WO2018068775A1 - Method and system for determining the defective surface of at least one fault location on at least one functional surface of a component or test piece - Google Patents

Method and system for determining the defective surface of at least one fault location on at least one functional surface of a component or test piece Download PDF

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Peter Bannwitz
Jan-Philipp Köhler
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Definitions

  • the invention relates to a method and a system for determining the defect surface of at least one defect on at least one functional surface of a component or specimen.
  • the testing of functional surfaces for damage such as e.g. Pores, scratches, dents, etc. are usually also in largely fully automated manufacturing processes usually by a personal visual inspection according to specified test specifications at the end of the manufacturing process.
  • the person to be tested must be in good order (i.O.) or not in order (n.i.O.) in the production cycle about the quality. decide on a component.
  • the quality specifications prescribed by the test regulations are in the range of tenths of millimeters, such as, for example, given error sizes i.O. ⁇ 500 ⁇ m and n.i.O. > 500 ⁇ m, the human eye is only able to dissolve and reproduce such a size range unreliably.
  • the extensive test specifications such. extremely complex and varied geometry of the surfaces with different evaluation ranges with respect to error sizes and types of overtaxing the visually inspecting person. Decisions on i.O.- or n.i.O.
  • Judgments are therefore made on the basis of estimated error magnitudes, subjective perception, and experience, so that irregular slip, ie, the examiner does not test accurately enough, and / or pseudo, ie, the examiner examines too accurately in manufacturing , which results in delays in the production process and additional costs.
  • Optical methods in particular laser-based, generally require a relatively high calibration effort.
  • a special camera - based optical method is the stereometry, in which the surface of a component or specimen to be examined is recorded from slightly different angles and from the evaluation of the minor stereoscopic deviations are calculated the structures of the surface of the component or specimen.
  • Changes in the inclination angle course or even flat structures such as low depressions and / or slight inclinations with low inclination can be determined by the method of shape-from-shading (see in particular X. Jiang, H. Bunke, Three-dimensional Computer Vision, Springer Verlag, 1997 Berlin ). In this case, small changes in the reflected light intensity are evaluated in order to close the known inclination of the reflective areas with a known geometric arrangement between the camera, component or specimen and light source.
  • a device for detecting defects of a surface of an object is known to be known from DE 203170 95 U1, in which a light source for illuminating the object is provided with an illumination beam incident on the object at an angle of incidence to the surface and a light sensor from which a beam reflected from the surface of the object towards the exposure beam is detected, which is reflected at a projection angle to the surface of the object from the latter.
  • the angle of reflection is equal to the angle of incidence in order to obtain image data which are to be evaluated by an evaluation unit in order to detect possible errors.
  • a determination of the real area of defects of the inspected object surface is also not provided in this known method and is not considered.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method and a plant of the type mentioned above, with which or a determination of the real geometric features of at least one defect on at least one functional surface of a component or strigovipers is possible.
  • the component or the specimen is sequentially illuminated from at least four different positions in at least one measuring range of the functional surface with at least one light source defined in terms of radiation intensity, direction and position,
  • a real image image (raw image) of a functional surface in the measuring region, which is illuminated from different directions, is created with at least one camera connected to a control and computer system,
  • the inclination patterns in the x- or y-derivative of the functional surface are calculated on the basis of the shape-from-shading method for the four differently illuminated real image recordings (raw images),
  • the real defect area of the at least one defect in the measurement area of the functional surface of the component or specimen is determined by means of the control and computer system.
  • the calculated inclination images are binarized, and the at least one defect on the at least one functional surface is detected from the binarized inclination images, wherein for a defect size in the range of tenths of millimeters, its geometry in the binarized inclination images approximately matches the real defect surface of the defect the case, however, that the size of Subareas of the defect lies in a larger area, these sub-areas, which are reproduced only incompletely in the inclination images, are binarized via the dark field image acquisition of the functional surface and combined with the binarization of the inclination images. From the combined binarization of the tilt images and the dark field image acquisition, the real geometry of the defect surface of the defect of the functional surface is then determined approximately accurately.
  • four individual, in series reflectors are used as light sources, of which the functional surface is illuminated for at least one image acquisition series with four real image recordings (raw images) successively each with a defined exposure time.
  • LED strips preferably four LED strips, used, which are all connected together.
  • three image acquisition series with four real image recordings are created by the functional surface by means of a CCD camera, wherein the functional surface in each of the three image acquisition series is illuminated successively by the series-connected reflectors with a defined exposure time.
  • bright field illumination can be generated, during which a bright field image acquisition of the at least one functional surface in the at least one measurement range is created. Subsequently, from the inclination image calculations of the functional surface and the information of the bright field image acquisition, the real defect surface of the at least one defect in the at least one measurement region of the functional surface of the component or specimen is determined by means of the control and computer system.
  • a grayscale equalization can take place via a Savitzky-Golay filter.
  • the at least one measuring range of the functional surface is subdivided into sectors, and a separate parameterization is carried out per inclination image recording and per dark field image recording or per bright field image recording.
  • Masking may be performed in the processing of the inclination image recordings and the darkfield image recordings or the bright field image recordings, wherein error detection is performed with realistic geometric information about the combination of information of the respective inclination image recordings and dark field and bright field image recordings and the detected errors are classified, displayed and / or stored.
  • At least one high-resolution CCD camera with 29 or more megapixels is used for imaging.
  • a system for determining the defect surface of at least one defect on at least one functional surface of a component or specimen comprising: a box-shaped housing in which either a fixed storage or a movable linear unit with defined storage and support surface for receiving the component or specimen is provided, at least one light source defined with regard to radiation intensity, direction and position, from which at least one measuring area of the functional surface of the component or test body positioned in the box-shaped housing on the support surface of the linear unit is to be illuminated sequentially from at least four different positions, at least one camera of known position, by means of the one of the functional surface of the component or test specimen in the measuring range in each case a different real image acquisition (raw image) is to create a positioned in the box-shaped housing dark field illumination device, of which is to be generated in the housing dark field illumination, of which Function surface of the component or specimen during the dark field illumination by means of the at least one camera to create a dark field image recording of the at least one functional surface in the at least one measuring range, and
  • a control and computer system connected to the at least one light source, the dark field illumination device and the at least one camera with automatic control / evaluation software, on the basis of the shape-from-shading method for the four different real image recordings (raw material). Images) to produce the x- or y-tilt image calculations of the at least one functional surface and from the tilt image calculations of the functional surface and the information of the darkfield image acquisition the real defect surface of the at least one defect in the at least one measurement range of the functional surface of the component or Specimen is to be determined.
  • the dark field illumination device is preferably constructed of LED strips.
  • four LED strips are provided, which are positioned in the box-shaped housing in each case parallel to one of the edges of the receiving surface of the fixed bearing or the linear unit on correctly aligned height of the functional surface to be tested and interconnected.
  • the box-shaped housing can, depending on the structure (fixed storage or displaceable linear unit), be installed in-line in a production or set up close to the production offline.
  • four individual, series-connected reflectors are preferably arranged in the box-shaped housing in its ceiling area, of which the functional surface of the mounted on the storage (fixed storage or linear unit) component or specimen for at least one image acquisition series with four real Shoot images (raw images) one after another with each defined exposure time to illuminate.
  • At least one high-resolution CCD camera with at least 29 megapixels is provided for imaging in the box-shaped housing, from which e.g. three image acquisition series with four real images (raw images) are to be created with different exposure times.
  • the method according to the invention makes it possible to use test systems for the optical control of functional surfaces of components of which not only defects as such can be detected, but also a realistic detection and specification of geometric properties such as length, width and area of the detected defect is guaranteed. In this way, a correct and reproducible transfer of the requirements of quality assurance in the test regulations in the series process is possible. In addition, an adaptation of the test specification is possible at any time, since it can be used directly with length specifications.
  • Fig. 1 is a plan view of a schematically illustrated system for determining the defect surface of at least one defect on at least one functional surface of a component or specimen.
  • Fig. 2 is a schematic view of the box-shaped housing of the system, which is open at the front.
  • Fig. 3 is a diagrammatic representation of a complete image recording series with four real image recordings (raw images) in each case different illumination direction for the tilt image calculation according to the shape-from-shading method and a fifth image recording in dark field illumination.
  • Fig. 4 is a diagrammatic representation of three complete image recording series respectively corresponding to Fig. 3, but at different exposure times.
  • 5 is a block diagram-like flow chart of a schematic sequence of the determination of the defect area of at least one defect of a functional surface of a component or test specimen in the production process.
  • the system according to the invention for determining the defect surface DF of at least one defect surface 7 of at least one functional surface Z (x, y) of a component or test body 1 comprises a box-shaped housing 8 which can be moved, as shown in FIG. 2 shows.
  • a fixed bearing or a movable linear unit 9 with a defined bearing and rubberized support surface 10 for receiving the component or specimen 1 to be tested is provided in the lower region of the box-shaped housing 8.
  • four individual reflectors 3 a , 3 b , 3 c , 3 d are provided in the box-shaped housing 8 in its ceiling region 13 at four positions a, b, c, d as light sources, which defines electrical radiation in terms of radiation intensity, direction and position connected in series and connected to a control and computer system 5, which includes an automatic control / evaluation software.
  • the functional surface Z (x, y) of the component or specimen 1 positioned on the rubberized support surface 10 of the fixed support or linear unit 9 is, as shown in FIGS. 1 and 2, of the four reflectors 3 a , 3 b connected in series. 3 c , 3 d sequentially from the four different positions a, b, c, d to illuminate each with a defined exposure time.
  • At least one CCD camera 4 preferably with 29 or more megapixels in a defined position, is provided within the box-shaped housing 8 above the bearing surface 10 of the bearing 9 and connected to the control and computer system 5.
  • dark field illumination device 1 1 is provided, which, as can be seen in Fig. 1, preferably of four LED strips 12 is formed, which are connected together. According to FIG. 1, the four LED strips 12 are each arranged parallel to an edge of the bearing surface 10 of the bearing 9 on which the component or the test body 1 is positioned.
  • the dark-field image acquisition D of the functional surface Z (x, y) in the at least one measuring region 2 is additionally created by the at least one CCD camera 4, as shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagrammatic representation of three complete image acquisition series S 1; S 2 , S 3 respectively corresponding to the image recording series S
  • the second and the third image acquisition series S 1 or S 2 or S 3 each have a dark field image acquisition D 5 or Dio or D] 5 for the respective determination of the defect surface DF of the defect 7 in the at least created a measuring range 2 of the functional surface Z (x, y) of the component or specimen 1.
  • FIG. 5 shows a block diagram-like flow diagram of a schematic sequence of the determination of the defect surface DF of at least one defect 7 of the functional surface Z (x, y) of a component or test specimen 1 in the production process with the following method steps:
  • R a 1 , R b2 , R c3 , R d4 real images (raw images) of the first image acquisition series S 1 R a6 , R b7 , R c8 , R d9 real images (raw images) of the second image acquisition series S 2 R a 1 1 , R b 1 2 , R c 13 , R d 14 real image recordings (raw images) of the third image acquisition series S 3 N x , N y inclination image calculations in x or y derivation

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Abstract

The invention relates to the determining of the defective surface (DF) of at least one fault location (7) on at least one functional surface Z (x, y) of a component or test piece (1), comprising the following method steps: sequentially illuminating the component or test piece (1) in at least one measurement region (2) of the functional surface Z (x, y) from at least four different positions (a, b, c, d) with at least one light source (3) that is defined in terms of the intensity, direction and position of radiation; creating a respective different actual image capture (raw image) (R a, R b, R c, R d) of the functional surface Z (x, y) in the at least one measurement region (2) using at least one camera (4) in a known position and connected to a control and computer system (5); calculating the x- or y-slope images (N x, N y) of the functional surface Z (x, y) for the four actual image captures (raw images) (R a, R b, R e, R d) on the basis of the shape-from-shading (SFS) method using the control and computer system (5); creating a dark field image capture (D) of the functional surface Z (x, y) in the measurement region (2) during a dark field illumination; and determining the actual defective surface (DF) of the at least one fault location (7) in the at least one measurement region (2) of the functional surface Z (x, y) of the component or test piece (1) from the x- or y-slope image calculations (N x, N y) of the functional surface Z (x, y) and the data of the dark field image capture (D) by means of the control and computer system (5).

Description

Verfahren und Anlage zum Ermitteln der Defektfläche mindestens einer Fehlstelle auf mindestens einer Funktionsoberfläche eines Bauteils oder Prüfkörpers  Method and system for determining the defect surface of at least one defect on at least one functional surface of a component or test specimen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Ermitteln der Defektfläche mindestens einer Fehlstelle auf mindestens einer Funktionsoberfläche eines Bauteils oder Prüfkörpers. The invention relates to a method and a system for determining the defect surface of at least one defect on at least one functional surface of a component or specimen.
Die Prüfung von Funktionsoberflächen auf Beschädigungen wie z.B. Poren, Kratzer, Dellen usw. erfolgt herkömmlich auch bei weitgehend vollautomatisierten Fertigungsprozessen in der Regel durch eine personelle visuelle Prüfung nach vorgegebenen Prüfvorschriften am Ende des Fertigungsprozesses. Die prüfende Person muss hierbei im Fertigungstakt über die Qualität in Ordnung (i.O.) oder nicht in Ordnung (n.i.O.) z.B. eines Bauteils entscheiden. The testing of functional surfaces for damage such as e.g. Pores, scratches, dents, etc. are usually also in largely fully automated manufacturing processes usually by a personal visual inspection according to specified test specifications at the end of the manufacturing process. In this case, the person to be tested must be in good order (i.O.) or not in order (n.i.O.) in the production cycle about the quality. decide on a component.
Da insbesondere in der Automobilindustrie durch die Prüfvorschriften vorgegebene Qualitätsmerkmale im Bereich von Zehntelmillimetern liegen, wie z.B. vorgegebene Fehlergrößen i.O. < 500 μm und n.i.O. > 500 μm, vermag das menschliche Auge einen solchen Größenbereich nur unzuverlässig aufzulösen und wiederzugeben. Zudem können die umfangreichen Prüfvorgaben wie z.B. äußerst komplexe und vielfältige Geometrie der Oberflächen mit unterschiedlichen Auswertebereichen hinsichtlich Fehlergrößen und -arten die visuell prüfende Person überfordern. Entscheidungen über i.O.- oder n.i.O. -Beurteilungen werden daher auf Basis geschätzter Fehlergrößen, subjektiver Wahrnehmung und Erfahrung getroffen, so dass sich unregelmäßig Schlupf, d.h., die prüfende Person prüft nicht genau genug, und/oder Pseudo, d.h., die prüfende Person prüft zu genau, in der Fertigung ergeben können, was Verzögerungen im Produktionsablauf und zusätzliche Kosten zur Folge hat. Since, in particular in the automotive industry, the quality specifications prescribed by the test regulations are in the range of tenths of millimeters, such as, for example, given error sizes i.O. <500 μm and n.i.O. > 500 μm, the human eye is only able to dissolve and reproduce such a size range unreliably. In addition, the extensive test specifications such. extremely complex and varied geometry of the surfaces with different evaluation ranges with respect to error sizes and types of overtaxing the visually inspecting person. Decisions on i.O.- or n.i.O. Judgments are therefore made on the basis of estimated error magnitudes, subjective perception, and experience, so that irregular slip, ie, the examiner does not test accurately enough, and / or pseudo, ie, the examiner examines too accurately in manufacturing , which results in delays in the production process and additional costs.
Optische Verfahren, insbesondere laserbasierte, erfordern im Allgemeinen einen relativ hohen Kalibrieraufwand. Ein spezielles kamerabasiertes optisches Verfahren ist die Stereometrie, bei dem die zu untersuchende Oberfläche eines Bauteils oder Prüfkörpers aus geringfügig unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen wird und aus der Auswertung der geringfügigen stereoskopischen Abweichungen die Strukturen der Oberfläche des Bauteils oder Prüfkörpers errechnet werden. Optical methods, in particular laser-based, generally require a relatively high calibration effort. A special camera - based optical method is the stereometry, in which the surface of a component or specimen to be examined is recorded from slightly different angles and from the evaluation of the minor stereoscopic deviations are calculated the structures of the surface of the component or specimen.
Veränderungen des Neigungswinkelverlaufs oder auch flache Strukturen wie niedrige Senken und/oder leichte Anhebungen mit geringer Neigung lassen sich durch die Methode des Shape- from-Shading bestimmen (vgl. insbesondere X. Jiang, H. Bunke, Dreidimensionales Computersehen, Springer Verlag, 1997 Berlin). Dabei werden geringe Veränderungen der reflektierten Lichtintensität ausgewertet, um bei bekannter geometrischer Anordnung zwischen Kamera, Bauteil oder Prüfkörper und Lichtquelle auf die jeweilige Neigung der reflektierenden Bereiche zu schließen. Changes in the inclination angle course or even flat structures such as low depressions and / or slight inclinations with low inclination can be determined by the method of shape-from-shading (see in particular X. Jiang, H. Bunke, Three-dimensional Computer Vision, Springer Verlag, 1997 Berlin ). In this case, small changes in the reflected light intensity are evaluated in order to close the known inclination of the reflective areas with a known geometric arrangement between the camera, component or specimen and light source.
Aus der DE 10 2004 038 761 B4 ist ein Verfahren zur kamerabasierten Prüfung von Objekten, insbesondere von Guss- und Schmiedeteilen, auf der Basis der Methode des Shape- from-Shading bekannt, wobei das zu prüfende Objekt durch wenigstens eine Lichtquelle beleuchtet wird. Hierbei wird mittels wenigstens einer Kamera zumindest ein Teil des durch Lichtquelle beleuchteten Teils der Objektoberfläche erfasst und die hieraus resultierenden Bilddaten werden einer Bildverarbeitung unterzogen. Eine Auswertung bezüglich der gesamten Objektoberfläche erfolgt hierbei nicht, sondern für Teilausschnitte werden innerhalb der Bilddaten Bildbereiche (ROI, regions of interest) ausgewählt und einer Weiterverarbeitung zugeführt, bei der auf die Bildbereiche die Methode des Shape-from- Shading (SfS) angewandt wird. Die Bestimmung einer annähernd realen Geometrie der Defektfläche von Fehlstellen der geprüften Objektoberfläche ist bei diesem bekannten Verfahren nicht möglich. From DE 10 2004 038 761 B4 a method for camera-based inspection of objects, in particular of castings and forgings, on the basis of the method of shape-from-shading is known, wherein the object to be tested is illuminated by at least one light source. In this case, at least one part of the part of the object surface illuminated by the light source is detected by means of at least one camera and the image data resulting therefrom are subjected to image processing. An evaluation with respect to the entire object surface does not take place here, but for partial sections, image regions (ROI, regions of interest) are selected within the image data and fed to a further processing in which the method of shape-from-shading (SfS) is applied to the image regions. The determination of an approximately real geometry of the defect surface of defects of the examined object surface is not possible in this known method.
Weiterhin geht aus der DE 203170 95 Ul eine Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern einer Oberfläche eines Objekts als bekannt hervor, bei der eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Objekts mit einem Beleuchtungsstrahl, der unter einem Einfallswinkel zur Oberfläche auf das Objekt fällt, sowie ein Lichtsensor vorgesehen sind, von dem ein von der Oberfläche des Objekts auf den Belichtungsstrahl hin reflektierten Strahl erfasst wird, der unter einem Ausfallwinkel zur Oberfläche des Objekts von diesem reflektiert wird. Hierbei ist der Ausfallwinkel gleich dem Einfallwinkel, um Bilddaten zu erhalten, die von einer Auswerteeinheit auszuwerten sind, um mögliche Fehler zu erkennen. Eine Bestimmung der realen Fläche von Fehlstellen der geprüften Objektoberfläche ist auch bei diesem bekannten Verfahren nicht vorgesehen und wird auch nicht in Erwägung gezogen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem bzw. der eine Bestimmung der realen geometrischen Merkmale mindestens einer Fehlstelle auf mindestens einer Funktionsfläche eines Bauteils oder Prüfköpers möglich ist. Furthermore, a device for detecting defects of a surface of an object is known to be known from DE 203170 95 U1, in which a light source for illuminating the object is provided with an illumination beam incident on the object at an angle of incidence to the surface and a light sensor from which a beam reflected from the surface of the object towards the exposure beam is detected, which is reflected at a projection angle to the surface of the object from the latter. In this case, the angle of reflection is equal to the angle of incidence in order to obtain image data which are to be evaluated by an evaluation unit in order to detect possible errors. A determination of the real area of defects of the inspected object surface is also not provided in this known method and is not considered. The present invention is therefore based on the object of providing a method and a plant of the type mentioned above, with which or a determination of the real geometric features of at least one defect on at least one functional surface of a component or Prüfköpers is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln der Defektfläche mindestens einer Fehlstelle auf mindestens einer Funktionsoberfläche eines Bauteils oder Prüfkörpers, umfassend die Verfahrensschritte: This object is achieved according to the invention by a method for determining the defect surface of at least one defect on at least one functional surface of a component or test body, comprising the method steps:
- das Bauteil oder der Prüfkörper wird in mindestens einem Messbereich der Funktionsoberfläche mit mindestens einer hinsichtlich Strahlungsintensität, -richtung sowie - Position definierten Lichtquelle sequentiell aus mindestens vier unterschiedlichen Positionen beleuchtet, the component or the specimen is sequentially illuminated from at least four different positions in at least one measuring range of the functional surface with at least one light source defined in terms of radiation intensity, direction and position,
- von der Funktionsoberfläche des Bauteils oder Prüfkörpers wird mit mindestens einer mit einem Steuer-und Rechnersystem verbundenen Kamera bekannter Position jeweils eine aus unterschiedlicher Richtung beleuchtete reale Bildaufnahme (Roh-Bild) der einen Funktionsoberfläche in dem Messbereich erstellt, from the functional surface of the component or test specimen, a real image image (raw image) of a functional surface in the measuring region, which is illuminated from different directions, is created with at least one camera connected to a control and computer system,
- von dem Steuer-und Rechnersystem werden auf der Basis der Shape-from-Shading-Methode für die vier unterschiedlich beleuchteten realen Bildaufnahmen (Roh-Bilder) die Neigungsbilder in der x- bzw. y-Ableitung der Funktionsoberfläche berechnet, from the control and computer system, the inclination patterns in the x- or y-derivative of the functional surface are calculated on the basis of the shape-from-shading method for the four differently illuminated real image recordings (raw images),
- von der Funktionsoberfläche des Bauteils oder Prüfkörpers wird zusätzlich zu den Rohbildern zur Neigungsbildberechnung während einer Dunkelfeldbeleuchtung noch eine Dunkelfeld-Bildaufnahme der Funktionsoberfläche in dem Messbereich erstellt, und - In addition to the raw images for tilt image calculation during dark field illumination of the functional surface of the component or specimen is still created a dark field image recording of the functional surface in the measuring range, and
- aus den zwei Neigungsbild-Berechnungen der Funktionsoberfläche und den Informationen der Dunkelfeld-Bildaufnahme wird die reale Defektfläche der mindestens einen Fehlstelle in dem Messbereich der Funktionsoberfläche des Bauteils oder Prüfkörpers mittels des Steuer- und Rechnersystems bestimmt. From the two inclination image calculations of the functional surface and the information of the dark field image acquisition, the real defect area of the at least one defect in the measurement area of the functional surface of the component or specimen is determined by means of the control and computer system.
Vorzugsweise werden die berechneten Neigungsbilder binarisiert, und die mindestens eine Fehlstelle auf der mindestens einen Funktionsoberfläche wird anhand der binarisierten Neigungsbilder detektiert, wobei bei einer Größe der Fehlstelle im Bereich von Zehntelmillimetern deren Geometrie in den binarisierten Neigungsbildern annähernd mit der realen Defektfläche der Fehlstelle übereinstimmt, für den Fall jedoch, dass die Größe von Teilbereichen der Fehlstelle in einem größeren Bereich liegt, diese Teilbereiche, die in den Neigungsbildern nur unvollständig wiedergegeben werden, über die Dunkelfeld- Bildaufnahme der Funktionsoberfläche binarisiert und mit der Binarisierung der Neigungsbilder kombiniert werden. Aus der kombinierten Binarisierung der Neigungsbilder und der Dunkelfeld-Bildaufnahme wird dann die reale Geometrie der Defektfläche der Fehlstelle der Funktionsoberfläche annähernd genau bestimmt. Preferably, the calculated inclination images are binarized, and the at least one defect on the at least one functional surface is detected from the binarized inclination images, wherein for a defect size in the range of tenths of millimeters, its geometry in the binarized inclination images approximately matches the real defect surface of the defect the case, however, that the size of Subareas of the defect lies in a larger area, these sub-areas, which are reproduced only incompletely in the inclination images, are binarized via the dark field image acquisition of the functional surface and combined with the binarization of the inclination images. From the combined binarization of the tilt images and the dark field image acquisition, the real geometry of the defect surface of the defect of the functional surface is then determined approximately accurately.
Bevorzugt werden vier einzelne, in Reihe geschaltete Reflektoren als Lichtquellen verwendet, von denen die Funktionsoberfläche für mindestens eine Bildaufnahme-Serie mit vier realen Bildaufnahmen (Rohbilder) nacheinander mit jeweils definierter Belichtungszeit beleuchtet wird. Preferably, four individual, in series reflectors are used as light sources, of which the functional surface is illuminated for at least one image acquisition series with four real image recordings (raw images) successively each with a defined exposure time.
Als Dunkelfeldbeleuchtung werden LED-Leisten, vorzugsweise vier LED-Leisten, eingesetzt, die alle zusammengeschaltet werden. As dark field lighting LED strips, preferably four LED strips, used, which are all connected together.
Bevorzugt werden von der Funktionsoberfläche mittels einer CCD-Kamera drei Bildaufnahme-Serien mit jeweils vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) erstellt, wobei die Funktionsoberfläche bei jeder der drei Bildaufnahme-Serien von den in Reihe geschalteten Reflektoren nacheinander mit definierter Belichtungszeit beleuchtet wird. Preferably, three image acquisition series with four real image recordings (raw images) are created by the functional surface by means of a CCD camera, wherein the functional surface in each of the three image acquisition series is illuminated successively by the series-connected reflectors with a defined exposure time.
Bei inhomogenen Reflexionseigenschaften, d.h. bei einer wenig bis hoch reflektiven Funktionsoberfläche des Bauteils oder Prüflcörpers werden die drei Bildaufnahme-Serien mit den jeweils vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) mit unterschiedlichen Belichtungszeiten der vier Reflektoren erstellt, indem das Bauteil oder der Prüfkörper in mindestens einem Messbereich der Funktionsoberfläche mit den hinsichtlich Strahlungsintensität, -richtung und -position definierten Reflektoren sequentiell aus den vier unterschiedlichen Positionen beleuchtet wird. For inhomogeneous reflection properties, i. In a little to highly reflective functional surface of the component or Prüflcörpers the three image acquisition series with the four real images (raw images) with different exposure times of the four reflectors are created by the component or the test specimen in at least one measurement range of the functional surface with the Reflectors defined in terms of radiation intensity, direction and position is illuminated sequentially from the four different positions.
So kann die erste Bildaufnahme-Serie mit realen ersten vier Bildaufnahmen (Roh-Bildern) mit einer Belichtungszeit 0,01 ms, die zweite Bildaufnahme-Serie mit realen vier anderen Bildaufnahmen mit einer Belichtungszeit 0,025 ms, die dritte Bildaufnahme-Serie mit weiteren vier realen Bildaufnahmen mit einer Belichtungszeit 0,05 ms, und nach der ersten, der zweiten und der dritten Bildaufnahme-Serie jeweils eine Dunkelfeld- Bildaufnahme für die jeweilige Bestimmung der Defektfläche der Fehlstelle erstellt werden. Thus, the first image acquisition series with real first four images (raw images) with an exposure time of 0.01 ms, the second image acquisition series with real four other images with an exposure time of 0.025 ms, the third image acquisition series with another four real Imaging with an exposure time of 0.05 ms, and after the first, the second and the third image acquisition series, respectively, a dark field image recording for the respective determination of the defect surface of the defect can be created.
Anstelle der Dunkelfeldbeleuchtung kann eine Hellfeldbeleuchtung erzeugt werden, während der eine Hellfeld-Bildaufnahme der mindestens einen Funktionsoberfläche in dem mindesten einen Messbereich erstellt wird. Anschließend wird aus den Neigungsbild-Berechnungen der Funktionsoberfläche und den Informationen der Hellfeld-Bildaufnahme die reale Defektfläche der mindestens einen Fehlstelle in dem mindestens einem Messbereich der Funktionsoberfläche des Bauteils oder Prüfkörpers mittels des Steuer- und Rechnersystems bestimmt. Instead of the dark field illumination, bright field illumination can be generated, during which a bright field image acquisition of the at least one functional surface in the at least one measurement range is created. Subsequently, from the inclination image calculations of the functional surface and the information of the bright field image acquisition, the real defect surface of the at least one defect in the at least one measurement region of the functional surface of the component or specimen is determined by means of the control and computer system.
Nach der Berechnung der Neigungsbilder aus den realen Bildaufnahmen (Roh-Bilder) der mindestens einen Funktionsoberfläche in dem mindestens einen Messbereich kann ein Grauwertausgleich über einen Savitzky-Golay-Filter erfolgen. After the inclination images have been calculated from the real image recordings (raw images) of the at least one functional surface in the at least one measuring region, a grayscale equalization can take place via a Savitzky-Golay filter.
Bevorzugt wird der mindestens eine Messbereich der Funktionsoberfläche in Sektoren unterteilt, und eine eigene Parametrierung je Neigungs-Bildaufnahme und je Dunkelfeld- Bildaufnahme bzw. je Hellfeld-Bildaufnahme vorgenommen. Preferably, the at least one measuring range of the functional surface is subdivided into sectors, and a separate parameterization is carried out per inclination image recording and per dark field image recording or per bright field image recording.
Bei der Verarbeitung der Neigungs-Bildaufnahmen und der Dunkelfeld-Bildaufnahmen bzw. der Hellfeld-Bildaufnahmen kann eine Maskierung erfolgen, wobei eine Fehlererkennung mit realistischen geometrischen Informationen über die Kombination von Informationen der jeweiligen Neigungs-Bildaufnahmen und Dunkelfeld- bzw. Hellfeld-Bildaufnahmen durchgeführt wird und die erkannten Fehler klassifiziert, angezeigt und/oder gespeichert werden. Masking may be performed in the processing of the inclination image recordings and the darkfield image recordings or the bright field image recordings, wherein error detection is performed with realistic geometric information about the combination of information of the respective inclination image recordings and dark field and bright field image recordings and the detected errors are classified, displayed and / or stored.
Bevorzugt wird zur Bildaufnahme mindestens eine hochauflösende CCD-Kamera mit 29 oder mehr Megapixeln verwendet. Preferably, at least one high-resolution CCD camera with 29 or more megapixels is used for imaging.
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß auch durch eine Anlage zum Ermitteln der Defektfläche mindestens einer Fehlstelle auf mindestens einer Funktionsoberfläche eines Bauteils oder Prüfkörpers gelöst, umfassend: ein kastenförmiges Gehäuse, in dem entweder eine feste Lagerung oder eine verfahrbare Lineareinheit mit definierter Lagerung und Auflagefläche zur Aufnahme des Bauteils oder Prüfkörpers vorgesehen ist, mindestens eine hinsichtlich Strahlungsintensität, -richtung und -position definierte Lichtquelle, von der mindestens ein Messbereich der Funktionsoberfläche des in dem kastenförmigen Gehäuse auf der Auflagefläche der Lineareinheit positionierten Bauteils oder Prüfkörpers sequentiell aus mindestens vier unterschiedlichen Positionen zu beleuchten ist, mindestens eine Kamera bekannter Position, mittels der von der Funktionsoberfläche des Bauteils oder Prüfkörpers in dem Messbereich jeweils eine unterschiedliche reale Bildaufnahme (Roh-Bild) zu erstellen ist, eine in dem kastenförmigen Gehäuse positionierte Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung, von der in dem Gehäuse eine Dunkelfeldbeleuchtung zu erzeugen ist, wobei von der Funktionsoberfläche des Bauteils oder Prüfkörpers während der Dunkelfeldbeleuchtung mittels der mindestens einen Kamera eine Dunkelfeld-Bildaufnahme der mindestens einen Funktionsoberfläche in dem mindesten einen Messbereich zu erstellen ist, und The object of the invention is also achieved by a system for determining the defect surface of at least one defect on at least one functional surface of a component or specimen, comprising: a box-shaped housing in which either a fixed storage or a movable linear unit with defined storage and support surface for receiving the component or specimen is provided, at least one light source defined with regard to radiation intensity, direction and position, from which at least one measuring area of the functional surface of the component or test body positioned in the box-shaped housing on the support surface of the linear unit is to be illuminated sequentially from at least four different positions, at least one camera of known position, by means of the one of the functional surface of the component or test specimen in the measuring range in each case a different real image acquisition (raw image) is to create a positioned in the box-shaped housing dark field illumination device, of which is to be generated in the housing dark field illumination, of which Function surface of the component or specimen during the dark field illumination by means of the at least one camera to create a dark field image recording of the at least one functional surface in the at least one measuring range, and
ein mit der mindestens einen Lichtquelle, der Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung und der mindestens einen Kamera verbundenes Steuer- und Rechnersystem mit einer automatischen Steuer- / Auswertesoftware, von dem auf der Basis der Shape-from-Shading Methode für die vier unterschiedlichen realen Bildaufnahmen (Roh-Bilder) die x- bzw. y- Neigungsbild- Berechnungen der mindestens einen Funktionsoberfläche zu erstellen sowie aus den Neigungsbild-Berechnungen der Funktionsoberfläche und den Informationen der Dunkelfeld- Bildaufnahme die reale Defektfläche der mindestens einen Fehlstelle in dem mindestens einen Messbereich der Funktionsoberfläche des Bauteils oder Prüfkörpers zu bestimmen ist. a control and computer system connected to the at least one light source, the dark field illumination device and the at least one camera with automatic control / evaluation software, on the basis of the shape-from-shading method for the four different real image recordings (raw material). Images) to produce the x- or y-tilt image calculations of the at least one functional surface and from the tilt image calculations of the functional surface and the information of the darkfield image acquisition the real defect surface of the at least one defect in the at least one measurement range of the functional surface of the component or Specimen is to be determined.
Die Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung ist bevorzugt aus LED-Leisten aufgebaut. Vorzugsweise sind vier LED-Leisten vorgesehen, die im kastenförmigen Gehäuse jeweils parallel zu einer der Kanten der Aufnahmefläche der festen Lagerung oder der Lineareinheit auf korrekt ausgerichteter Höhe der zu prüfenden Funktionsoberfläche positioniert und zusammengeschaltet sind. The dark field illumination device is preferably constructed of LED strips. Preferably, four LED strips are provided, which are positioned in the box-shaped housing in each case parallel to one of the edges of the receiving surface of the fixed bearing or the linear unit on correctly aligned height of the functional surface to be tested and interconnected.
Das kastenförmige Gehäuse kann, je nach Aufbau (feste Lagerung oder verschiebbare Lineareinheit), inline in eine Fertigung verbaut oder seriennah offline aufgestellt werden. The box-shaped housing can, depending on the structure (fixed storage or displaceable linear unit), be installed in-line in a production or set up close to the production offline.
Als Lichtquellen sind bevorzugt vier einzelne, in Reihe geschaltete Reflektoren im kastenförmigen Gehäuse in dessen Deckenbereich angeordnet, von denen die Funktionsoberfläche des auf der Lagerung (feste Lagerung oder Lineareinheit) positionierten Bauteils oder Prüfkörpers für mindestens eine Bildaufnahme-Serie mit vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) nacheinander mit jeweils definierter Belichtungszeit zu beleuchten ist. As light sources, four individual, series-connected reflectors are preferably arranged in the box-shaped housing in its ceiling area, of which the functional surface of the mounted on the storage (fixed storage or linear unit) component or specimen for at least one image acquisition series with four real Shoot images (raw images) one after another with each defined exposure time to illuminate.
Vorzugsweise ist zur Bildaufnahme im kastenförmigen Gehäuse mindestens eine hochauflösende CCD-Kamera mit mindestens 29 Megapixeln vorgesehen, von der z.B. drei Bildaufnahme-Serien mit jeweils vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) mit unterschiedlichen Belichtungszeiten zu erstellen sind. Preferably, at least one high-resolution CCD camera with at least 29 megapixels is provided for imaging in the box-shaped housing, from which e.g. three image acquisition series with four real images (raw images) are to be created with different exposure times.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht u.a., im Serientakt der Automobilindustrie Prüfsysteme zur optischen Kontrolle von Funktionsoberflächen von Bauteilen einzusetzen, von denen nicht nur Fehlstellen als solche detektierbar sind, sondern zudem noch eine realitätsnahe Erfassung und Angabe der geometrischen Eigenschaften wie Länge, Breite und Fläche der detektierten Fehlstelle gewährleistet wird. Hierdurch ist eine korrekte und reproduzierbare Übertragung der Vorgaben der Qualitätssicherung in den Prüfvorschriften in den Serienprozess möglich. Außerdem ist eine Anpassung der Prüfvorschrift jederzeit möglich, da dafür unmittelbar mit Längenangaben gearbeitet werden kann. Among other things, the method according to the invention makes it possible to use test systems for the optical control of functional surfaces of components of which not only defects as such can be detected, but also a realistic detection and specification of geometric properties such as length, width and area of the detected defect is guaranteed. In this way, a correct and reproducible transfer of the requirements of quality assurance in the test regulations in the series process is possible. In addition, an adaptation of the test specification is possible at any time, since it can be used directly with length specifications.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr anhand der Figuren der Zeichnungen erläutert. The present invention will now be explained with reference to the figures of the drawings.
In diesen sind: In these are:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Anlage zum Ermitteln der Defektfläche mindestens einer Fehlstelle auf mindestens einer Funktionsoberfläche eines Bauteils oder Prüfkörpers. Fig. 1 is a plan view of a schematically illustrated system for determining the defect surface of at least one defect on at least one functional surface of a component or specimen.
Fig. 2 eine schematische Ansicht des kastenförmigen Gehäuses der Anlage, das frontseitig geöffnet ist. Fig. 2 is a schematic view of the box-shaped housing of the system, which is open at the front.
Fig. 3 eine diagrammartige Darstellung einer vollständigen Bildaufnahme-Serie mit vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bilder) bei jeweils unterschiedlicher Beleuchtungsrichtung für die Neigungs-Bildberechnung nach der Shape-from-Shading-Methode und einer fünften Bildaufnahme bei Dunkelfeldbeleuchtung. Fig. 3 is a diagrammatic representation of a complete image recording series with four real image recordings (raw images) in each case different illumination direction for the tilt image calculation according to the shape-from-shading method and a fifth image recording in dark field illumination.
Fig. 4 eine diagrammartige Darstellung von drei vollständigen Bildaufnahme-Serien jeweils entsprechend Fig. 3, jedoch bei jeweils unterschiedlichen Belichtungszeiten. Fig. 5 ein blockdiagrammartiges Fließbild eines schematischen Ablaufs der Ermittlung der Defektfläche mindestens einer Fehlstelle einer Funktionsoberfläche eines Bauteils oder Prüfkörpers im Produktionsprozess. Fig. 4 is a diagrammatic representation of three complete image recording series respectively corresponding to Fig. 3, but at different exposure times. 5 is a block diagram-like flow chart of a schematic sequence of the determination of the defect area of at least one defect of a functional surface of a component or test specimen in the production process.
Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, weist die erfindungsgemäße Anlage zum Ermitteln der Defektfläche DF mindestens einer Fehlstelle 7 mindestens einer Funktionsoberfläche Z (x, y) eines Bauteils oder Prüfkörpers 1 ein kastenförmiges Gehäuse 8 auf, das verfahrbar sein kann, wie Fig. 2 zeigt. As can be seen from FIGS. 1 and 2, the system according to the invention for determining the defect surface DF of at least one defect surface 7 of at least one functional surface Z (x, y) of a component or test body 1 comprises a box-shaped housing 8 which can be moved, as shown in FIG. 2 shows.
Im unteren Bereich des kastenförmigen Gehäuses 8 ist entweder eine feste Lagerung oder eine bewegbare Lineareinheit 9 mit definierter Lagerung und gummierter Auflagefläche 10 zur Aufnahme des zu prüfenden Bauteils oder Prüfkörpers 1 vorgesehen. Weiterhin sind im kastenförmigen Gehäuse 8 in dessen Deckenbereich 13 an vier Positionen a, b, c, d als Lichtquellen vier einzelne Reflektoren 3a, 3b, 3c, 3d vorgesehen, die hinsichtlich Strahlungsintensität, -richtung und -position definiert, elektrisch in Reihe geschaltet und mit einem Steuer- und Rechnersystem 5 verbunden sind, das eine automatische Steuer-/ Auswertesoftware beinhaltet. In the lower region of the box-shaped housing 8, either a fixed bearing or a movable linear unit 9 with a defined bearing and rubberized support surface 10 for receiving the component or specimen 1 to be tested is provided. Furthermore, four individual reflectors 3 a , 3 b , 3 c , 3 d are provided in the box-shaped housing 8 in its ceiling region 13 at four positions a, b, c, d as light sources, which defines electrical radiation in terms of radiation intensity, direction and position connected in series and connected to a control and computer system 5, which includes an automatic control / evaluation software.
Die Funktionsoberfläche Z (x, y) des auf der gummierten Auflagefläche 1 0 der festen Lagerung oder der Lineareinheit 9 positionierten Bauteils oder Prüfkörpers 1 ist, wie die Figuren 1 und 2 verdeutlichen, von den vier in Reihe geschalteten Reflektoren 3a, 3b, 3c, 3d sequentiell aus den vier unterschiedlichen Positionen a, b, c, d mit jeweils definierter Belichtungszeit zu beleuchten. The functional surface Z (x, y) of the component or specimen 1 positioned on the rubberized support surface 10 of the fixed support or linear unit 9 is, as shown in FIGS. 1 and 2, of the four reflectors 3 a , 3 b connected in series. 3 c , 3 d sequentially from the four different positions a, b, c, d to illuminate each with a defined exposure time.
Wie in Fig. 2 erkennbar, ist innerhalb des kastenförmigen Gehäuses 8 oberhalb der Auflagefläche 10 der Lagerung 9 mindestens eine CCD-Kamera 4, vorzugsweise mit 29 oder mehr Megapixeln in definierter Position vorgesehen und mit dem Steuer- und Rechnersystem 5 verbunden. As can be seen in FIG. 2, at least one CCD camera 4, preferably with 29 or more megapixels in a defined position, is provided within the box-shaped housing 8 above the bearing surface 10 of the bearing 9 and connected to the control and computer system 5.
Während der sequentiellen Beleuchtung der Funktionsoberfläche Z (x, y) des auf der Auflagefläche 10 der Lagerung 9 positionierten Bauteils oder Prüfkörpers 1 mittels der vier Reflektoren 3a, 3b, 3c, 3d aus den vier unterschiedlichen Positionen a, b, c, d im Deckenbereich 13 des kastenförmigen Gehäuses 8 wird mindestens eine der aus Fig. 3 ersichtliche Bildaufnahme - Serie S 1 mit vier unterschiedlichen realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) Ra, Rb, Rc, Rd von mindestens einem Messbereich 2 der Funktionsoberfläche Z (x, y) erstellt. Mittels der automatischen Steuer- / Auswerteeinheit des Steuer- und Rechnersystems 5 erfolgt dann auf der Basis der Shape-from-Shading (SfS)-Methode für die vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bilder) Ra, Rb, Rc, Rd eine Neigungsbild-Berechnung in x- bzw. y-Richtung Nx, Ny der Funktionsoberfläche Z (x, y). During the sequential illumination of the functional surface Z (x, y) of the component or test body 1 positioned on the bearing surface 10 of the bearing 9 by means of the four reflectors 3 a , 3 b , 3 c , 3 d from the four different positions a, b, c , d in the ceiling portion 13 of the box-shaped housing 8 is at least one of the apparent from Fig. 3 Image - Series S 1 with four different real images (raw images) R a , R b , R c , R d of at least one measuring range 2 of Function surface Z (x, y) created. By means of the automatic control / evaluation of the control and computer system 5 takes place then based on the Shape-from-Shading (SfS) method for the four real image recordings (raw images) R a , R b , R c , R d a tilt image calculation in the x and y direction N x , N y of the functional surface Z (x, y).
In dem kastenförmigen Gehäuse 8 ist weiterhin eine mit dem Steuer- und Rechnersystem 5 verbundene Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung 1 1 vorgesehen, die, wie in Fig. 1 ersichtlich ist, bevorzugt von vier LED-Leisten 12 gebildet ist, die zusammengeschaltet sind. Gemäß Fig. 1 sind die vier LED-Leisten 12 jeweils parallel zu einer Kante der Auflagefläche 10 der Lagerung 9 angeordnet, auf der das Bauteil oder der Prüfkörper 1 positioniert ist. In the box-shaped housing 8 is further connected to the control and computer system 5 dark field illumination device 1 1 is provided, which, as can be seen in Fig. 1, preferably of four LED strips 12 is formed, which are connected together. According to FIG. 1, the four LED strips 12 are each arranged parallel to an edge of the bearing surface 10 of the bearing 9 on which the component or the test body 1 is positioned.
Während einer Dunkelfeldbeleuchtung mittels der vier zusammengeschalteten LED-Leisten 12 wird von der mindestens einen CCD-Kamera 4 zusätzlich eine Dunkelfeld-Bildaufnahme D der Funktionsoberfläche Z (x, y) in dem mindestens einen Messbereich 2 erstellt, wie aus Fig. 3 hervorgeht. During dark-field illumination by means of the four interconnected LED strips 12, the dark-field image acquisition D of the functional surface Z (x, y) in the at least one measuring region 2 is additionally created by the at least one CCD camera 4, as shown in FIG.
Anschließend wird mittels der automatischen Steuer- /Auswertesoftwareeinheit des Steuer- und Rechnersystems 5 aus den auf der Basis der Shape-from-Shading (SfS)-Methode erstellten Neigungsbild-Berechnungen Nx und Ny der Funktionsoberfläche Z (x, y) und den Informationen der Dunkelfeld-Bildaufnahme D der Funktionsoberfläche Z (x, y) die reale Defektfläche DF der mindestens einen Fehlstelle 7 in dem mindestens einen Messbereich 2 der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers 1 bestimmt. Subsequently, by means of the automatic control / evaluation software unit of the control and computer system 5, the inclination-image calculations N x and N y of the function surface Z (x, y) and the plane generated on the basis of the shape-from-shading (SfS) method Information of the dark field image recording D of the functional surface Z (x, y) determines the real defect surface DF of the at least one defect 7 in the at least one measuring region 2 of the functional surface Z (x, y) of the component or test body 1.
Aus Fig. 4 geht eine schematische diagrammartige Darstellung von drei vollständigen Bildaufnahme-Serien S 1 ; S2, S3 jeweils entsprechend der Bildaufnahme-Serie S | gemäß Fig. 3 hervor, jedoch bei jeweils unterschiedlichen Belichtungszeiten, wie es zum Messen der Defektfläche DF einer Fehlstelle 7 einer Funktionsoberfläche Z (x, y) mit inhomogenen Reflexionseigenschaften notwendig ist. Hierbei werden die erste Bildaufnahme-Serie S | mit realen ersten vier Bildaufnahmen (Roh-Bildern) Ra| - Rd4 mit einer Belichtungszeit 0,01 ms, die zweite Bildaufnahme-Serie S2 mit realen vier anderen Bildaufnahmen Ra6-Rd9 mit einer Belichtungszeit 0,025 ms, die dritte Bildaufnahme-Serie S3 mit weiteren vier realen Bildaufnahmen Ran -Rd i 4 mit einer Belichtungszeit 0,05 ms, und nach der ersten, der zweiten und der dritten Bildaufnahme-Serie S 1 bzw. S2 bzw. S3 jeweils eine Dunkelfeld-Bildaufnahme D5 bzw. Dio bzw. D] 5 für die jeweilige Bestimmung der Defektfläche DF der Fehlstelle 7 in dem mindestens einen Messbereich 2 der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers 1 erstellt. From Fig. 4 is a schematic diagrammatic representation of three complete image acquisition series S 1; S 2 , S 3 respectively corresponding to the image recording series S | 3, but with different exposure times, as is necessary for measuring the defect area DF of a defect 7 of a functional surface Z (x, y) with inhomogeneous reflection properties. Here, the first image acquisition series S | with real first four images (raw images) R a | R d4 with an exposure time of 0.01 ms, the second image recording series S 2 with real four other image recordings R a6 -Rd9 with an exposure time of 0.025 ms, the third image recording series S 3 with a further four real image recordings R a n -Rd i 4 with an exposure time of 0.05 ms, and after the first, the second and the third image acquisition series S 1 or S 2 or S 3 each have a dark field image acquisition D 5 or Dio or D] 5 for the respective determination of the defect surface DF of the defect 7 in the at least created a measuring range 2 of the functional surface Z (x, y) of the component or specimen 1.
Fig. 5 zeigt ein blockdiagrammartiges Fließbild eines schematischen Ablaufs der Ermittlung der Defektfläche DF mindestens einer Fehlstelle 7 der Funktionsoberfläche Z (x, y) eines Bauteils oder Prüfkörpers 1 im Produktionsprozess mit folgenden Verfahrensschritten: 5 shows a block diagram-like flow diagram of a schematic sequence of the determination of the defect surface DF of at least one defect 7 of the functional surface Z (x, y) of a component or test specimen 1 in the production process with the following method steps:
A) Erkennen eines zu messenden Bauteils oder Prüfkörpers 1 durch einen z.B. induktiven Sensor. A) Detecting a component or test piece 1 to be measured by means of e.g. inductive sensor.
B) 1. Start eines neuen Prüfprozesses bestehend aus: a) Erstellen von drei vollständigen realen Bildaufnahme-Serien S 1 , S2, S3 mit jeweils vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) Ra, Rb, Rc, Rd mit unterschiedlichen Belichtungsstufen als Basis für eine SfS-Berechnung für den Fall inhomogener Reflexionseigenschaften der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers 1. b) Ansonsten Erstellen einer vollständigen Bildaufnahme-Serie S | mit jeweils vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) Ra, Rb, Rc, Rd mit definierter Belichtungszeit als Basis für die SfS-Berechnung. B) 1. Start of a new test process consisting of: a) Creation of three complete real image acquisition series S 1 , S 2 , S 3 with four real image recordings (raw images) R a , R b , R c , R d with different exposure levels as the basis for an SfS calculation in the case of inhomogeneous reflection properties of the functional surface Z (x, y) of the component or specimen 1. b) Otherwise, creating a complete image acquisition series S | each with four real images (raw images) R a , R b , R c , R d with a defined exposure time as the basis for the SfS calculation.
B) 2. Erfassen einer Bauteil- oder Prüfkörper-ID B) 2. Detecting a part or specimen ID
B) 3. SfS-Berechnung gemäß Punkt B) 1. a) B) 3. SfS calculation according to point B) 1. a)
B) 4. Neigungsbild-Berechnung Nx, Ny B) 4. Slope image calculation N x , N y
B) 5. Grauwertausgleich über Savitzky-Golay-Filter B) 5. Gray balance over Savitzky-Golay filter
B) 6. Bildverarbeitung B) 6. Image processing
(Maskierung/Fehlererkennung mit realen geometrischen Informationen über eine Kombination von Neigungsbild-Berechnungen Nx, Ny und Informationen der Dunkelfeld- Bildaufnahmen D5, D 1 0, D 1 5 / Fehlerklassifizierung) (Masking / error detection with real geometric information about a combination of inclination image calculations N x , N y and information of the dark field image recordings D 5 , D 1 0 , D 1 5 / error classification)
B) 7. Fehleranzeige B) 7. Error display
B) 8. Speichern der Ergebnisse Es versteht sich, das die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt sind auf die speziellen Strukturen, Verfahrensschritte oder Materialien, die hier offenbart sind, sondern auf deren Äquivalente ausgedehnt werden können, wie es für einen Durchschnittsfachmann auf den relevanten Gebieten erkennbar ist. B) 8. Save the results It should be understood that the embodiments of the present invention are not limited to the particular structures, process steps, or materials disclosed herein, but their equivalents may be extended to those of ordinary skill in the relevant arts.
Es versteht sich, dass die hier benutzte Terminologie lediglich zum Beschreiben bestimmter Ausführungsformen verwendet wird und nicht als beschränkend auszulegen ist. Die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften können in jeder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. It should be understood that the terminology used herein is used merely to describe particular embodiments and is not to be construed as limiting. The described features, structures or properties may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Bauteil, Prüfkörper  1 component, test specimen
2 Messbereich  2 measuring range
3 Lichtquelle  3 light source
3a, 3b, 3C, 3d Kollektoren 3 a , 3 b , 3 C , 3 d collectors
4 Kamera, CCD-Kamera mit 29 oder mehr Megapixeln  4 camera, CCD camera with 29 or more megapixels
5 Steuer- und Rechnersystem  5 control and computer system
6 Anlage zum Ermitteln der Defektfläche einer Fehlstelle  6 System for determining the defect area of a defect
7 Fehlstelle  7 defect
8 kastenförmiges Gehäuse  8 box-shaped housing
9 feste Lagerung oder verfahrbareLineareinheit  9 fixed storage or movable linear unit
10 gummierte Auflagefläche  10 rubberized support surface
11 Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung  11 dark field illumination device
12 LED-Leisten  12 LED strips
13 Deckenbereich des kastenförmigen Gehäuses  13 ceiling area of the box-shaped housing
Z (x, y) Funktionsoberfläche Z (x, y) functional surface
a, b, c, d Positionen der Lichtquelle bzw. der Kollektoren a, b, c, d positions of the light source or the collectors
Ra, Rb, Rc, Rd reale Bildaufnahmen (Roh-Bilder) R a , R b , R c , R d real images (raw images)
Ra 1, Rb2, Rc3, Rd4 reale Bildaufnahmen (Roh-Bilder) der ersten Bildaufnahme-Serie S 1 Ra6, Rb7, Rc8, Rd9 reale Bildaufnahmen (Roh-Bilder) der zweiten Bildaufnahme-Serie S2 Ra 1 1 , Rb 1 2, Rc 13, Rd 14 reale Bildaufnahmen (Roh-Bilder) der dritten Bildaufnahme-Serie S3 Nx, Ny Neigungsbild-Berechnungen in x- bzw. y-Ableitung R a 1 , R b2 , R c3 , R d4 real images (raw images) of the first image acquisition series S 1 R a6 , R b7 , R c8 , R d9 real images (raw images) of the second image acquisition series S 2 R a 1 1 , R b 1 2 , R c 13 , R d 14 real image recordings (raw images) of the third image acquisition series S 3 N x , N y inclination image calculations in x or y derivation
S1, S2, S3 Bildaufnaiime-Serien SfS-Methode Shape-from-Shading-Methode S 1 , S 2 , S 3 Bildaufnaiime series SfS method Shape-from-shading method
D Dunkelfeld-Bildaufnahme  D Darkfield image capture
D5, D10, D15 Dunkelfeld-Bildaufnahme nach der ersten bzw. der zweiten b dritten Bildaufnahme-Serie D 5 , D 10 , D 15 Darkfield image acquisition after the first and second b third image acquisition series respectively
H Hellfeld-Bildaufnahme  H brightfield image capture
DF Defektfläche einer Fehlstelle  DF defect area of a defect
F Pfeil, der die Richtung des Fertigungsprozesses symbolisiert  F arrow symbolizing the direction of the manufacturing process

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Ermitteln der Defektfläche (DF) mindestens einer Fehlstelle (7) auf mindestens einer Funktionsoberfläche Z (x, y) eines Bauteils oder Prüfkörpers ( 1 ), umfassend die Verfahrensschritte: 1. A method for determining the defect area (DF) of at least one defect (7) on at least one functional surface Z (x, y) of a component or test body (1), comprising the method steps:
- das Bauteil oder der Prüfkörper (1 ) wird in mindestens einem Messbereich (2) der Funktionsoberfläche Z (x, y) mit mindestens einer hinsichtlich Strahlungsintensität, -richtung und -position definierten Lichtquelle (3) sequentiell aus mindestens vier unterschiedlichen Positionen (a, b, c, d) beleuchtet, the component or the test specimen (1) is sequentially formed in at least one measuring range (2) of the functional surface Z (x, y) with at least one light source (3) defined with respect to radiation intensity, direction and position from at least four different positions (a, b, c, d) illuminated,
- von der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers ( 1 ) wird mit mindestens einer mit einem Steuer-und Rechnersystem (5) verbundenen Kamera (4) bekannter Position jeweils eine unterschiedliche reale Bildaufnahme (Roh-Bild) (Ra, Rb, Rc, Rd) der Funktionsoberfläche Z (x, y) in dem mindestens einen Messbereich (2) erstellt, - Of the functional surface Z (x, y) of the component or specimen (1) with at least one with a control and computer system (5) connected camera (4) known position each have a different real image acquisition (raw image) (R a , R b , R c , R d ) of the functional surface Z (x, y) in the at least one measuring range (2),
- von dem Steuer-und Rechnersystem (5) werden auf der Basis der Shape-from-Shading (SfS)-Methode für die vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bilder) (Ra, Rb, Rc, Rd) die x- bzw. y- Neigungsbilder (Nx, Ny) der Funktionsoberfläche Z (x, y) berechnet, - From the control and computer system (5) are based on the Shape-from-Shading (SfS) method for the four real images (raw images) (R a , R b , R c , R d ) x or y slope images (N x , N y ) of the functional surface Z (x, y) calculated,
- von der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers (1 ) wird während einer Dunkelfeldbeleuchtung eine Dunkelfeld-Bildaufnahme (D) der Funktionsoberfläche Z (x, y) in dem Messbereich (2) erstellt, und a dark field image acquisition (D) of the functional surface Z (x, y) in the measurement area (2) is created by the functional surface Z (x, y) of the component or specimen (1) during dark field illumination, and
- aus den x- bzw. y-Neigungsbild-Berechnungen (Nx, Ny) der Funktionsoberfläche Z (x, y) und den Informationen der Dunkelfeld-Bildaufnahme (D) wird die reale Defektfläche (DF) der mindestens einen Fehlstelle (7) in dem mindestens einen Messbereich (2) der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers (1 ) mittels des Steuer- und Rechnersystems (5) bestimmt. the real defect surface (DF) of the at least one defect (7) is determined from the x- or y-inclination-image calculations (N x , N y ) of the functional surface Z (x, y) and the information of the dark-field image acquisition (D) ) in the at least one measuring range (2) of the functional surface Z (x, y) of the component or test specimen (1) by means of the control and computer system (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die berechneten x- bzw. y- Neigungsbilder (Nx, Ny) binarisiert werden und die mindestens eine Fehlstelle (7) auf der mindestens einen Funktionsoberfläche Z (x, y) anhand der berechneten und binarisierten Neigungsbilder (Nx, Ny) detektiert wird, wobei bei einer Größe der Fehlstelle (7) im Bereich von Zehntelmillimetern deren Geometrie in den binarisierten Neigungsbildern (Nx, Ny) annähernd mit der realen Defektfläche (DF) der Fehlstelle (7) übereinstimmt, für den Fall jedoch, dass die Größe der Fehlstelle (7) in einem größeren Bereich liegt, ihre Teilbereiche, die in den Neigungsbildern (Nx, Ny) nur unvollständig wiedergegeben werden, über die Dunkelfeld-Bildaufnahme (D) der Funktionsoberfläche Z (x, y) binarisiert und mit der Binarisierung der Neigungsbilder (Nx, Ny) kombiniert werden und aus der kombinierten Binarisierung der Neigungsbilder (Nx, Ny) und der Dunkelfeld-Bildaufnahme (D) die reale Geometrie der Defektfläche (DF) der Fehlstelle (7) der Funktionsoberfläche Z (x, y) annähernd bestimmt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the calculated x- or y-inclination images (N x , N y ) are binarized and the at least one defect (7) on the at least one functional surface Z (x, y) on the basis of calculated and binarized inclination images (N x , N y ) is detected, wherein at a size of the defect (7) in the range of tenths of millimeters whose geometry in the binarized inclination images (N x , N y ) approximately coincides with the real defect area (DF) of the defect (7), but in the case where the size of the defect (7) is in a larger range portions, the (N x, N y) are only partially reproduced in the tilt images, on the dark-field image pickup (D) of the functional surface Z (x, y) is binarized with the binarization of the inclination images (N x, N y) may be combined and from the combined binarization of the inclination images (N x , N y ) and the dark field image acquisition (D), the real geometry of the defect surface (DF) of the defect (7) of the functional surface Z (x, y) is approximately determined.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier einzelne, in Reihe geschaltete Reflektoren (3a> 3b, 3C, 3d) als Lichtquellen verwendet werden, von denen die Funktionsoberfläche Z (x, y) nacheinander mit jeweils definierter Belichtungszeit beleuchtet wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that four individual, in series reflectors (3 a> 3 b , 3 C , 3 d ) are used as light sources, of which the functional surface Z (x, y) successively with each defined exposure time is illuminated.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Dunkelfeldbeleuchtung LED-Leuchten (12), vorzugsweise vier LED-Leisten 12 eingesetzt werden, die zusammengeschaltet sind. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as dark field lighting LED lights (12), preferably four LED strips 12 are used, which are connected together.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Funktionsoberfläche Z (x, y) mittels einer CCD-Kamera (4) drei Bildaufnahme-Serien(S | , S2, S3) mit jeweils vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) (Ra, Rb, Rc, Rd) erstellt werden, wobei die Funktionsoberflächen Z (x, y) bei jeder der drei Bildaufnahme-Serien (S l 5 S2, S3) von den in Reihe geschalteten Reflektoren (3a 3b, 3C, 3d) nacheinander mit definierter Belichtungszeit beleuchtet wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that of the functional surface Z (x, y) by means of a CCD camera (4) three image acquisition series (S |, S 2 , S 3 ), each with four real image recordings ( Raw images) (R a , R b , R c , R d ) are created, wherein the functional surfaces Z (x, y) in each of the three image acquisition series (S l 5 S 2 , S 3 ) of the series switched reflectors (3a 3 b , 3 C , 3 d ) successively illuminated with a defined exposure time.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei inhomogenen Reflexionseigenschaften der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers ( 1 ) die drei Bildaufnahme-Serien(S | , S2, S3) mit jeweils vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) (Ra, Rb, Rc, Rd) mit unterschiedlichen Belichtungszeiten der vier Reflektoren (3a, 3b, 3C, 3d) erstellt werden, indem das Bauteil oder der Prüfkörper ( 1 ) in mindestens einem Messbereich (2) der Funktionsoberfläche Z (x, y) mit den hinsichtlich Strahlungsintensität, -richtung und -position definierten Reflektoren (3a 3b, 3C, 3d) sequentiell aus den vier unterschiedlichen Positionen (a, b, c, d) beleuchtet wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at inhomogeneous reflection properties of the functional surface Z (x, y) of the component or specimen (1), the three image acquisition series (S |, S 2 , S 3 ), each with four real Imaging (raw images) (R a , R b , R c , R d ) with different exposure times of the four reflectors (3 a , 3 b , 3 C , 3 d ) are created by the component or the specimen (1) in at least one measuring range (2) of the functional surface Z (x, y) with the reflectors (3 a 3 b , 3 C , 3 d ) defined in terms of radiation intensity, direction and position sequentially from the four different positions (a, b, c, d) is illuminated.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die realen Bildaufnahmen (Roh-Bilder) (Ra, Rb, Rc, Rd) jeder der drei Bildaufnahmen-Serien (S 1 , S2, S3) mit unterschiedlichen Belichtungszeiten erstellt werden. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the real image recordings (raw images) (R a , R b , R c , R d ) each of the three image acquisition series (S 1 , S 2 , S 3 ) be created with different exposure times.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bildaufnahme-Serie (S 1) mit realen Bildaufnahmen (Ra 1 -Rd4) mit einer Belichtungszeit 0,01 ms, die zweite Bildaufnahme-Serie (S2) mit realen Bildaufnahmen (Ra6-Rd9) mit einer Belichtungszeit 0,025 ms, die dritte Bildaufnahme-Serie (S3) mit realen Bildaufnahmen( Ran -Rd 14) mit einer Belichtungszeit 0,05 ms, und nach der ersten, der zweiten und der dritten Bildaufnahme-Serie (S 1 bzw. S2 bzw. S3) jeweils eine Dunkelfeld-Bildaufnahme (D5bzw. D10bzw. D 15) für die jeweilige Bestimmung der Defektfläche (DF) der mindestens einen Fehlstelle (7) erstellt wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the first image recording series (S 1 ) with real image recordings (R a 1 -R d4 ) with an exposure time of 0.01 ms, the second image recording series (S 2 ) with real Image recordings (R a6 -R d9 ) with an exposure time of 0.025 ms, the third image acquisition series (S 3 ) with real image recordings (R a n -R d 14 ) with an exposure time of 0.05 ms, and after the first, the second and the third image recording series (S 1 or S 2 or S 3 ) each have a dark field image recording (D 5 or D 10 or D 15 ) for the respective determination of the defect surface (DF) of the at least one defect (7 ) is created.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Dunkelfeldbeleuchtung eine Hellfeldbeleuchtung erzeugt wird, während der eine Hellfeld-Bildaufnahme (H) der mindestens einen Funktionsoberfläche Z (x, y) in dem mindesten einen Messbereich (2) erstellt wird, und aus den Neigungsbild-Berechnungen (Nx, Ny) der Funktionsoberfläche Z (x, y) und den Informationen der Hellfeld-Bildaufnahme (H) die reale Defektfläche (DF) der mindestens einen Fehlstelle (7) in dem mindestens einem Messbereich (2) der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers ( 1 ) mittels des Steuer- und Rechnersystems (5) bestimmt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that instead of the dark field illumination, a bright field illumination is generated while a bright field image acquisition (H) of the at least one functional surface Z (x, y) in the at least one measuring range (2) is created , and from the inclination image calculations (N x , N y ) of the functional surface Z (x, y) and the information of the bright field image acquisition (H) the real defect surface (DF) of the at least one defect (7) in the at least one measurement region (2) the functional surface Z (x, y) of the component or specimen (1) by means of the control and computer system (5) is determined.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung der jeweiligen unterschiedlichen Neigungsbilder(Nx, Ny) der mindestens einen Funktionsoberfläche Z (x, y) in dem mindestens einen Messbereich (2) ein Grauwertausgleich über Savitzky-Golay-Filter erfolgt. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the creation of the respective different inclination images (N x , N y ) of the at least one functional surface Z (x, y) in the at least one measuring range (2) a grayscale over Savitzky Golay filter is done.
11. Verfahren nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Messbereich (2) der Funktionsoberfläche Z (x, y) in Sektoren unterteilt wird, und eine eigene Parametrierung je Neigungs-Bildaufnahme(Nx, Ny) und je Dunkelfeld- Bildaufnahme (D) bzw. je Hellfeld-Bildaufnahme (H) erfolgt. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one measuring range (2) of the functional surface Z (x, y) is divided into sectors, and a separate parameterization per tilt image acquisition (N x , N y ) and each Dark field image acquisition (D) or per bright field image acquisition (H).
12. Verfahren nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verarbeitung der Neigungs-Bildaufnahmen (Nx, Ny) nach der Shape-from-Shading (SfS)-Methode und der Dunkelfeld-Bildaufnahmen (D) bzw. der Hellfeld-Bildaufnahmen (H) eine Maskierung erfolgt, wobei eine Fehlererkennung mit realistischen geometrischen Informationen über die Kombination von Informationen der jeweiligen Neigungs- Bildaufnahmen (Nx, Ny) und Dunkelfeld-Bildaufnahmen (D) bzw. der Hellfeld- Bildaufnahmen (H) durchgeführt und die erkannten Fehler klassifiziert, angezeigt und/oder gespeichert werden. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the processing of tilt image recordings (N x , N y ) after the Shape-from-Shading (SfS) method and the dark field image recordings (D) and the Hidden field image recordings (H) a masking, wherein an error detection with realistic geometric information on the combination of information of the respective inclination image recordings (N x , N y ) and darkfield image recordings (D) and the bright field image recordings (H) performed and the detected errors are classified, displayed and / or stored.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildaufnahme mindestens eine hochauflösende CCD-Kamera (4) mit mindestens 29 Megapixeln verwendet wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for image recording at least one high-resolution CCD camera (4) is used with at least 29 megapixels.
14. Anlage zum Ermitteln der Defektfläche (DF) mindestens einer Fehlstelle (7) in mindestens einem Messbereich (2) mindestens einer Funktionsoberfläche Z (x, y) eines Bauteils oder Prüfkörpers ( 1 ), umfassend: ein kastenförmiges Gehäuse (8), in dem eine feste Lagerung oder eine bewegbare Lineareinheit (9) mit definierter Lagerung und Auflagefläche (10) zur Aufnahme des Bauteils oder Prüfkörpers (1 ) vorgesehen ist, mindestens eine hinsichtlich Strahlungsintensität, -richtung und -position definierte Lichtquelle (3), von der der Messbereich (2) der Funktionsoberfläche Z (x, y) des in dem kastenförmigen Gehäuse (8) auf der Auflagefläche ( 10) der Lagerung(9) positionierten Bauteils oder Prüfkörpers (1 ) sequentiell aus mindestens vier unterschiedlichen Positionen (a, b, c, d) zu beleuchten ist, mindestens eine Kamera (4) bekannter Position, mittels der von der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers (1 ) jeweils eine unterschiedliche reale Bildaufnahme (Roh- Bilder) (Ra, Rt>, Rc, Rd) in dem mindestens einen Messbereich (2) zu erstellen ist, eine in dem kastenförmigen Gehäuse (8) positionierte Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung (1 1 ), von der in dem Gehäuse (8) eine Dunkelfeldbeleuchtung zu erzeugen ist, wobei von der mindestens einen Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers ( 1 ) während der Dunkelfeldbeleuchtung mittels der mindestens einen Kamera (4) eine Dunkelfeld- Bildaufnahme (D) der Funktionsoberfläche Z (x, y) in dem mindesten einen Messbereich (2) zu erstellen ist, und ein mit der mindestens einen Lichtquelle (3), der Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung ( 1 1) und der mindestens einen Kamera (4) verbundenes Steuer- und Rechnersystem (5) mit einer automatischen Steuer- / Auswertesoftware, von dem auf der Basis der Shape-from-Shading (SfS)-Methode für jede reale Bildaufnahmen (Roh-Bilder) (Ra, Rb, Rc, Rd) eine x- bzw. y- Neigungsbild-Berechnung (Nx, Ny) der Funktionsoberfläche Z (x, y) zu erstellen sowie aus den verschiedenen Neigungsbild-Berechnungen (Nx, Ny) der Funktionsoberfläche Z (x, y) und den Informationen der Dunkelfeld-Bildaufnahme (D) die reale Defektfläche (DF) der mindestens einen Fehlstelle (7) in dem mindestens einem Messbereich (2) der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers ( l )zu bestimmen ist. 14. System for determining the defect surface (DF) of at least one defect (7) in at least one measuring region (2) of at least one functional surface Z (x, y) of a component or test body (1), comprising: a box-shaped housing (8), in a fixed bearing or a movable linear unit (9) with a defined bearing and support surface (10) for receiving the component or specimen (1) is provided, at least one with respect to radiation intensity, direction and position defined light source (3), of which Measuring range (2) of the functional surface Z (x, y) of the component or test body (1) positioned in the box-shaped housing (8) on the bearing surface (10) of the bearing (9) sequentially from at least four different positions (a, b, c , d) to illuminate, at least one camera (4) known position, by means of the function of the surface Z (x, y) of the component or specimen (1) each have a different real Bildaufna hme (raw images) (R a , Rt>, Rc, Rd) is to be created in the at least one measuring range (2), a in the box-shaped housing (8) positioned dark field illumination device (1 1), of which in Housing (8) is to produce a dark field illumination, wherein of the at least one functional surface Z (x, y) of the component or specimen (1) during the dark field illumination by means of the at least one camera (4) a dark field image recording (D) of the functional surface Z (x, y) in the at least one measuring range (2) is to create, and a control and computer system (5) connected to the at least one light source (3), the dark field illumination device (11) and the at least one camera (4) with automatic control / evaluation software, on the basis of which from shading (SfS) method for each real image record (raw images) (R a , R b , R c , R d ) an x or y slope image calculation (N x , N y ) of the functional surface Z (x, y) and from the various inclination image calculations (N x , N y ) of the functional surface Z (x, y) and the information of the dark field image acquisition (D) the real defect surface (DF) of the at least one defect ( 7) in which at least one measuring range (2) of the functional surface Z (x, y) of the component or test specimen (1) is to be determined.
15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dunkelfeld- Beleuchtungseinrichtung (1 1 ) von LED-Leisten (12), bevorzugt von vier parallel geschalteten LED-Leisten (12) gebildet ist. 15. Plant according to claim 14, characterized in that the dark field illumination device (1 1) of LED strips (12), preferably of four parallel LED strips (12) is formed.
16. Anlage nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass je eine der vier parallel geschalteten LED-Leisten (12) im kastenförmigen Gehäuse (8) jeweils parallel zu einer der Kanten der das Bauteiloder den Prüfkörper (1 ) aufnehmenden definierten Auflagefläche (10) angeordnet ist. 16. Plant according to claim 14 and 15, characterized in that each one of the four parallel LED strips (12) in the box-shaped housing (8) in each case parallel to one of the edges of the component or the test body (1) receiving defined bearing surface (10 ) is arranged.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im kastenförmigen Gehäuse (8) in dessen Deckenbereich (13) an vier Positionen (a, b, c, d) als Lichtquellen vier einzelne, in Reihe geschaltete Reflektoren (3a> 3b, 3C, 3d) angeordnet sind, von denen die Funktionsoberfläche Z (x, y) des auf der Auflagefläche ( 10) der Lagerung (9) positionierte Bauteils oder Prüfkörpers ( 1 ) für mindestens eine Bildaufnahme-Serie (S 1 ) mit vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) (Ra, Rb, Rc, Rd) nacheinander mit jeweils definierter Belichtungszeit zu beleuchten ist. 17. Installation according to one of claims 14 to 16, characterized in that in the box-shaped housing (8) in the ceiling region (13) at four positions (a, b, c, d) as light sources four individual, series-connected reflectors (3 a> 3 b , 3 C , 3 d ), of which the functional surface Z (x, y) of the component or test body (1) positioned on the bearing surface (10) of the bearing (9) for at least one image recording series (FIG. S 1 ) with four real image recordings (raw images) (R a , R b , R c , R d ) is to be illuminated sequentially with each defined exposure time.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine hochauflösende CCD-Kamera (4) mit mindestens29 Megapixeln vorgesehen ist, von der drei Bildaufnahme-Serien(S 1 , S2, S3) mit jeweils vier realen Bildaufnahmen (Roh-Bildern) (Ra, Rb, Rc, Rd) zu erstellen sind. 18. Installation according to one of claims 14 to 17, characterized in that at least one high-resolution CCD camera (4) is provided with at least29 megapixels, of the three image acquisition series (S 1 , S 2 , S 3 ), each with four real Imaging (raw images) (R a , R b , R c , Rd) are to create.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die realen Bildaufnahmen (Roh-Bilder) (Ra, Rb, Rc, Rd) jeder der drei Bildaufnahmen-Serien (S 1 , S2, S3 )mit unterschiedlichen Belichtungszeiten zu erstellen sind. 19. Plant according to one of claims 14 to 18, characterized in that the real image recordings (raw images) (R a , R b , R c , R d ) of each of the three image acquisition series (S 1 , S 2 , S 3 ) are to be created with different exposure times.
20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bildaufnahme-Serie (S 1 ) mit Bildaufnahmen (Roh-Bildern) (Ra 1,Rd4) mit einer Belichtungszeit 0,01 ms, die zweite Bildaufnahme-Serie (S2) mit Bildaufnahmen (Roh-Bildern) (Ra6-Rd9) mit einer Belichtungszeit 0,025 ms, die dritte Bildaufnahme-Serie (S3) mit Bildaufnahmen (Roh-Bildern) (Ra 1 1 -Rd i4) mit einer Belichtungszeit 0,05 ms und nach der ersten, der zweiten und der dritten Bildaufnahme-Serie (S 1 bzw. S2 bzw. S3) jeweils eine Dunkelfeld-Bildaufnahme (D5 bzw. D10 bzw. D 15) für die jeweilige Bestimmung der realen Defektfläche (DF) der mindestens einen Fehlstelle (7) zu erstellen ist. 20. Plant according to claim 19, characterized in that the first image recording series (S 1 ) with image recordings (raw images) (R a 1 , R d4 ) with an exposure time of 0.01 ms, the second image recording series (S 2 ) with images (raw images) (R a6 -Rd9) with an exposure time of 0.025 ms, the third image acquisition series (S 3 ) with images (raw images) (R a 1 1 -Rd i4) with an exposure time of 0 , 05 ms and after the first, second and third image acquisition series (S 1 or S 2 or S 3 ) each have a dark field image acquisition (D 5 or D 10 or D 15) for the respective determination of real defect surface (DF) of at least one defect (7) is to create.
21. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung (1 1 ) eine Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist, wobei eine Hellfeld-Bildaufnahme (H) der mindestens einen Funktionsoberfläche Z (x, y) in dem mindesten einen Messbereich (2) zu erstellen und aus den Neigungsbild- Berechnungen (Nx, Ny) der Funktionsoberfläche Z (x, y) und den Informationen der Hellfeld- Bildaufnahme (H) die reale Defektfläche (DF) der mindestens einen Fehlstelle (7) in dem mindestens einem Messbereich (2) der Funktionsoberfläche Z (x, y) des Bauteils oder Prüfkörpers (1 ) mittels des Steuer-und Rechnersystems (5) zu bestimmen ist. 21. Installation according to one of claims 14 to 20, characterized in that instead of the dark field illumination device (1 1) a bright field illumination device is provided, wherein a bright field image recording (H) of the at least one functional surface Z (x, y) in to create the at least one measuring range (2) and from the inclination image calculations (N x , N y ) of the functional surface Z (x, y) and the information of the bright field image recording (H) the real defect surface (DF) of the at least one defect (7) in which at least one measuring range (2) of the functional surface Z (x, y) of the component or test specimen (1) is to be determined by means of the control and computer system (5).
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