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Dokumentenidentifikation DE69723510T2 09.06.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000823629
Titel Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Erkennung und Klassifizierung von Mängeln in Paletten oder ähnlichen Objekten
Anmelder Chep Pooling Systems B.V., Leiderdorp, NL
Erfinder Maravall Gomez Allende, Dario, Boadilla del Monte, 28660 Madrid, ES
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 69723510
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.08.1997
EP-Aktenzeichen 975001314
EP-Offenlegungsdatum 11.02.1998
EP date of grant 16.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2004
IPC-Hauptklasse G01N 21/88

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Erkennen und Klassifizieren von Defekten in Paletten und ähnlichen Elementen und ein System, das unter Verwendung dieses Verfahrens betrieben wird.

Vorrichtungen und Anlagen zum Auswählen von Materialien und Gegenständen, die insbesondere für Sortiermaschinen und Maschinen zum Erfassen von Defekten anwendbar sind, sind bekannt.

Beispielsweise wird in der spanischen Patentanmeldung Nr. 503734 im Namen von Joan Costa Bofill und Pere Martinez Prat eine Vorrichtung zum Auswählen von Materialien und Gegenständen für Sortiermaschinen beschrieben. Diese Vorrichtung besteht aus Bildaufnahmekameras, die mit Verstärkern verbunden sind, die mit A/D-Wandlern und Synchronisations-Trennvorrichtungen verbunden sind. Das Ausgangssignal der Wandler wird einer Verarbeitungseinheit zugeführt, die über eine Gruppe von Elementen, die die Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstandes eingrenzen, mit den Kameras verbunden ist.

In der spanischen Patentanmeldung Nr 8904094 im Namen von Control Vision Computer, S. A. wird eine Anlage zum Erfassen und Aussortieren defekter Abdeckungen oder Deckel für Behälter beschrieben, die aus einem Transportband bzw. einer Transportstrecke, das/die die Abdeckungen oder Deckel transportiert und in der mindestens eine Unterbrechung in der Breitenrichtung ausgebildet ist, einer Lichtquelle und einer Videokamera besteht, die einander zugewandt und jeweils auf einer Seite des Bandes angeordnet sind, wobei die Videokamera ein Ausgangssignal an ein Artificial-Vision-System überträgt, das eine Einrichtung zum Erfassen und Lokalisieren des Vorhandenseins eines Lochs in der Abdeckung oder im Deckel aufweist, um eine Ausstoßeinrichtung anzuweisen, die Abdeckung bzw. den Deckel mit dem Loch vom Transportband zu entfernen.

In der spanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 9302777 im Namen von Aplicaciones Férricas, S. A. wird eine Artificial-Vision-Maschine zur Qualitätskontrolle bei der Herstellung keramischer Pflaster- und Bodenbelagkomponenten beschrieben. Diese Maschine weist ein Band zum Transportieren der zu analysierenden Komponenten auf, das sie mit Hilfe einer Positionierungseinrichtung anhält, zentriert und bezüglich einer Vorrichtung, die eine konstante und gleichmäßige Beleuchtung erzeugt, über eine Sichtvorrichtung lokalisiert, die Variablen der zu analysierenden Komponente empfängt und mit den entsprechenden Variablen einer Elektronikkarte eines Computers vergleicht, der Stellglieder des Systems betätigt, um die Komponenten zu kategorisieren.

Die europäische Patentanmeldung Nr. 0460431 im Namen von Rautaruukii OY betrifft ein Verfahren zum optischen Prüfen eines Bandes, wobei es Ziel des Verfahrens und der entsprechenden Einrichtungen ist, Defekte in der Oberfläche des Bandes zu erfassen.

Außerdem entwickelte der Anmelder 1994 einen Prototyp, der zur automatischen Prüfung einer 800 × 1200 CHEP-Palette durch Artificial-Vision-Techniken vorgesehen ist.

Das Verfahren und das erfindungsgemäße System zum automatischen Erkennen und Kategorisieren von Defekten in Paletten oder ähnlichen Elementen, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, hat zwei allgemeine Ziele, d. h. erstens, die technischen Grundlagen zum Entwickeln eines vollständigen Systems zum automatischen Kategorisieren von Paletten bereitzustellen, das in der Lage ist, alle Defekte, die die Palette aufweisen kann, automatisch zu erkennen. Zweitens ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System zu entwickeln, das in der Lage ist, eine Reihe von Defekten in den Paletten automatisch zu kategorisieren, z. B.:

  • – das Nicht-Vorhandensein einer Komponente;
  • – eine gebrochene oder gespaltene Komponente;
  • – eine Komponente, die von ihrer vorgesehenen Position um mehr als ein vorgegebenes Maß versetzt ist;
  • – eine Komponente, die über vorgegebene Toleranzwerte hinaus zersplittert ist;
  • – eine Komponente, deren Volumen wesentlich vermindert ist;
  • – eine gesprungene oder zerbrochene Komponente oder eine Komponente mit Sprüngen oder Rissen außerhalb vorgegebener Toleranzwerte;
  • – Komponentenabmessungen außerhalb vorgegebener Toleranzwerte;
  • – Defekte im Holz; Knoten oder Astknorren, entrindete Bereiche, Schlitze, usw.;
  • – Defekte in den Nägeln.

Hiervon sind drei von besonderem Interesse:

  • 1. Ein Querbruch in der oberen Plattform;
  • 2. Die Erfassung von Längsrissen, die größer sind als 300 mm;
  • 3. Der Verlust von mehr als 1/3 des Volumens im mittleren Ansatz oder Klotz.

Um die vorstehend erwähnte allgemeine Aufgabe zu lösen, betrachteten die Autoren der Erfindung die folgenden fünf Phasen:

  • 1. Die Entwicklung eines geeigneten Bildaufnahmesystems;
  • 2. Das Erzeugen und Testen von Extraktionsalgorithmen für Ränder und einer Segmentierung;
  • 3. Die Konstruktion einer Vorrichtung zum Erkennen von Defekten;
  • 4. Die Entwicklung einer Benutzerumgebung; und
  • 5. Die Validation des Systems durch Untersuchen eines Probesatzes defekter Paletten.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum automatischen Erkennen und Kategorisieren von Defekten in Paletten mit den Schritten von Patentanspruch 1 bereitzustellen.

Ferner wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 6 bereitgestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bezüglich allen möglichen Defekten aller einzelnen Komponenten oder Elemente der Palette ausgeführt, und anschließend wird für jeden erfaßten Defekt eine spezifische Analyse ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Defekt ein katalogisierter Defekt ist.

Erfindungsgemäß basiert die Analyse der erhaltenen Ergebnisse auf einem Satz digitalisierter Bilder der Paletten, wobei diese Bilder in Computerdateien gespeichert sind; und die Erfassung und Analyse der Defekte wird mit dynamischen Fehlerspezifikationen ausgeführt, auf die Parameter angewendet werden können, um verschiedene Qualitätskriterien zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung zum Bestimmen des Umrisses der Palette einen Schritt zum Hervorheben und Verstärken des Kontrasts des Originalbildes dieser Palette und einen Schritt zum automatischen Setzen bzw. Vergleichen von Schwellenwerten (Thresholding) im Histogramm des hervorgehobenen Bildes aufweist.

Erfindungsgemäß analysiert der Computer insbesondere die gefundenen Defekte, verifiziert, ob ein katalogisierter Defekt vorhanden ist, zeigt den gefundenen Defekt durch eine Identifizierung oder Kennzeichnung an und zeigt den Zustand des Elements der untersuchten Palette an. Außerdem weist der Computer erfindungsgemäß eine Reihe von Dateien mit den digitalisierten Bildern der Palette auf, die Gegenstand der Untersuchung ist.

Das für die Machbarkeitsstudie verwendete Bildaufnahmesystem besteht aus:

  • – einem nicht verknüpften Satz von Videokameras mit ihren jeweiligen Optiken;
  • – einem Pentium PCI PC-Computer;
  • – einer Karte zum Aufnehmen und Verarbeiten eines Bildes mit einer Auflösung von 768 × 576 Pixeln und 258 Werten für die Leuchtkraft auf der Schwarz/Weiß-Skala;
  • – einem Programmpaket zum Verarbeiten digitaler Bilder und für eine Artificial-Vision-Verarbeitung zum automatischen Kategorisieren und Messen der Paletten.

Die im Bildaufnahmesystem verwendete Beleuchtung war äußerst wichtig, wobei zufriedenstellende Ergebnisse mit Licht, das nicht direkt auf die Palette einfällt, und unter Verwendung eines Bildschirms mit schwarzem Hintergrund erhalten wurden, durch den der Kontrast erhöht wird.

Die verwendeten Kameras sind Kameras mit Standard-Videosignalen mit optischen Zusatzkomponenten mit C-Fassung.

Durch die Verwendung eines leistungsstarken Computers, der für eine derartige Verarbeitung erforderlich ist, zusammen mit einer Optimierung der Verarbeitungsalgorithmen konnte eine akzeptable Ansprechzeit erhalten werden.

Die Bildaufnahmeverarbeitung des Computers besteht darin, die Palette geeignet zu beleuchten, das Bild aufzunehmen, es zu digitalisieren und die Palette umzudrehen, so daß verschiedene Verarbeitungen ausgeführt werden können. Die Bilder defekter Paletten können für eine anschließende statistische Analyse von Defekten und eine Untersuchung ihrer Ursachen gespeichert werden.

Der nächste Schritt besteht darin, den Umriß der Palette zu finden, um sie identifizieren zu können, ihre Maße zu erhalten und Defekte zu ermitteln. Dies ist ein kritischer Schritt, um im nächsten Schritt zum Identifizieren der Defekte ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erhalten. Außerdem muß diese Verarbeitung sehr schnell ausgeführt werden, so daß ein Kompromiß zwischen der Qualität der erhaltenen Ränder und der verwendeten Rechenzeit gesucht wurde.

Es wurden mehrere Tests unter Verwendung verschiedenartiger Verfahren zum Bestimmen von Rändern ausgeführt, wobei festgestellt wurde, daß eine geeignete Verarbeitung aus den folgenden Schritten besteht:

  • a. einem Schritt zum Hervorheben und Verstärken des Kontrasts des Originalbildes der Palette;
  • b. einem Schritt zum automatischen Setzen bzw. Vergleichen von Schwellenwerten (Thresholding) im Histogramm des hervorgehoben dargestellten Bildes.

Nachstehend wird dieser Punkt der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, obwohl diese lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen, durch die die Erfindung nicht eingeschränkt werden soll.

1A zeigt ein hervorgehoben dargestelltes Originalbild einer Palette, die Gegenstand einer Untersuchung ist;

1B zeigt die Extraktion des Umrisses der Palette von 1A;

2A zeigt ein hervorgehoben dargestelltes Originalbild einer zweiten Palette;

2B zeigt die Extraktion des Umrisses der Palette von 2A;

3 zeigt das Bild der Palette von 1A, das eine Segmentierung der Elemente oder Komponenten zeigt, wobei das Maximum des vertikalen Graphen den Anfang bzw. das Ende jedes Deckbretts bzw. jeder Planke darstellt; und

4 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Systems.

Gemäß den Figuren besteht, nachdem der Umriß der Palette 1 erhalten worden ist, der nächste Schritt darin, jedes Deckbrett bzw. jede Planke 2 zu segmentieren, weil die Verarbeitung zum Identifizieren der Defekte für jedes Element, aus dem die Palette besteht, einzeln ausgeführt wird. Die Segmentierung besteht grundsätzlich darin, die Elemente des Bildes zu individualisieren, z. B. jedes der fünf oberen Deckbretter oder Planken 2 der Palette zu unterscheiden. In dieser Verarbeitung liefert der verwendete Algorithmus ausgezeichnete Ergebnisse, wobei praktisch 100% der verwendeten Proben segmentiert werden und die Ansprechzeit sehr schnell ist.

Nachdem die einzelnen Elemente segmentiert sind, besteht der nächste Schritt darin, Defekte zu erfassen und zu analysieren. Diese Verarbeitung besteht darin, die Oberfläche jedes Deckbretts bzw. jeder Planke 2) z prüfen, um mögliche Defekte zu suchen. Nachdem ein möglicher Defekt erfaßt worden ist, wird er mit einer Wissensbasis verglichen, die bestätigt, ob der betrachtete Defekt ein kritischer Defekt ist. An diesem Punkt werden die durch den Benutzer vorgegebenen Fehlerspezifikationen berücksichtigt, die dynamisch sind und auf die Parameter angewendet werden können, d. h, die bei der Erkennung von Defekten verwendete Genauigkeit kann modifiziert werden, was ein wesentlicher Aspekt ist, wenn gemäß den Kundenanforderungen verschiedene Qualitätskriterien verwendet werden müssen.

4 zeigt eine Querschnittansicht des Systems zum automatischen Erkennen und Kategorisieren von Defekten in Paletten, wobei dies lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, durch die die Erfindung nicht eingeschränkt werden soll. Das System weist ein automatisches Band von Transportketten 3 auf, die eine Kammer 4 durchlaufen, in der ein Beleuchtungssystem mit einem Satz von acht nicht miteinander verknüpften Videokameras 5 mit ihren jeweiligen optischen Komponenten angeordnet sind, wobei die Kameras in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind. Auf dem Transportband sind außerdem zwei Umdrehvorrichtungen 6 angeordnet, deren Aufgabe darin besteht, die Palette 1 umzudrehen, so daß ihre andere Seite untersucht werden kann. Nachdem die Palette vollständig untersucht worden ist, dreht die zweite Umdrehvorrichtung 6 die Palette 1 auf ihre Normalposition zurück.

Insbesondere wird das erfindungsgemäße System die folgenden automatischen Messungen bezüglich Paletten oder ähnlichen Elementen ausführen:

  • – die acht Außenabmessungen der Palette bezüglich ihres oberen und unteren Teils;
  • – die Breite der Zwischenräume, die entlang der gesamten Palette gemessen werden. Daher werden zwei Messungen für jeden Zwischenraum zwischen Klötzen oder Ansätzen ausgeführt, so daß sechs Messungen pro Zwischenraum und insgesamt zwölf Messungen erhalten werden.
  • – die Höhe der Zwischenräume, wobei die Höhe bezüglich den Innenrändern der sechs äußeren Klötze oder Ansätze gemessen wird, wodurch insgesamt acht Messungen erhalten werden; und
  • – die Höhe der Öffnungen, die bezüglich der Innenränder der der Öffnung entsprechenden Klötze oder Ansätze gemessen wird, so daß insgesamt acht Messungen erhalten werden.

Das System wird schließlich dreißig Messungen für jede Palette ausführen müssen. Der maximale Fehler in den Messungen wird im Worst-Case-Fall zwischen ±5 mm bezüglich des Ist-Wertes betragen.

Es ist sehr wichtig, den Prozeß näher zu erläutern, der zum Kategorisieren der Defekte verwendet worden ist, und der, wie dargestellt wurde, aus zwei Stufen oder Schritten besteht: (a) Erfassen der Defekte, und (b) Kategorisieren der Defekte.

Der erste Schritt dient zum Erfassen aller möglichen Defekte, die in einem einzelnen Element oder einer einzelnen Komponente einer zu prüfenden Palette auftreten können. Es ist in diesem Schritt wesentlich, daß kein Defekttyp "entgeht". Anschließend wird jeder erfaßte Defekt spezifisch analysiert, um zu verifizieren, ob dieser Defekt ein Defekt ist, der katalogisiert worden ist, oder nicht. Diese spezifische Analyse wird, wie vorstehend erwähnt, durch die Benutzerspezifikationen bestimmt, d. h., durch Defektspezifikationen, die gemäß dem Defekttyp, der durch die Analyse erkannt werden soll, extern definiert sein können.

D. h., im ersten Schritt werden alle möglichen Defekte einer Palette erfaßt, und im zweiten Schritt werden nur solche Defekte erkannt oder kategorisiert, die tatsächlich betrachtet werden müssen.

Schließlich zeigt das System die gefundenen Defekte durch eine "rote" Identifizierung oder Kennzeichnung, die unmittelbar über dem Defekt angeordnet ist, und durch eine Meldung an, die anzeigt, ob das betrachtete Element einen zufriedenstellenden Zustand aufweist oder nicht.

Die Analyse der erhaltenen Ergebnisse basiert auf einem in Dateien gespeicherten Satz digitaler Bilder von Paletten. Der Prototyp kategorisiert Defekte, die in den folgenden Elementen oder Komponenten der Palette auftreten:

  • I. Deckbretter oder Planken (außen oder in der Mitte) auf der Oberfläche;
  • II. Klötze oder Ansätze;
  • III. Bodenbretter oder Kufen.

Das System ermöglicht es, die Dateien mit den gespeicherten Palettenbildern direkt zu lesen und jede zu kategorisierende Palette in Echtzeit aufzunehmen.

Die mit dem Probesatz von Paletten erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Tabelle

Die vorstehenden Ergebnisse sollten erläutert werden: die Erfolgsrate (Prozentanteil) wurde basierend auf der Anzahl erfaßter Defekte berechnet. Insgesamt wurden in allen verwendeten Palettenproben alle vorhandenen Defekte erfaßt, einschließlich Defekte, wie beispielsweise Knoten oder Knorren im Holz, Löcher und Makel oder Fehlstellen. Weil der Satz von Defekten auf die drei bereits spezifizierten Defekttypen begrenzt ist, kategorisiert das System in der zweiten Stufe (durch das eingeführte fokussierte Verfahren, das die zu kategorisierenden endgültigen Defekte spezifiziert) nur diejenigen von allen zuvor erfaßten Defekten, die den drei bereits spezifizierten Defekttypen entsprechen.

Die zum Kategorisieren benötigten Zeiten sind aufgrund des hochgradig verbesserten Austestens des Kategorisierungsprogramms sehr gering. Daher zeigt die vorstehende Tabelle, daß die maximale Kategorisierungszeit für jedes Palettenbild oder jede Aufnahme nicht länger ist als 3 Sekunden.

Natürlich wird die endgültige Zeit zum Kategorisieren einer Palette von der Anzahl der für jede Palette aufzunehmenden Bilder oder Aufnahme abhängen. In erster Näherung wurde geschätzt, daß etwa 8 Aufnahmen pro Palette erforderlich sind: für die Vorderseite, die Rückseite, die zwei Seiten und mehrere zusätzliche Aufnahmen von verschiedenen Winkeln. Weil diese Aufnahmen unabhängig voneinander gemacht werden können, kann aufgrund des parallelen Ablaufs der Verarbeitung zum Kategorisieren jeder Aufnahme oder jedes Bildes die Gesamtzeit für die Kategorisierung einer Palette der Zeit zum Kategorisieren der langsamsten Aufnahme gleichen.

Außerdem wird durch die Verwendung sukzessiver Verfeinerungsstrukturen die mittlere Palettenkategorisierungszeit reduziert. Diese Idee basiert grundsätzlich darauf, daß die gesamte Defektidentifizierungsverarbeitung nur bezüglich solcher Paletten ausgeführt wird, die defekt sind. Für Paletten, die einen zufriedenstellenden Zustand haben, muß nicht die gesamte Verarbeitung ausgeführt werden. Zu diesem Zweck zeigt eine anfängliche "ungefähre" Identifizierung an, ob die Palette, die Gegenstand der Identifizierung ist, ein Kandidat ist, der den ein oder anderen Defekt aufweisen kann. Wenn dies der Fall ist, besteht der nächste Schritt in einer "feineren" Identifizierung, die es ermöglicht, den möglichen Defekt zu erfassen. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Palette als Palette identifiziert, die "einen zufriedenstellenden Zustand" hat, und die Verarbeitung schreitet zur nächsten Palette fort. Auf diese Weise werden nicht alle Paletten einer vollständigen Verarbeitung unterzogen, sondern nur defekte Paletten.

Außerdem würde, wenn die Anforderungen für die Defekterfassung gelockert werden, was erforderlich sein kann, um zu erreichen, daß die Anzahl zu reparierender, defekter Paletten nicht übermäßig ansteigt, d. h., wenn weniger strenge Defektspezifikationen verwendet werden, die Kategorisierungszeit proportional abnehmen. Daher sollte betont werden, daß es hinsichtlich der Spezifikationen für die zu erfassenden Defekte wichtig ist, Parameter auf das System anzuwenden.

Durch die Anwendung von Parametern kann das System leicht für alle Palettentypen angepaßt werden, wobei der Satz von zu untersuchenden Paletten manuell oder automatisch ausgewählt werden kann. Durch die Anwendung von Parametern können außerdem verschiedene Qualitätsstandards gemäß den durch jeden Kunden geforderten Kriterien als Funktion der Endqualität der durch jeden Kunden zu empfangenden Palette definiert werden. Dadurch wird die Prüfzeit beeinflußt, weil, wenn ein Qualitätsstandard festgelegt wird, der strenger ist als ein anderer, die Erkennungszeit proportional zunehmen wird.

Vorteile der Verwendung eines automatischen Erkennungssystems

Eines der Ziele, die durch die Installation eines automatischen Kategorisierungssystems erreicht werden soll, ist zweifellos die Erhöhung der Produktqualität. Es existieren mehrere Gründe, die dazu beitragen, dieses Ziel zu erreichen.

  • – Die Kategorisierungskriterien werden objektiv festgelegt: Die manuelle Erkennungsverarbeitung überläßt die Kategorisierungsentscheidung der Entscheidung einer Bedienungsperson, die die Palette prüft. Diese Entscheidung kann zwischen zwei Bedienungspersonen oder auch bezüglich der gleichen Bedienungsperson in Abhängigkeit von Faktoren variieren, wie beispielsweise bei unzureichender oder fehlender Beleuchtung, in Abhängigkeit von der Müdigkeit der Bedienungsperson, der Konzentrationsfähigkeit der Bedienungsperson, usw. Ein automatisches Kategorisierungssystem verwendet immer die gleichen Kriterien.
  • – Auf die Kategorisierungskriterien können Parameter angewendet werden: Dieses Merkmal ermöglicht es, verschiedene Qualitätsstandards gemäß den Anforderungen der Kunden festzulegen, um nicht nur die Kategorisierungszeit, sondern auch die Qualität der durch Kunden empfangenen Paletten zu optimieren. Einige dieser Variablen, auf die Parameter angewendet werden können, sind: a) die Meßwerte verschiedener Modelle, b) die Kriterien zum Kategorisieren von Defekten unter Verwendung einer Wissensbasis, die Information über verschiedene Qualitätsstandards enthält.
  • – Kontinuierlicher Betrieb: Nachdem diese Systeme installiert sind, sind sie in der Lage, 24 Stunden pro Tag zu arbeiten, weil sich die äußeren Bedingungen nicht ändern. Die Anzahl der pro Tag verarbeiteten Paletten würde dadurch erheblich zunehmen.
  • – Statistische Analyse und Überwachung der Paletten: eine automatische Erkennung von Defekten ermöglicht eine Kontrolle des Palettenzyklus. Nachdem die Palette kategorisiert ist, kann ein Strichcode zum Spezifizieren des Defekttyps der Palette hinzugefügt werden. Dadurch muß die Palette bei ihrer Ankunft in einer Reparaturwerkstatt nicht erneut untersucht werden, sondern es muß lediglich der Code gelesen werden, um die Palette anschließend zu reparieren. Außerdem könnte der Code Informationen über das Datum und den Ort der letzten Prüfung enthalten, wodurch die Lebensdauer der Paletten, Kunden, die das Material am meisten beschädigen, Sendungen, die einen charakteristischen Defekt enthalten, usw. kontrolliert werden könnten.
  • – Qualitätskontrolle unmittelbar nach der Fertigung: Das System mißt implizite die Abmessungen jeder Palette. Die Prüfung der Abmessungen ist eine noch schnellere Verarbeitung als die Erfassung von Defekten. Diese Prüfung kann ausgeführt werden unmittelbar nachdem die Paletten die Montagestraße verlassen, wobei jene Paletten, die nicht die korrekten Abmessungen (innerhalb vorgegebener Toleranzen) haben, ausgesondert werden können. Auf diese Weise kann die Qualität der Paletten hinsichtlich der Maßgenauigkeit und des Nicht-Vorhandenseins von Defekten zertifiziert werden.
Zusammenfassungen
  • I. Es wurde eine Analyse hinsichtlich der Machbarkeitsbedingungen für ein anschließendes Projekt zum automatischen Kategorisieren einer Reihe von Defekten ausgeführt, wobei zusammenfassend zunächst festgestellt wurde, daß die allgemeine Kategorisierung mit den in dieser Machbarkeitsstudie entwickelten Algorithmen möglich ist.
  • II. Es wurde ein System konstruiert, das in der Lage ist, einen aus einem Gesamtsatz von Defekten ausgewählten Teilsatz von Defekten in Echtzeit zu erkennen, wobei dieser Teilsatz verwendet worden ist, um das Leistungsvermögen des Systems unter Verwendung eines Satzes defekter Paletten zu bewerten. Die mittlere Erkennungszeit beträgt weniger als 3 Sekunden. Es muß jedoch die Tatsache berücksichtigt werden, daß für jede Palette mehrere Bilder aufgenommen werden müssen. Dies bedeutet nicht, daß die Zeit zum Untersuchen der vollständigen Palette zunehmen wird, weil durch die parallele Verarbeitung der Algorithmen eine Mehrprozessorarchitektur gewählt werden kann.
  • III. Die Anwendung von Parametern stellt einen der wesentlichen Vorteile des Systems dar, weil schnell von einem Modell zu einem anderen Modell umgeschaltet oder ein anderer Qualitätsstandard spezifiziert werden kann.

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum automatischen Erkennen und Kategorisieren von Defekten in Paletten oder ähnlichen Elementen, wobei die zu analysierende Palette (1) gegen einen dunklen Hintergrund indirekt beleuchtet und ein Bild der Palette aufgenommen, digitalisiert und an einen Computer übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist:

    Transportieren der Palette (1) in ihrer normalen Position in eine Kammer (4), in der ein Beleuchtungssystem mit einem Satz nicht miteinander verbundener oder verknüpfter Videokameras (5) bereitgestellt wird, wobei die Videokameras jeweilige Optiken aufweisen und in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind;

    Aufnehmen mehrerer Bilder von einer Seite der Palette (1) durch die Videokameras (5) und anschließend, nachdem die Palette umgedreht wurde, von der anderen Seite der Palette, um den Umriß und damit die Außenabmessungen der Palette, die Breite und die Höhe der Zwischenräume zwischen ihren Klötzen oder Ansätzen sowie die Höhe der Palettenöffnungen zu bestimmen und Defekte zu lokalisieren, wobei die aufgenommenen Bilder digitalisiert und zur Weiterverarbeitung an einen Computer übertragen werden;

    Entfernen der Palette (1) aus der Kammer (4) und erneutes Umdrehen der Palette, um die Palette in ihre normale Position zu bringen;

    Segmentieren jedes der in den aufgenommenen Bildern enthaltenen Elemente der Palette (1), d. h. ihrer Deckbretter oder Planken (2), ihrer Klötze oder Ansätze und ihrer Bodenbretter oder Kufen, um diese Elemente in den Bildern zu individualisieren; und

    Erfassen und Analysieren des Defekts oder der Defekte, die in jedem der segmentierten Elemente gefunden wurden, mit Hilfe des Computers unter Berücksichtigung katalogisierter Fehlerspezifikationen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung bezüglich allen möglichen Defekten jedes der Elemente der Palette ausgeführt wird und anschließend eine spezifische Analyse an jedem erfaßten Defekt ausgeführt wird, um zu bestimmen, ob dieser ein katalogisierter Defekt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse der erhaltenen Ergebnisse auf einem Satz digitalisierter Bilder der Paletten basiert, wobei diese Bilder in Computerdateien gespeichert sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und die Analyse der Defekte mit dynamischen Fehlerspezifikationen ausgeführt wird, auf die Parameter angewendet werden können, um verschiedene Qualitätskriterien zu erhalten.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Umrisses der Palette einen Schritt zum hervorgehobenen Darstellen und Vergrößern des Originalbildes der Palette und zum automatischen Bestimmen der Schwellenwerte des Histogramms des hervorgehoben dargestellten Bildes aufweist.
  6. System zum automatischen Erkennen und Kategorisieren von Defekten in Paletten oder ähnlichen Elementen, wobei das System unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 betrieben wird und eine Einrichtung zum Beleuchten der zu analysierenden Palette (1) gegen einen dunklen Hintergrund, zum Aufnehmen eines Bildes der Palette, Digitalisieren des Bildes und Übertragen des Bildes an einen Computer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner aufweist:

    eine Kammer (4), die ein Beleuchtungssystem und einen Satz von Videokameras (5) mit jeweiligen Optiken aufweist, wobei die Videokameras nicht miteinander verbunden oder verknüpft und in einem vorgegebenen wechselseitigen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Kammer (4) dazu geeignet ist, Paletten (1) aufzunehmen, die über ein automatisches Band von Transportketten (3) zugeführt und in ihrer normalen Position angeordnet sind, so daß die Videokameras (5) mehrere Bilder der Paletten (1) in dieser Position aufnehmen können;

    eine in der Kammer (4) angeordnete erste Vorrichtung (6) zum Umdrehen der Paletten, so daß die Videokameras (5) eine andere Vielzahl von Bildern der Paletten (1) in ihrer umgedrehten Position aufnehmen können, wobei die in beiden Positionen der Paletten (1) aufgenommenen Videobilder mit Hilfe einer Digitalisierungskarte digitalisiert werden, bevor sie zur Weiterverarbeitung an einen Computer übertragen werden; und

    eine außerhalb der Kammer (4) angeordnete zweite Vorrichtung (6) zum erneuten Umdrehen der Paletten (1), um sie in ihre normale Position zu bringen.
  7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer die gefundenen Defekte spezifisch analysiert, verifiziert, ob ein katalogisierter Defekt vorhanden ist, den gefundenen Defekt mit Hilfe einer Identifikationseinrichtung kennzeichnet und den Zustand des Elements der Palette anzeigt.
  8. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer eine Serie von Dateien mit den digitalisierten Bildern der Paletten aufweist.
  9. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Parameter auf das System angewendet werden können.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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