WO2023237552A1 - Camera system for optically inspecting the surface of an element of an energy cell, and associated inspection method - Google Patents

Camera system for optically inspecting the surface of an element of an energy cell, and associated inspection method Download PDF

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WO2023237552A1
WO2023237552A1 PCT/EP2023/065114 EP2023065114W WO2023237552A1 WO 2023237552 A1 WO2023237552 A1 WO 2023237552A1 EP 2023065114 W EP2023065114 W EP 2023065114W WO 2023237552 A1 WO2023237552 A1 WO 2023237552A1
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image
capture device
camera system
surface section
different
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PCT/EP2023/065114
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Denis Baron
Akram El Jarad
Hanno Gast
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Körber Technologies Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a camera system for optically inspecting the surface of an element of an energy cell, in particular a battery, according to the preamble of claim 1 and a corresponding inspection method for optically inspecting the surface of an element of an energy cell, in particular a battery, with such a camera system the preamble of claim 10.
  • Energy cells or energy storage devices in the sense of the invention are used, for example, in motor vehicles, other land vehicles, ships, aircraft or in stationary storage systems in the form of battery cells or fuel cells, in which very large amounts of energy have to be stored over long periods of time.
  • mass-produced manufacturing technologies with high production speeds are required.
  • the high production speeds and the use of continuous production processes, together with high quality requirements, represent a challenge for inline inspection of intermediate products of energy cells.
  • Such surface defects can be particles or cracks.
  • the undesirable particles on the surface of an intermediate product or element of an energy cell can primarily be particles made of material of which the surface also consists, which prevents the particles from being distinguished from the surface on the basis of color.
  • typical anode and cathode materials such as NMC, LFP or graphite, have very dark colors, so that there is only a low brightness contrast of the particles on the surface.
  • the inspection of the surface for particles larger than 50 pm therefore usually with a resolution of 10 pm to 15 pm, in combination with high conveying speeds, together with the optical properties of the materials, places very high demands on a camera system for the optical inspection of the surface an element of an energy cell, in particular a Li-ion battery.
  • the invention is based on the object of specifying a camera system for the optical inspection of the surface of an element of an energy cell, in particular a battery, and a corresponding inspection method which can achieve the requirements mentioned.
  • a camera system is used for the optical inspection of the surface of an element of an energy cell, in particular special of a battery, with at least one image capture device, which is set up to capture a surface section of an element conveyed relative to the image capture device.
  • At least two light sources are provided, the light of which strikes the surface section of the conveyed element from different lighting directions.
  • the surface section can be captured by the at least one image capture device with at least two different images, each of which is assigned to different, preferably one of the, illumination directions.
  • a data processing unit is provided, which is set up to process the captured, different images into a combination image, and preferably to output the combination image.
  • a type of three-dimensional information about the surface defects, in particular particles on the surface to be inspected can be recorded in the combination image.
  • sensitivity can be achieved with respect to parts of the particle surface that are at a favorable reflection angle, for example the slope, of the respective light source to the image capture device.
  • the particles are therefore not always completely reproduced; rather, it can be a representation of several partial areas of the particles, which, however, allow sufficient detection of particles. Particles on the typical, extremely dark materials can thus be captured in the combination image with the short possible exposure time due to the high conveying speeds.
  • the detection can take place through automated image evaluation of the combination image.
  • the at least two different images which are each assigned to one of the lighting directions, are preferably offset against one another, more preferably offset against one another with pixel precision.
  • Pixel-precise calculation or processing can be achieved in particular with a camera system that captures the at least two different images, each with one of the illumination directions of the same surface section, with the same sensor or sensor chip.
  • the illumination directions can be a combination of several directions and/or sources, as long as different illumination scenarios are achieved, each with different illumination directions overall, which can be assigned to different images of the same surface section.
  • the element of an energy cell is preferably a flat preliminary or intermediate product of such a cell.
  • the element can be, for example, a conductor foil coated with anode material, for example graphite, a conductor foil coated with cathode material, for example NMC (lithium-nickel-manganese-cobalt oxide), or a separator foil.
  • the element can be a track, for example an electrode track, in particular an anode or cathode track. web, or act as a separator web.
  • the element is an endless sheet material.
  • the element can be, for example, an isolated electrode sheet which is not conveyed as web material. The element is preferably conveyed continuously.
  • the camera system is preferably set up for inspecting a surface section on one side of a flat element.
  • the camera system is set up for a double-sided inspection, so that surface sections on both sides of the flat element of an energy or battery cell can be inspected.
  • the camera system is set up to preferably inspect the entire surface of an active material of an element.
  • a large number of surface sections can therefore be inspected or checked in a time sequence corresponding to the, in particular continuous, conveyance of the element relative to the camera system and the image capture device.
  • the captured surface sections preferably border one another so that optimal efficiency of the camera system can be achieved.
  • the detected surface sections overlap.
  • An image with an assigned illumination direction can also correspond to a partial image of a partial area of a sensor or a partial image of an image recording (frame).
  • the at least two light sources each have different light colors. Different light colors of the respective light sources, which throw light onto the surface section with different lighting directions, enable a technically simple assignment of an image to a corresponding lighting direction. Different light colors result from different emission spectra of the light sources.
  • a light source with one illumination direction can, for example, also consist of an arrangement of several light-emitting diodes. Such an assignment can be achieved, for example, via the spectral sensitivity of the image capture device or parts thereof.
  • a corresponding spectral sensitivity which enables detection and assignment of only one direction of illumination from a light source, can be achieved, for example, via color filters and a corresponding design of a sensor in the image capture device.
  • the at least two different images of the surface section can be captured at different measuring positions relative to the camera system.
  • the different measuring positions can result, for example, from the conveyance of the element relative to the camera system, so that, for example, two images, which are assigned to two different lighting directions, are recorded from the same surface section at different times.
  • the resulting time difference preferably corresponds to the distance between the measuring positions due to the relative conveying speed of the element.
  • the capture of these two or more different images by the camera system can be in Possible embodiments can be carried out using an image recording device, whereby the respective surface section can be positioned, for example, at a different position in the image recording device.
  • two or more images of different surface sections can be created in one image capture of an image capture device.
  • several surface sections, for example two or more can preferably be captured in parallel with an image capture device in an image recording.
  • the parts of the image recording that show a respective surface section can thus form an image of a surface section with an assigned illumination direction.
  • the two or more different images can be recorded using two or more different image capture devices.
  • the light sources are switched alternately. In this way, it can be achieved that only one light source with one illumination direction is incident on a surface section of an element at the same time. In this way, a clear assignment of images to a lighting direction can be achieved.
  • the light sources can be arranged spatially separately, so that a clear assignment of lighting directions to images is possible, preferably with the appropriate number of image capture devices.
  • the image capture device comprises a color line time delay and integration line camera (multi-field TDI line camera).
  • a time delay and integration line scan camera also known as a TDI line scan camera, where TDI stands for Time Delay and Integration, includes a sensor that has multiple levels of illumination.
  • the lighting levels each preferably capture the same section corresponding to the movement of the conveyed element or the surface section, with the charges also preferably being moved or copied from lighting level to lighting level, so that integration can be achieved over the corresponding number of lighting levels used.
  • a color line time delay and integration line camera also has, for example, three different areas with different spectral sensitivity, so that three different images can be captured with such a camera.
  • the camera system can capture at least two, in particular three, corresponding images, which can be processed by the data processing device into a combination image.
  • the combination image is preferably processed from several images that are grayscale images, which can also be carried out with color image recording.
  • Such an image capture device enables sufficient exposure and a sufficient signal-to-noise ratio on the surface of an element to be inspected, even at high conveying speeds and dark materials.
  • the different color lines make it easy to assign different lighting directions can be achieved, provided that the different lighting directions each have different light colors.
  • three different images with different exposure directions can be captured and easily processed into a combination image, since in particular pixel-precise calculation of the different images is possible due to the images being recorded on a common chip.
  • the light sources can be operated in a pulsed manner.
  • this enables a sufficient signal-to-noise ratio.
  • the energy requirement can be minimized in this way compared to continuous operation.
  • the image capture device comprises a matrix camera.
  • a matrix camera With a matrix camera, at least two different images with different illumination directions of the same surface section at different measuring positions and separated in time can be captured in a simple manner using at least two temporally successive image recordings (frames).
  • the direction of illumination preferably changes between the image recordings (frames), so that two different images of a surface section, which can each be a partial image of the image recording, can be captured with different lighting directions.
  • the image capture device comprises a plurality of matrix cameras, which are arranged next to one another and transversely to the conveying direction of the conveyed element.
  • the arrangement of several matrix cameras next to each other simplifies the scalability of the camera system in relation to the width of the element to be inspected, which is promoted transversely to the width relative to the camera system.
  • the images from the matrix cameras are preferably evaluated individually, but they can alternatively also be evaluated together in a composite image.
  • An overlap area is preferably provided at the transition between the detection area of two matrix cameras.
  • a matrix camera usually has an area sensor; this can be, for example, square or in a 4:3 format or a comparable format and therefore differs from a line camera.
  • the camera system is preferably set up to capture a surface section of an element conveyed on a drum relative to the image capture device.
  • a drum enables the continuous conveying of individual elements of an energy or battery cell, for example electrode sheets, which can be continuously conveyed on the drum relative to the camera system.
  • a color line time delay and integration line camera can be used as an image capture device when conveying on a drum, since the depth of field with the typical curvature of the element conveyed on a drum is not a problem with this image capture device.
  • the recording area on the drum in the conveying direction of the captured images is preferably limited in order to avoid a disadvantageous depth of field due to the curvature of the element on the drum.
  • the combination image allows detection of surface defects, such as particles larger than 50 pm on the surface, despite very dark materials on the surface with a very high degree of optical absorption and a very high conveying speed, for example larger than 60 m/min.
  • the processing into a combination image by forming the difference between the at least two images with different illumination directions he follows. Difference formation of the different images with different illumination directions of the same surface section is a particularly advantageous method for achieving a combined image that contains corresponding advantageous indirect 3D information.
  • digital filtering of the combination image takes place in the data processing unit before output.
  • digital filtering of the combined image can remove noise.
  • the combination image is binarized in the data processing unit before output. This allows the contrast between surface defects and intact areas of the surface to be further increased.
  • a binarization of the combination image preferably takes place after digital filtering of a difference image.
  • an opening is preferably carried out in digital image processing before the combination image is output, in particular after binarization. This opening serves to remove very small disturbances or errors, for example smaller than 50 pm.
  • the data processing device evaluates the combination image for surface defects, in particular particles, on the surface section.
  • the evaluation can also take place outside the camera system.
  • the evaluation can be used, for example, to identify the corresponding parts of the element, for example an electrode track, or the entire element. for example in the case of an electrode sheet, to be excluded from further processing.
  • successive image recordings take place with a matrix camera as an image capture device, each with different lighting directions on the surface section.
  • the lighting direction can therefore change between the image recordings (frames), so that two different images of a surface section, which can each be a partial image of the image recording, can be captured with different lighting directions.
  • two successive image recordings using a matrix camera as an image capture device capture the same surface section on different sensor areas of the matrix camera.
  • a surface section can be captured in a first image recording in a first half of the lines (e.g. lines 1 to 500) of the image recording (frame) as a sensor area of the matrix camera, and the same surface section can be recorded in a second, subsequent image recording in the second half of the lines (e.g. Lines 501 to 1000) of the image recording (frame) are recorded as a sensor area.
  • a light change ie a different lighting direction
  • a light change can be carried out within an image recording, so that, for example, the first 500 lines have a first lighting direction and the second 500 lines can be detected with a second lighting direction.
  • a matrix camera as an image capture device has an image capture rate that is matched to the conveying speed of the element conveyed relative to the image capture device such that a surface section of the conveyed element covers a maximum of half, preferably half, the sensor area of the matrix camera between two image captures. This means that the same surface section can be captured with two successive image recordings (frames) using the same image capture device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a camera system
  • Fig. 4 is a combination image of a surface section
  • Fig. 7 shows an opening of the binarized combination image.
  • an exemplary embodiment of a proposed camera system 10 for the optical inspection of the surface 11 of an element 12, for example a cathode track, is shown schematically as a preliminary product for a battery.
  • the element 12 is promoted relative to the camera system 10, see symbolic arrow.
  • the camera system 10 has an image capture device 13, which captures a surface section 14 of the element 12.
  • three light sources 15, 16, 17 are provided, each of which throws light from different illumination directions 18, 19, 20 onto the surface section 14.
  • the light sources 15, 16, 17 each have a different light color, so that light with different light colors, for example red, green, blue, hits the surface section 14 from the three lighting directions 18, 19, 20.
  • the image capture device 13 is a color line time delay and integration line camera that captures the three colors of light from the different lighting directions separately from one another. Therefore, three images 21, 22, see also FIGS. 2 and 3, each with different information about the surface 11 are recorded in the surface section 14.
  • Figures 2 to 7 show an example of the processing of image data of the surface 11 of an element 12 with the camera system 10.
  • Figures 2 to 7 show the typical dark surface 1 of an electrode material, with Figures 2 to 7 being shown inverted for better illustration.
  • the images 21, 22 are processed by subtraction to form a combination image 23, see Figure 4.
  • the combination image 23 thus has the combined information with an indirect additional 3D information of the surface 11 based on the different lighting directions 18, 19, so that the combination image 23 enables an improved inspection of the surface section 14, for example with digital image evaluation.
  • the resulting combination image 23 can be output by the data processing unit 24 for further data processing, or alternatively can be evaluated by the data processing unit 24 itself.
  • FIG. 5 shows the combination image 23 of FIG. 4 after digital filtering of the combination image 23 by the data processing unit 24, which can, for example, remove noise in the combination image 23.
  • the combination image 23 can then be binarized so that preferably only the colors black and white with a corresponding maximum contrast are present in the image.
  • an opening can be carried out by the data processing unit 24 on the binarized combination image 23, so that the smallest structures in irrelevant sizes can be filtered out.
  • the combination image 23 can in principle be used to optically inspect the surface 11 of an element 12 of an energy cell, in particular a battery cell, and, if necessary, in the event of surface defects, for example exceeding defined limit values of the size and/or number of particles on a surface section 14 Exclude part from further processing.
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Abstract

The invention relates to a camera system (10) for optically inspecting the surface (11) of an element (12) of an energy cell, in particular a battery, said camera system comprising at least one image capture device (13) which is designed to capture a surface portion (14) of an element (12) conveyed relative to the image capture device (13). At least two light sources (15, 16, 17) are provided, the light of which is incident on the surface portion (14) of the conveyed element (12) from different illumination directions (18, 19, 20). The surface portion (14) can be captured by the at least one image capture device (13) with at least two different images (21, 22) which are associated with different illumination directions (18, 19, 20). A data-processing unit (24) is provided which is designed to process the captured, different images (21, 22) to produce a combination image (23). The invention also relates to a corresponding inspection method.

Description

KAMERASYSTEM ZUR OPTISCHEN INSPEKTION DER OBERFLÄCHE EINES ELEMENTS EINER ENERGIEZELLE UNDCAMERA SYSTEM FOR OPTICAL INSPECTION OF THE SURFACE OF AN ELEMENT OF AN ENERGY CELL AND
ZUGEHÖRIGES INSPEKTIONSVERFAHREN RELATED INSPECTION PROCEDURE
5 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kamerasystem zur optischen Inspektion der Oberfläche eines Elements einer Energiezelle, insbesondere einer Batterie, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes Inspektionsverfahren zur optischen Inspektion der Oberfläche eines Elements einer Energiezelle, insbesondere einer Batterie, mit einem solchen Kamerasystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 10. 5 The present invention relates to a camera system for optically inspecting the surface of an element of an energy cell, in particular a battery, according to the preamble of claim 1 and a corresponding inspection method for optically inspecting the surface of an element of an energy cell, in particular a battery, with such a camera system the preamble of claim 10.
Energiezellen oder auch Energiespeicher im Sinne der Erfindung werden z.B. in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schif¬5 fen, Flugzeugen oder auch in stationären Speicheranlagen in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen verwendet, bei denen sehr große Energiemengen über größere Zeiträume gespeichert werden müssen. 0 Für die Bereitstellung einer ausreichenden Menge an Energiezellen, insbesondere Batteriezellen, sind massentaugliche Fertigungstechnologien mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten erforderlich. Die hohen Produktionsgeschwindigkeiten und die Nutzung von kontinuierlichen Produktionsprozessen stellt zusammen mit hohen Qualitätsanforderungen eine Herausforderung für eine inline Inspektion von Zwischenprodukten von Energiezellen dar. Für eine hohe Qualität des Endprodukts ist unter anderem vorteilhaft die Oberflächen eines Zwischenprodukts, beispielsweise ein Anoden- oder Katho- denblatt vor dem Stapeln, Falten oder Rollen zu einer Energiezelle,0 insbesondere Batteriezelle, auf Fehler zu prüfen. Derartige Fehler der Oberfläche können Partikel oder Risse sein. Weiterhin können derartige Fehler insbesondere bei einem aktiven Material eine Energiezelle oder Batterie, d.h. bei Anoden- oder Kathodenmaterial, auf einer Leiterfolie generelle Kantenqualität betreffen. Bei den unerwünschten Partikeln auf der Oberfläche eines Zwischenprodukts oder Elements einer Energiezelle kann es sich vor allem um Partikel aus Material handeln, aus welchem auch die Oberfläche besteht, was eine Unterscheidung der Partikel von der Oberfläche auf Basis der Farbe verhindert. Weiterhin weisen typische Anoden- und Ka- thodenmaterialien, z.B. NMC, LFP oder Graphit, sehr dunkle Farben auf, so dass sich nur ein geringer Helligkeitskontrast der Partikel auf der Oberfläche ergibt. Die Inspektion der Oberfläche auf Partikel ab einer Größe von 50 pm, dementsprechend in Regel mit einer Auflösung von 10 pm bis 15 pm, in Kombination mit hohen Fördergeschwindigkeiten stellt zusammen mit den optischen Eigenschaften der Materialien sehr hohe Anforderungen an ein Kamerasystem zur optischen Inspektion der Oberfläche eines Elements einer Energiezelle, insbesondere einer Li-Ionen Batterie. Energy cells or energy storage devices in the sense of the invention are used, for example, in motor vehicles, other land vehicles, ships, aircraft or in stationary storage systems in the form of battery cells or fuel cells, in which very large amounts of energy have to be stored over long periods of time. 0 To provide a sufficient amount of energy cells, especially battery cells, mass-produced manufacturing technologies with high production speeds are required. The high production speeds and the use of continuous production processes, together with high quality requirements, represent a challenge for inline inspection of intermediate products of energy cells. For a high quality of the end product, it is advantageous, among other things, to have the surfaces of an intermediate product, for example an anode or cathode sheet Check for errors when stacking, folding or rolling into an energy cell, especially a battery cell. Such surface defects can be particles or cracks. Still can Such defects affect general edge quality, particularly in the case of an active material, an energy cell or battery, ie anode or cathode material, on a conductor foil. The undesirable particles on the surface of an intermediate product or element of an energy cell can primarily be particles made of material of which the surface also consists, which prevents the particles from being distinguished from the surface on the basis of color. Furthermore, typical anode and cathode materials, such as NMC, LFP or graphite, have very dark colors, so that there is only a low brightness contrast of the particles on the surface. The inspection of the surface for particles larger than 50 pm, therefore usually with a resolution of 10 pm to 15 pm, in combination with high conveying speeds, together with the optical properties of the materials, places very high demands on a camera system for the optical inspection of the surface an element of an energy cell, in particular a Li-ion battery.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Kamerasystem zur optischen Inspektion der Oberfläche eines Elements einer Energiezelle, insbesondere einer Batterie, und ein entsprechendes Inspektionsverfahren anzugeben, welches die genannten Anforderungen erreichen kann. Against this background, the invention is based on the object of specifying a camera system for the optical inspection of the surface of an element of an energy cell, in particular a battery, and a corresponding inspection method which can achieve the requirements mentioned.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den zugehörigen Beschreibungen und Zeichnungen zu entnehmen. The invention solves this problem with the features of the independent claims. Further preferred embodiments of the invention can be found in the subclaims and the associated descriptions and drawings.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kamerasystem zur optischen Inspektion der Oberfläche eines Elements einer Energiezelle, insbe- sondere einer Batterie, mit mindestens einer Bilderfassungsvorrichtung vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist, einen Oberflächenabschnitt eines relativ zur Bilderfassungsvorrichtung geförderten Elements zu erfassen. Es sind wenigstens zwei Lichtquellen vorgesehen, deren Licht aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen auf den Oberflächenabschnitt des geförderten Elements einfällt. Der Oberflächenabschnitt ist mit wenigstens zwei unterschiedlichen Bildern, welche jeweils unterschiedlichen, vorzugsweise jeweils einer der, Beleuchtungsrichtungen zugeordnet sind, von der mindestens einen Bilderfassungsvorrichtung erfassbar. Eine Datenverarbeitungseinheit ist vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, die erfassten, unterschiedlichen Bilder zu einem Kombinationsbild zu verarbeiten, und vorzugsweise das Kombinationsbild auszugeben. To solve the problem, a camera system is used for the optical inspection of the surface of an element of an energy cell, in particular special of a battery, with at least one image capture device, which is set up to capture a surface section of an element conveyed relative to the image capture device. At least two light sources are provided, the light of which strikes the surface section of the conveyed element from different lighting directions. The surface section can be captured by the at least one image capture device with at least two different images, each of which is assigned to different, preferably one of the, illumination directions. A data processing unit is provided, which is set up to process the captured, different images into a combination image, and preferably to output the combination image.
Mit einem derartigen Kamerasystem kann eine Art dreidimensionale Information der Oberflächenfehler, insbesondere von Partikeln auf der zu inspizierenden Oberfläche, in dem Kombinationsbild erfasst werden. Es kann hierbei insbesondere eine Sensitivität in Bezug auf Teile der Partikeloberfläche erreicht werden, welche in einem günstigen Reflektionswinkel, beispielsweise der Steigung, der jeweiligen Lichtquelle zur Bilderfassungsvorrichtung stehen. Durch die Kombination von mehreren Bildern des gleichen Oberflächenabschnitts und somit vorzugsweise auch der Oberflächenfehler, beispielsweise der gleichen Partikel auf diesem Oberflächenabschnitt, mit jeweils unterschiedlichen Belichtungsrichtungen können derartige Fehler oder Partikel im Kombinationsbild erkennbar und in ihre Größe abschätzbar werden. Im Kombinationsbild sind die Partikel daher nicht in jedem Fall vollständig wiedergegeben, es kann sich vielmehr um die Repräsentation von mehreren Teilflächen der Partikel handeln, welche jedoch eine ausreichende Detektion von Partikeln erlauben. Es können somit Partikel auf den typischen, extrem dunklen Materialien mit der geringen möglichen Belichtungszeit aufgrund der hohen Fördergeschwindigkeiten im Kombinationsbild erfassbar gemacht werden. Die Erfassung kann in vorteilhaften Ausführungsbeispielen durch eine automatisierte Bildauswertung des Kombinationsbilds erfolgen. With such a camera system, a type of three-dimensional information about the surface defects, in particular particles on the surface to be inspected, can be recorded in the combination image. In particular, sensitivity can be achieved with respect to parts of the particle surface that are at a favorable reflection angle, for example the slope, of the respective light source to the image capture device. By combining several images of the same surface section and thus preferably also the surface defects, for example of the same particles on this surface section, with different exposure directions, such defects or particles can be recognized in the combined image and their size can be estimated. In the combination image, the particles are therefore not always completely reproduced; rather, it can be a representation of several partial areas of the particles, which, however, allow sufficient detection of particles. Particles on the typical, extremely dark materials can thus be captured in the combination image with the short possible exposure time due to the high conveying speeds. In advantageous exemplary embodiments, the detection can take place through automated image evaluation of the combination image.
Im Kombinationsbild sind die wenigstens zwei unterschiedlichen Bilder, welche jeweils einer der Beleuchtungsrichtungen zugeordnet sind, vorzugsweise miteinander verrechnet, weiter vorzugsweise pixelgenau miteinander verrechnet. Eine pixelgenaue Verrechnung oder Verarbeitung kann insbesondere mit einem Kamerasystem erreicht werden, welches die wenigstens zwei unterschiedlichen Bilder mit jeweils einer der Beleuchtungsrichtungen des gleichen Oberflächenabschnitts mit dem gleichen Sensor oder Sensorchip erfasst. In the combination image, the at least two different images, which are each assigned to one of the lighting directions, are preferably offset against one another, more preferably offset against one another with pixel precision. Pixel-precise calculation or processing can be achieved in particular with a camera system that captures the at least two different images, each with one of the illumination directions of the same surface section, with the same sensor or sensor chip.
Bei den Beleuchtungsrichtungen kann es sich in möglichen Ausführungsformen um eine Kombination mehrerer Richtungen und/oder Quellen handeln, solange verschiedene Beleuchtungsszenarien mit jeweils unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen insgesamt erreicht werden, die unterschiedlichen Bilder des gleichen Oberflächenabschnitts zugeordnet werden können. In possible embodiments, the illumination directions can be a combination of several directions and/or sources, as long as different illumination scenarios are achieved, each with different illumination directions overall, which can be assigned to different images of the same surface section.
Bei dem Element einer Energiezelle, insbesondere einer Batteriezelle, handelt es sich vorzugsweise um ein flächiges Vor- oder Zwischenprodukt einer solchen Zelle. Das Element kann beispielsweise eine mit Anodenmaterial, z.B. Graphit, beschichtete Leiterfolie, eine mit Kathodenmaterial, z.B. NMC (Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt- Oxide), beschichtete Leiterfolie oder eine Separatorfolie sein. Ferner kann es sich bei dem Element um eine Bahn, beispielsweise eine Elektrodenbahn, insbesondere eine Anoden- oder Kathoden- bahn, oder eine Separatorbahn handeln. Vorzugsweise ist das Element eine endlose Bahnware. Alternativ kann es sich bei dem Element beispielsweise um ein vereinzeltes Elektrodenblatt handeln, welches nicht als Bahnware gefördert wird. Das Element wird vorzugsweise kontinuierlich gefördert. The element of an energy cell, in particular a battery cell, is preferably a flat preliminary or intermediate product of such a cell. The element can be, for example, a conductor foil coated with anode material, for example graphite, a conductor foil coated with cathode material, for example NMC (lithium-nickel-manganese-cobalt oxide), or a separator foil. Furthermore, the element can be a track, for example an electrode track, in particular an anode or cathode track. web, or act as a separator web. Preferably the element is an endless sheet material. Alternatively, the element can be, for example, an isolated electrode sheet which is not conveyed as web material. The element is preferably conveyed continuously.
Weiterhin ist das Kamerasystem vorzugsweise für die Inspektion eines Oberflächenabschnitts auf einer Seite eines flächigen Elements eingerichtet. In möglichen Ausführungsbeispielen ist das Kamerasystem für eine beidseitige Inspektion eingerichtet, so dass Oberflächenabschnitte auf beiden Seiten des flächigen Elements einer Energie- oder Batteriezelle inspiziert werden können. Furthermore, the camera system is preferably set up for inspecting a surface section on one side of a flat element. In possible exemplary embodiments, the camera system is set up for a double-sided inspection, so that surface sections on both sides of the flat element of an energy or battery cell can be inspected.
Das Kamerasystem ist dazu eingerichtet, vorzugsweise die gesamte Oberfläche eines aktiven Materials eines Elements zu inspizieren.The camera system is set up to preferably inspect the entire surface of an active material of an element.
Es können daher eine Vielzahl von Oberflächenabschnitten in zeitlicher Abfolge entsprechend der, insbesondere kontinuierlichen, Förderung des Elements relativ zum Kamerasystem und zur Bilderfassungsvorrichtung inspiziert oder überprüft werden. Die erfassten Oberflächenabschnitte grenzen vorzugsweise aneinander, so dass eine optimale Effizienz des Kamerasystems erreicht werden kann. In möglichen alternativen Ausführungsformen überlappen die erfassten Oberflächenabschnitte. A large number of surface sections can therefore be inspected or checked in a time sequence corresponding to the, in particular continuous, conveyance of the element relative to the camera system and the image capture device. The captured surface sections preferably border one another so that optimal efficiency of the camera system can be achieved. In possible alternative embodiments, the detected surface sections overlap.
Ein Bild mit einer zugeordneten Beleuchtungsrichtung kann auch einem Teilbild von einer Teilfläche eines Sensors oder einem Teilbild von einer Bildaufnahme (frame) entsprechen. An image with an assigned illumination direction can also correspond to a partial image of a partial area of a sensor or a partial image of an image recording (frame).
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die wenigstens zwei Lichtquellen jeweils unterschiedliche Lichtfarben aufweisen. Unterschiedliche Lichtfarben der jeweiligen Lichtquellen, welche mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen Licht auf den Oberflächenabschnitt werfen, ermöglichen eine technisch einfache Zuordnung eines Bildes zu einer entsprechenden Beleuchtungsrichtung. Unterschiedliche Lichtfarben ergeben sich durch unterschiedliche Emissionsspektren der Lichtquellen. Eine Lichtquelle mit einer Beleuchtungsrichtung kann beispielsweise auch aus einer Anordnung von mehrere Leuchtdioden bestehen. Eine derartige Zuordnung kann beispielsweise über die spektrale Empfindlichkeit der Bilderfassungsvorrichtung oder Teilen davon erreicht werden. Eine entsprechende spektrale Empfindlichkeit, die eine Erfassung und Zuordnung von nur einer Beleuchtungsrichtung von einer Lichtquelle ermöglicht, kann beispielsweise über Farbfilter und eine entsprechende Auslegung eines Sensors in der Bilderfassungsvorrichtung erreicht werden. According to a further development, it is proposed that the at least two light sources each have different light colors. Different light colors of the respective light sources, which throw light onto the surface section with different lighting directions, enable a technically simple assignment of an image to a corresponding lighting direction. Different light colors result from different emission spectra of the light sources. A light source with one illumination direction can, for example, also consist of an arrangement of several light-emitting diodes. Such an assignment can be achieved, for example, via the spectral sensitivity of the image capture device or parts thereof. A corresponding spectral sensitivity, which enables detection and assignment of only one direction of illumination from a light source, can be achieved, for example, via color filters and a corresponding design of a sensor in the image capture device.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die wenigstens zwei unterschiedlichen Bilder des Oberflächenabschnitts an unterschiedlichen Messpositionen relativ zum Kamerasystem erfassbar sind. According to a further development, it is proposed that the at least two different images of the surface section can be captured at different measuring positions relative to the camera system.
Die unterschiedlichen Messpositionen können sich beispielsweise aus der Förderung des Elements relativ zum Kamerasystem ergeben, so dass beispielsweise zwei Bilder, welche zwei unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen zugeordnet sind, von dem gleichen Oberflächenabschnitt zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen werden. Die sich ergebene Zeitdifferenz entspricht hierbei vorzugsweise dem Abstand der Messpositionen durch die relativ Fördergeschwindigkeit des Elements. Die Erfassung dieser zwei oder mehr unterschiedlichen Bilder durch das Kamerasystem kann in möglichen Ausführungsformen mittels einer Bildaufnahmevorrichtung erfolgen, wobei der jeweilige Oberflächenabschnitt beispielsweise an einer anderen Position in der Bildaufnahme positioniert sein kann. Dementsprechend können in einer Bildaufnahme einer Bilderfassungsvorrichtung zwei oder mehr Bilder von verschiedenen Oberflächenabschnitten erstellt werden. In diesem Fall können vorzugsweise mehrere Oberflächenabschnitte, beispielsweise zwei oder mehr, parallel mit einer Bilderfassungsvorrichtung in einer Bildaufnahme erfasst werden. Die Teile der Bildaufnahme, die einen jeweiligen Oberflächenabschnitt zeigen, können somit ein Bild eines Oberflächenabschnitts mit einer zugeordneten Beleuchtungsrichtung bilden. In einer weiteren möglichen Ausführungsform können die zwei oder mehr unterschiedlichen Bilder mittels zwei oder mehr verschiedenen Bilderfassungsvorrichtungen aufgenommen werden. The different measuring positions can result, for example, from the conveyance of the element relative to the camera system, so that, for example, two images, which are assigned to two different lighting directions, are recorded from the same surface section at different times. The resulting time difference preferably corresponds to the distance between the measuring positions due to the relative conveying speed of the element. The capture of these two or more different images by the camera system can be in Possible embodiments can be carried out using an image recording device, whereby the respective surface section can be positioned, for example, at a different position in the image recording device. Accordingly, two or more images of different surface sections can be created in one image capture of an image capture device. In this case, several surface sections, for example two or more, can preferably be captured in parallel with an image capture device in an image recording. The parts of the image recording that show a respective surface section can thus form an image of a surface section with an assigned illumination direction. In a further possible embodiment, the two or more different images can be recorded using two or more different image capture devices.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Lichtquellen alternierend geschaltet sind. Es kann auf diese Weise erreicht werden, dass jeweils nur eine Lichtquelle mit einer Beleuchtungsrichtung gleichzeitig auf einen Oberflächenabschnitt eines Elements einfällt. Auf diese Weise kann eine eindeutige Zuordnung von Bildern zu einer Beleuchtungsrichtung erreicht werden. In an advantageous embodiment, the light sources are switched alternately. In this way, it can be achieved that only one light source with one illumination direction is incident on a surface section of an element at the same time. In this way, a clear assignment of images to a lighting direction can be achieved.
In alternativen Ausführungsformen können die Lichtquellen räumlich getrennt angeordnet sein, so dass vorzugsweise mit der entsprechenden Anzahl von Bilderfassungsvorrichtungen eine klare Zuordnung von Beleuchtungsrichtungen zu Bildern möglich ist. In alternative embodiments, the light sources can be arranged spatially separately, so that a clear assignment of lighting directions to images is possible, preferably with the appropriate number of image capture devices.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Bilderfassungsvorrichtung eine Farbzeilen-Zeitverzögerung und Integration-Zeilenkamera (Multifeld TDI Zeilenkamera) umfasst. Eine Zeitverzögerung und Integration-Zeilenkamera, welche auch als TDI-Zeilenkamera bekannt ist, wobei TDI für Time Delay and Integration steht, umfasst einen Sensor, der mehrere Beleuchtungsstufen aufweist. Die Beleuchtungsstufen erfassen jeweils vorzugsweise den gleichen Ausschnitt entsprechend der Bewegung des geförderten Elements oder des Oberflächenabschnitts, wobei zudem bevorzugt die Ladungen von Beleuchtungsstufe zu Beleuchtungsstufe mitverschoben oder kopiert werden, so eine Integration über die entsprechende Anzahl genutzter Beleuchtungsstufen erreicht werden kann. According to a further development, it is proposed that the image capture device comprises a color line time delay and integration line camera (multi-field TDI line camera). A time delay and integration line scan camera, also known as a TDI line scan camera, where TDI stands for Time Delay and Integration, includes a sensor that has multiple levels of illumination. The lighting levels each preferably capture the same section corresponding to the movement of the conveyed element or the surface section, with the charges also preferably being moved or copied from lighting level to lighting level, so that integration can be achieved over the corresponding number of lighting levels used.
Eine Farbzeilen-Zeitverzögerung und Integration-Zeilenkamera (Multifeld TDI Zeilenkamera) weist zudem beispielsweise drei unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlicher spektraler Sensitivität auf, so dass drei unterschiedliche Bilder mit einer derartigen Kamera erfassbar sind. In Kombination mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen mit jeweils voneinander abweichenden Lichtfarben, die jeweils den drei unterschiedlichen Bereichen angepasst sind, kann das Kamerasystem wenigstens zwei, insbesondere drei, entsprechende Bilder erfassen, welcher von der Datenverarbeitungseinrichtung zu einem Kombinationsbild verarbeitbar sind. Das Kombinationsbild wird vorzugsweise aus mehreren Bildern, die Graustufenbilder sind, verarbeitet, was auch farbiger Bildaufnahme durchgeführt werden kann. A color line time delay and integration line camera (multi-field TDI line camera) also has, for example, three different areas with different spectral sensitivity, so that three different images can be captured with such a camera. In combination with different lighting directions, each with different light colors, which are each adapted to the three different areas, the camera system can capture at least two, in particular three, corresponding images, which can be processed by the data processing device into a combination image. The combination image is preferably processed from several images that are grayscale images, which can also be carried out with color image recording.
Eine solche Bilderfassungsvorrichtung ermöglicht auch bei hohen Fördergeschwindigkeiten und dunklen Materialien der zu inspizierenden Oberfläche eines Elements eine ausreichende Belichtung und ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis. Zudem kann durch die verschiedenen Farbzeilen eine einfache Zuordnung zu unter- schiedlichen Beleuchtungsrichtungen erreicht werden, sofern die unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen jeweils unterschiedliche Lichtfarben aufweisen. Insbesondere können mit einer Farbzeilen- Zeitverzögerung und Integration-Zeilenkamera beispielsweise drei unterschiedliche Bilder mit unterschiedlichen Belichtungsrichtungen erfasst und in einfacher Weise zu einem Kombinationsbild verarbeitet werden, da insbesondere eine pixelgenaue Verrechnung der unterschiedlichen Bilder aufgrund der Aufnahme der Bilder auf einem gemeinsamen Chip möglich ist. Such an image capture device enables sufficient exposure and a sufficient signal-to-noise ratio on the surface of an element to be inspected, even at high conveying speeds and dark materials. In addition, the different color lines make it easy to assign different lighting directions can be achieved, provided that the different lighting directions each have different light colors. In particular, with a color line time delay and integration line camera, for example, three different images with different exposure directions can be captured and easily processed into a combination image, since in particular pixel-precise calculation of the different images is possible due to the images being recorded on a common chip.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Lichtquellen gepulst betreibbar sind. Dies ermöglicht beispielsweise zusammen mit der vorgeschlagenen Farbzeilen-Zeitverzögerung und Integration- Zeilenkamera ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis. Weiterhin kann der Energiebedarf gegenüber einem Dauerbetrieb auf diese Weise minimiert werden. It is also proposed that the light sources can be operated in a pulsed manner. For example, together with the proposed color line time delay and integration line camera, this enables a sufficient signal-to-noise ratio. Furthermore, the energy requirement can be minimized in this way compared to continuous operation.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Bilderfassungsvorrichtung eine Matrixkamera umfasst. Mit einer Matrixkamera können in einfacher Weise durch wenigstens zwei zeitlich aufeinander folgende Bildaufnahmen (frames) wenigstens zwei unterschiedliche Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen des gleichen Oberflächenabschnitts an unterschiedlichen Messpositionen und zeitlich getrennt erfasst werden. Vorzugsweise wechselt die Beleuchtungsrichtung zwischen den Bildaufnahmen (frames), so dass von einem Oberflächenabschnitt zwei unterschiedliche Bilder, welche jeweils ein Teilbild der Bildaufnahme sein können, mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen erfasst werden können. Weiterhin besteht die vorteilhafte Möglichkeit bei der Nutzung einer Farbmatrixkamera und unterschiedlichen Lichtfarben für die verschiedenen Beleuchtungsrichtungen entsprechend unter- schiedliche Bilder mit einer kontinuierlichen Beleuchtung zu erfassen. According to a further development, it is proposed that the image capture device comprises a matrix camera. With a matrix camera, at least two different images with different illumination directions of the same surface section at different measuring positions and separated in time can be captured in a simple manner using at least two temporally successive image recordings (frames). The direction of illumination preferably changes between the image recordings (frames), so that two different images of a surface section, which can each be a partial image of the image recording, can be captured with different lighting directions. There is also the advantageous option of using a color matrix camera and different light colors for the different lighting directions. Capture different images with continuous lighting.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Bilderfassungsvorrichtung mehrere Matrixkameras umfasst, welche nebeneinander und quer zur Förderrichtung des geförderten Elements angeordnet sind. Die Anordnung mehrerer Matrixkameras nebeneinander vereinfacht die Skalierbarkeit des Kamerasystems in Bezug auf die Breite des zu inspizierenden Elements, welche quer zu der Breite relativ zum Kamerasystem gefördert wird. Die Bilder der Matrixkameras werden bevorzugt einzeln ausgewertet, sie können jedoch alternativ auch gemeinsam in einem zusammengesetzten Bild ausgewertet werden. Vorzugsweise ist am Übergang zwischen dem Erfassungsbereich von zwei Matrixkameras ein Überlappungsbereich vorgesehen. Eine Matrixkamera weist in der Regel einen Flächensensor auf, dieser kann beispielsweise quadratisch oder im Formal 4:3 oder einem vergleichbaren Format sein und unterscheidet sich daher von einer Zeilenkamera. In an advantageous embodiment, it is proposed that the image capture device comprises a plurality of matrix cameras, which are arranged next to one another and transversely to the conveying direction of the conveyed element. The arrangement of several matrix cameras next to each other simplifies the scalability of the camera system in relation to the width of the element to be inspected, which is promoted transversely to the width relative to the camera system. The images from the matrix cameras are preferably evaluated individually, but they can alternatively also be evaluated together in a composite image. An overlap area is preferably provided at the transition between the detection area of two matrix cameras. A matrix camera usually has an area sensor; this can be, for example, square or in a 4:3 format or a comparable format and therefore differs from a line camera.
Vorzugsweise ist das Kamerasystem dazu eingerichtet, einen Oberflächenabschnitt eines relativ zur Bilderfassungsvorrichtung auf einer Trommel geförderten Elements zu erfassen. Eine Trommel ermöglicht die kontinuierliche Förderung von einzelnen Elementen einer Energie- oder Batteriezelle, beispielsweise von Elektrodenblättern, welche auf der Trommel kontinuierlich relativ zum Kamerasystem gefördert werden können. Vorzugsweise kann eine Farbzeilen- Zeitverzögerung und Integration-Zeilenkamera als Bilderfassungsvorrichtung bei einer Förderung auf einer Trommel verwendet werden, da die Tiefenschärfe bei der typischen Krümmung des auf einer Trommel geförderten Elements mit dieser Bilderfassungsvorrichtung unproblematisch ist. Bei der Verwendung einer Matrixkamera als Bilderfassungsvorrichtung ist der Aufnahmebereich auf der Trommel in der Förderrichtung der erfassten Bilder vorzugsweise zu beschränken, um eine nachteilige Tiefenunschärfe aufgrund der Krümmung des Elements auf der Trommel zu vermeiden. The camera system is preferably set up to capture a surface section of an element conveyed on a drum relative to the image capture device. A drum enables the continuous conveying of individual elements of an energy or battery cell, for example electrode sheets, which can be continuously conveyed on the drum relative to the camera system. Preferably, a color line time delay and integration line camera can be used as an image capture device when conveying on a drum, since the depth of field with the typical curvature of the element conveyed on a drum is not a problem with this image capture device. When using a matrix camera as Image capture device, the recording area on the drum in the conveying direction of the captured images is preferably limited in order to avoid a disadvantageous depth of field due to the curvature of the element on the drum.
Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein Inspektionsverfahren zur optischen Inspektion der Oberfläche eines Elements einer Energiezelle, insbesondere einer Batterie, mit einem Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit folgenden Schritten vorgeschlagen:Furthermore, to solve the problem, an inspection method for optically inspecting the surface of an element of an energy cell, in particular a battery, with a camera system according to one of claims 1 to 9 is proposed with the following steps:
- Beleuchten eines Oberflächenabschnitts eines relativ zur Bilderfassungsvorrichtung geförderten Elements mit wenigstens zwei Lichtquellen, deren Licht aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen auf den Oberflächenabschnitt des geförderten Elements einfällt; - Illuminating a surface section of an element conveyed relative to the image capture device with at least two light sources, the light of which is incident on the surface section of the conveyed element from different illumination directions;
- Erfassen des Oberflächenabschnitts mit mindestens einer Bilderfassungsvorrichtung mit wenigstens zwei unterschiedlichen Bildern, welche jeweils unterschiedlichen, vorzugsweise jeweils einer der, Beleuchtungsrichtungen zugeordnet sind; - Detecting the surface section with at least one image capture device with at least two different images, each of which is assigned to different, preferably one of the, illumination directions;
- Verarbeiten der erfassten, unterschiedlichen Bilder zu einem Kombinationsbild in einer Datenverarbeitungseinheit; - Processing the captured, different images into a combination image in a data processing unit;
- vorzugsweise Ausgeben des Kombinationsbilds. - preferably output the combination image.
Das Kombinationsbild erlaubt eine Detektion von Oberflächenfehlern, wie z.B. Partikeln größer 50 pm auf der Oberfläche, trotz sehr dunkler Materialien der Oberfläche mit einem sehr hohen optischen Absorptionsgrad und sehr hoher Fördergeschwindigkeit, beispielsweise größer 60 m/min. The combination image allows detection of surface defects, such as particles larger than 50 pm on the surface, despite very dark materials on the surface with a very high degree of optical absorption and a very high conveying speed, for example larger than 60 m/min.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass das Verarbeiten zu einem Kombinationsbild durch Differenzbildung der wenigstens zwei Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen erfolgt. Differenzbildung der unterschiedlichen Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen des gleichen Oberflächenabschnitts ist ein besonders vorteilhaftes Verfahren um ein Kombinatsbild erreichen, welches eine entsprechende vorteilhafte indirekte 3D Information beinhaltet. According to a further development, it is proposed that the processing into a combination image by forming the difference between the at least two images with different illumination directions he follows. Difference formation of the different images with different illumination directions of the same surface section is a particularly advantageous method for achieving a combined image that contains corresponding advantageous indirect 3D information.
Weiter wird vorgeschlagen, dass eine digitale Filterung des Kombinationsbilds in der Datenverarbeitungseinheit vor dem Ausgeben erfolgt. Die digitale Filterung des Kombinationsbilds kann beispielsweise das Rauschen entfernen. It is further proposed that digital filtering of the combination image takes place in the data processing unit before output. For example, digital filtering of the combined image can remove noise.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass eine Bi- narisierung des Kombinationsbilds in der Datenverarbeitungseinheit vor dem Ausgeben erfolgt. Hierdurch kann der Kontrast zwischen Oberflächenfehlern und intakten Bereichen der Oberfläche weiter erhöht werden. Eine Binarisierung des Kombinationsbild erfolgt vorzugsweise nach einer digitalen Filterung eines Differenzbildes. According to a further development, it is proposed that the combination image is binarized in the data processing unit before output. This allows the contrast between surface defects and intact areas of the surface to be further increased. A binarization of the combination image preferably takes place after digital filtering of a difference image.
Weiterhin wird vorzugsweise vor der Ausgabe des Kombinationsbilds, insbesondere nach der Binarisierung, in einer digitalen Bildverarbeitung eine Öffnung (opening) vorgenommen. Diese Öffnung dient dazu sehr kleine Störungen oder Fehler, welche beispielsweise kleiner als 50 pm sind, zu entfernen. Furthermore, an opening is preferably carried out in digital image processing before the combination image is output, in particular after binarization. This opening serves to remove very small disturbances or errors, for example smaller than 50 pm.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wertet die Datenverarbeitungsvorrichtung das Kombinationsbild auf Oberflächenfehler, insbesondere Partikel, auf dem Oberflächenabschnitt aus. In alternativen Ausführungsformen kann die Auswertung auch außerhalb des Kamerasystems erfolgen. Die Auswertung kann beispielsweise genutzt werden, um die entsprechenden Teile des Elements, beispielsweise bei einer Elektrodenbahn, oder das gesamte Element, beispielsweise bei einem Elektrodenblatt, von einer Weiterverarbeitung auszuschließen. In an advantageous embodiment, the data processing device evaluates the combination image for surface defects, in particular particles, on the surface section. In alternative embodiments, the evaluation can also take place outside the camera system. The evaluation can be used, for example, to identify the corresponding parts of the element, for example an electrode track, or the entire element. for example in the case of an electrode sheet, to be excluded from further processing.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass aufeinanderfolgende Bildaufnahmen mit einer Matrixkamera als Bilderfassungsvorrichtung mit jeweils unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen auf dem Oberflächenabschnitt erfolgen. According to a further development, it is proposed that successive image recordings take place with a matrix camera as an image capture device, each with different lighting directions on the surface section.
Die Beleuchtungsrichtung kann daher zwischen den Bildaufnahmen (frames) wechseln, so dass von einem Oberflächenabschnitt zwei unterschiedliche Bilder, welche jeweils ein Teilbild der Bildaufnahme sein können, mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen erfasst werden können. The lighting direction can therefore change between the image recordings (frames), so that two different images of a surface section, which can each be a partial image of the image recording, can be captured with different lighting directions.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass zwei aufeinanderfolgende Bildaufnahmen mit einer Matrixkamera als Bilderfassungsvorrichtung den gleichen Oberflächenabschnitt auf unterschiedlichen Sensorbereichen der Matrixkamera erfassen. Beispielsweise kann ein Oberflächenabschnitt in einer ersten Bildaufnahme in einer ersten Hälfte der Zeilen (z.B. Zeilen 1 bis 500) der Bildaufnahme (frame) als Sensorbereich der Matrixkamera erfasst, und der gleiche Oberflächenabschnitt in einer zweiten, darauffolgenden Bildaufnahme in der zweiten Hälfte der Zeilen (z.B. Zeilen 501 bis 1000) der Bildaufnahme (frame) als Sensorbereich erfasst werden. According to a further development, it is proposed that two successive image recordings using a matrix camera as an image capture device capture the same surface section on different sensor areas of the matrix camera. For example, a surface section can be captured in a first image recording in a first half of the lines (e.g. lines 1 to 500) of the image recording (frame) as a sensor area of the matrix camera, and the same surface section can be recorded in a second, subsequent image recording in the second half of the lines (e.g. Lines 501 to 1000) of the image recording (frame) are recorded as a sensor area.
In einer möglichen Ausführungsform kann ein Lichtwechsel, d.h. eine andere Beleuchtungsrichtung innerhalb einer Bildaufnahme durchgeführt werden, so dass beispielsweise die ersten 500 Zeilen mit einer ersten Beleuchtungsrichtung und die zweiten 500 Zeilen mit einer zweiten Beleuchtungsrichtung erfasst werden. In a possible embodiment, a light change, ie a different lighting direction, can be carried out within an image recording, so that, for example, the first 500 lines have a first lighting direction and the second 500 lines can be detected with a second lighting direction.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist eine Matrixkamera als Bilderfassungsvorrichtung eine derart auf die Fördergeschwindigkeit des relativ zur Bilderfassungsvorrichtung geförderten Elements abgestimmte Bildaufnahmerate auf, dass ein Oberflächenabschnitt des geförderten Elements zwischen zwei Bildaufnahmen den maximal halben, vorzugsweise den halben, Sensorbereich der Matrixkamera zurücklegt. Somit können mit zwei aufeinander folgenden Bildaufnahmen (frames) der gleiche Oberflächenabschnitt mit den gleichen Bilderfassungsvorrichtung erfasst werden. In an advantageous embodiment, a matrix camera as an image capture device has an image capture rate that is matched to the conveying speed of the element conveyed relative to the image capture device such that a surface section of the conveyed element covers a maximum of half, preferably half, the sensor area of the matrix camera between two image captures. This means that the same surface section can be captured with two successive image recordings (frames) using the same image capture device.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt The invention is explained below using preferred embodiments with reference to the attached figures. This shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kamerasystems; Fig. 1 is a schematic representation of a camera system;
Fig. 2 ein Bild eines Oberflächenabschnitts mit einer ersten Beleuchtungsrichtung; 2 shows an image of a surface section with a first illumination direction;
Fig. 3 ein Bild eines Oberflächenabschnitts mit einer zweiten Beleuchtungsrichtung; 3 shows an image of a surface section with a second illumination direction;
Fig. 4 ein Kombinationsbild eines Oberflächenabschnitts; Fig. 4 is a combination image of a surface section;
Fig. 5 ein gefiltertes Kombinationsbild; 5 shows a filtered combination image;
Fig. 6 eine Binarisierung des gefilterten Kombinationsbildes; 6 shows a binarization of the filtered combination image;
Fig. 7 eine Öffnung des binarisierten Kombinationsbildes. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Kamerasystems 10 zur optischen Inspektion der Oberfläche 11 eines Elements 12, beispielsweise eine Kathodenbahn, als Vorprodukt für eine Batterie schematisch gezeigt. Das Element 12 wird relativ zu dem Kamerasystem 10 gefördert, siehe symbolischen Pfeil. Das Kamerasystem 10 weist eine Bilderfassungsvorrichtung 13 auf, welche einen Oberflächenabschnitt 14 des Elements 12 erfasst. Es sind in dem diesem Ausführungsbeispiel drei Lichtquellen 15, 16, 17 vorgesehen, welche jeweils Licht aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen 18, 19, 20 auf den Oberflächenabschnitt 14 werfen. Die Lichtquellen 15, 16, 17 weisen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils eine unterschiedliche Lichtfarbe auf, so dass aus den drei Beleuchtungsrichtungen 18, 19, 20 Licht mit unterschiedlicher Lichtfarbe, beispielsweise rot, grün, blau, auf den Oberflächenabschnitt 14, trifft. Fig. 7 shows an opening of the binarized combination image. In Figure 1, an exemplary embodiment of a proposed camera system 10 for the optical inspection of the surface 11 of an element 12, for example a cathode track, is shown schematically as a preliminary product for a battery. The element 12 is promoted relative to the camera system 10, see symbolic arrow. The camera system 10 has an image capture device 13, which captures a surface section 14 of the element 12. In this exemplary embodiment, three light sources 15, 16, 17 are provided, each of which throws light from different illumination directions 18, 19, 20 onto the surface section 14. In this exemplary embodiment, the light sources 15, 16, 17 each have a different light color, so that light with different light colors, for example red, green, blue, hits the surface section 14 from the three lighting directions 18, 19, 20.
Die Bilderfassungsvorrichtung 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Farbzeilen-Zeitverzögerung und Integration-Zeilenkamera, die die drei Lichtfarben aus den unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen getrennt voneinander erfasst. Daher werden drei Bilder 21 , 22, siehe auch Figuren 2 und 3, mit jeweils anderen Informationen über die Oberfläche 11 im Oberflächenabschnitt 14 aufgenommen. In this exemplary embodiment, the image capture device 13 is a color line time delay and integration line camera that captures the three colors of light from the different lighting directions separately from one another. Therefore, three images 21, 22, see also FIGS. 2 and 3, each with different information about the surface 11 are recorded in the surface section 14.
Die Figuren 2 bis 7 zeigen exemplarisch die Verarbeitung von Bilddaten der Oberfläche 11 eines Elements 12 mit dem Kamerasystem 10. Die Figuren 2 bis 7 zeigen die typische dunkle Oberfläche 1 eines Elektrodenmaterials, wobei die Figuren 2 bis 7 zur besseren Illustration invertiert dargestellt sind. In diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden zwei unterschiedliche Bilder 21 , 22 des glei- chen Oberflächenabschnitts 14 erfasst, siehe Figur 2 und 3. In der Datenverarbeitungseinheit 24 werden die Bilder 21 , 22 durch Differenzbildung zu einem Kombinationsbild 23 verarbeitet, siehe Figur 4. Das Kombinationsbild 23 weist somit die kombinierten Informationen mit einer indirekten zusätzlichen 3D Information der Oberfläche 11 auf Basis der unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen 18, 19 auf, so dass das Kombinationsbild 23 eine verbesserte Inspektion des Oberflächenabschnitts 14 beispielsweise mit einer digitalen Bildauswertung ermöglicht. Das erhaltene Kombinationsbild 23 kann in möglichen Ausführungsformen von der Datenverarbeitungseinheit 24 zur weiteren Datenverarbeitung ausgegeben werden, oder alternativ von der Datenverarbeitungseinheit 24 selbst ausgewertet werden. Figures 2 to 7 show an example of the processing of image data of the surface 11 of an element 12 with the camera system 10. Figures 2 to 7 show the typical dark surface 1 of an electrode material, with Figures 2 to 7 being shown inverted for better illustration. In this advantageous exemplary embodiment, two different images 21, 22 of the same chen surface section 14, see Figures 2 and 3. In the data processing unit 24, the images 21, 22 are processed by subtraction to form a combination image 23, see Figure 4. The combination image 23 thus has the combined information with an indirect additional 3D information of the surface 11 based on the different lighting directions 18, 19, so that the combination image 23 enables an improved inspection of the surface section 14, for example with digital image evaluation. In possible embodiments, the resulting combination image 23 can be output by the data processing unit 24 for further data processing, or alternatively can be evaluated by the data processing unit 24 itself.
Figur 5 zeigt das Kombinationsbild 23 der Figur 4 nach einer digitalen Filterung des Kombinationsbilds 23 durch die Datenverarbeitungseinheit 24, welche beispielsweise Rauschen im Kombinationsbild 23 entfernen kann. Anschließend kann das Kombinationsbild 23 binarisiert werden, so dass vorzugsweise nur noch die Farben schwarz und weiß mit einem entsprechend maximalen Kontrast im Bild vorhanden sind. Abschließend kann ein Opening von der Datenverarbeitungseinheit 24 an dem binarisierten Kombinationsbild 23 ausgeführt werden, so dass kleinste Strukturen in irrelevanten Größen herausgefiltert werden können. 5 shows the combination image 23 of FIG. 4 after digital filtering of the combination image 23 by the data processing unit 24, which can, for example, remove noise in the combination image 23. The combination image 23 can then be binarized so that preferably only the colors black and white with a corresponding maximum contrast are present in the image. Finally, an opening can be carried out by the data processing unit 24 on the binarized combination image 23, so that the smallest structures in irrelevant sizes can be filtered out.
Das Kombinationsbild 23 kann grundsätzlich dazu genutzt werden, die Oberfläche 11 eines Elements 12 einer Energiezelle, insbesondere einer Batteriezelle, optisch zu inspizieren und ggf. bei Oberflächenfehlern, z.B. Überschreiten von definierten Grenzwerten der Größe und/oder Anzahl von Partikeln auf einem Oberflächenabschnitt 14, diesen Teil von einer Weiterverarbeitung auszuschließen. Bezugszeichenliste The combination image 23 can in principle be used to optically inspect the surface 11 of an element 12 of an energy cell, in particular a battery cell, and, if necessary, in the event of surface defects, for example exceeding defined limit values of the size and/or number of particles on a surface section 14 Exclude part from further processing. Reference symbol list
10 Kamerasystem 10 camera system
11 Oberfläche 12 Element 11 surface 12 element
13 Bilderfassungsvorrichtung13 image capture device
14 Oberflächenabschnitt14 surface section
15, 16, 17 Lichtquelle 15, 16, 17 light source
18, 19, 20 Beleuchtungsrichtungen 21 , 22 Bild 18, 19, 20 lighting directions 21, 22 image
23 Kombinationsbild 23 combination image
24 Datenverarbeitungseinheit 24 data processing unit

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Kamerasystem (10) zur optischen Inspektion der Oberfläche1. Camera system (10) for optical inspection of the surface
(11) eines Elements (12) einer Energiezelle, insbesondere einer Batterie, (11) an element (12) of an energy cell, in particular a battery,
- mit mindestens einer Bilderfassungsvorrichtung (13), welche dazu eingerichtet ist, einen Oberflächenabschnitt (14) eines relativ zur Bilderfassungsvorrichtung (13) geförderten Elements- with at least one image capture device (13), which is designed to convey a surface section (14) of an element conveyed relative to the image capture device (13).
(12) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass (12), characterized in that
- wenigstens zwei Lichtquellen (15, 16, 17) vorgesehen sind, deren Licht aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen (18, 19, 20) auf den Oberflächenabschnitt (14) des geförderten Elements (12) einfällt, wobei - at least two light sources (15, 16, 17) are provided, the light of which strikes the surface section (14) of the conveyed element (12) from different lighting directions (18, 19, 20), whereby
- der Oberflächenabschnitt (14) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Bildern (21 , 22), welche jeweils unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen (18, 19, 20) zugeordnet sind, von der mindestens einen Bilderfassungsvorrichtung (13) erfassbar ist, und - the surface section (14) with at least two different images (21, 22), each of which is assigned to different lighting directions (18, 19, 20), which can be detected by the at least one image capture device (13), and
- eine Datenverarbeitungseinheit (24) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, - a data processing unit (24) is provided, which is set up to
- die erfassten, unterschiedlichen Bilder (21 , 22) zu einem Kombinationsbild (23) zu verarbeiten, und - to process the captured, different images (21, 22) into a combination image (23), and
- vorzugsweise das Kombinationsbild (23) auszugeben. - preferably output the combination image (23).
2. Kamerasystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 2. Camera system (10) according to claim 1, characterized in that
- die wenigstens zwei Lichtquellen (15, 16, 17) jeweils unterschiedliche Lichtfarben aufweisen. - The at least two light sources (15, 16, 17) each have different light colors.
3. Kamerasystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die wenigstens zwei unterschiedlichen Bilder (21 , 22) des Oberflächenabschnitts (14) an unterschiedlichen Messpositionen relativ zum Kamerasystem (10) erfassbar sind. 3. Camera system (10) according to claim 1 or 2, characterized in that - The at least two different images (21, 22) of the surface section (14) can be captured at different measuring positions relative to the camera system (10).
4. Kamerasystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (15, 16, 17) alternierend geschaltet sind. 4. Camera system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the light sources (15, 16, 17) are switched alternately.
5. Kamerasystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung (13) eine Farbzeilen-Zeitverzögerung und Integration- Zeilenkamera umfasst. 5. Camera system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the image capture device (13) comprises a color line time delay and integration line camera.
6. Kamerasystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (15, 16, 17) gepulst betreibbar sind. 6. Camera system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the light sources (15, 16, 17) can be operated in a pulsed manner.
7. Kamerasystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung (13) eine Matrixkamera umfasst. 7. Camera system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the image capture device (13) comprises a matrix camera.
8. Kamerasystem (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung (13) mehrere Matrixkame- ras umfasst, welche nebeneinander und quer zur Förderrichtung des geförderten Elements (12) angeordnet sind. 8. Camera system (10) according to claim 7, characterized in that the image capture device (13) comprises a plurality of matrix cameras which are arranged next to one another and transversely to the conveying direction of the conveyed element (12).
9. Kamerasystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (10) dazu eingerichtet ist, einen Oberflächenabschnitt (14) eines relativ zur Bilderfassungsvorrichtung (13) auf einer Trommel ge- förderten Elements (12) zu erfassen. Inspektionsverfahren zur optischen Inspektion der Oberfläche (11) eines Elements (12) einer Energiezelle, insbesondere einer Batterie, mit einem Kamerasystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Schritte: 9. Camera system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the camera system (10) is set up to have a surface section (14) of a surface mounted on a drum relative to the image capture device (13). to capture the promoted element (12). Inspection method for optically inspecting the surface (11) of an element (12) of an energy cell, in particular a battery, with a camera system (10) according to one of claims 1 to 9, characterized by the steps:
- Beleuchten eines Oberflächenabschnitts (14) eines relativ zur Bilderfassungsvorrichtung (13) geförderten Elements (12) mit wenigstens zwei Lichtquellen (15, 16, 17), deren Licht aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen (18, 19, 20) auf den Oberflächenabschnitt (14) des geförderten Elements (12) einfällt; - Illuminating a surface section (14) of an element (12) conveyed relative to the image capture device (13) with at least two light sources (15, 16, 17), the light of which shines on the surface section (14) from different lighting directions (18, 19, 20). promoted element (12) occurs;
- Erfassen des Oberflächenabschnitts (14) mit mindestens einer Bilderfassungsvorrichtung (13) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Bildern (21 , 22), welche jeweils unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen (18, 19, 20) zugeordnet sind; - Detecting the surface section (14) with at least one image capture device (13) with at least two different images (21, 22), each of which is assigned to different lighting directions (18, 19, 20);
- Verarbeiten der erfassten, unterschiedlichen Bilder (21 ,22) zu einem Kombinationsbild in einer Datenverarbeitungseinheit (24); - Processing the captured, different images (21, 22) into a combination image in a data processing unit (24);
- vorzugsweise Ausgeben des Kombinationsbilds (23). Inspektionsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeiten zu einem Kombinationsbild (23) durch Differenzbildung der wenigstens zwei Bilder (20, 21) mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen (18, 19, 20) erfolgt. Inspektionsverfahren nach Anspruch 10 und 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine digitale Filterung des Kombinationsbilds (23) in der Datenverarbeitungseinheit (24) vor dem Ausgeben erfolgt. Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Binarisierung des Kombinationsbilds (23) in der Datenverarbeitungseinheit (24) vor dem Ausgeben erfolgt. Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (24) das Kombinationsbild (23) auf Partikel auf dem Oberflächenabschnitt (14) auswertet. Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Bildaufnahmen mit einer Matrixkamera als Bilderfassungsvorrichtung (13) mit jeweils unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen (18, 19, 20) auf dem Oberflächenabschnitt (14) erfolgen. Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aufeinanderfolgende Bildaufnahmen mit einer Matrixkamera als Bilderfassungsvorrichtung (13) den gleichen Oberflächenabschnitt (14) auf unterschiedlichen Sensorbereichen der Matrixkamera erfassen. Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Matrixkamera als Bilderfassungsvorrichtung (13) eine derart auf die Fördergeschwindigkeit des relativ zur Bilderfassungsvorrichtung (13) geförderten Elements (12) abgestimmte Bildaufnahmerate aufweist, dass ein Oberflächenabschnitt (14) des geförderten Elements (12) zwischen zwei Bildaufnahmen den maximal halben, vorzugsweise den halben, Sensorbereich der Matrixkamera zurücklegt. - preferably outputting the combination image (23). Inspection method according to claim 10, characterized in that the processing into a combination image (23) takes place by forming the difference between the at least two images (20, 21) with different illumination directions (18, 19, 20). Inspection method according to claim 10 and 11, characterized in that the combination image (23) is digitally filtered in the data processing unit (24) before output. Inspection method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the combination image (23) is binarized in the data processing unit (24) before output. Inspection method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the data processing unit (24) evaluates the combination image (23) for particles on the surface section (14). Inspection method according to one of claims 10 to 14, characterized in that successive image recordings are carried out using a matrix camera as an image capture device (13), each with different lighting directions (18, 19, 20) on the surface section (14). Inspection method according to one of claims 10 to 15, characterized in that two successive image recordings using a matrix camera as an image capture device (13) capture the same surface section (14) on different sensor areas of the matrix camera. Inspection method according to one of claims 10 to 16, characterized in that a matrix camera as an image capture device (13) has an image recording rate matched to the conveying speed of the element (12) conveyed relative to the image capture device (13) in such a way that a surface section (14) of the conveyed element (12) covers a maximum of half, preferably half, the sensor area of the matrix camera between two image recordings.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180087898A1 (en) * 2015-05-29 2018-03-29 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Shape inspection apparatus for metallic body and shape inspection method for metallic body
JP2020034345A (en) * 2018-08-28 2020-03-05 大日本印刷株式会社 Inspection system and inspection method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5365084A (en) 1991-02-20 1994-11-15 Pressco Technology, Inc. Video inspection system employing multiple spectrum LED illumination
DE102005031490A1 (en) 2005-07-04 2007-02-01 Massen Machine Vision Systems Gmbh Cost-effective multi-sensor surface inspection
US9683944B2 (en) 2013-05-23 2017-06-20 Centro Sviluppo Materiali S.P.A. Method for the surface inspection of long products and apparatus suitable for carrying out such a method
EP3182060B1 (en) 2015-06-05 2023-07-26 Nippon Steel Corporation Shape inspection apparatus for metallic body and shape inspection method for metallic body

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180087898A1 (en) * 2015-05-29 2018-03-29 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Shape inspection apparatus for metallic body and shape inspection method for metallic body
JP2020034345A (en) * 2018-08-28 2020-03-05 大日本印刷株式会社 Inspection system and inspection method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Leitfaden zur Inspektion von Oberflächen mit Bildverarbeitung", May 2006 (2006-05-01), Germany, pages 1 - 60, XP055158528, ISBN: 3816770614, Retrieved from the Internet <URL:https://www.vision.fraunhofer.de/VInet-shop/articleLeitfaden.php?artnr=030-211> [retrieved on 20141215] *
TRAXLER LUKAS ET AL: "Fast inline photometric stereo using coherent illumination and multi-TDI speckle reduction", PROCEEDINGS OF THE SPIE, SPIE, US, vol. 11983, 4 March 2022 (2022-03-04), pages 119830S1 - 3, XP060155176, ISSN: 0277-786X, ISBN: 978-1-5106-5738-0, DOI: 10.1117/12.2605537 *

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