WO2015022271A1 - Verfahren und vorrichtung zum erfassen von defekten einer ebenen oberfläche - Google Patents

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images
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Achim RAULF
Sascha Lang
Horst Janssen
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
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    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8914—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the material examined
    • G01N2021/8918—Metal

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting defects of a plane
  • the invention relates to an apparatus for carrying out such a method.
  • flat products are usually understood to mean all rolled products present in the hot or cold-rolled state as strip, sheet metal, blank or blank.
  • optical methods are recommended. However, surface defects can often be difficult to detect with optical methods without prior preparation of the surface to be examined. Therefore, the surface portions to be examined each of
  • the surface section to be examined is illuminated, for which purpose the camera can be assigned a lighting arrangement, such as a luminaire.
  • the image is displayed on a display, so that the
  • the defects In order to detect surface defects with known methods and devices, however, the defects must have a certain minimum size.
  • the minimum size of defects depends on the resolution or pixel size used. Often, depending on the product already defects with a corresponding minimum size.
  • the present invention is therefore based on the object, the method and the device respectively of the aforementioned type and previously described in such a way and further develop that the reliable detection of small and smallest defects of planar surfaces can be further improved, so that different De Stamm pointen distinguished and can be classified.
  • This object is achieved according to claim 1, by a method of the type mentioned, in which a surface to be examined of a lighting unit is illuminated, in which of the surface to be examined by means of a camera unit at least two shots with different exposure are generated while the to be examined
  • At least the images produced with different exposure are transferred from the surface section to be examined to an image processing unit and by the image processing unit by superposition
  • At least one of the images to be examined of the surface section to be examined is used to produce an image for detecting defects.
  • Claim 10 characterized in that a lighting unit for illuminating a surface section to be examined is provided, that a camera unit for generating at least two shots of the examined
  • Overlay at least of the two images produced with different exposure of the surface to be examined is provided.
  • the invention has recognized that even small and smallest defects of even
  • Product surfaces such as metal products, such as in the form of tapes, blanks, blanks, sheets or semi-finished can be reliably detected when produced by the surface to be examined successively several differently exposed images and these recordings are fed to an evaluation.
  • an image with very high contrast can be generated by superposition of the images, on which
  • the recordings can be at least partially overlaid.
  • a superimposition of the images leads to an increase in the contrast, whereby, for example, a pixel-based overlay or an object-based overlay can take place.
  • a pixel-based overlay the pixels of the images are at least in the
  • An object-based overlay overlays only those pixels that can be assigned to specific objects. These objects may be surface defects or objects that are, with a certain probability, a surface defect. Whether this is actually the case can be determined, for example, as a result of the higher contrast after the overlay.
  • An object-based overlay may have the advantage that only recognized as relevant areas of the images must be superimposed, which can reduce the computational effort. However, it must first be determined which areas can be relevant, which in turn means an additional effort.
  • the overlay image is a new image in which the subject can match the images used to create the image.
  • the picture as such does not correspond to any of the recordings, but is only produced from these recordings.
  • the image produced can in principle have a higher contrast, the more images of different exposure of the overlay are used.
  • the exposures may be chosen such that at least one shot is overexposed and at least one shot is underexposed. Alternatively or additionally, of course, a shot can be generated at an optimal exposure. Then high contrasts can be calculated by superimposing
  • the recordings can be necessary as to their Distinguish clearly already exposure, so that it can be calculated from a new image with high contrast.
  • a recording may be overexposed if the surface section to be examined remains uniform, a photograph underexposed, and a photograph to be exposed substantially correctly or optimally. From these images, a very high-contrast image is then generated in the image processing unit by overlaying. In the case of those to be classified and, if necessary, classified according to their nature
  • Surface defects can basically be any local anomaly of the surface.
  • Corresponding defects can be, for example, elevations, depressions, structural deviations and / or deviations of the composition.
  • the elevations may be formed by the material of the product and / or a foreign material adhering to the product.
  • the elevations such as the depressions may be formed, for example point or elongated.
  • Wells can therefore be roughly in the shape of craters or
  • the surface defect may also be characterized by a local deviation with regard to the structure and / or the composition of the product, as long as it is optically detectable.
  • a structure for example, a crystal structure, a microstructure, an (an) isotropy or the like can be understood.
  • the image processing thus leads to an increase in contrast to the individual images, which are the basis of the overlay.
  • the contrast can also only be increased locally, for example if it has previously been determined that these sections of the image are relevant for the detection and / or classification of surface defects.
  • the image processing unit can thus use an object-based overlay.
  • the quality of the image may depend on the direction of the surface to be examined
  • Lighting unit is illuminated. So that the surface defects in the
  • the surface section to be examined can offer itself from one direction in the image
  • the surface section to be examined is preferably illuminated successively from different directions, and when the surface section to be examined is illuminated from each individual direction, at least one image of the surface section to be examined is produced.
  • These recordings can then be fed to the image processing unit as described.
  • at least two, preferably at least three images are produced with different exposure.
  • it is further preferred if, when the surface section to be examined is illuminated from a plurality of directions, in particular each individual direction, in each case a plurality of exposures with different exposure are generated.
  • two images are generated, one of which
  • Image overexposed and a shot underexposed Further preferred may add a third shot, which is essentially correctly or optimally exposed. If necessary, further overexposed and / or underexposed images may be added. It can be done so that only the shots of the
  • Image processing unit are superimposed to a new image that were taken in the same lighting situation. Then it can then be determined on the basis of the superimposition for each illumination situation determined separate images, which image for the detection and classification of
  • Lighting unit include multiple lights. As a result of the different lights for different illumination of the surface to be examined, neither the lighting unit or the lamp nor the camera must be moved or swung. In this way the method and the device are considerably simplified. In addition, the life and reliability of the device, in particular the lighting unit and the camera unit are increased. Although it would be structurally easier to pivot the camera, but it requires an additional drive and an additional control. In addition, according to the invention exactly predetermined ratios of lighting unit and camera on the one hand to each other and on the other hand to be examined
  • examining surface section of several lights in succession is illuminated differently.
  • the luminaires are aligned in such a way that the luminaires sequentially exclude the surface section to be examined
  • the illumination can thus be carried out successively from different sides of the surface section to be examined.
  • the surface section to be examined can be illuminated from different angles relative to the surface section to be examined. Depending on the nature of the defect, it can be better recognized if the surface is illuminated from a direction that includes a very small angle with the surface. Other defects can be better recognized if the illumination direction and the surface are at a significantly greater angle
  • Illumination state is used, wherein one or more at least partially different lights are used to provide a different lighting state.
  • the surface section to be examined from different directions with light of different color. It can also be varied when lighting from one direction, the color for two consecutive shots. However, this is preferred only in exceptional cases. So the light can be for
  • different recordings have a different wavelength distribution. If necessary, these can each be monochromatic light. Particularly useful can be used as different colors, such as the easier evaluation half, the primary colors blue, red and / or yellow.
  • the image processing unit When exposures are taken from different directions and different colors when exposed, and then overlaid by the image processing unit to obtain a new image, the corresponding image subsequently analyzed for color components. For example, it can be determined at which illumination angle a defect or a class of defects can be detected particularly well. The essential parts of the defect are then represented, for example, only in a certain color. The determination of the color components of the defect can also be the
  • Classification of the defects serve, for example because it is known that individual classes are particularly well recognizable at certain lighting angles. It is understood that even with lighting with different colored light from different directions, the images for multiple directions need not be superimposed. An analysis can also be made if several different images are generated for each lighting situation and the images are compared with one another.
  • a grinding of the surface section to be examined is particularly useful when the surface of a metal product to be examined for defects.
  • the grinding of the surface can lead, in particular in this case, to the smallest elevations of the surface in relation to the immediate one
  • Defects of flat surfaces can be detected in a particularly simple and accurate manner if the grinding takes place by means of, for example, a robot arm and / or
  • Linear system comprising at least one linear drive, guided Grinding device takes place.
  • linear system comprising at least one linear drive, guided Grinding device takes place.
  • Camera unit and / or the lighting unit are held by a robot arm and / or linear system and, if necessary, are guided relative to the surface, so that the respectively predetermined and to be examined surface portion can be checked for surface defects.
  • the camera unit and / or the illumination unit it is especially appropriate for the camera unit and / or the illumination unit to be held on the same robot arm and / or the same linear system as the grinding device.
  • the camera unit and / or the lighting unit can be forcibly tracked to the grinding device.
  • the grinding device can be moved further along the surface, and that during a to be examined
  • the camera unit and / or the exposure unit may also be held on a different robot arm and / or linear system as the grinding device. Overall, the reproducibility of the classification of surface defects according to the respective type of defect can be correspondingly refined.
  • Image processing unit provided image, it may be expedient if several successive surface sections to be examined in succession are examined.
  • the camera unit and / or the illumination unit can be arranged substantially stationary relative to the surface section to be examined, namely while the desired images of the surface section to be examined are generated. For example, it can be ensured that recordings of exactly matching
  • the illumination unit and / or the camera unit can in principle be positioned in a stationary manner relative to the surface section to be examined until the images of the surface section to be examined have been generated.
  • the camera unit and / or the lighting unit can then be moved further relative to the surface and used to test the next one to be examined
  • Camera unit and / or the lighting unit is not only positioned relative to the surface to be examined stationary while it moves in absolute terms.
  • the image processing unit may, by means of suitable software, select from the several exposures of a surface section to be examined with respect to the direction of illumination, the color of the light during illumination and / or the exposure can create an image.
  • the suitable recordings for generating a corresponding image can first be selected from the available recordings. It is particularly preferred in this case if the surface section to be examined by the
  • an image is generated and provided in the form of a high dynamic range image (HDRI), since corresponding images can comprise very high contrasts. It is particularly useful when photographs are available that differ in terms of their exposure.
  • the software required to create a high dynamic range image is called HDR software and is available on the market.
  • the image provided by the image processing unit for detecting defects can be displayed on a display.
  • the detection of the surface defects can also be automated as needed, for which purpose the image can alternatively or additionally be further processed by a software for detecting defects.
  • a plurality of luminaires preferably all luminaires of the lighting unit, can be held stationary or directly on a support unit. This can preferably be done so that the surface to be examined depending on the activation of the lights from different angles relative to the examined
  • a control device may be provided which controls this positioning.
  • Control means may alternatively or additionally also control the sequence of the method, that is to say in particular the different illumination of the surface section to be examined and / or the production of images of the surface section to be examined as a function of the different ones
  • a positioning device can be provided for the predetermined positioning of the camera unit and / or the illumination unit relative to the surface section to be examined. This makes it possible, if necessary, the camera unit and / or the lighting unit substantially exactly in a predetermined manner relative to the examined
  • Fig. 1 shows a device according to the invention in a schematic representation
  • Fig. 2 shows the device of Fig. 1 in the implementation of the
  • FIG. 1 shows a device 1 for detecting defects 2 or anomalies on flat surfaces 3 of a product 4, wherein the product 4 in the device 1 shown and so far preferred is a metal product, preferably as part of a metal strip ,
  • the device 1 comprises a camera unit 5 and a lighting unit 6, wherein the lighting unit 6 has four separate lamps 7, 7 '.
  • separate luminaires 7, 7 ' are understood to mean that the luminaires 7, 7' are arranged spatially separated from one another in order to illuminate the surface section 8 of the product to be examined from different directions. Separately, however, also means that the luminaires 7, 7 'can be activated differently, so that different illumination states with respect to the surface section 8 to be examined can be generated.
  • a luminaire 7 ' is designed as a ring light through the center of which a camera 9 of the camera unit 5 can take a picture of the surface sections 8 to be examined.
  • the light 7 'in the form of a ring light and the camera 9 of the camera unit 5 are aligned substantially perpendicular to the surface portion 8 to be examined.
  • three more lights 7 are provided, which are connected to a
  • Carrying unit 10 are mounted and aligned in a fixed orientation.
  • Alignment of the lights TT on the support unit 10 is such that the four lights 7,7 'to be examined surface portion 8 from different angles relative to the surface to be examined section 8 and
  • Camera unit 5 and the camera 9 can illuminate.
  • the angles may be, for example, 5 °, 30 °, 60 ° and 90 °, either based on the examined
  • each camera 9 on takes a picture of another surface section, the surface sections preferably overlapping slightly.
  • Surface sections are alternatively or additionally preferably provided so as to form a contiguous common surface section.
  • the illustrated and so far preferred device 1 is fixed with a
  • the illustrated and so far preferred grinding device 11 comprises an abrasive 12 and a force sensor 13 for preferably automated Grinding of the surface section 8 to be examined and can be moved back and forth in two directions of grinding, which are perpendicular to each other and parallel to the surface portion to be examined, as shown by the arrows shown in Figs. 1 and 2. Due to the firm connection between the device 1 for detecting surface effects and the
  • the apparatus 1 for detecting surface defects of the grinding device 11 can be tracked to already ground
  • This method is used to a portion of a product 4 in the form of a metal strip in the sense of
  • a grinding region 14 of the metal strip is ground by means of the grinding device 11.
  • Each lamp can be 7,7 'to
  • each light emits 7,7 'only light of a color, but the colors of the light from light 7,7' to light 7 ', 7 may be different. In any case, lighting conditions of the examined
  • Surface section 8 is generated, which differ in terms of the illumination angle and / or the color of the light used for the illumination.
  • at least one image is also generated by the camera unit 5 from the surface section 8 to be examined.
  • the third exposure corresponds approximately to an optimal, correct or correct exposure for displaying a defect 2 in the one shot.
  • Transfer image processing unit which may be integrated into the camera unit 5 and preferably calculated by means of HDR software, taking into account the images, a high-contrast image of the surface to be examined section. This image is transferred from the image processing unit to a display, not shown, or to an evaluation device, not shown, for the automatic detection of defects.

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Abstract

Dargestellt ist ein Verfahren zum Erfassen von Defekten (2) einer ebenen Oberfläche (3) eines Produkts (4), insbesondere Metallprodukts. Um kleine und kleinste Defekte auf ebenen Oberflächen zuverlässiger erfassen und klassifizieren zu können wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein zu untersuchender Oberflächenabschnitt (8) von einer Beleuchtungseinheit (6) beleuchtet wird, bei dem von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) mittels einer Kameraeinheit [5) wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden, während der zu untersuchende Oberflächenabschnitt (8) von der Beleuchtungseinheit (6) beleuchtet wird, bei dem wenigstens die mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) an eine Bildverarbeitungseinheit übergeben werden und bei dem von der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung wenigstens der mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) ein Bild zur Erfassung von Defekten (2) erzeugt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Defekten einer ebenen Oberfläche
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Defekten einer ebenen
Oberfläche eines Produkts, insbesondere eines Metallprodukts. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei der Qualitätskontrolle von ebenen Oberflächen wird nach Kratzern, Kratern, Erhebungen und anderen Oberflächenstörungen (Defekten/Anomalien) gesucht, die zuverlässig erfasst werden sollen. Dies gilt insbesondere für die Beurteilung von Oberflächen von Metallprodukten, wie etwa von Stahl- oder
Leichtmetallflachprodukten, an deren Beschaffenheit sehr hohe Anforderungen gestellt werden. Als "Flachprodukte" werden dabei üblicherweise alle als Band, Blech, Zuschnitt oder Platine vorliegenden Walzprodukte im warm- oder kaltgewalzten Zustand verstanden. Für die zerstörungsfreie Prüfung von Oberflächen bieten sich optische Verfahren an. Allerdings können Oberflächenfehler mit optischen Verfahren ohne vorhergehende Präparation der zu untersuchenden Oberfläche oftmals nur schwer erkannt werden. Daher werden die jeweils zu untersuchenden Oberflächenabschnitte von
Metallprodukten bedarfsweise stichprobenartig abschnittsweise mit einem
formstabilen Schleifmittel (Schleifstein) leicht überschliffen. Dieses Anschleifen des jeweils zu beurteilenden Oberflächenabschnitts erfolgt heute in der Regel manuell. Dabei steht das zu untersuchende Probenstück still, während der Kontrolleur den jeweiligen Abschnitt überschleift, indem er den in der Regel quaderförmigen, blockartigen Schleifstein mit seiner ebenen Schleiffläche unter leichtem Druck über den jeweils zu beurteilenden Oberflächenabschnitt bewegt. Durch geeignetes
Anschleifen der Oberfläche heben sich feine lokale Erhebungen glänzend hervor, während feine Vertiefungen hingegen auf einer ansonsten glänzenden Oberfläche als dunkle Stellen erscheinen. Bei der Erfassung von Defekten von ebenen Oberflächen mittels optischer Verfahren wird regelmäßig von einer Kamera eine Aufnahme des zu untersuchenden
Oberflächenabschnitts erzeugt und daraus ein Bild generiert. Um ein Bild mit einem hohen Kontrast erzeugen zu können, wird der zu untersuchende Oberflächenabschnitt beleuchtet, wozu der Kamera eine Beleuchtungsanordnung, etwa eine Leuchte, zugeordnet sein kann. Das Bild wird auf einem Display angezeigt, so dass der
Kontrolleur entscheiden kann, ob die Qualitätsvorgaben an die Oberfläche des
Produkts von dem untersuchten Oberflächenabschnitt eingehalten werden.
Um Oberflächendefekte mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfassen zu können, müssen die Defekte jedoch eine gewisse Mindestgröße haben. Dabei hängt die Mindestgröße von Defekten von der verwendeten Auflösung bzw. Pixelgröße ab. Oftmals können je nach Produkt bereits Defekte mit einer entsprechenden
Mindestgröße erhebliche Auswirkungen auf die Qualität des Produkts haben. Welche Auswirkungen die Defekte auf das Produkt haben, hängt von der Art des Defekts ab. Um die Art des Defekts bestimmen zu können, muss der Defekt mehr als nur gerade eben erkennbar sein. Es müssen vielmehr weitere Eigenschaften des Defekts erkennbar sein. Es besteht bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren somit weiter Verbesserungsbedarf hinsichtlich der zuverlässigen Erfassung von kleinen und kleinsten Defekten auf ebenen Oberflächen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung jeweils der eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die zuverlässige Erfassung von kleinen und kleinsten Defekten ebener Oberflächen weiter verbessert werden kann, so dass unterschiedliche Defektausbildungen unterschieden und klassifiziert werden können. Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst, und zwar durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem ein zu untersuchender Oberflächenabschnitt von einer Beleuchtungseinheit beleuchtet wird, bei dem von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt mittels einer Kameraeinheit wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden, während der zu untersuchende
Oberflächenabschnitt von der Beleuchtungseinheit beleuchtet wird, bei dem
wenigstens die mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt an eine Bildverarbeitungseinheit übergeben werden und bei dem von der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung
wenigstens der mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt ein Bild zur Erfassung von Defekten erzeugt wird.
Ferner wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 10 dadurch gelöst, dass eine Beleuchtungseinheit zum Beleuchten eines zu untersuchenden Oberflächenabschnitts vorgesehen ist, dass eine Kameraeinheit zum Erzeugen von wenigstens zwei Aufnahmen des zu untersuchenden
Oberflächenabschnitts mit unterschiedlicher Belichtung während der Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts mit der Beleuchtungseinheit vorgesehen ist und dass eine Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung eines Bildes durch
Überlagerung wenigstens der zwei mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt vorgesehen ist.
Die Erfindung hat erkannt, dass auch kleine und kleinste Defekte von ebenen
Produktoberflächen, wie etwa Metallprodukten, etwa in Form von Bändern , Platinen, Zuschnitten, Blechen oder Halbzeugen zuverlässig erfasst werden können, wenn von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt nacheinander mehrere unterschiedlich belichtete Aufnahmen erzeugt und diese Aufnahmen einer Auswertung zugeführt werden. Infolge einer entsprechenden Auswertung kann durch Überlagerung der Aufnahmen ein Bild mit sehr hohem Kontrast erzeugt werden, auf dem
Oberflächendefekte sehr klar und deutlich hervortreten. Oberflächendefekte können so selbst dann erkannt werden, wenn sie sehr klein sind. Dies erlaubt es bedarfsweise nicht nur, die Defekte als solche zu erkennen, sondern zudem die Defekte nach vorgegebenen Kategorien zu klassifizieren. Voraussetzung ist natürlich, dass die Auflösung der Aufnahmen groß genug ist bzw. die Pixelgröße der Aufnahmen klein genug ist. Zudem ist es bevorzugt, wenn es sich bei den Aufnahmen um digitale Aufnahmen handelt, da diese in der Bildverarbeitungseinheit einfach verarbeitet werden können.
Die Aufnahmen können wenigstens teilweise überlagert werden. Eine Überlagerung der Aufnahmen führt zu einer Erhöhung des Kontrasts, wobei beispielsweise eine pixelbasierte Überlagerung oder eine objektbasierte Überlagerung erfolgen kann. Bei einer pixelbasierten Überlagerung werden die Pixel der Aufnahmen jedenfalls im
Wesentlichen vollständig überlagert. Bei einer objektbasierten Überlagerung werden nur die Pixel überlagert, die bestimmten Objekten zugeordnet werden können. Diese Objekte können Oberflächendefekte oder Objekte sein, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ein Oberflächendefekt sind. Ob dies dann tatsächlich der Fall ist, lässt sich beispielsweise infolge des höheren Kontrasts nach der Überlagerung feststellen. Eine objektbasierte Überlagerung kann den Vorteil aufweisen, dass nur als relevant erkannte Bereiche der Aufnahmen überlagert werden müssen, was den Rechenaufwand verringern kann. Allerdings muss zunächst erfasst werden, welche Bereiche relevant sein können, was wiederum einen zusätzlichen Aufwand bedeutet.
Bei dem durch Überlagerung von Aufnahmen erzeugten Bild handelt es sich um ein neues Bild, bei dem zwar das Motiv mit den Aufnahmen übereinstimmen kann, die zur Erzeugung des Bildes herangezogen wurden. Das Bild als solches entspricht jedoch keiner der Aufnahmen, sondern wird erst aus diesen Aufnahmen erzeugt. Dabei kann das erzeugte Bild grundsätzlich einen umso höheren Kontrast aufweisen, je mehr Aufnahmen unterschiedlicher Belichtung der Überlagerung zugrunde gelegt werden. Dabei können die Belichtungen so gewählt werden, dass wenigstens eine Aufnahme überbelichtet und wenigstens eine Aufnahme unterbelichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann natürlich eine Aufnahme bei einer optimalen Belichtung erzeugt werden. Dann können hohe Kontraste des durch Überlagerung zu errechnenden
Bildes erhalten werden. Die Aufnahmen können sich bedarfsweise hinsichtlich ihrer Belichtung schon deutlich unterscheiden, damit daraus ein neues Bild mit hohem Kontrast errechnet werden kann.
Bevorzugt kann es insbesondere sein, wenn bei einer gleichbleibenden Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts eine Aufnahme überbelichtet, eine Aufnahme unterbelichtet und eine Aufnahme im Wesentlichen richtig bzw. optimal belichtet wird. Aus diesen Aufnahmen wird dann in der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung ein sehr kontrastreiches Bild generiert. Bei den zu erfassenden und bedarfsweise nach ihrer Art zu klassifizierenden
Oberflächendefekten kann es sich grundsätzlich um jegliche lokale Anomalie der Oberfläche handeln. Entsprechende Defekte können beispielsweise Erhebungen, Vertiefungen, Strukturabweichungen und/oder Abweichungen der Zusammensetzung sein. Dabei können die Erhebungen durch das Material des Produkts und/oder ein an dem Produkt anhaftendes Fremdmaterial gebildet werden. Zudem können die Erhebungen wie die Vertiefungen beispielsweise punktförmig oder länglich ausgebildet sein. Vertiefungen können daher etwa die Form von Kratern oder
Kratzern haben, die länglich oder gekrümmt sein können. Alternativ oder zusätzlich zu einer Erhebung oder Vertiefung kann der Oberflächendefekt auch durch eine lokale Abweichung hinsichtlich der Struktur und/oder der Zusammensetzung des Produkts gekennzeichnet sein, solange diese optisch erfassbar ist. Unter einer Struktur kann beispielsweise eine Kristallstruktur, eine Gefügestruktur, eine (An-)Isotropie oder dergleichen verstanden werden. Nachfolgend werden weiter bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung beschrieben, wobei nicht in jedem Falle explizit zwischen der
Weiterbildung des Verfahrens und der Weiterbildung der Vorrichtung unterschieden wird. Die hinsichtlich des Verfahrens und der Vorrichtung bevorzugten Merkmale ergeben sich für den Fachmann ohne Weiteres anhand des Kontextes. Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des Verfahren wird durch die
Überlagerung mehrerer Aufnahmen ein Bild erzeugt, das wenigstens abschnittsweise einen höheren Kontrast aufweist als jede einzelne Aufnahme der mehreren
Aufnahmen. Die Bildverarbeitung führt also zu einer Kontrasterhöhung gegenüber den einzelnen Aufnahmen, die der Überlagerung zugrunde gelegt werden. Dabei kann der Kontrast auch nur lokal gesteigert werden, beispielsweise wenn zuvor ermittelt wurde, dass diese Abschnitte des Bildes für die Erkennung und/oder Klassifizierung von Oberflächendefekten relevant sind. Die Bildverarbeitungseinheit kann sich also einer objektbasierten Überlagerung bedienen.
Ja nach Art des Oberflächendefekts kann die Qualität der Aufnahme von der Richtung abhängen, aus der der zu untersuchende Oberflächenabschnitt von der
Beleuchtungseinheit beleuchtet wird. Damit die Oberflächendefekte in den
Aufnahmen gut zu erkennen sind, kann es sich folglich für einige Oberflächendefekte anbieten, den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt aus einer Richtung im
Wesentlichen senkrecht zum Oberflächenabschnitt zu beleuchten. Andere
Oberflächendefekte lassen sich dagegen evtl. besser in den Aufnahmen erkennen, wenn der zu untersuchende Oberflächenabschnitt aus einer Richtung beleuchtet wird, die mit dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt einen sehr spitzen Winkel einschließt. Daher wird der zu untersuchende Oberflächenabschnitt vorzugsweise nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet und bei Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts aus jeder einzelnen Richtung wenigstens eine Aufnahme von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt erzeugt. Diese Aufnahmen können dann wie beschrieben der Bildverarbeitungseinheit zugeführt werden. Vorzugsweise werden bei Beleuchtung aus einer gleichbleibenden Richtung wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt. Weiter bevorzugt ist es jedoch, wenn bei Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts aus mehreren Richtungen, insbesondere jeder einzelnen Richtung, jeweils mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden. Bevorzugt werden zwei Aufnahmen erzeugt, von denen eine
Aufnahme überbelichtet und eine Aufnahme unterbelichtet ist. Weiter bevorzugt kann noch eine dritte Aufnahme hinzukommen, die im Wesentlichen korrekt bzw. optimal belichtet ist. Bedarfsweise können weitere überbelichtete und/oder unterbelichtete Aufnahmen hinzukommen. Es kann dabei so vorgegangen werden, dass nur die Aufnahmen von der
Bildverarbeitungseinheit zu einem neuen Bild überlagert werden, die bei gleicher Beleuchtungssituation aufgenommen wurden. Dann kann anschließend anhand der durch Überlagerung für jede Beleuchtungssituation ermittelten separaten Bilder bestimmt werden, welches Bild für das Erkennen und Klassifizieren von
Oberflächendefekten besonders gut geeignet ist. Es können aber auch Aufnahmen unterschiedlicher Beleuchtungssituationen miteinander überlagert werden, etwa wenn dadurch der Kontrast des Bildes weiter gesteigert werden kann.
Um den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt einfach und schnell nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchten zu können, kann die
Beleuchtungseinheit mehrere Leuchten umfassen. Infolge der verschiedenen Leuchten zur unterschiedlichen Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts, müssen weder die Beleuchtungseinheit oder Leuchte noch die Kamera bewegt oder geschwenkt werden. Auf diese Weise werden das Verfahren und die Vorrichtung wesentlich vereinfacht. Zudem werden die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung, insbesondere der Beleuchtungseinheit und der Kameraeinheit erhöht. Es wäre zwar konstruktiv einfacher, die Kamera zu schwenken, allerdings bedarf es dazu eines zusätzlichen Antriebs und einer zusätzlichen Steuerung. Außerdem können gemäß der Erfindung exakt vorgegebene Verhältnisse von Beleuchtungseinheit und Kamera einerseits zueinander und andererseits zu dem zu untersuchenden
Oberflächenabschnitt eingestellt und sichergestellt werden. Der Lebensdauer der Kamera kommt es grundsätzlich sehr entgegen, wenn sie nicht ständig verschwenkt werden muss. Eine unterschiedliche Beleuchtung bedeutet dabei wenigstens, dass der zu
untersuchende Oberflächenabschnitt von mehreren Leuchten nacheinander unterschiedlich beleuchtet wird. Die Leuchten sind dabei so ausgerichtet, dass die Leuchten den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt nacheinander aus
unterschiedlichen Richtungen beleuchten. Die Beleuchtung kann also nacheinander von unterschiedlichen Seiten des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der zu untersuchende Oberflächenabschnitt aus unterschiedlichen Winkeln relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt beleuchtet werden. Je nach Art des Defekts kann dieser besser erkannt werden, wenn die Oberfläche aus einer Richtung beleuchtet wird, die mit der Oberfläche einen sehr geringen Winkel einschließt. Andere Defekte lassen sich besser erkennen, wenn die Beleuchtungsrichtung und die Oberfläche einen deutlich größeren Winkel
einschließen. Dabei wird es sich in der Regel anbieten, dass jeder der
unterschiedlichen Beleuchtungszustände durch eine einzige Leuchte bewirkt wird, während die anderen Leuchten kein Licht aussenden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass wenigstens teilweise eine Mehrzahl von Leuchten für einen
Beleuchtungszustand verwendet wird, wobei eine Leuchte oder mehrere wenigstens teilweise andere Leuchten zum Bereitstellen eines anderen Beleuchtungszustands verwendet werden.
Für eine bessere Erkennbarkeit und/oder Klassifizierung von Oberflächendefekten in den aus Überlagerung von Aufnahmen zu erzeugenden Bildern, kann es zweckmäßig sein, den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt aus unterschiedlichen Richtungen mit Licht unterschiedlicher Farbe zu beleuchten. Es kann auch bei Beleuchtung aus einer Richtung die Farbe für zwei aufeinanderfolgende Aufnahmen variiert werden. Dies ist jedoch nur im Ausnahmefall bevorzugt. Das Licht kann also für
unterschiedliche Aufnahmen eine unterschiedliche Wellenlängenverteilung aufweisen. Bedarfsweise kann es sich dabei jeweils um monochromatisches Licht handeln. Besonders zweckmäßig können als verschiedene Farben, etwa der leichteren Auswertung halber, die Grundfarben blau, rot und/oder gelb verwendet werden. Wenn Aufnahmen bei Belichtung aus unterschiedlichen Richtungen und mit unterschiedlichen Farben erzeugt und anschließend von der Bildverarbeitungseinheit überlagert werden, um so ein neues Bild zu erhalten, kann das entsprechende Bild anschließend hinsichtlich der Farbanteile analysiert werden. Es kann so beispielsweise ermittelt werden, bei welchem Beleuchtungswinkel ein Defekt oder eine Klasse von Defekten besonders gut erfasst werden können. Die wesentlichen Partien des Defekts sind dann nämlich beispielsweise nur in einer bestimmten Farbe dargestellt. Die Bestimmung der Farbanteile des Defekts kann aber auch der
Klassifizierung der Defekte dienen, etwa weil bekannt ist, dass einzelne Klassen besonders gut bei bestimmten Beleuchtungswinkeln erkennbar sind. Es versteht sich, dass auch bei Beleuchtung mit unterschiedlich farbigem Licht aus unterschiedlichen Richtungen nicht die Aufnahmen für mehrere Richtungen überlagert werden müssen. Eine Analyse kann auch erfolgen, wenn mehrere unterschiedliche Bilder für jeweils eine Beleuchtungssituation erzeugt und die Bilder miteinander verglichen werden.
Um die Qualität der erzeugten Aufnahmen für die Erfassung von Oberflächendefekten grundsätzlich zu verbessern, bietet es sich an, wenn der zu untersuchende
Oberflächenabschnitt vor dem Erzeugen der Aufnahmen angeschliffen wird. Erst dadurch können grundsätzlich auch kleinste Defekte sichtbar gemacht werden. Ein Anschleifen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Oberfläche eines Metallprodukts auf Defekte untersucht werden soll. Das Anschleifen der Oberfläche kann insbesondere in diesem Fall dazu führen, dass kleinste Erhebungen der Oberfläche gegenüber der unmittelbaren
Umgebung glänzend hervortreten, während feinste Vertiefungen hingegen auf einer ansonsten glänzenden Oberfläche als dunkle Stellen erscheinen. Aus diesem Grunde können die Defekte der Oberfläche nach dem Anschleifen mit einem höheren Kontrast aufgenommen werden, so dass die Bildverarbeitungseinheit ggf. ein besser geeignetes Bild für die Erfassung von Oberflächendefekten bereitstellen kann. Letztlich können die Oberflächendefekte durch das Anschleifen vielfach genauer hinsichtlich ihrer Defektart klassifiziert werden.
Besonders einfach und genau lassen sich Defekte ebener Oberflächen erfassen, wenn das Anschleifen durch eine beispielsweise von einem Roboterarm und/oder
Linearsystem, etwa umfassend wenigstens einen Linearantrieb, geführte Schleifeinrichtung erfolgt. Auf diese Weise werden reproduzierbare Schleifergebnisse erhalten, so dass auch eine reproduzierbare Defekterkennung und
Defektklassifizierung möglich ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch die
Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit von einem Roboterarm und/oder Linearsystem gehalten und bedarfsweise relativ zur Oberfläche geführt werden, so dass der jeweils vorbestimmte und zu untersuchende Oberflächenabschnitt auf Oberflächendefekte geprüft werden kann. Dabei bietet es sich insbesondere an, wenn die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit an demselben Roboterarm und/oder demselben Linearsystem wie die Schleifeinrichtung gehalten ist. So kann die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit zwangsweise der Schleifeinrichtung nachgeführt werden. Damit die Schleifeinrichtung weiter entlang der Oberfläche verfahren werden kann, und zwar während von einem zu untersuchenden
Oberflächenabschnitt Aufnahmen erzeugt werden, kann die Kameraeinheit und/oder die Belichtungseinheit auch an einem anderen Roboterarm und/oder Linearsystem gehalten sein als die Schleifeinrichtung. Ingesamt kann in entsprechender Weise die Reproduzierbarkeit der Klassifizierung von Oberflächendefekten nach dem jeweiligen Defekttyp verfeinert werden.
Zur Qualitätssteigerung der Aufnahmen und/oder des von der
Bildverarbeitungseinheit bereitgestellten Bildes kann es zweckmäßig sein, wenn nacheinander mehrere zu untersuchende Oberflächenabschnitte schrittweise untersucht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit im Wesentlichen ortsfest relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt angeordnet werden, und zwar während die gewünschten Aufnahmen vom zu untersuchenden Oberflächenabschnitt erzeugt werden. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass Aufnahmen von exakt übereinstimmenden
Oberflächenabschnitten erhalten werden, um so mittels der Bildverarbeitungseinheit ein möglichst geeignetes Bild für die Erfassung von Oberflächendefekten bereitstellen zu können. Die Beleuchtungseinheit und/oder die Kameraeinheit kann grundsätzlich ortsfest zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt positioniert werden, bis die Aufnahmen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts erzeugt worden sind. Die
Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit kann anschließend relativ zur Oberfläche weiter bewegt und zur Prüfung des nächsten zu untersuchenden
Oberflächenabschnitts positioniert werden. Besonders einfach ist es dabei hinsichtlich des Verfahrens und der Vorrichtung, wenn sowohl die Oberfläche als auch die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit absolut still stehen und die
Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit nicht nur relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt ortsfest positioniert wird, während sich dieser absolut gesehen bewegt.
Um die Erfassung und/oder Klassifizierung der Oberflächendefekte auf ein Bild mit einem hohen Kontrast stützen zu können, kann die Bildverarbeitungseinheit mittels einer geeigneten Software aus den mehreren Aufnahmen eines zu untersuchenden Oberflächenabschnitts, die sich hinsichtlich der Beleuchtungsrichtung, der Farbe des Lichts während der Beleuchtung und/oder der Belichtung unterscheiden können, ein Bild erzeugen. In dieses Bild fließen dann Informationen von mehreren Aufnahmen ein, die dann in dem neuen Bild zusammengefasst werden. Dabei können aus den zur Verfügung stehenden Aufnahmen zunächst die geeigneten Aufnahmen für das generieren eines entsprechenden Bildes ausgewählt werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn vom zu untersuchenden Oberflächenabschnitt durch die
Büdverarbeitungseinheit ein Bild in Form eines High Dynamic Range Image (HDRI) erzeugt und bereitstellt wird, da entsprechende Bilder sehr hohe Kontraste umfassen können. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn Aufnahmen zur Verfügung stehen, die sich hinsichtlich ihrer Belichtung unterscheiden. Die zur Erzeugung eines High Dynamic Range Image erforderliche Software wird als HDR-Software bezeichnet und ist am Markt erhältlich. Um anhand des von der Bildverarbeitungseinheit erzeugten oder bereitgestellten Bildes die Oberflächendefekte einfach und zuverlässig erkennen zu können, kann das von der Bildverarbeitungseinheit zum Erfassen von Defekten bereitgestellte Bild auf einem Display angezeigt werden. Die Erfassung der Oberflächendefekte kann bedarfsweise aber auch automatisiert werden, wozu das Bild alternativ oder zusätzlich von einer Software zum Erfassen von Defekten weiterverarbeitet werden kann.
Um eine Mehrzahl von Leuchten einfach und zuverlässig relativ zu dem zu
untersuchenden Oberflächenabschnitt positionieren zu können, kann eine Mehrzahl an Leuchten, vorzugsweise alle Leuchten der Beleuchtungseinheit, direkt oder indirekt an einer Trageeinheit ortsfest gehalten sein. Dies kann vorzugsweise so erfolgen, dass der zu untersuchende Oberflächenabschnitt je nach Aktivierung der Leuchten aus unterschiedlichen Winkeln relativ zu dem zu untersuchenden
Oberflächenabschnitt beleuchtet werden kann. Dabei ist es konstruktiv und hinsichtlich einer hohen Reproduzierbarkeit besonders bevorzugt, wenn eine Reihe von Leuchten, bedarfsweise alle Leuchten, auf der gleichen Seite des zu
untersuchenden Oberflächenabschnitts vorgesehen sind. Dies führt insbesondere zu einer einfacheren Ausgestaltung der Vorrichtung, kann aber auch hinsichtlich des Verfahrens zu positiven Effekten führen.
Um die Beleuchtungseinheit und die Kameraeinheit relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt exakt und in vorbestimmter Weise positionieren zu können, und zwar während des Erzeugens von Aufnahmen vom zu untersuchenden
Oberflächenabschnitt bei unterschiedlichen Beleuchtungszuständen, kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die diese Positionierung steuert. Die
Steuereinrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch den Ablauf des Verfahrens steuern, also insbesondere die unterschiedliche Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts und/oder das Erzeugen von Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt in Anhängigkeit der unterschiedlichen
Beleuchtungszustände. Alternativ oder zusätzlich kann eine Positionierungseinrichtung zur vorbestimmten Positionierung der Kameraeinheit und/oder der Beleuchtungseinheit relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt vorgesehen sein. Diese ermöglicht es dann bedarfsweise, die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit im Wesentlichen exakt in vorbestimmter Weise relativ zu dem zu untersuchenden
Oberflächenabschnitt zu positionieren. Auch können die Beleuchtungseinheit und die Kameraeinheit relativ zueinander durch die Positionierungseinrichtung in
vorgegebener Weise positioniert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung und
Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 bei der Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Erfassung von Defekten 2 oder Anomalien auf ebenen Oberflächen 3 eines Produkts 4 dargestellt, wobei es sich bei dem Produkt 4 bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Vorrichtung 1 um ein Metallprodukt, vorzugsweise als Teil eines Metallbands handelt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Kameraeinheit 5 und eine Beleuchtungseinheit 6, wobei die Beleuchtungseinheit 6 vier separate Leuchten 7,7' aufweist. Unter separaten Leuchten 7,7' wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Leuchten 7,7' räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, um den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 des Produkts aus unterschiedlichen Richtungen zu beleuchten. Separat bedeutet dabei aber auch, dass die Leuchten 7,7' unterschiedlich aktiviert werden können, so dass unterschiedliche Beleuchtungszustände in Bezug auf den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 erzeugt werden können. Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Vorrichtung 1 ist eine Leuchte 7' als Ringleuchte ausgebildet durch deren Zentrum eine Kamera 9 der Kameraeinheit 5 eine Aufnahme von den zu untersuchenden Oberflächenabschnitten 8 machen kann. Die Leuchte 7' in Form einer Ringleuchte und die Kamera 9 der Kameraeinheit 5 sind im Wesentlichen senkrecht zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 ausgerichtet. Zusätzlich sind drei weitere Leuchten 7 vorgesehen, die an einer
Trageeinheit 10 montiert und in fester Orientierung ausgerichtet sind. Die
Ausrichtung der Leuchten TT an der Trageeinheit 10 ist dabei derart, dass die vier Leuchten 7,7' den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 aus unterschiedlichen Winkeln bezogen auf den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 und die
Kameraeinheit 5 bzw. die Kamera 9 beleuchten können. Bei der dargstellten und insoweit bevorzugten Vorrichtung 1 können die Winkel beispielsweise 5°, 30°, 60° und 90° betragen, und zwar entweder bezogen auf den zu untersuchenden
Oberflächenabschnitt 8 oder den Blickwinkel der Kameraeinheit 5 bzw. der Kamera 9.
Ferner weist die dargestellte und insoweit bevorzugte Kameraeinheit 5 aus
Kostengründen nur eine Kamera 9 auf. Es wären jedoch auch weitere Kameras denkbar. Durch eine Mehrzahl von Kameras könnte bedarfsweise der gleichzeitig zu untersuchende Oberflächenabschnitt vergrößert werden. Jede Kamera macht also beispielsweise eine Aufnahme von einem anderen Oberflächenabschnitt, wobei die Oberflächenabschnitte vorzugsweise geringfügig überlappen. Die einzelnen
Oberflächenabschnitte sind alternativ oder zusätzlich bevorzugt so vorgesehen, dass sie einen zusammenhängenden gemeinsamen Oberflächenabschnitt bilden.
Unabhängig von der Anzahl der Kameras handelt es sich vorliegend jeweils um eine Digitalkamera zur automatischen Weiterverarbeitung der Aufnahmen.
Die dargestellte und insoweit bevorzugte Vorrichtung 1 ist fest mit einer
Schleifeinrichtung 11 zum Anschleifen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts 8 verbunden. Die dargestellte und insoweit bevorzugte Schleifeinrichtung 11 umfasst ein Schleifmittel 12 und einen Kraftsensor 13 zum vorzugsweise automatisierten Anschleifen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts 8 und kann in zwei Anschleifrichtungen hin und her bewegt werden , die senkrecht zueinander und parallel zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt sind, wie dies durch die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Pfeile dargestellt ist. Durch die feste Verbindung zwischen der Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächeneffekten und der
Schleifeinrichtung 11 kann die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächendefekten der Schleifeinrichtung 11 nachgeführt werden, um bereits angeschliffene
Oberflächenabschnitte zu untersuchen. Hierauf kann aber auch verzichtet werden. Dann können beispielsweise die Schleifeinrichtung 11 und die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächendefekten an unterschiedlichen Roboterarmen oder
Linearsystemen gehalten sein und von diesen positioniert werden.
Anhand der Fig. 2 wird insbesondere das Verfahren zur Erkennung von
Oberflächendefekten näher beschrieben. Dieses Verfahren wird dabei eingesetzt, um einen Abschnitt eines Produkts 4 in Form eines Metallbandes im Sinne der
Qualitätssicherung offline von der Produktion des Metallbands auf Defekte oder Anomalien der Oberfläche zu untersuchen. Dazu wird ein Anschleifbereich 14 des Metallbands mit Hilfe der Schleifeinrichtung 11 angeschliffen. In diesem
Anschleifbereich 14 werden verschiedene Oberflächenabschnitte daraufhin geprüft, ob kleine und kleinste Defekte 2 vorliegen. Bei dem vorliegend beschriebenen und insoweit bevorzugten Verfahren wird zunächst der Anschleifbereich 14 insgesmt angeschliffen. Welchen Weg die Schleifeinrichtung 11 dabei entlang des Produkts 4 nimmt, ist durch den strichlinierten Pfeil dargestellt. Anschließend werden dann mehrere Oberflächenabschnitte dieses Anschleifbereichs 14 auf Defekte 2 untersucht. Dennoch sind die Schleifeinrichtung 11 und die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Defekten gemeinsam an einem nicht dargestellten Roboterarm befestigt, um einen weiteren Roboterarm samt Steuerung für die Positionierung der Vorrichtung 1 zum Erfassen von Defekten einzusparen. Mittels den nicht dargestellten Positionierungs- und Steuereinrichtungen wird die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächendefekten an eine bestimmte Stelle des Anschleifbereichs 14 bewegt und dort für die Durchführung der Untersuchung positioniert. Dabei wird der zu untersuchende Oberflächenabschnitt 8 nacheinander von jeder der Leuchten 7,7' einzeln beleuchtet, um so verschiedene
Beleuchtungszustände zu erzeugen. Dabei kann jede Leuchte 7,7' den zu
untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 mehrfach beleuchten, und zwar jeweils mit Licht einer anderen Farbe bzw. Wellenlängenverteilung. Es kann aber auch
vorgesehen sein, dass jede Leuchten 7,7' nur Licht einer Farbe ausstrahlt, wobei die Farben des Lichts jedoch von Leuchte 7,7' zu Leuchte 7',7 unterschiedlich sein kann. Jedenfalls werden Beleuchtungszustände des zu untersuchenden
Oberflächenabschnitts 8 erzeugt, die sich hinsichtlich des Beleuchtungswinkels und/oder der Farbe des für die Beleuchtung verwendeten Lichts unterscheiden. Bei jedem Beleuchtungszustand wird zudem mittels der Kameraeinheit 5 wenigstens eine Aufnahme von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 erzeugt. Beim vorliegend beschriebenen Verfahren sind es aber vorzugsweise jeweils wenigstens drei Aufnahmen pro Beleuchtungszustand, wobei die Aufnahmen unterschiedlich stark belichtet werden, um wenigstens eine unterbelichtete und wenigstens eine überbelichtete Aufnahme zu erhalten. Zudem ist bei dem beschriebenen und insoweit bevorzugten Verfahren vorgesehen, dass die dritte Belichtung etwa einer optimalen, richtigen oder korrekten Belichtung zur Darstellung eines Defekts 2 in der einen Aufnahme entspricht.
Die verschiedenen von einem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 von der Kameraeinheit 5 erzeugten Aufnahmen werden an eine nicht dargestellte
Bildverarbeitungseinheit übertragen, die in die Kameraeinheit 5 integriert sein kann und vorzugsweise mittels einer HDR-Software unter Berücksichtung der Aufnahmen ein kontrastreiches Bild von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt berechnet. Dieses Bild wird von der Bildverarbeitungseinheit an ein nicht dargestelltes Display oder an eine nicht dargestellte Auswerteeinrichtung zur automatischen Erfassung von Defekten übergeben.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Erfassen von Defekten (2) einer ebenen Oberfläche (3) eines Produkts (4], insbesondere Metallprodukts,
bei dem ein zu untersuchender Oberflächenabschnitt (8] von einer
Beleuchtungseinheit (6) beleuchtet wird,
bei dem von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8] mittels einer Kameraeinheit [5) wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden, während der zu untersuchende Oberflächenabschnitt (8) von der Beleuchtungseinheit (6) beleuchtet wird,
bei dem wenigstens die mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8] an eine
Bildverarbeitungseinheit übergeben werden und
bei dem von der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung wenigstens der mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu
untersuchenden Oberflächenabschnitt (8] ein Bild zur Erfassung von Defekten (2) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem durch Überlagerung mehrerer Aufnahmen ein Bild erzeugt wird, das wenigstens abschnittsweise einen höheren Kontrast aufweist als jede einzelne Aufnahme der mehreren Aufnahmen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem der zu untersuchende Oberflächenabschnitt (8) von der
Beleuchtungseinheit (6), vorzugsweise mit mehreren Leuchten [7,7'), nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet wird und bei dem von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) mittels der Kameraeinheit [5) bei Beleuchtung aus jeder Richtung wenigstens eine Aufnah vorzugsweise wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem der zu untersuchende Oberflächenabschnitt [8] aus wenigstens einer ersten Richtung mit Licht einer ersten Farbe und aus wenigstens einer zweiten Richtung mit Licht einer zweiten von der ersten abweichenden Farbe beleuchtet wird und bei dem von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) mittels der Kameraeinheit (5) bei Beleuchtung aus der ersten Richtung und der zweiten Richtung jeweils wenigstens eine Aufnahme erzeugt wird, vorzugsweise wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem der zu untersuchende Oberflächenabschnitt [8] vor dem Erzeugen der Aufnahmen angeschliffen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
bei dem das Anschleifen durch eine von einem Roboterarm und/oder einem Linearsystem geführte Schleifeinrichtung (11) durchgeführt wird und bei dem die Kameraeinheit (5) und/oder die Beleuchtungseinheit (6) von demselben Roboterarm, demselben Linearsystem, einem weiteren Roboterarm oder einem weiteren Linearsystem der Schleifeinrichtung (11) nachgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem nacheinander mehrere zu untersuchende Oberflächenabschnitte (8) schrittweise untersucht werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem die Kameraeinheit (5) und/oder die Beleuchtungseinheit (6) während des Beleuchtens des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts (8) aus mehreren Richtungen im Wesentlichen ortsfest relativ zu dem zu untersuchenden
Oberflächenabschnitt [8] angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
bei dem die Bildverarbeitungseinheit mittels einer geeigneten Software, insbesondere einer sogenannten High Dynamic Range Software (HDR-Software), vorzugsweise aus mehreren unterschiedlichen Aufnahmen vom zu
untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) ein Bild in Form eines High Dynamic Range Image (HDRI) erzeugt und bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
bei dem das von der Bildverarbeitungseinheit zum Erfassen von Defekten bereitgestellte Bild auf einem Display angezeigt wird und/oder von einer
Software zur Erfassung von Defekten weiterverarbeitet wird.
Vorrichtung (1] zum Erfassen von Defekten (2) einer ebenen Oberfläche [3] eines Produkts (4], insbesondere Metallprodukts, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a s s , eine Beleuchtungseinheit (6) zum Beleuchten eines zu untersuchenden
Oberflächenabschnitts (8) vorgesehen ist, dass eine Kameraeinheit (5) zum Erzeugen von wenigstens zwei Aufnahmen des zu untersuchenden
Oberflächenabschnitts (8) mit unterschiedlicher Belichtung während der Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts (8) mit der
Beleuchtungseinheit vorgesehen ist und dass eine Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung eines Bildes durch Überlagerung wenigstens der zwei mit
unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt [8) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a s s , die Beleuchtungseinheit (6,6') mehrere Leuchten [7,7') zum Beleuchten des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts (8) nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen und, vorzugsweise, wenigstens teilweise mit Licht unterschiedlicher
Farbe, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a s s , die Vorrichtung (1) von einem Roboterarm und/oder Linearsystem gehalten und relativ zur Oberfläche (3) bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a s s , eine Mehrzahl von Leuchten (7,7') an einer Trageeinheit (10) derart ortsfest gehalten sind, dass der zu untersuchende Oberflächenabschnitt (8), vorzugsweise von der gleichen Seite, nacheinander aus unterschiedlichen Winkeln beleuchtet werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a s s , eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Beleuchtungseinheit (6) und/oder der
Kameraeinheit (5) zur Erzeugung von Aufnahmen des zu untersuchenden
Oberflachenabschnitts (8) bei unterschiedlicher Beleuchtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a s s , eine Positionierungseinrichtung zur vorbestimmten Positionierung der
Kameraeinheit (5) und/oder der Beleuchtungseinheit (6) relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) vorgesehen ist.
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