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Dokumentenidentifikation DE19911896A1 04.11.1999
Titel Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit von Gegenständen
Anmelder ibea Ingenieurbüro für Elektronik und Automation GmbH, 22525 Hamburg, DE
Erfinder Lübcke, Holger, 25474 Ellerbek, DE
Vertreter Patentanwälte Hauck, Graalfs, Wehnert, Döring, Siemons, 20354 Hamburg
DE-Anmeldedatum 17.03.1999
DE-Aktenzeichen 19911896
Offenlegungstag 04.11.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.11.1999
IPC-Hauptklasse G01N 21/88
IPC-Nebenklasse G01M 11/08   
IPC additional class // H04N 7/18  
Zusammenfassung Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit von Gegenständen, mit einer mehrere Lichtquellen aufweisenden Beleuchtungsvorrichtung, die oberhalb einer Diffusorplatte angeordnet ist, einer Videokamera, deren Objektiv zu einer Öffnung in der Diffusorplatte ausgerichtet ist und einer einen Rechner enthaltenden Auswertevorrichtung, in der ein Sollbild oder Sollgraubild von vorab definierten Flächen des Gegenstands gespeichert ist/sind, mit dem das von der Kamera aufgenommene Bild verglichen wird/werden zwecks Erzeugung eines Auswerfsignals, wenn die Abweichung zwischen Ist- und Sollwert eine vorgegebene Größe aufweist, wobei die Beleuchtungsvorrichtung ständig eingeschaltete Weißlichtlampen aufweist und die Videokamera ein Nadelöhrobjektiv aufweist, das durch eine kleine Öffnung in der Diffusorplatte unmittelbar auf den zu prüfenden Gegenstand ausgerichtet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit von Gegenständen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus US 5 365 084 ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der eine Diffusorkuppel vorgesehen ist, in deren Äquatorialebene sich der beleuchtete Gegenstand befindet. Die Beleuchtung erfolgt über eine Reihe von lichtemittierenden Dioden auf der Außenseite der Kuppel. Im Scheitelpunkt der Kuppel ist eine Öffnung vorgesehen zur Aufnahme des Objektivs einer Videokamera. In einem Rechner ist ein Sollwert oder sind Sollgrauwerte von vorab definierten Flächen des Gegenstandes gespeichert. Es erfolgt ein Vergleich mit dem von der Kamera aufgenommenem Bild.

Aus dieser Schrift sowie WO 91/04634 ist bekanntgeworden, eine Diffusorplatte vorzusehen und oberhalb der Diffusorplatte ein Muster von lichtemittierenden Dioden anzuordnen. Die Diffusorplatte weist eine Öffnung auf, der ein halbdurchlässiger Spiegel zugeordnet ist zur Umlenkung des vom Gegenstand reflektierten Lichts auf die Objektive von zwei Videokameras. Die eine Videokamera ist mit der optischen Achse zur Mitte der Öffnung in eine Diffusorplatte ausgerichtet, während die zweite Videokamera parallel angeordnet ist. Die lichtemittierenden Dioden werden im Blitzlichtbetrieb gefahren.

Aus den erwähnten Schriften ist auch bekanntgeworden, eine Beleuchtung mit Rot- oder Grünlicht vorzusehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dadurch keine homogene Ausleuchtung bewirkt werden kann, so daß nicht jede Unregelmäßigkeit der Oberfläche oder der Bedruckung oder dergleichen des zu prüfenden Gegenstandes erkannt werden kann.

Die Kamera wird synchron mit den Beleuchtungsquellen betätigt. Ein derartiger Betrieb ist verhältnismäßig aufwendig. Da die Gegenstände zumeist nacheinander in relativ großer Schnelligkeit in die Prüfzone befördert werden, muß sichergestellt sein, daß der zu prüfende Gegenstand sich exakt an einer vorgegebenen Stelle befindet, wenn der Impuls ausgelöst wird. Die Auslösung des Impulses erfolgt zumeist durch eine Lichtschranke, die sich in Förderrichtung der Gegenstände vor der Bildaufnahmestelle befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit von Gegenständen zu schaffen, die einfach aufgebaut und betrieben werden kann und die eine optimale Ausleuchtung des zu prüfenden Gegenstandes sicherstellt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Beleuchtungsvorrichtung Weißlichtlampen auf, vorzugsweise Weißlichtsofitten, die ständig eingeschaltet sind. Die Verwendung von Weißlichtlampen, die permanent strahlen, hat den Vorteil, daß eine optimale Ausleuchtung der zu prüfenden Gegenstände stattfindet. Die Beleuchtung erfolgt mit einem naturgetreuen Farbspektrum, so daß die Kamera die zu prüfende Fläche relativ genau entsprechend ihrer Auflösung identifizieren kann. Die durch den Prüfvorgang erzeugte Fehlerrate ist denkbar gering.

Die Beleuchtung des zu prüfenden Gegenstands erfolgt wie an sich bekannt über eine Diffusorplatte. Erfindungswesentlich ist jedoch ferner, daß die Diffusorplatte nur eine sehr kleine Öffnung enthält, die mit der Objektivöffnung der Videokamera ausgerichtet ist. Die Videokamera verwendet ein sogenanntes Nadelöhrobjektiv mit einem entsprechend kleinen Durchmesser. Bei Gegenständen, die nicht besonders große räumliche Ausdehnungen haben, erweist sich die erfindungsgemäße Vorrichtung als äußerst empfindlich und genau. Auch kleinste unerwünschte Änderungen in der Oberflächenbeschaffenheit der Gegenstände werden mit kleinster Fehlerrate ermittelt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Diffusorplatte auf einer Blendenplatte angeordnet ist und eine Blendenöffnung überdeckt. Der zu prüfende Gegenstand wird, vorzugsweise mit Hilfe einer geeigneten Fördervorrichtung, in den Bereich der Blendenöffnung gefahren.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Weißlichtlampen auf konzentrischen Kreisen um die kleine Öffnung in der Diffusorplatte als Mittelpunkt angeordnet. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Ausleuchtung des zu prüfenden Gegenstands erhalten.

Die Lichtquellen, vorzugsweise Sofitten-Weißlichtlampen, sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung an einer Platte angebracht, die ihrerseits die Videokamera hält. Die Platte stützt sich vorzugsweise auf der Blendenplatte ab. Die gesamte Anordnung kann von einem Gehäuse aufgenommen werden, dessen Boden von der Blendenplatte gebildet ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt die Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 bei abgenommener Gehäuseoberseite.

In Fig. 1 ist eine Videokamera 10 zu erkennen mit einem Objektiv 12, das als sogenanntes Nadelöhrobjektiv ausgebildet ist. Das Objektiv 12 ist an eine Diffusorplatte 14 herangeführt, die im Bereich des Objektivs eine relativ kleine Öffnung 16 aufweist. Der Durchmesser der Öffnung 16 entspricht etwa dem Durchmesser der Austrittsöffnung des Nadelöhrobjektivs 12.

Die Diffusorplatte 14, die zum Beispiel aus einem milchig durchscheinenden Material besteht, ist auf einer Blendenplatte 18 angeordnet, welche zugleich den Boden eines Gehäuses 20 bildet. Die Blendenplatte 18 ist über Füße 22 am Untergrund abgestützt.

Über Stützen 24 ist eine Platte 26 an der Blendenplatte 18 abgestützt. Sie enthält an der Unterseite eine Anordnung aus 40 Weißlicht-Sofittenlampen 28, die, wie in Fig. 2 zu erkennen, auf mehreren Kreisen angeordnet sind konzentrisch zur Öffnung 26.

Die Videokamera 10 ist über eine Blechhalterung 30 an der Platte 26 befestigt. Die Blendenplatte 18 weist eine Blendenöffnung 32 auf, die von der Diffusorplatte 14 überdeckt wird. Der Durchmesser der Blendenöffnung 32 entspricht annähernd dem Durchmesser des äußeren Kreises der Weißlichtlampen 28. Die zu prüfenden Gegenstände, wie der Gegenstand 34 in Fig. 1 wird mit Hilfe einer Transportvorrichtung 36 unter die Diffusorplatte 14 bewegt. Eine Lichtschranke 38 stellt fest, wenn der zu prüfende Gegenstand 34 in den zu prüfenden Bereich gelangt.

Die Weißlichtlampen 28 sind permanent eingeschaltet. Der Betrieb der Videokamera 10 wird durch die Lichtschranke 38 gesteuert und entsprechend der nicht gezeigte Rechner, der das jeweils aufgenommene Bild mit einem gespeicherten Sollbild vergleicht.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit von Gegenständen, mit einer mehrere Lichtquellen aufweisenden Beleuchtungsvorrichtung, die oberhalb einer Diffusorplatte angeordnet ist, einer Videokamera, deren Objektiv zu einer Öffnung in der Diffusorplatte ausgerichtet ist und einer einen Rechner enthaltenden Auswertevorrichtung, in der ein Sollbild oder Sollgraubild von vorab definierten Flächen des Gegenstands gespeichert ist/sind, mit dem das von der Kamera aufgenommene Bild verglichen wird/werden zwecks Erzeugung eines Auswerfsignals, wenn die Abweichung zwischen Ist- und Sollwert eine vorgegebene Größe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung ständig eingeschaltete Weißlichtlampen (28) aufweist und die Videokamera (10) ein Nadelöhrobjektiv (12) aufweist, das durch eine kleine Öffnung (16) in der Diffusorplatte (14) unmittelbar auf den zu prüfenden Gegenstand (34) ausgerichtet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusorplatte (14) auf einer Blendenplatte (18) angeordnet ist und eine Blendenöffnung (32) überdeckt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weißlichtlampen (28) auf mehreren konzentrischen Kreisen um die kleine Öffnung (16) der Diffusorplatte (14) als Mittelpunkt angeordnet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sofitten-Weißlichtlampen (28) vorgesehen sind.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (28) an einer Platte (24) angebracht sind, an der auch die Videokamera (10) befestigt ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (26) an der Blendenplatte (18) abgestützt ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (16) in der Diffusorplatte (14) im Durchmesser etwa dem Durchmesser der Objektiv-Austrittsöffnung entspricht.






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