehend gleich sind. Letzteres last sich mit Hilfe der neuen Kenngröße einfach und zuverlässig bestimmen, vorzugsweise sogar automatisiert. In einer besonders bevorzugten Variante dieser Ausgestaltung ist die neue Vorrichtung ein kompaktes „hand-held" Testgerät, das im wesentlichen dazu ausgebildet ist, die neue Kenngröße und somit Streucharakteristik einer Oberfläche an einem erstmals zu inspizierenden Gegenstand zu bestimmen, um in Abhängigkeit davon einen bereits vorhandenen Datensatz für die Oberflächeninspektion auszuwählen und ggf. anzupassen. Mit anderen Worten wird die neue Kenngröße hier in vorteilhafter Weise als Kriterium für die Übertragbarkeit von Güteparametern von einem Prüflingstyp auf einen anderen Prüflingstyp verwendet. Darüber hinaus kann ein solches Testgerät auch sehr vorteilhaft dazu verwendet werden, um die Eignung eines Gegenstandes für eine bestimmte Art von Oberflächeninspektion festzustellen, insbesondere die Eignung für eine deflektometrische Oberflächeninspektion.The data set of this embodiment includes a number of quality parameters, which may be defined for example on the basis of a so-called feature cloud. Each quality parameter represents a defined property that the surface of an object to be inspected must or must meet in order to be classified as defect-free. For example, a quality parameter may represent the minimum and / or maximum gloss level that the surface is to have. For example, another quality parameter may be a maximum accepted number and / or size of scratches, voids, or dull surface areas on the inspected surface. The data record is individual for each type of test specimen and serves as a reference for all objects of a test specimen to be inspected. If an inspected item meets all the requirements that the record represents, it is classified as defect-free. If he does not meet the requirements or not completely, he is usually classified as defective. The advantage of this embodiment is that an already existing data set, which was created for a defined type of test object, can be transferred quite simply and purposefully to another type of test object as a function of the new parameter. This makes it easier to transfer experience gained during the inspection of one type of specimen to the inspection of items of another specimen type. For example, if you have a record for the inspection of chrome and thus created reflecting spoons and now wants to inspect chromed thermos for the first time, the existing data set for the spoon inspection can be taken quite easily and quickly and adapted to the individual characteristics of the thermoses, provided that the properties of the respective surfaces are largely the same. The latter can be easily and reliably determined with the help of the new parameter, preferably even automated. In a particularly preferred variant of this embodiment, the new device is a compact "hand-held" test device, which is designed essentially to determine the new characteristic and thus scattering characteristic of a surface on an object to be inspected for the first time, depending on one already In other words, the new parameter is advantageously used here as a criterion for the transferability of quality parameters from one type of test specimen to another type of test specimen in order to determine the suitability of an article for a particular type of surface inspection, in particular the suitability for a reflectometric surface inspection.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels der neuen Vorrichtung mit einem Inspektionstunnel zum Inspizieren von Lackoberflächen bei Kraftfahrzeugen,1 is a simplified representation of an embodiment of the new device with an inspection tunnel for inspecting painted surfaces in motor vehicles,
Fig. 2 den Inspektionstunnel aus Fig. 1 mit einem weiteren Streifenmuster, Fig. 3 den Inspektionstunnel aus Fig. 1 und 2 in einem Querschnitt von vorne,2 shows the inspection tunnel of FIG. 1 with another strip pattern, FIG. 3 shows the inspection tunnel from FIGS. 1 and 2 in a cross section from the front,
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens,4 is a schematic representation for explaining the method,
Fig. 5 ein vereinfachtes Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des neuen Verfahrens, und5 is a simplified flowchart for explaining an embodiment of the new method, and
Fig. 6 verschiedene Streukeulen in Relation zu verschiedenen Streifenmustern.Fig. 6 different scattering lobes in relation to different stripe patterns.
In Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.In Fig. 1 and 2, an embodiment of the new device is designated in its entirety by the reference numeral 10.
Die Vorrichtung 10 beinhaltet hier einen Tunnel 12 mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende. Der Tunnel 12 hat eine Längsachse 14, entlang der ein Auto 16 mit einer zu inspizierenden Lackoberfläche 17 in Richtung des Pfeils 18 bewegt wird. Das Auto 16 ist hier auf einem Transportwagen 20 angeordnet, der beispielsweise mit Hilfe eines elektrischen Antriebes (nicht dargestellt) durch den Tunnel 12 gezogen wird. Alternativ kann das Auto 16 auf einem Förderband angeordnet sein, oder das Auto 16 kann ohne Transportwagen 20 durch den Tunnel gezogen oder gefahren werden. In jedem Fall bildet der Tunnelboden, ggf. zusammen mit dem Transportwagen oder dem Förderband, eine Aufnahme für den zu inspizierenden Gegenstand.The apparatus 10 here includes a tunnel 12 having a front end and a rear end. The tunnel 12 has a longitudinal axis 14, along which a car 16 is moved with a paint surface 17 to be inspected in the direction of the arrow 18. The car 16 is arranged here on a transport vehicle 20, which is pulled through the tunnel 12, for example by means of an electric drive (not shown). Alternatively, the car 16 may be disposed on a conveyor belt, or the car 16 may be pulled or driven through the tunnel without a trolley 20. In any case, the tunnel floor, possibly together with the trolley or the conveyor belt, forms a receptacle for the object to be inspected.
Wie man in Fig. 3 erkennen kann, besitzt der Tunnel 12 hier einen weitgehend kreisförmigen Querschnitt, der einen Kreiswinkel von etwa 270° abdeckt. Prinzipiell sind auch andere Tunnelquerschnitte möglich, beispielsweise in Form eines Polygons oder ein rechteckiger Tunnelquerschnitt. Ein kreisförmiger Tunnelquerschnitt oder ein anderer knickfreier Tunnelquerschnitt ist aus heutiger Sicht bevorzugt, weil die nachfolgend erläuterten Muster dann weitgehend stetig und ohne Stoßstellen realisiert werden können, was die Inspektion der Lackoberfläche vereinfacht. Der Tunnel 12 kann auch mit Hilfe von Spiegeln (hier nicht dargestellt) realisiert sein, mit denen sich der Abdeckungsgrad auf einfache Weise erhöhen lässt. Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung sind allerdings nicht auf die Verwendung eines Tunnels beschränkt. In einfachen Fällen können Streifenmuster der nachfolgend beschriebenen Art auch über einen flachen Schirm oder an einer einfachen Wand bereitgestellt werden.As can be seen in Fig. 3, the tunnel 12 here has a substantially circular cross-section covering a circular angle of about 270 °. In principle, other tunnel cross sections are possible, for example in the form of a polygon or a rectangular tunnel cross section. A circular tunnel cross-section or other kink-free tunnel cross-section is preferred from today's perspective, because the patterns explained below can then be realized largely continuously and without joints, which simplifies the inspection of the paint surface. The tunnel 12 can also be realized with the aid of mirrors (not shown here), with which the degree of coverage can be increased in a simple manner. The new procedure and however, the new device is not limited to the use of a tunnel. In simple cases, stripe patterns of the type described below may also be provided over a flat screen or on a simple wall.
Der Tunnel 12 besitzt eine Innenwand 24, an der hier zwei Streifenmuster 26, 28 angeordnet sind. Das Streifenmuster 26 besteht aus helleren Streifen 30 und dunkleren Streifen 31, die abwechselnd nebeneinander und parallel zueinander verlaufen. Das Streifenmuster 28 enthält hellere Streifen 32 und dunklere Streifen 33, die ebenfalls parallel zueinander und nebeneinander angeordnet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die dunkleren Streifen 31, 33 spektral unterschiedlich ausgebildet, was in Fig. 1 anhand von unterschiedlichen „Punktdichten" dargestellt ist. Beispielsweise sind die dunkleren Streifen 31, 33 in verschiedenen Farben realisiert, vorzugsweise in Blau und in Rot. Dies wird vorteilhaft dazu verwendet, die unterschiedlichen Streifenmuster spektral zu unterscheiden.The tunnel 12 has an inner wall 24 on which here two strip patterns 26, 28 are arranged. The stripe pattern 26 consists of lighter stripes 30 and darker stripes 31, which run alternately next to one another and parallel to one another. The striped pattern 28 includes lighter stripes 32 and darker stripes 33, which are also arranged parallel to each other and side by side. In the illustrated embodiment, the darker stripes 31, 33 are spectrally different, as illustrated by different "dot densities" in Figure 1. For example, the darker stripes 31, 33 are realized in different colors, preferably blue and red is advantageously used to spectrally differentiate the different fringe patterns.
In bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen verlaufen die Streifen spiralartig an der Innenwand 24 des Tunnel entlang. In einem Ausfuhrungsbeispiel sind die Streifenmuster 26, 28 auf die Innenwand 24 des Tunnels 12 aufgemalt. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Innenwand 24 des Tunnels 12 mit einer Folie beklebt, auf der die unterschiedlichen Streifen aufgedruckt sind. In einem weiteren Ausführungsbei- spiel sind an der Innenwand 24 eine Vielzahl von Leuchtdioden hinter einem semitransparenten Schirm angeordnet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine „Tapete" aus organischen Leuchtdioden. Vorteilhaft ist es, wenn die Leuchtdioden individuell steuerbar sind. In einem Ausführungsbeispiel sind die Leuchtdioden farblich umschaltbar. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Streifenmuster auf die Innenwand des Tunnels 12 projiziert sein, und zwar entweder vom Innenraum 24 des Tunnels her oder durch eine Projektion von außen, wobei die Außenwand des Tunnels im zuletzt genannten Fall einen semitransparenten Schirm darstellt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Tunnelwände aus einem teilweise transparenten Material, das mattierte Bereiche aufweist. Das transparente Material dient zur Lichtleitung über Totalreflexion. Die mattierten Bereiche leuchten in diesem Fall.In preferred exemplary embodiments, the strips run spirally along the inner wall 24 of the tunnel. In one exemplary embodiment, the strip patterns 26, 28 are painted onto the inner wall 24 of the tunnel 12. In another embodiment, the inner wall 24 of the tunnel 12 is covered with a film on which the different stripes are printed. In a further exemplary embodiment, a plurality of light-emitting diodes are arranged behind a semitransparent screen on the inner wall 24. It is advantageous if the light-emitting diodes are individually controllable, and in one embodiment the light-emitting diodes can be switched over in color be either from the interior 24 of the tunnel or by a projection from the outside, wherein the outer wall of the tunnel in the latter case is a semi-transparent screen In another embodiment, the tunnel walls are made of a partially transparent material having frosted areas. The transparent material serves for light transmission via total reflection. The frosted areas shine in this case.
Jedes Muster 26, 28 bildet einen räumlichen Intensitätsverlauf 34, der im dargestellten Ausführungsbeispiel sinusförmig ist. Prinzipiell sind jedoch auch andere Helligkeitsverläufe möglich, wie z.B. Sägezahn- oder Dreiecksverlauf. Gemeinsam ist allen Intensitätsverläufen, dass sie eine Amplitude 35 und eine Periode 36 besitzen.Each pattern 26, 28 forms a spatial intensity curve 34, which is sinusoidal in the illustrated embodiment. In principle, however, other brightness profiles are possible, such. Sawtooth or triangular course. What is common to all intensity curves is that they have an amplitude of 35 and a period of 36.
Mit den Bezugsziffern 38 und 40 sind zwei Kameraköpfe bezeichnet, wobei der Kamerakopf 38 am vorderen Ende des Tunnels 12 angeordnet ist, während der Kamerakopf 40 am hinteren Ende angeordnet ist. Jeder Kamerakopf 38, 40 besitzt hier vier Bildaufnahmeeinheiten 42, 44, 46, 48, die mit einem definierten Abstand zueinander gestaffelt sind (siehe Fig. 4 und nachfolgende Erläuterungen). Die Blickrichtungen 50 der Bildaufnahmeeinheiten 42, 44, 46, 48 verlaufen parallel zueinander, wie dies in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt ist. In einem Ausführungsbeispiel besitzt jeder Kamerakopf 38, 40 ein variables Farbfilter 51, mit dessen Hilfe wahlweise das eine oder das andere Streifenmuster 26, 28 für die Bildaufnahme selektiert werden kann.Reference numerals 38 and 40 designate two camera heads with the camera head 38 located at the front end of the tunnel 12 while the camera head 40 is located at the rear end. Each camera head 38, 40 here has four image recording units 42, 44, 46, 48, which are staggered with a defined distance from one another (see FIG. 4 and following explanations). The viewing directions 50 of the image recording units 42, 44, 46, 48 are parallel to each other, as shown schematically in FIGS. 1 and 2. In one embodiment, each camera head 38, 40 has a variable color filter 51, with the aid of which either the one or the other stripe pattern 26, 28 can be selected for image acquisition.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, besitzt die Vorrichtung 10 hier jeweils drei Kameraköpfe 38a, 38b, 38c am vorderen Ende des Tunnels sowie drei entsprechende Kameraköpfe 40a, 40b, 40c am hinteren Ende (nicht dargestellt). Die drei Kameraköpfe 38a, 38b, 38c sind entlang der Querschnittsfläche des Tunnels 12 so verteilt, dass sie das Auto 16 vollständig aufnehmen können. Jede Bildaufnahmeeinheit 42, 44, 46, 48 ist hier als Zeilenkamera realisiert, d.h. die Bildaufnahmeeinheiten, 42, 44, 46, 48 besitzen jeweils einen Bildsensor mit einer linienförmigen Anordnung von Bildpunkten. Innerhalb jedes Kamerakopfes 38 sind die Zeilensensoren so hintereinander gestaffelt, dass sich die in Fig. 1 dargestellten Blickrichtungen 50 mit den definierten Abständen sowie die in Fig. 3 schematisch dargestellten Sehfächer 54 ergeben. Zur Erhöhung der Lichtstärke werden bevorzugt so genannte TDI-Zeilensensoren eingesetzt. Alternativ können die Bildaufnahmeeinheiten 42 bis 48 aber auch als Flächenkameras realisiert sein. In einem Ausführungsbeispiel ist jede Bildaufnahmeeinheit 42 bis 48 eine Flächenkamera mit einer matrixartigen Anordnung von Bildpunkten (nicht dargestellt), wobei von dieser matrixartigen Anordnung jeweils nur einzelne Zeilen oder Spalten ausgelesen werden, so dass die matrixartige Anordnung mit einer gestaffelten Anordnung von Zeilensensoren vergleichbar ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden die matrixartigen Anordnungen der Bildpunkte flächig ausgelesen, um auf diese Weise einen größeren Ausschnitt auf der Oberfläche 17 des Autos 16 zu erfassen. Vorzugsweise werden Abweichungen der Vorschubbewegung von der idealen Vorschubbewegung anhand der Kamerabilder rechnerisch kompensiert. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn an dem Transportwagen 20 Markierungen (hier nicht dargestellt) angeordnet sind, mit deren Hilfe Abweichungen von der idealen Vorschubbewegung detektiert werden können.As can be seen in Fig. 3, the device 10 here has three camera heads 38a, 38b, 38c at the front end of the tunnel and three corresponding camera heads 40a, 40b, 40c at the rear end (not shown). The three camera heads 38a, 38b, 38c are distributed along the cross-sectional area of the tunnel 12 so that they can completely accommodate the car 16. Each image pickup unit 42, 44, 46, 48 is realized here as a line scan camera, ie the image pickup units 42, 44, 46, 48 each have an image sensor with a line-shaped arrangement of pixels. Within each camera head 38, the line sensors are staggered one behind the other in such a way that the viewing directions 50 shown in FIG. 1 result with the defined distances and the visual fans 54 shown schematically in FIG. To increase the light intensity, so-called TDI line sensors are preferably used. Alternatively, however, the image recording units 42 to 48 can also be realized as area cameras. In one exemplary embodiment, each image acquisition unit 42 to 48 is an area camera with a matrix-like arrangement of pixels (not shown), only individual rows or columns being read out from this matrix-type arrangement, so that the matrix-like arrangement is comparable to a staggered array of line sensors. In another embodiment, the matrix-like arrangements of the pixels are read out flat in order to capture in this way a larger section on the surface 17 of the car 16. Preferably, deviations of the feed movement from the ideal feed movement are computationally compensated on the basis of the camera images. For this purpose, it is advantageous if markings (not shown here) are arranged on the transport carriage 20, with the aid of which deviations from the ideal feed movement can be detected.
In einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Bildaufnahmeeinheiten an Haltern angeordnet, die fest mit dem Transportwagen 20 gekoppelt sind. In diesem Fall werden die Bildaufnahmeeinheiten zusammen mit dem Auto 16 relativ zu dem Muster 26, 28 bewegt.In a further, not shown embodiment, a plurality of image pickup units are arranged on holders which are fixedly coupled to the trolley 20. In this case, the image pickup units are moved together with the car 16 relative to the pattern 26, 28.
Mit der Bezugsziffer 60 ist eine Auswerte- und Steuereinheit bezeichnet, die einerseits dazu ausgebildet ist, die Vorschubbewegung 18 des Autos 16 und die Bildaufnahme zu steuern. In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird das Auto 16 kontinuierlich durch den Tunnel 12 bewegt. In anderen Ausführungsbeispielen erfolgt der Vorschub schrittweise, wobei nach jeweils einem Vorschubschritt eine Bildaufnahme mit den Bildaufnahmeeinheiten 42 bis 48 erfolgt.The reference numeral 60 denotes an evaluation and control unit, which is designed on the one hand to control the advancing movement 18 of the car 16 and the image recording. In preferred embodiments, the car 16 is continuously moved through the tunnel 12. In other embodiments, the feed takes place stepwise, wherein after each feed step, an image acquisition takes place with the image recording units 42 to 48.
Fig. 4 zeigt die Oberfläche 17 an insgesamt vier verschiedenen Positionen Po, Pi, P2, P3. Außerdem sind die vier Bildaufnahmeeinheiten 42 bis 48 eines der Kameraköpfe 38, 40 dargestellt. Mit der Bezugsziffer 62 ist der relative Abstand von einer Bildaufnahmeeinheit 42 zur nächsten Bildaufnahmeeinheit 44 bezeichnet, wobei der Abstand parallel zur Vorschubrichtung 18 der Oberfläche 17 bemessen ist. Mit der Bezugsziffer 64 sind die Distanzen bezeichnet, über die die Oberfläche 17 von einer Position P0 zur nächsten Position Pi usw. verschoben wird. Mit der Bezugsziffer 66 ist ein Musterbild bezeichnet, d.h. ein Abbild des Streifenmusters 26 oder 28, das von der Oberfläche 17 reflektiert wird oder anderweitig auf der Oberfläche 17 detektiert werden kann. Bezugsziffer 66' zeigt das Musterbild 66 auf der Oberfläche 17' nach einem Vorschub um die Distanz 64.4 shows the surface 17 at a total of four different positions Po, Pi, P2, P 3 . In addition, the four image recording units 42 to 48 of one of the camera heads 38, 40 are shown. The reference numeral 62 denotes the relative distance from one image acquisition unit 42 to the next image acquisition unit 44, the distance being dimensioned parallel to the advance direction 18 of the surface 17. Reference numeral 64 denotes the distances over which the surface 17 of a Position P 0 is moved to the next position Pi, etc. Reference numeral 66 denotes a pattern image, ie, an image of the stripe pattern 26 or 28 which is reflected from the surface 17 or otherwise can be detected on the surface 17. Reference numeral 66 'shows the pattern image 66 on the surface 17' after being advanced by the distance 64.
Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, wird ein Oberflächenpunkt 68 mit der Bildaufnahmeeinheit 42 an der Position Po der Oberfläche 17 aufgenommen. Es sei angenommen, dass zum Zeitpunkt der Bildaufnahme ein dunkler Streifenbereich auf den Oberflächenpunkt 68 fällt, was in Fig. 3 anhand der Blickrichtung der Bildaufnahmeeinheit 42 in Bezug auf das Musterbild 66 dargestellt ist.As can be seen in FIG. 4, a surface point 68 is recorded with the image pickup unit 42 at the position Po of the surface 17. It is assumed that, at the time of image pickup, a dark stripe area is incident on the surface point 68, which is shown in FIG. 3 by the viewing direction of the image pickup unit 42 with respect to the pattern image 66.
Aufgrund der gewählten Abstände 62 und Distanzen 64 wird derselbe Oberflächenpunkt 68 unter gleichen optischen Bedingungen wie zuvor mit der Bildaufnahmeeinheit 44 aufgenommen. Allerdings fällt zu diesem Zeitpunkt ein anderer Teil des räumlich stationären Musters 26 auf den Oberflächenpunkt 68, was bei der Bezugsziffer 66' dargestellt ist. Ursache für die Veränderung des Musterbildes ist die relative Bewegung der Oberfläche 17 in Bezug auf das Muster 26.Due to the selected distances 62 and distances 64, the same surface point 68 is recorded under the same optical conditions as previously with the image acquisition unit 44. However, at this time, another portion of the spatially stationary pattern 26 falls on the surface point 68, which is shown at reference numeral 66 '. The reason for the change of the pattern image is the relative movement of the surface 17 with respect to the pattern 26.
Wie anhand der Darstellung in Fig. 4 nachzuvollziehen ist, wird derselbe Oberflächenpunkt 68 anschließend auch mit den weiteren Bildaufnahmeeinheiten 46, 48 aufgenommen. Durch die räumliche Verschiebung des Autos 16 relativ zu dem Muster 26, 28 entsteht an jedem Oberflächenpunkt ein zeitlicher Intensitätsverlauf 70, der die relative Position des Oberflächenpunktes 68 in Bezug auf den räumlichen Intensitätsverlauf 34 widerspiegelt. Mit den vier Bildaufhahmeeinheiten 42, 44, 46, 48 erhält man zu jedem Oberflächenpunkt 68 vier Primärbilder, die Momentanbilder des zeitlichen Intensitätsverlaufs 70 darstellen.As can be understood from the illustration in FIG. 4, the same surface point 68 is subsequently also recorded with the further image recording units 46, 48. Due to the spatial displacement of the car 16 relative to the pattern 26, 28, a temporal intensity profile 70 arises at each surface point, which reflects the relative position of the surface point 68 with respect to the spatial intensity profile 34. With the four image pickup units 42, 44, 46, 48, four primary images representing instantaneous images of the temporal intensity profile 70 are obtained for each surface point 68.
Wie man anhand der Fig. 1 und 2 erkennen kann, besitzt die neue Vorrichtung 10 die Möglichkeit, verschiedene Muster 26, 28 mit verschiedenen räumlichen Perioden 36a, 36b und dementsprechend verschiedenen Ortsfrequenzen zu erzeugen. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel, in dem die Muster 26, 28 mit Hilfe von (organischen) Leuchtdioden erzeugt werden, werden diese Leuchtdioden entsprechend unterschiedlich angesteuert. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Tunnel 12 so lang ist, dass die Muster mit den verschiedenen Perioden 36a, 36b entlang der Vorschubrichtung 18 hintereinander angeordnet sind. In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das hier in den Figuren nicht dargestellt ist, sind die Intensitätsverläufe 34a, 34b mit den verschiedenen Perioden 36a, 36b übereinander und/oder ineinander verschachtelt angeordnet, wobei die verschiedenen Intensitätsverläufe 34a, 34b dann vorteilhafterweise in unterschiedlichen Farben realisiert sein können. Ein solches Ausführungsbeispiel ermöglicht es, die Primärbilder mit mehreren Mustern aufzunehmen.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the new device 10 has the possibility of producing different patterns 26, 28 with different spatial periods 36a, 36b and correspondingly different spatial frequencies. In one advantageous embodiment, in which the patterns 26, 28 are generated by means of (organic) light-emitting diodes, these LEDs are driven accordingly different. However, it is also conceivable that the tunnel 12 is so long that the patterns with the different periods 36a, 36b along the feed direction 18 are arranged one behind the other. In a further exemplary embodiment, which is not shown here in the figures, the intensity profiles 34a, 34b with the different periods 36a, 36b are arranged one above the other and / or one inside the other, wherein the different intensity profiles 34a, 34b can then advantageously be realized in different colors , Such an embodiment makes it possible to record the primary images with multiple patterns.
Die verschiedenen Intensitätsverläufe 34a, 34b werden nach dem neuen Verfahren vorteilhaft dazu verwendet, um die Streucharakteristik der Oberfläche 17 des Autos 16 zu vermessen. Ein Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens wird nachfolgend anhand Fig. 5 erläutert.The various intensity profiles 34a, 34b are advantageously used according to the new method in order to measure the scattering characteristic of the surface 17 of the car 16. An embodiment of the new method will be explained below with reference to FIG. 5.
Im Schritt 72 wird zunächst die Anfangsposition x der Oberfläche entlang der Vorschubrichtung 18 bestimmt. Dies kann in bekannter Weise mit Hilfe von Positionsgebern erfolgen, die entlang der Tunnelachse 15 angeordnet sind. Anschließend wird im Schritt 74 eine Zählvariable n auf Null gesetzt. Im nächsten Schritt 76 wird die Zählvariable um 1 inkrementiert. Gemäß Schritt 78 wird ein erster Intensitätsverlauf 34a mit einer ersten räumlichen Periode 36a an der Innenwand 24 des Tunnels erzeugt. Anschließend werden in Schritt 80 Primärbilder #la.n/#2a.n/#3a.n/#4a.n mit den vier Bildaufnahmeeinheiten 42 bis 48 aufgenommen. Bild #la.n bezeichnet hier ein Primärbild, das mit der ersten Bildaufnahmeeinheit 42 im Iterationsschritt n aufgenommen wurde, wobei der erste Intensitätsverlauf 34a mit der ersten Periode 36a auf die zu inspizierende Oberfläche 17 fällt. Bild #2a.n bezeichnet dementsprechend ein Primärbild, das im Iterationsschritt n mit der zweiten Bildaufnahmeeinheit 44 aufgenommen wurde etc.In step 72, the initial position x of the surface along the feed direction 18 is first determined. This can be done in a known manner with the aid of position sensors, which are arranged along the tunnel axis 15. Subsequently, in step 74, a count variable n is set to zero. In the next step 76, the count variable is incremented by one. According to step 78, a first intensity profile 34a having a first spatial period 36a is generated on the inner wall 24 of the tunnel. Subsequently, in step 80, primary images # 1a.n / # 2a.n / # 3a.n / # 4a.n are recorded with the four image capturing units 42 to 48. Image # la.n here denotes a primary image which was taken with the first image recording unit 42 in the iteration step n, wherein the first intensity profile 34a coincides with the first period 36a on the surface 17 to be inspected. Image # 2a.n accordingly denotes a primary image that was taken in the iteration step n with the second image recording unit 44, etc.
Gemäß Schritt 82 wird anschließend ein weiterer Intensitätsverlauf 34b mit einer weiteren Periode 36b an den Innenwänden des Tunnels erzeugt. Gemäß Schritt 84 wird eine weitere Bilderserie #lb.n/#2b.n/#3b.n/#4b.n aufgenommen. Entsprechend der Schleife 86 können weitere Bilderserien mit weiteren Intensitätsverläufen aufgenommen werden. In bevorzugten Ausführungsbeispielen werden zumindest vier Bilderserien mit jeweils unterschiedlichen Intensitätsverläufen aufgenommen. Je mehr Intensitätsverläufe mit verschiedene Perioden/Ortsfrequenzen aufgenommen werden, desto genauer lässt sich das Tiefpassverhalten der Oberfläche 17 bestimmen.In accordance with step 82, a further intensity profile 34b is then generated with a further period 36b on the inner walls of the tunnel. According to step 84 another picture series # lb.n / # 2b.n / # 3b.n / # 4b.n is taken. Corresponding to the loop 86, further image series with further intensity profiles can be recorded. In preferred exemplary embodiments, at least four image series with respectively different intensity profiles are recorded. The more intensity curves with different periods / spatial frequencies are recorded, the more accurately the low-pass behavior of the surface 17 can be determined.
Gemäß Schritt 88 wird das Auto 16 mit der Oberfläche 17 anschließend um die Distanz 64 vorgeschoben (Position Pi in Fig. 4). Anschließend erfolgt im Schritt 90 eine Abfrage, ob genügend Iterationsschritte durchgeführt wurden, so dass vorteilhaft zumindest vier Primärbilder für jeden zu inspizierenden Oberflächenpunkt 68 zur Verfügung stehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird geprüft, ob der Iterationszähler n = 4 s ist, wobei s im einfachsten Fall = 1 ist. Wenn die Überprüfung im Schritt 90 ergibt, dass noch nicht genügend Iterationsschritte durchlaufen wurden, kehrt das Verfahren gemäß Schleife 92 zum Schritt 76 zurück, und es werden weitere Bilderserien mit den vier Bildaufnahmeeinheiten aufgenommen.After step 88, the car 16 is then advanced with the surface 17 by the distance 64 (position Pi in Fig. 4). Subsequently, a query is made in step 90 as to whether sufficient iteration steps have been carried out, so that advantageously at least four primary images are available for each surface point 68 to be inspected. In the illustrated embodiment, it is checked whether the iteration counter n = 4 s, where s in the simplest case = 1. If the check in step 90 shows that not enough iteration steps have been completed, the method returns to step 76 according to loop 92, and further image series with the four image acquisition units are recorded.
Nachdem die benötigte Anzahl der Schleifendurchläufe 90 erreicht ist, stehen genügend Bilder zur Auswertung zur Verfügung. Gemäß Schritt 94 werden zunächst die lokalen Amplituden a(x,y) des zeitlichen Intensitätsverlaufs bestimmt, der sich aufgrund der Verschiebung des ersten Intensitätsverlaufs 34a relativ zu der Oberfläche 17 an den Oberflächenpunkten 68 ergibt. Für den hier bevorzugten Fall, bei dem ein sinusförmiger Intensitätsverlauf 34a verwendet wird und bei dem vier Primärbilder im Abstand von jeweils 90° aufgenommen werden, lassen sich die lokalen Amplituden a(x,y) nach folgender Formel berechnen:After the required number of loop passes 90 has been reached, enough images are available for evaluation. According to step 94, firstly the local amplitudes a (x, y) of the temporal intensity profile which results from the displacement of the first intensity profile 34a relative to the surface 17 at the surface points 68 are determined. For the preferred case here, in which a sinusoidal intensity profile 34a is used and in which four primary images are recorded at intervals of 90 °, the local amplitudes a (x, y) can be calculated according to the following formula:
Figure imgf000022_0001
Dabei bezeichnen Ii, I2, I3 und I4 die lokalen Intensitätswerte, die sich an den einzelnen Oberflächenpunkten 68 mit den Koordinaten x,y in den vier Primärbildern der Bilderserie ergeben.
Figure imgf000022_0001
Here, Ii, I 2 , I 3 and I 4 denote the local intensity values which result at the individual surface points 68 with the coordinates x, y in the four primary images of the image series.
Gemäß Schritt 96 werden anschließend die lokalen Amplituden b(x,y) des zeitlichen Intensitätsverlaufs bestimmt, der sich bei Verwendung des oder der weiteren räumlichen Intensitätsverläufe 34b ergibt.According to step 96, the local amplitudes b (x, y) of the temporal intensity profile which results when using the additional spatial intensity profile or paths 34b are then determined.
Gemäß Schritt 98 werden anhand der verschiedenen lokalen Amplituden a, b lokale Ortsfrequenzgänge F(x,y) bestimmt. Mit anderen Worten wird eine Charakteristik bestimmt, die für jeden zu inspizierenden Oberflächenpunkt die lokale Amplitude in Abhängigkeit von der räumlichen Periode des jeweils verwendeten Intensitätsverlaufs angibt. Gemäß Schritt 100 wird anschließend eine Fourier-Transformation der lokalen Frequenzgänge F(x,y) durchgeführt. Mit Hilfe der Fourier-Transformation erhält man die lokalen Streucharakteristiken der Oberfläche an den einzelnen Oberflächenpunkten x,y.According to step 98, local spatial frequency responses F (x, y) are determined on the basis of the different local amplitudes a, b. In other words, a characteristic is determined which, for each surface point to be inspected, indicates the local amplitude as a function of the spatial period of the respectively used intensity profile. According to step 100, a Fourier transformation of the local frequency responses F (x, y) is then performed. The Fourier transformation is used to obtain the local scattering characteristics of the surface at the individual surface points x, y.
Im Schritt 102 wird dann eine Kenngröße bestimmt, die für eine globale Streucharakteristik der Oberfläche repräsentativ ist. Die Kenngröße kann vorteilhaft ein Mittelwert aus den lokalen Streucharakteristiken sein. In anderen Ausführungsbeispielen ist die Kenngröße eine ortsabhängige, d.h. von den Oberflächenpunkten der Oberfläche abhängige Funktion, die die lokalen Streucharakteristiken angibt.In step 102, a parameter is then determined which is representative of a global scattering characteristic of the surface. The parameter may advantageously be an average of the local scattering characteristics. In other embodiments, the characteristic is a location-dependent, i. function dependent on the surface points of the surface, indicating the local scattering characteristics.
Gemäß Schritt 104 wird anschließend ein optimaler Intensitätsverlauf 34 ausgewählt. „Optimal" bedeutet beispielsweise, dass ein Intensitätsverlauf mit der kleinstmögli- chen Periode ausgewählt wird (maximal Ortsfrequenz), bei dem die einzelnen Perioden in den aufgenommenen Primärbildern noch voneinander unterschieden werden können. Mit anderen Worten wird hier ein Intensitätsverlauf mit der maximal möglichen Ortsfrequenz ausgewählt, bei der die diffuse Streuung noch unterdrückt ist. Gemäß Schritt 106 werden anschließend weitere lokale Eigenschaften der Oberfläche bestimmt. Dies beinhaltet insbesondere die lokalen Phasenlagen φ(x,y) der zeitlichen Intensitätsverläufe relativ zu der Phasenlage des ausgewählten, optimalen Intensitätsverlaufs 34. Die lokalen Phasenlagen φ(x,y) sind für die lokalen Neigungen der Oberflächenpunkte repräsentativ. Sie lassen sich nach folgender Formel bestimmen:After step 104, an optimal intensity profile 34 is subsequently selected. "Optimal" means, for example, that an intensity profile with the smallest possible period is selected (maximum spatial frequency), in which the individual periods in the recorded primary images can still be distinguished from one another, in other words an intensity profile with the maximum possible spatial frequency is selected here , in which the diffuse scattering is still suppressed. Step 106 then determines further local surface properties. This includes in particular the local phase positions φ (x, y) of the temporal intensity profiles relative to the phase position of the selected, optimal intensity profile 34. The local phase positions φ (x, y) are representative of the local inclinations of the surface points. They can be determined according to the following formula:
φ(x,y) = atan2[- (I2 - I4J1(I1 -I3)]φ (x, y) = atan2 [- (I 2 -I 4 J 1 (I 1 -I 3 )]
mitWith
arctan^ für x > 0 arctan |- + π für x < 0, y > 0 arctan|- -π für x < 0, y < 0 atan2(y,x) : = x arctan ^ for x> 0 arctan | - + π for x <0, y> 0 arctan | - -π for x <0, y <0 atan2 (y, x): = x
+ π/2 für x = 0, y > 0+ π / 2 for x = 0, y> 0
-π/2 für x = 0, y < 0-π / 2 for x = 0, y <0
0 für x = 0, y = 0.0 for x = 0, y = 0.
Des Weiteren wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein lokaler Mittelwert Iavg(x,y) der Intensitätswerte bestimmt. Die entsprechende Formel dazu lautet:
Figure imgf000024_0001
Furthermore, in a preferred embodiment, a local average Iav g (x, y) of the intensity values is determined. The corresponding formula is:
Figure imgf000024_0001
Dieser lokale Mittelwert ist für den Grauwert der Oberfläche an den einzelnen Oberflächenpunkten und damit für die lokale Reflektanz repräsentativ.This local mean value is representative of the gray value of the surface at the individual surface points and thus for the local reflectance.
Fig. 6 verdeutlicht das Konzept des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dieselben Elemente wie zuvor.Fig. 6 illustrates the concept of the new method and the new device. Like reference numerals designate the same elements as before.
In Fig. 6 sind verschiedene Intensitätsverläufe 34a, 34b, 34c, 34d mit verschiedenen Perioden/Ortsfrequenzen symbolisch dargestellt. Die mehreren Intensitätsverläufe können farblich kodiert sein, so dass sie voneinander unterschieden werden können. Alternativ hierzu werden die verschiedenen Intensitätsverläufe zeitlich nacheinander über der Oberfläche 17 erzeugt, oder sie werden mit Hilfe eines kombinierten Musters erzeugt, wie dies in der älteren internationalen Anmeldung mit dem Aktenzeichen PCT/EP2008/005683 beschrieben ist, die hier durch Bezugnahme volständig aufgenommen ist.FIG. 6 shows symbolically different intensity profiles 34a, 34b, 34c, 34d with different periods / spatial frequencies. The multiple intensity gradients can be color-coded so that they can be distinguished from each other. Alternatively, the various intensity traces are generated one after the other over the surface 17, or they are generated by means of a combined pattern, as described in the earlier International Application Serial No. PCT / EP2008 / 005683, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Bei der Bezugsziffer 68 ist ein Oberflächenpunkt der Oberfläche 17 mit zwei verschiedenen Strahlungskeulen 110, 112 dargestellt. Die Strahlungskeule 110 zeigt die Streucharakteristik des Oberflächenpunktes 68, wenn der Oberflächenpunkt 68 ein diffus streuender Punkt (Lambert-Strahler) ist. Die Strahlungskeule 112 zeigt demgegenüber den Fall, dass der Oberflächenpunkt 68 stark spiegelt. Mit der Bezugsziffer 114 ist symbolisch der Winkelbereich dargestellt, aus dem Lichtstrahlen, die auf den Oberflächenpunkt 68 fallen, zu der Bildaufnahmeeinheit 38 reflektiert werden. Bei der Bezugsziffer 116 ist der entsprechende Winkelbereich für die schmale Strahlungskeule 112 dargestellt. Wie man anhand der Blickwinkel 114, 116 erkennen kann, reflektiert ein Oberflächenpunkt 68 mit einem Lambertschen Verhalten Licht aus einem wesentlich größeren Winkelbereich zu der Bildaufnahmeeinheit 38 als ein Oberflächenpunkt mit einer schmalen Strahlungskeule 112. Daher kann ein Intensitätsverlauf 34b, 34c, 34d mit höheren Ortsfrequenzen bei einer Betrachtung über den diffus streuenden Oberflächenpunkt 68 nicht mehr in helle und dunkle Bereiche aufgelöst werden. Mit anderen Worten sieht die Bildaufnahmeeinheit 38 nur ein verwaschenes Graubild von den Intensitätsverläufen mit höheren Ortsfrequenzen. Demgegenüber können die hellen und dunklen Streifen voneinander unterschieden werden, wenn die Intensitätsverläufe 34a bis 34d über einen spiegelnden Oberflächenpunkt 68 mit einer schmalen Strahlungskeule 112 betrachtet werden. Der Frequenzgang der spiegelnden Oberfläche besitzt eine wesentlich höhere Durchlassfrequenz als der Frequenzgang der diffus streuenden Oberfläche. Indem man nun die Oberfläche mit mehreren Intensitätsverläufen verschiedener Perioden/Ortsfrequenzen untersucht, lässt sich die Strahlungskeule 110, 112 messtechnisch sehr einfach und schnell bestimmen. In bevorzugten Ausführungsbeispielen werden die Gegenstände in „defektfrei" und „nicht defektfrei" klassifiziert, indem die individuellen Eigenschaften der inspizierten Oberfläche mit einer Referenz verglichen werden. Die Referenz wird vorteilhaft in Form eines Parameterdatensatzes bereitgestellt, der Referenz- oder Vergleichswerte für eine Vielzahl von Oberflächeneigenschaften enthält, die eine als defektfrei klassifizierte Oberfläche repräsentieren. In bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen wird ein Parameterdatensatz, der für einen individuellen Prüflingstyp, wie etwa einen verchromten Löffel, erstellt wurde, für die Klassifizierung ähnlicher aber abweichender Prüflingstypen verwendet, wenn sich anhand der bestimmten Kenngröße zeigt, dass die Streueigenschaften der Oberfläche bei beiden Prüflingstypen gleich oder zumindest weitgehend gleich sind. Es versteht sich, dass der vorhandene Parameterdatensatz an die individuellen Eigenschaften des neuen Prüflingstyps angepasst werden kann. Wenn ein Güteparameter beispielsweise die Anzahl zugelassener Oberflächen- defekt pro Gegenstand repräsentiert, kann es erforderlich sein, diese Anzahl in Abhängigkeit von der Größe des jeweiligen Prüflingstyps zu variieren. Andererseits kann ein anderer Güteparameter, der einen minimal erforderlichen Glanzgrad repräsentiert, ohne Anpassung beibehalten werden, wenn die Oberflächen der beiden Prüflingstypen weitgehend gleich sind, weil sie etwa mit demselben Herstellungsverfahren hergestellt wurden. Die Entscheidung über die Übertragbarkeit von Güteparametern in Abhängigkeit von der hier bestimmten Kenngröße ist sehr vorteilhaft mit einem kompakten Handgerät (hier nicht dargestellt) möglich, das einen integrierten Mustergenerator zum Erzeugen der verschiedenen Streifenmuster, ein integriertes Display zur Anzeige der verschiedenen Streifenmuster, eine integrierte Kamera zur Aufnahme der Primärbilder und eine integrierte Auswerte- und Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Kenngröße automatisiert zu bestimmen und anzuzeigen. Reference numeral 68 represents a surface point of the surface 17 having two distinct lobes 110, 112. The radiation lobe 110 shows the scattering characteristic of the surface point 68 when the surface point 68 is a diffuse scattering point (Lambert radiator). The radiation lobe 112, on the other hand, shows the case that the surface point 68 strongly reflects. Reference numeral 114 symbolically represents the angular range from which light rays falling on the surface point 68 are reflected to the image pickup unit 38. At reference numeral 116, the corresponding angular range for the narrow beam 112 is shown. As can be seen from the viewpoints 114, 116, a surface point 68 with Lambertian behavior reflects light from a much larger angle range to the image capture unit 38 than a surface point with a narrow radiation lobe 112. Therefore, an intensity trace 34b, 34c, 34d can be at higher spatial frequencies when viewed through the diffusely scattering surface point 68, they are no longer resolved into light and dark areas. In other words, the image acquisition unit 38 only sees a blurred gray image of the intensity curves with higher spatial frequencies. On the other hand, the light and dark stripes can be distinguished from each other when the intensity traces 34a to 34d are viewed through a specular surface point 68 having a narrow radiation lobe 112. The frequency response of the specular surface has a much higher transmission frequency than the frequency response of the diffusely diffusing surface. By now examining the surface with several intensity curves of different periods / spatial frequencies, the radiation lobe 110, 112 can be determined very easily and quickly by measurement. In preferred embodiments, the articles are classified into "defect-free" and "non-defect-free" by comparing the individual properties of the inspected surface with a reference. The reference is advantageously provided in the form of a parameter data set containing reference or comparison values for a plurality of surface properties representing a surface classified as defect-free. In preferred embodiments, a parameter data set created for an individual sample type, such as a chromed spoon, is used to classify similar but different types of samples when the particular characteristic indicates that the surface scatter properties are the same or at least the same for both types of samples are largely the same. It is understood that the existing parameter data record can be adapted to the individual properties of the new type of test object. For example, if a quality parameter represents the number of allowed surface defects per article, it may be necessary to vary that number depending on the size of the particular type of sample. On the other hand, if the surfaces of the two types of specimens are substantially the same, because they were made using the same manufacturing process, another quality parameter representing a minimum required gloss level can be maintained without adaptation. The decision on the transferability of quality parameters as a function of the parameter determined here is very advantageously possible with a compact hand-held device (not shown here), which has an integrated pattern generator for generating the different stripe patterns, an integrated display for displaying the different stripe patterns, an integrated camera for recording the primary images and an integrated evaluation and control unit, which is designed to automatically determine the parameter and display.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum optischen Inspizieren einer Oberfläche (17) an einem Gegenstand (16), mit den Schritten:A method of optically inspecting a surface (17) on an article (16), comprising the steps of:
Bereitstellen eines Musters (26, 28), das einen ersten räumlichen Intensitätsverlauf (34a) mit einer ersten räumlichen Periode (36a) bildet,Providing a pattern (26, 28) forming a first spatial intensity profile (34a) having a first spatial period (36a),
Positionieren des Gegenstandes (16) mit der Oberfläche (17) relativ zu dem Muster (26, 28) derart, dass der erste räumliche Intensitätsverlauf (34a) auf die Oberfläche (17) fällt,Positioning the article (16) with the surface (17) relative to the pattern (26, 28) such that the first spatial intensity profile (34a) falls on the surface (17),
Aufnehmen (80) einer Anzahl von ersten Primärbildern (66, 66'), die die Oberfläche (17) mit dem ersten räumlichen Intensitätsverlauf (34a) zeigen, undTaking (80) a number of first primary images (66, 66 ') showing the surface (17) with the first spatial intensity profile (34a), and
Bestimmen (94-102) von Eigenschaften der Oberfläche (17) in Abhängigkeit von den Primärbildern (66, 66'),Determining (94-102) properties of the surface (17) in dependence on the primary images (66, 66 '),
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer räumlicher Intensitätsverlauf (34b, 34c, 34d) mit zumindest einer weiteren räumlichen Periode (36b) bereitgestellt wird, wobei die erste und die weitere räumliche Periode (36a, 36b) verschieden voneinander sind, wobei eine Anzahl von weiteren Primärbildern (66, 66') aufgenommen wird, die die Oberfläche (17) mit dem weiteren räumlichen Intensitätsverlauf (34b, 34c, 34d) zeigen, und wobei in Abhängigkeit von den ersten und weiteren Primärbildern (66, 66') zumindest eine Kenngröße bestimmt (102) wird, die für eine Streucharakteristik (110, 112) der Oberfläche (17) repräsentativ ist. characterized in that at least one further spatial intensity profile (34b, 34c, 34d) is provided with at least one further spatial period (36b), the first and further spatial periods (36a, 36b) being different from each other, a number of others Primary images (66, 66 ') is recorded, showing the surface (17) with the further spatial intensity curve (34b, 34c, 34d), and wherein at least one characteristic determined in dependence on the first and further primary images (66, 66') (102) representative of a scattering characteristic (110, 112) of the surface (17).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der weitere Intensitätsverlauf (34a-34d) eine sich räumlich zumindest weitgehend kontinuierlich ändernde Lichtintensität aufweisen.2. The method according to claim 1, characterized in that the first and the further intensity profile (34a-34d) have a spatially at least substantially continuously changing light intensity.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Primärbilder (66, 66') aufgenommen werden, die den ersten und den weiteren Intensitätsverlauf (34a-34d) zeigen, wobei die Oberfläche (17) in jedem der zumindest drei Primärbilder (66, 66') eine andere Position relativ zu dem jeweiligen Intensitätsverlauf (34a-34d) besitzt.3. The method of claim 1 or 2, characterized in that at least three primary images (66, 66 ') are recorded showing the first and the further intensity profile (34a-34d), wherein the surface (17) in each of the at least three Primary images (66, 66 ') has a different position relative to the respective intensity profile (34a-34d).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest drei Primärbilder (66, 66') mit gleicher Blickrichtung (50) relativ zu der zu inspizierenden Oberfläche (17) aufgenommen werden.4. The method according to claim 3, characterized in that the at least three primary images (66, 66 ') are recorded with the same viewing direction (50) relative to the surface to be inspected (17).
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (17) eine Vielzahl von Oberflächenpunkten (68) besitzt, an denen durch die jeweils andere Position ein lokaler zeitlicher Intensitätsverlauf (70) mit einem lokalen Amplitudenwert entsteht, wobei in Abhängigkeit von den lokalen Amplitudenwerten lokale Streucharakteristiken (110, 112) für die Vielzahl der Oberflächenpunkte (68) bestimmt (94-100) werden.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the surface (17) has a plurality of surface points (68), at which by the respective other position, a local time intensity curve (70) is formed with a local amplitude value, wherein in dependence from the local amplitude values, local scattering characteristics (110, 112) for the plurality of surface points (68) are determined (94-100).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße in Abhängigkeit von den lokalen Streucharakteristiken (110, 112) bestimmt (102) wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the characteristic in dependence on the local Streucharakteristiken (110, 112) is determined (102).
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Primärbilder (66) außerdem lokale Oberflächenneigungen für die Vielzahl der Oberflächenpunkte bestimmt (106) werden. 7. The method of claim 5 or 6, characterized in that based on the primary images (66) also determines local surface slopes for the plurality of surface points (106).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Kenngröße ein definierter räumlicher Intensitätsverlauf (34) bestimmt (104) wird, um die lokalen Oberflächenneigungen zu bestimmen.8. The method according to claim 7, characterized in that depending on the characteristic a defined spatial intensity curve (34) is determined (104) to determine the local surface slopes.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die räumlichen Intensitätsverläufe (34) räumlich stationär gehalten werden, wobei der Gegenstand (16) mit der Oberfläche (17) relativ zu den räumlichen Intensitätsverläufen (34) verschoben wird, um die zumindest drei Primärbilder (66) aufzunehmen.9. The method according to any one of claims 3 to 8, characterized in that the spatial intensity curves (34) are kept spatially stationary, wherein the object (16) with the surface (17) relative to the spatial intensity gradients (34) is moved to to record the at least three primary images (66).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Kenngröße ein Datensatz bestimmt wird, der eine defektfreie Oberfläche (17) an dem Gegenstand (16) repräsentiert.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that a data set is determined depending on the characteristic, which represents a defect-free surface (17) on the object (16).
11. Vorrichtung zum optischen Inspizieren einer Oberfläche (17) an einem Gegenstand (16), mit11. A device for optically inspecting a surface (17) on an object (16), with
einem Muster (26, 28), das einen ersten räumlichen Intensitätsverlauf (34a) mit einer ersten räumlichen Periode (36a) bildet,a pattern (26, 28) forming a first spatial intensity profile (34a) having a first spatial period (36a),
einer Aufnahme (20) zum Positionieren des Gegenstandes (16) mit der Oberfläche (17) relativ zu dem Muster (26, 28) derart, dass der erste räumliche Intensitätsverlauf (34a) auf die Oberfläche (17) fällt,a receptacle (20) for positioning the article (16) with the surface (17) relative to the pattern (26, 28) such that the first spatial intensity profile (34a) falls on the surface (17),
zumindest einer Bildaufnahmeeinheit (38, 40) zum Aufnehmen einer Anzahl von ersten Primärbildern (66, 66'), die die Oberfläche (17) mit dem ersten räumlichen Intensitätsverlauf (34a) zeigen, undat least one image pickup unit (38, 40) for picking up a number of first primary images (66, 66 ') showing the surface (17) with the first spatial intensity profile (34a), and
einer Auswerteeinheit (60) zum Bestimmen von Eigenschaften der Oberfläche (17) in Abhängigkeit von den Primärbildern (66, 66'), gekennzeichnet durch zumindest einen weiteren räumlichen Intensitätsverlauf (34b, 34c, 34d) mit einer weiteren räumlichen Periode (36b), wobei die erste und die weitere räumliche Periode (36a, 36b) verschieden voneinander sind, und eine Steuereinheit (60), die dazu ausgebildet ist, mit Hilfe der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit (38, 40) eine Anzahl von weiteren Primärbildern (66, 66') aufzunehmen, wobei die weiteren Primärbilder (66, 66') die Oberfläche (17) mit dem weiteren räumlichen Intensitätsverlauf (34b, 34c, 34d) zeigen, und wobei die Auswerteeinheit (60) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den ersten und weiteren Primärbildern (66) zumindest eine Kenngröße zu bestimmen (94-102), die für eine Streucharakteristik (110, 112) der Oberfläche (17) repräsentativ ist.an evaluation unit (60) for determining properties of the surface (17) as a function of the primary images (66, 66 '), characterized by at least one further spatial intensity profile (34b, 34c, 34d) having a further spatial period (36b), the first and the further spatial period (36a, 36b) being different from one another, and a control unit (60) designed for this purpose is, with the help of the at least one image pickup unit (38, 40) to record a number of further primary images (66, 66 '), the further primary images (66, 66') the surface (17) with the further spatial intensity profile (34b, 34c , 34d), and wherein the evaluation unit (60) is designed to determine (94-102) at least one characteristic (94-102) dependent on the first and further primary images (66) that is suitable for a scattering characteristic (110, 112) of the surface ( 17) is representative.
12. Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem Datenträger gespeichert ist und der dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird. A computer program with program code stored on a data carrier and adapted to carry out a method according to any one of claims 1 to 10 when the program code is executed on a computer.
PCT/EP2008/011127 2007-12-27 2008-12-29 Method and apparatus for optically inspecting a surface of an object WO2009083251A1 (en)

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