DE102014207095A1

DE102014207095A1 - Kantenmessungs-Videowerkzeug mit robustem Kantenunterscheidungs-Spielraum

Info

Publication number: DE102014207095A1
Application number: DE102014207095.3A
Authority: DE
Inventors: Robert Kamil Bryll
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2014-10-30
Also published as: JP6355411B2; JP2014215301A; CN104121852A; US20140321731A1; US8917940B2; CN104121852B

Abstract

Ein zuverlässiges Verfahren zum Unterscheiden zwischen einer Vielzahl von Kanten in einer ”Region of interest” eines Kantenmerkmal-Videowerkzeugs in einem maschinellen Bilderkennungssystem umfasst das Ermitteln einer Abtastrichtung und eines Helligkeitsgradienten-Schwellenwerts und das Festlegen zugehöriger Gradientenerhebungen. Es kann erforderlich sein, dass der Gradienten-Schwellenwert in einen Maximalbereich fällt, welcher auf bestimmten Eigenschaften eines aus einem Bild der ”Region of interest” abgeleiteten Helligkeitsgradientenprofils beruht. Gradientenerhebungen sind durch Grenzen an aufeinanderfolgenden Kreuzungspunkten zwischen dem Helligkeitsgradientenprofil und der Kantengradientenschwelle definiert. Eine einzelne Erhebung darf Gradienten-Extremwerte, welche einer Vielzahl von jeweiligen Kanten entsprechen, enthalten. Ein Gradientenerhebungs-Zählparameter, welcher die Lage der ausgewählten Kante in Bezug auf die definierten Gradientenerhebungen anzeigt, wird automatisch ermittelt. Der Gradientenerhebungs-Zählparameter kann der Abtastrichtung entsprechen.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein Inspektionssysteme mit maschineller Bilderkennung und insbesondere eine robuste, genaue Kantenlagen-Ermittlung für nah beieinander liegende Kanten.
HINTERGRUND
Präzisions-Inspektionssysteme mit maschineller Bilderkennung (oder kurz ”Bilderkennungssysteme”) können verwendet werden, um präzise Größenmessungen überprüfter Objekte zu erzielen und verschiedene weitere Objekteigenschaften zu überprüfen. Solche Systeme können einen Computer, eine Kamera und eine Optik sowie einen Präzisionstisch, welcher in mehreren Richtungen beweglich ist, enthalten, um eine Werkstückinspektion zu ermöglichen. Ein beispielhaftes System nach dem Stand der Technik, welches als ein Universal-”Offline”-Präzisions-Bilderkennungssystem beschrieben werden kann, ist die handelsübliche QUICK VISION^®-Serie von Bilderkennungssystemen auf PC-Basis und die QVPAK^®-Software, welche von der in Aurora, Illinois ansässigen Mitutoyo America Corporation (MAC) erhältlich sind. Die Merkmale und die Arbeitsweise der QUICK VISION^®-Serie von Bilderkennungssystemen und der QVPAK^®-Software sind zum Beispiel in der Betriebsanleitung zum QVPAK 3D-CNC-Bilderkennungs-Messgerät, veröffentlicht im Januar 2003, und der Bedienungsanleitung zum QVPAK 3D-CNC-Bilderkennungs-Messgerät, veröffentlicht im September 1996, welche hiermit jeweils in ihrer Gesamtheit durch Verweis einbezogen werden, allgemein beschrieben. Diese Art von System ist in der Lage, eine mikroskopartige Optik zu verwenden und den Tisch zu bewegen, um Inspektionsbilder kleiner oder relativ großer Werkstücke bei verschiedenen Vergrößerungen zu liefern.
Universal-Präzisions-Inspektionssysteme mit maschineller Bilderkennung wie das QUICK VISION^TM-System sind außerdem gewöhnlich programmierbar, um eine automatisierte Videoinspektion zu ermöglichen. Solche Systeme enthalten üblicherweise GUI-Merkmale und fest vorgegebene Bildanalyse-Videowerkzeuge”, damit sie auch durch ”unkundige” Bediener bedient und programmiert werden können. Zum Beispiel zeigt US-Patent Nr. 6 542 180 , welches in seiner Gesamtheit durch Verweis hierin einbezogen wird, ein Bilderkennungssystem auf, welches automatisierte Videoinspektion einschließlich des Einsatzes verschiedener Videowerkzeuge verwendet. Zu beispielhaften Videowerkzeugen zählen Kantenlokalisierungswerkzeuge, welche manchmal als ”Box Tools” bezeichnet werden, welche verwendet werden, um ein Kantenmerkmal eines Werkstücks zu lokalisieren. Zum Beispiel zeigt das gemeinsam übertragene US-Patent Nr. 7 627 162 , welches in seiner Gesamtheit durch Verweis hierin einbezogen wird, verschiedene Anwendungen von ”Box Tools” auf.
Die den speziellen Ablauf von Inspektionsvorgängen (d. h. wie jedes Bild zu erfassen ist und wie jedes erfasste Bild zu analysieren/überprüfen ist) enthaltenden Maschinensteueranweisungen werden gewöhnlich als ein ”Teileprogramm” oder ”Werkstückprogramm”, welches für die einzelne Werkstückkonfiguration kennzeichnend ist, gespeichert. Zum Beispiel legt ein Teileprogramm fest, wie jedes Bild zu erfassen ist, zum Beispiel wie die Kamera bezüglich des Werkstücks zu positionieren ist, bei welcher Beleuchtungsstärke, bei welcher Vergrößerung usw. Ferner legt das Teileprogramm fest, wie ein erfasstes Bild zu analysieren/überprüfen ist, zum Beispiel unter Verwendung eines oder mehrerer Videowerkzeuge wie Kanten-/Randerkennungs-Videowerkzeuge.
Videowerkzeuge (oder kurz ”Werkzeuge”) und andere Merkmale einer graphischen Benutzeroberfläche können von Hand verwendet werden, um manuelle Inspektions- und/oder Maschinensteuerungsvorgänge (im ”Handbetrieb”) zu vollbringen. Ihre Einrichtparameter und ihre Arbeitsweise können auch im Lernmodus aufgezeichnet werden, um automatische Inspektionsprogramme oder ”Teileprogramme” zu erstellen. Videowerkzeuge können zum Beispiel Kanten-/Randerkennungswerkzeuge, Autofokussierwerkzeuge, Form- oder Mustervergleichswerkzeuge, Größenmesswerkzeuge und dergleichen enthalten.
Verschiedene Verfahren zum Lokalisieren von Kantenmerkmalen in Werkstückbildern sind bekannt. Zum Beispiel sind verschiedene Algorithmen bekannt, welche Helligkeitsgradienten-Operatoren auf Bilder anwenden, die ein Kantenmerkmal enthalten, um dessen Lage zu ermitteln, z. B. ein Canny-Kantendetektor oder ein Differential-Kantendetektor. Solche Kantenerkennungs-Algorithmen können in den Inspektionssystemen mit maschineller Bilderkennung enthalten sein, welche auch sorgfältig konfigurierte Beleuchtungs- und/oder spezielle Bildverarbeitungsverfahren verwenden, um Helligkeitsgradienten zu erhöhen oder Kantenlokalisierungs-Genauigkeit und -Wiederholbarkeit anderweitig zu verbessern.
Einige maschinelle Bilderkennungssysteme (z. B. die die oben beschriebene QVPAK^®-Software verwendenden) stellen Kantenlokalisierungs-Videowerkzeuge bereit, welche über einstellbare Parameter für einen Kantenerkennungs-Algorithmus verfügen. In bestimmten Realisierungen können die Parameter zu Anfang, in einem Lernmodus, für eine Kante an einem typischen Werkstück ermittelt und dann in einem Betrieb verwendet werden, um die entsprechende Kante eines gleichen Werkstücks zu finden. Wenn erwünschte Kantenerkennungsparameter im Lernmodus schwierig oder unmöglich automatisch zu ermitteln sind, kann der Benutzer es vorziehen, die Parameter von Hand einzustellen. Jedoch werden gewisse Kantenerkennungsparameter (z. B. hierin grob dargestellte Schwellen wie TH und THS) als für die Mehrheit der Benutzer (z. B. relativ unerfahrene Benutzer) schwer verständlich angesehen, und wie deren Einstellung sich auf eine bestimmte Kantenerkennungsoperation auswirkt, wird als schwierig visualisierbar angesehen. Die Einstellungen der Parameter können sich durch die Vielfalt von Kantenzuständen und Werkstück-Werkstoffen bei Schwankungen von Teil zu Teil, welche man beim Programmieren und Verwenden eines Universal-Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung antrifft, weiter verkomplizieren. Ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes System, welche relativ unerfahrenen Benutzern gestatten, die Parameter von Kantenlokalisierungs-Videowerkzeugen so einzustellen, dass sie verwendet werden können, um eine Vielzahl von Kantenarten zuverlässig zu überprüfen, wäre wünschenswert. Spezieller sind ein Verfahren und ein System zum Verbessern der Kantenerkennungs-Zuverlässigkeit in einer ”Region of interest”, welche eine Vielzahl von Kanten enthält, wünschenswert.
KURZBESCHREIBUNG
Diese Kurzbeschreibung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, welche unten in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Kurzbeschreibung ist nicht dazu gedacht, Hauptmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, und sie ist auch nicht dazu gedacht, als eine Unterstützung beim Ermitteln des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden.
Hierin wird ein Verfahren zum Verbessern der Kantenerkennungs-Zuverlässigkeit, wenn zwischen einer Vielzahl von Kanten in einer ”Region of interest” eines in einem Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung enthaltenen Kantenmerkmal-Videowerkzeugs unterschieden wird, offenbart. Das Verfahren umfasst: das Bereitstellen eines Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, welches umfasst: eine ”Region of interest” (ROI), durch eine Vielzahl von Kantenerkennungsparametern einschließlich einer Kantengradientenschwelle, einer Profil-Abtastrichtung und eines Gradientenerhebungs-Zählparameters gesteuerte Kantenerkennungs-Operationen sowie eine einen ”Region of interest”-Anzeiger und ein Kantenauswahlelement enthaltende Videowerkzeug-GUI; das Plazieren eines Werkstücks in einem Sichtfeld des Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung; das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um eine eine Vielzahl von Kantenmerkmalen enthaltende ROI in einem erfassten Bild des Werkstücks festzulegen; das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um ein Kantenmerkmal innerhalb der ROI, welches die ausgewählte Kante sein soll, die durch die Kantenerkennungs-Operationen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs erkannt wird, auszuwählen; das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Profil-Abtastrichtung und die Kantengradientenschwelle zu ermitteln; und das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um den der Profil-Abtastrichtung und der Kantengradientenschwelle entsprechenden Gradientenerhebungs-Zählparameter automatisch zu ermitteln.
Das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Kantengradientenschwelle zu ermitteln, umfasst: das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Kantengradientenschwelle innerhalb eines Maximalbereichs einzustellen, welcher einen Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante als die eine Grenze und eine entgegengesetzte Grenze hat, welche nicht weiter vom Extremwert der ausgewählten Kante entfernt ist als ein begrenzender der beiden benachbarten Gradientenprofil-Extremwerte der beiden benachbarten Extremwerte, welche entlang eines Helligkeitsgradientenprofils über die ausgewählte Kante in der ”Region of interest” neben dem Extremwert der ausgewählten Kante liegen und welche eine dem Extremwert der ausgewählten Kante entgegengesetzte Polarität haben (z. B. wenn ein Extremwert eine ”Spitze” ist, ist die diesem Extremwert entgegengesetzte Polarität ein ”Tal”, und umgekehrt). In einem solchen Fall kann der Extremwert der ausgewählten Kante dadurch entweder der erste oder der letzte entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung in seiner zugehörigen Gradientenerhebung angetroffene Extremwert sein.
Das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um den der ermittelten Profil-Abtastrichtung und der ermittelten Kantengradientenschwelle entsprechenden Gradientenerhebungs-Zählparameter automatisch zu ermitteln, umfasst das Durchführen automatischer Operationen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, welches so konfiguriert ist, dass der Gradientenerhebungs-Zählparameter Bedingungen erfüllt, welche beinhalten: (a) Gradientenerhebungen sind durch Grenzen entlang des Helligkeitsgradientenprofils an aufeinanderfolgenden Kreuzungspunkten zwischen dem Helligkeitsgradientenprofil und der ermittelten Kantengradientenschwelle für mindestens die Kreuzungspunkte, welche entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante angetroffen werden, definiert; (b) eine einzelne Gradientenerhebung darf eine Vielzahl von Gradienten-Extremwerten enthalten, welche einer Vielzahl von jeweiligen Kanten entlang des Helligkeitsgradientenprofils zwischen den durch die Bedingung (a) definierten Grenzen entsprechen; und (c) der Gradientenerhebungs-Zählparameter zeigt die Lage der ausgewählten Kante in Bezug auf die definierten Gradientenerhebungen an. Zum Beispiel zeigt der Gradientenerhebungs-Zählparameter in einer Ausführungsform die Gradientenerhebung an, welche den Extremwert der ausgewählten Kante enthält. In einem solchen Fall kann eine entsprechende Signalverarbeitung verwendet werden, um die ausgewählte Kante gemäß hierin in groben Zügen dargestellten Prinzipien zuverlässig und robust zu lokalisieren. Mit Gradientenerhebungen zusammenhängende Konzepte werden unten anhand der beigefügten Figuren ausführlicher beschrieben.
In einigen Ausführungsformen ist der begrenzende der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte (das heißt, derjenige, welcher den Maximalbereich begrenzt) derjenige, welcher dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt. In einem solchen Fall kann der Extremwert der ausgewählten Kante dadurch der einzige in seiner zugehörigen Gradientenerhebung angetroffene Extremwert sein, was bei einer minimalen zusätzlichen Signalverarbeitung zum Lokalisieren dieses Extremwerts eine gute Erkennungszuverlässigkeit gestatten kann. In weiteren Ausführungsformen kann der begrenzende der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte unabhängig davon, ob er dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt, derjenige sein, welcher dem benachbarten Extremwert entspricht, welcher entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante angetroffen wird. In einem solchen Fall kann der Extremwert der ausgewählten Kante dadurch der erste entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung in seiner zugehörigen Gradientenerhebung angetroffene Extremwert sein, was bei einer sehr einfachen Signalverarbeitung zum Lokalisieren dieses Extremwerts eine gute Erkennungszuverlässigkeit gestatten kann.
In weiteren Ausführungsformen kann der begrenzende der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte unabhängig davon, ob er dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt, derjenige sein, welcher dem benachbarten Extremwert entspricht, welcher entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung nach der ausgewählten Kante angetroffen wird. In einem solchen Fall kann der Extremwert der ausgewählten Kante dadurch der letzte entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung in seiner zugehörigen Gradientenerhebung angetroffene Extremwert sein. Jedoch kann diese letztere Alternative eine relativ kompliziertere Signalverarbeitung zum Lokalisieren dieses Extremwerts erfordern oder kann sie für einige Anwendungen als weniger zuverlässig angesehen werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Kantenmerkmal-Videowerkzeug Operationen enthalten, welche automatisch verhindern, dass die Kantengradientenschwelle auf einen Wert innerhalb eines Gradienten-Rauschbands, welches den Gradientenwert null enthält, eingestellt wird. Wenn der begrenzende der beiden benachbarten Gradientenprofil-Extremwerte in das Gradienten-Rauschband fällt, wird die entgegengesetzte Grenze des Maximalbereichs in einigen solchen Ausführungsformen so festgelegt, dass sie nicht weiter vom Extremwert der ausgewählten Kante entfernt ist als eine Grenze des Gradienten-Rauschbands, welche dem Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Kantengradientenschwelle innerhalb des Maximalbereichs einzustellen, das Einstellen der Kantengradientenschwelle innerhalb eines im Maximalbereich enthaltenen robusten Extremwert-Spielraums, wobei der robuste Extremwert-Spielraum definierende Bedingungen erfüllt, welche beinhalten: (a) der robuste Extremwert-Spielraum wird durch einen ersten und einen zweiten Gradienten-Extremwert begrenzt, welche aufeinanderfolgende Werte in einer Rangliste von Gradienten-Extremwerten wären, welche Gradienten-Extremwerten im Helligkeitsgradientenprofil entsprechen, welche im Maximalbereich enthalten sind und welche entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung vor und innerhalb der ausgewählten Kante angetroffen werden; und (b) der erste und der zweite Gradienten-Extremwert, welche den robusten Extremwert-Spielraum begrenzen, sind aufeinanderfolgende Werte, welche entweder (b1) den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der Rangliste oder (b2) einen Unterschied, welcher einen im Kantenmerkmal-Videowerkzeug festgelegten minimalen Spielraum-Wert überschreitet, aufweisen.
In einigen Ausführungsformen enthält das Kantenmerkmal-Videowerkzeug Operationen, welche dafür konfiguriert sind, einen robusten Extremwert-Spielraum, welcher die definierenden Bedingungen erfüllt, automatisch zu ermitteln, und umfasst das Verfahren das automatische Durchführen dieser Operationen. In einigen solchen Ausführungsformen sind der erste und der zweite Gradienten-Extremwert, welche den robusten Extremwert-Spielraum begrenzen, die aufeinanderfolgenden Werte, welche den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der Rangliste aufweisen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren außerdem das Anzeigen des automatisch ermittelten robusten Extremwert-Spielraums, welcher ein angezeigtes Helligkeitsgradientenprofil überlagert, in der Videowerkzeug-GUI. In einigen Ausführungsformen umfasst das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Kantengradientenschwelle innerhalb des robusten Extremwert-Spielraums einzustellen, das automatische Einstellen der Kantengradientenschwelle innerhalb des automatisch ermittelten robusten Extremwert-Spielraums.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Operationen, welche dafür konfiguriert sind, den robusten Extremwert-Spielraum automatisch zu ermitteln, das Ermitteln robuster Extremwert-Spielräume in einer ersten und einer zweiten Profil-Abtastrichtung, welche Bedingungen erfüllen, welche beinhalten:

(a) der robuste Extremwert-Spielraum in der ersten Profil-Abtastrichtung wird durch einen ersten und einen zweiten Gradienten-Extremwert begrenzt, welche aufeinanderfolgende Werte in einer ersten Rangliste von Gradienten-Extremwerten wären, welche Gradienten-Extremwerten im Helligkeitsgradientenprofil entsprechen, welche entlang der ersten Profil-Abtastrichtung vor und innerhalb der ausgewählten Kante angetroffen werden und welche in einem ersten Maximalbereich enthalten sind, und der erste und der zweite Gradienten-Extremwert, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der ersten Profil-Abtastrichtung begrenzen, sind die aufeinanderfolgenden Werte, welche den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der ersten Rangliste aufweisen; und
(b) der robuste Extremwert-Spielraum in der zweiten Profil-Abtastrichtung wird durch einen ersten und einen zweiten Gradienten-Extremwert begrenzt, welche aufeinanderfolgende Werte in einer zweiten Rangliste von Gradienten-Extremwerten wären, welche Gradienten-Extremwerten im Helligkeitsgradientenprofil entsprechen, welche entlang der zweiten Profil-Abtastrichtung vor und innerhalb der ausgewählten Kante angetroffen werden und welche in einem zweiten Maximalbereich enthalten sind, und der erste und der zweite Gradienten-Extremwert, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der zweiten Profil-Abtastrichtung begrenzen, sind die aufeinanderfolgenden Werte, welche den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der zweiten Rangliste aufweisen. In einigen solchen Ausführungsformen können der erste Maximalbereich und der zweite Maximalbereich derselbe Maximalbereich sein und ist die entgegengesetzte Grenze dieses Maximalbereichs nicht weiter vom Extremwert der ausgewählten Kante entfernt als derjenige der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte, welcher dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt. In weiteren solchen Ausführungsformen wird der erste Maximalbereich auf der Grundlage des Gradientenwerts eines ersten benachbarten Extremwerts, welcher entlang der ersten Profil-Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante angetroffen wird, ermittelt und wird der zweite Maximalbereich auf der Grundlage des Gradientenwerts eines zweiten benachbarten Extremwerts, welcher entlang der zweiten Profil-Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante angetroffen wird, ermittelt.

In Ausführungsformen, welche robuste Extremwert-Spielräume in einer ersten und einer zweiten Profil-Abtastrichtung ermitteln, kann das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Kantengradientenschwelle innerhalb des robusten Extremwert-Spielraums einzustellen, außerdem das Auswählen entweder des ersten oder des zweiten robusten Extremwert-Spielraums und das Einstellen der Kantengradientenschwelle innerhalb des ausgewählten umfassen. In solchen Ausführungsformen kann das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Profil-Abtastrichtung zu ermitteln, das Einstellen der Profil-Abtastrichtung auf die erste Profil-Abtastrichtung, wenn der erste robuste Extremwert-Spielraum ausgewählt ist, und auf die zweite Profil-Abtastrichtung, wenn der zweite robuste Extremwert-Spielraum ausgewählt ist, umfassen. In einigen solchen Ausführungsformen kann das Verfahren das Anzeigen des ersten und des zweiten robusten Extremwert-Spielraums, welche ein angezeigtes Helligkeitsgradientenprofil überlagern, in der Videowerkzeug-GUI umfassen, wobei das Auswählen entweder des ersten oder des zweiten robusten Extremwert-Spielraums das manuelle Auswählen (a) eines der angezeigten robusten Kanten-Extremwert-Spielräume eins und zwei oder (b) einer der den angezeigten robusten Extremwert-Spielräumen eins und zwei entsprechenden Profil-Abtastrichtungen eins und zwei oder beider Möglichkeiten, (a) und (b), umfasst. In weiteren solchen Ausführungsformen kann das Auswählen eines der robusten Extremwert-Spielräume eins und zwei das automatische Auswählen des größeren der robusten Extremwert-Spielräume eins und zwei umfassen und kann das Einstellen der Kantengradientenschwelle innerhalb des ausgewählten robusten Extremwert-Spielraums das automatische Einstellen der Kantengradientenschwelle innerhalb des automatisch ausgewählten robusten Extremwert-Spielraums umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren das Anzeigen eines einem aktuellen Wert der Kantengradientenschwelle entsprechenden Kantengradientenschwellen-Anzeigers, welcher ein angezeigtes Helligkeitsgradientenprofil überlagert, in der Videowerkzeug-GUI umfassen. In einigen solchen Ausführungsformen kann der angezeigte Kantengradientenschwellen-Anzeiger in der Videowerkzeug-GUI manuell einstellbar sein und kann das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Kantengradientenschwelle innerhalb des Maximalbereichs einzustellen, das manuelle Einstellen des Kantengradientenschwellen-Anzeigers umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren außerdem das Anzeigen der entsprechenden definierten Gradientenerhebungen in der Videowerkzeug-GUI und das Einstellen der Anzeige der Gradientenerhebungen, während der Kantengradientenschwellen-Anzeiger eingestellt wird, umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Kantengradientenschwelle innerhalb des Maximalbereichs einzustellen, das automatische Einstellen der Kantengradientenschwelle innerhalb des Maximalbereichs umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren gemäß einer Lern-Betriebsart durchgeführt werden und können im Verfahren ermittelte Parameter für eine zukünftige Verwendung bei einem ähnlichen Werkstück in einem Teileprogramm gesichert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Videowerkzeug-GUI einen Erkennungsrobustheits-Anzeiger enthalten, welcher einen mit dem Verwenden des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs zum Erkennen des ausgewählten Kantenmerkmals auf der Grundlage eines aktuellen Kantenerkennungsparametersatzes verbundenen Risikograd angibt, und kann das Verfahren das Anzeigen des Erkennungsrobustheits-Anzeigers in der Videowerkzeug-GUI umfassen. In einigen solchen Ausführungsformen kann der Erkennungsrobustheits-Anzeiger eine mit einem in der Videowerkzeug-GUI angezeigten Kantengradientenschwellen-Anzeiger, welcher einer aktuellen Größe des robusten Extremwert-Spielraums entspricht, zusammenhängende Farbe enthalten.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorerwähnten Aspekte und viele der begleitenden Vorteile dieser Erfindung wird man leichter erkennen, wenn dieselben durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den folgenden beigefügten Zeichnungen besser verständlich werden:
1 ist eine Zeichnung, welche verschiedene übliche Komponenten eines Universal-Präzisions-Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung zeigt;
2 ist ein Blockschaubild eines Steuerungssystem-Teils und eines Bilderkennungskomponenten-Teils eines Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung ähnlich demjenigen in 1, welche hierin offenbarte Merkmale aufweisen.
Die 3 und 4 sind Zeichnungen, welche ähnliche Ausführungsformen einer Benutzeroberflächen-Anzeige, welche verschiedene mit hierin offenbarten Prinzipien und Merkmalen zum Lokalisieren einer bestimmten Kante unter vielen Kanten zusammenhängende Elemente enthält, veranschaulichen;
5 ist ein Schaubild, welches verschiedene Überlegungen veranschaulicht, welche mit dem Lokalisieren einer bestimmten Kante unter vielen Kanten zusammenhängen und insbesondere mit einem Verfahren zum Einstellen einer Gradientenschwelle in einem robusten Extremwert-Spielraum dergestalt, dass Kantenlokalisierungs-Ergebnisse gegen vernünftigerweise erwartete Schwankungen zwischen Werkstücken relativ unempfindlich sind, zusammenhängen;
Die 6 und 7 sind Schaubilder ähnlich 5, welche verschiedene Alternativen zum Definieren eines Maximalbereichs für eine Gradientenschwelle und Einstellen der Gradientenschwelle in mit den alternativen Maximalbereichen zusammenhängenden alternativen robusten Extremwert-Spielräumen veranschaulichen; und
Die 8A und 8B sind Ablaufpläne, welche ein Verfahren und/oder eine Routine zum Verbessern der Kantenerkennungs-Zuverlässigkeit, wenn zwischen einer Vielzahl von Kanten in einer ”Region of interest” eines in einem Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung enthaltenen Kantenmerkmal-Videowerkzeugs unterschieden wird, veranschaulichen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 ist eine Zeichnung eines beispielhaften Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung 10, welches gemäß hierin beschriebenen Verfahren verwendbar ist. Das Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung 10 enthält ein Bilderkennungs-Messgerät 12, welches zum Austausch von Daten und Steuersignalen mit einem Steuercomputersystem 14 funktionstauglich verbunden ist. Das Steuercomputersystem 14 ist ferner zum Austausch von Daten und Steuersignalen mit einem Bildschirm oder einer Anzeige 16, einem Drucker 18, einem Joystick 22, einer Tastatur 24 und einer Maus 26 funktionstauglich verbunden. Der Bildschirm oder die Anzeige 16 kann eine zum Steuern und/oder Programmieren der Operationen des Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung 10 geeignete Benutzeroberfläche anzeigen. Man wird erkennen, dass in verschiedenen Ausführungsformen ein Tablet-Computer mit Berührungsbildschirm oder dergleichen anstelle der Funktionen des Computersystems 14, der Anzeige 16, des Joystick 22, einer Tastatur 24, der Maus 26 oder einiger oder aller davon eingesetzt werden kann und/oder diese redundant bereitstellen kann.
Ein Fachmann wird erkennen, dass das Steuercomputersystem 14 im Allgemeinen aus einem beliebigen Datenverarbeitungssystem oder einer beliebigen Datenverarbeitungseinrichtung bestehen kann. Zu geeigneten Datenverarbeitungssystemen oder -einrichtungen können Personalcomputer, Servercomputer, Minicomputer, Großrechner, verteilte Datenverarbeitungsumgebungen, welche beliebige der vorgenannten enthalten, und dergleichen zählen. Solche Datenverarbeitungssysteme oder -einrichtungen können einen oder mehrere Prozessoren enthalten, welche Software ausführen, um die hierin beschriebenen Funktionen durchzuführen. Zu Prozessoren zählen programmierbare Universal- oder Spezial-Mikroprozessoren, programmierbare Steuerungen, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), programmierbare logische Schaltungen (PLDs) oder dergleichen oder eine Kombination solcher Einrichtungen. Software kann in Speicher wie Direktzugriffsspeicher (RAM), Festwertspeicher (ROM), Flash-Speicher oder dergleichen oder einer Kombination von solchen Komponenten gespeichert sein. Software kann auch in einer oder mehreren Speichereinrichtungen wie magnetischen oder optischen Platten, Flash-Speichereinrichtungen oder irgendeiner anderen Art von nichtflüchtigem Speichermedium zum Speichern von Daten gespeichert sein. Software kann ein oder mehrere Programmmodule enthalten, welche Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen und so weiter enthalten, welche bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte abstrakte Datentypen realisieren. In verteilten Datenverarbeitungsumgebungen kann die Funktionalität der Programmmodule über mehrere Datenverarbeitungssysteme oder -einrichtungen kombiniert oder verteilt sein und kann über Dienstaufrufe entweder in einer verdrahteten oder einer drahtlosen Konfiguration darauf zugegriffen werden.
Das Bilderkennungs-Messgerät 12 enthält einen beweglichen Werkstücktisch 32 und ein optisches Abbildungssystem 34, welches eine Zoomlinse oder auswechselbare Linsen enthalten kann. Die Zoomlinse oder die auswechselbaren Linsen stellen gewöhnlich verschiedene Vergrößerungen für die vom optischen Abbildungssystem 34 gelieferten Bilder bereit. Das Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung 10 ist allgemein mit der QUICK VISION^®-Serie von Bilderkennungssystemen und der oben erörterten QVPAK^®-Software sowie ähnlichen dem Stand der Technik entsprechenden, handelsüblichen Präzisions-Inspektionssystemen mit maschineller Bilderkennung vergleichbar. Das Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung 10 ist auch in den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nr. 7 454 053 , 7 324 682 , 8 111 905 und 8 111 938 , welche jeweils in ihrer Gesamtheit durch Verweis hierin einbezogen werden, beschrieben.
2 ist ein Blockschaubild eines Steuerungssystem-Teils 120 und eines Bilderkennungskomponenten-Teils 200 eines Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung 100 ähnlich dem Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung in 1, welche Merkmale wie hierin beschrieben aufweisen. Wie unten noch ausführlicher beschrieben werden wird, wird der Steuerungssystem-Teil 120 verwendet, um den Bilderkennungskomponenten-Teil 200 zu steuern. Der Bilderkennungskomponenten-Teil 200 enthält einen Optikbaugruppen-Teil 205, Lichtquellen 220, 230 und 240 und einen Werkstücktisch 210 mit einem zentralen transparenten Teil 212. Der Werkstücktisch 210 ist entlang einer X- und einer Y-Achse, welche in einer Ebene liegen, die gewöhnlich parallel zur Oberfläche des Tischs, wo ein Werkstück 20 positioniert werden kann, liegt, steuerbar beweglich. Der Optikbaugruppen-Teil 205 enthält ein Kamerasystem 260, eine auswechselbare Objektivlinse 250 und kann eine Revolverlinsen-Baugruppe 280 mit Linsen 286 und 288 enthalten.
Alternativ zur Revolverlinsen-Baugruppe kann eine feste oder von Hand auswechselbare vergrößerungsverändernde Linse oder eine Zoomlinsenkonfiguration oder dergleichen enthalten sein.
Der Optikbaugruppen-Teil 205 ist entlang einer Z-Achse, welche gewöhnlich orthogonal zur X- und zur Y-Achse liegt, mittels eines steuerbaren Motors 294, welcher ein Stellorgan zum Bewegen des Optikbaugruppen-Teils 205 entlang der Z-Achse antreibt, steuerbar beweglich, um die Fokussierung des Bilds des Werkstücks 20 zu ändern. Der steuerbare Motor 294 ist über eine Signalleitung 296 mit der Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 130 verbunden.
Ein Werkstück 20 oder eine Schale oder eine Aufnahmevorrichtung, die eine Vielzahl von Werkstücken 20 enthält, welches bzw. welche mittels des Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung 100 abgebildet werden soll, wird auf den Werkstücktisch 210 gelegt. Der Werkstücktisch 210 kann so gesteuert werden, dass er sich relativ zum Optikbaugruppen-Teil 205 bewegt, so dass die auswechselbare Objektivlinse 250 sich zwischen Stellen auf einem Werkstück 20 und/oder einer Vielzahl von Werkstücken 20 bewegt. Ein Tischlicht 220, ein Koaxiallicht 230 und ein Oberflächenlicht 240 (z. B. ein Ringlicht) oder mehrere davon kann bzw. können Quelllicht 222, 232 beziehungsweise 242 ausstrahlen, um das Werkstück oder die Werkstücke 20 zu beleuchten. Die Lichtquelle 230 kann Licht 232 entlang eines einen Spiegel 290 enthaltenden Wegs ausstrahlen. Das Quelllicht wird als Werkstücklicht 255 reflektiert oder durchgelassen, und das zum Abbilden verwendete Werkstücklicht durchläuft die auswechselbare Objektivlinse 250 und die Revolverlinsen-Baugruppe 280 und wird vom Kamerasystem 260 aufgenommen. Das vom Kamerasystem 260 erfasste Bild des Werkstücks (der Werkstücke) 20 wird auf einer Signalleitung 262 an den Steuerungssystem-Teil 120 ausgegeben. Die Lichtquellen 220, 230 und 240 können über Signalleitungen oder Busse 221, 231 beziehungsweise 241 mit dem Steuerungssystem-Teil 120 verbunden sein. Zum Andern der Bildvergrößerung kann der Steuerungssystem-Teil 120 die Revolverlinsen-Baugruppe 280 über eine Signalleitung oder einen Bus 281 entlang einer Achse 284 drehen, um eine Revolverlinse auszuwählen.
Wie in 2 gezeigt, enthält der Steuerungssystem-Teil 120 in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen eine Steuerung 125, die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 130, einen Speicher 140, eine Werkstückprogramm-Erzeugungs- und -Ausführungseinrichtung 170 und einen Stromversorgungs-Teil 190. Jede dieser Komponenten sowie die unten beschriebenen zusätzlichen Komponenten können durch einen oder mehrere Daten-/Steuerbusse und/oder Anwenderprogramm-Schnittstellen oder durch direkte Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen untereinander verbunden sein.
Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 130 enthält eine Abbildungssteuerungs-Schnittstelle 131, eine Bewegungssteuerungs-Schnittstelle 132, eine Beleuchtungssteuerungs-Schnittstelle 133 und eine Linsensteuerungs-Schnittstelle 134. Die Bewegungssteuerungs-Schnittstelle 132 kann ein Positionssteuerelement 132a und ein Geschwindigkeits-/Beschleunigungssteuerelement 132b enthalten, obwohl solche Elemente vereinigt und/oder nicht voneinander zu unterscheiden sein können. Die Beleuchtungssteuerungs-Schnittstelle 133 enthält Beleuchtungssteuerelemente 133a bis 133n und 133fl, welche zum Beispiel die Auswahl, Stromversorgung, Ein/Aus-Schalter und Ausblendimpuls-Zeitsteuerung, sofern zutreffend, für die verschiedenen entsprechenden Lichtquellen des Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung 100 steuern.
Der Speicher 140 kann einen Bilddateienspeicher-Teil 141, einen Kantenerkennungsspeicher-Teil 140ed, einen Werkstückprogrammspeicher-Teil 142, welcher ein oder mehrere Teileprogramme oder dergleichen enthalten kann, und einen Videowerkzeug-Teil 143 enthalten. Der Videowerkzeug-Teil 143 enthält einen Videowerkzeug-Teil 143a und weitere Videowerkzeug-Teile (z. B. 143n), welche die GUI, die Bildverarbeitungsoperation usw. für jedes der entsprechenden Videowerkzeuge bestimmen, und eine ”Region-of-interest”-(ROI-)Erzeugungseinrichtung 143roi, welche automatische, halbautomatische und/oder manuelle Operationen unterstützt, welche verschiedene ROIs definieren, welche in verschiedenen im Videowerkzeug-Teil 143 enthaltenen Videowerkzeugen funktionstauglich sind.
Im Kontext dieser Offenbarung und wie einem Durchschnittsfachmann bekannt, bezeichnet der Begriff Videowerkzeug gewöhnlich einen relativ komplexen Satz von automatischen oder programmierten Operationen, welche ein Benutzer maschineller Bilderkennung über eine relativ einfache Benutzeroberfläche (z. B. eine graphische Benutzeroberfläche, Editierbare-Parameter-Fenster, Menüs und dergleichen) realisieren kann, ohne den im Videowerkzeug enthaltenen schrittweisen Ablauf von Operationen zu erstellen oder auf eine verallgemeinerte zeichenorientierte Programmiersprache zurückzugreifen oder dergleichen. Zum Beispiel kann ein Videowerkzeug einen komplexen vorprogrammierten Satz von Bildverarbeitungsoperationen und -berechnungen enthalten, welche durch Einstellen einiger Variablen oder Parameter, welche für die Operationen und Berechnungen maßgebend sind, in einer speziellen Ausprägung angewendet und angepasst werden. Zusätzlich zu den zugrundeliegenden Operationen und Berechnungen enthält das Videowerkzeug die Benutzeroberfläche, welche dem Benutzer gestattet, diese Parameter für eine spezielle Ausprägung des Videowerkzeugs einzustellen. Zum Beispiel gestatten viele Bilderkennungs-Videowerkzeuge einem Benutzer, durch einfache ”Handgriff-Ziehvorgänge” mittels einer Maus einen graphischen ”Region-of-interest”-(ROI-)Anzeiger zu konfigurieren, um die Lokalisierungsparameter einer Teilmenge eines Bilds, welche durch die Bildverarbeitungsoperationen einer speziellen Ausprägung eines Videowerkzeugs analysiert werden soll, zu definieren. Es ist zu beachten, dass die sichtbaren Benutzeroberflächen-Merkmale manchmal als das Videowerkzeug bezeichnet werden, wobei die zugrundeliegenden Operationen unausgesprochen enthalten sind.
Genauso wie viele Videowerkzeuge enthält der Kantenlokalisierungs- und Parametereinstellungs-Gegenstand dieser Offenbarung sowohl Benutzeroberflächen-Merkmale als auch zugrundeliegende Bildverarbeitungsoperationen und dergleichen, und die entsprechenden Merkmale lassen sich als Merkmale eines Videowerkzeugs für viele Kantenmerkmale (oder Vielkanten-Videowerkzeugs) 143ef mit einem entsprechenden Parametereinstellungs-Teil 143ps beschreiben. Das Videowerkzeug für viele Kantenmerkmale 143ef enthält gewöhnlich einen Algorithmus zum Ermitteln von Kantenlagen. Der Algorithmus kann durch Kantenerkennungsparameter gesteuert werden, welche in einigen Fällen im Lernmodus automatisch ermittelt und programmiert und/oder durch einen Benutzer von Hand eingestellt werden können (z. B. eine unten ausführlicher beschriebene Schwelle wie THS). Der Parametereinstellungs-Teil 143ps kann einen Gradientenschwellen-Teil 143gt und einen Gradientenerhebungs-Zähler 143gpc enthalten, welche gemäß unten ausführlicher beschriebenen Prinzipien verschiedene Operationen realisieren.
Der Videowerkzeug-Teil 143 kann auch oder stattdessen ein herkömmliches Kantenmerkmal-Videowerkzeug enthalten, welches gemäß bekannten Kantenerkennungs- oder -lokalisierungsverfahren arbeitet. In einer Ausführungsform kann das Videowerkzeug für viele Kantenmerkmale 143ef mit einem solchen Werkzeug verknüpft sein oder anderweitig zusammen mit einem solchen Werkzeug funktionieren. Zum Beispiel können in einer Ausführungsform die hierin offenbarten Kantengradientenschwellen- und/oder Erhebungszähloperationen als ein Vielkantenmodus in einem Kantenmerkmal-Werkzeug mit mehreren Modi enthalten sein, welches mit den bekannten Kantenwerkzeugen (z. B. einem bekannten ”Box Tool”, Bogenwerkzeug, Kreiswerkzeug usw.) vergleichbare Modi enthält; das heißt, in einem einzigen Kantenwerkzeug kann es zwei Betriebsarten geben. In weiteren Ausführungsformen können das Videowerkzeug für viele Kantenmerkmale 143ef und das/die bekannte(n) oder herkömmliche(n) Kantenwerkzeug(e) getrennte Werkzeuge sein. In einigen Ausführungsformen, in welchen es zwei Modi eines einzigen Kantenwerkzeugs gibt, kann der bestimmte Modus auf der Grundlage manueller Operationen (z. B. durch Auswählen der Registerkarte ”Vielkanten-Box Tool”-Erweiterte Parameter” der ”Box Tool”-Benutzeroberfläche und/oder Auswählen der Vielkanten-Option im Vielkantenmodus-Parameter-Bearbeitungsfeld, wie unten anhand der 3 und 4 beschrieben) oder auf der Grundlage automatischer Operationen (z. B. auf der Grundlage einer automatischen Analyse, wieviele ähnliche Kanten in einer ROI enthalten sind) durch das Kantenwerkzeug gewählt werden.
In einer Ausführung kann der Parametereinstellungs-Teil 143ps, damit ein Benutzer Kantenmerkmal-Videowerkzeug-Parameter überprüfen und/oder manuell einstellen oder verstellen kann, verschiedene Benutzeroberflächen-Merkmale enthalten, welche verschiedene Videowerkzeug-Parameter und/oder deren Auswirkungen angeben und/oder einstellen. Ein oder mehrere Kantenmerkmal-Darstellungsfenster (welches bzw. welche z. B. eine Abtastzeilenhelligkeit und/oder einen Abtastzeilenhelligkeitsgradienten und/oder ein Sichtfeld des maschinellen Bilderkennungssystems zeigt bzw. zeigen) wird bzw. werden bereitgestellt, welche Änderungen an den Parametern und/oder den Kantenmerkmalen, die gemäß der aktuellen Parameterkonfiguration erkennbar sind, veranschaulichen, wie unten bezüglich der 3, 4, 5 und 6 ausführlicher beschrieben werden wird.
Die Signalleitungen oder Busse 221, 231 und 241 des Tischlichts 220, der Koaxiallichter 230 und 230 beziehungsweise des Oberflächenlichts 240 sind alle mit der Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 130 verbunden. Die Signalleitung 262 vom Kamerasystem 260 und die Signalleitung 296 vom steuerbaren Motor 294 sind mit der Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 130 verbunden. Zusätzlich zum Übertragen von Bilddaten kann die Signalleitung 262 ein Signal von der Steuerung 125 übertragen, welches die Bilderfassung einleitet.
Eine oder mehrere Anzeigevorrichtungen 136 (z. B. die Anzeige 16 in 1) und eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 138 (z. B. der Joystick 22, die Tastatur 24 und die Maus 26 in 1) können auch mit der Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 130 verbunden sein. Die Anzeigevorrichtungen 136 und Eingabevorrichtungen 138 können verwendet werden, um eine Benutzeroberfläche anzuzeigen, welche verschiedene Merkmale einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI) enthalten kann, die verwendbar sind, um Inspektionsoperationen durchzuführen und/oder Teileprogramme zu erstellen und/oder zu ändern, die durch das Kamerasystem 260 erfassten Bilder anzuzeigen und/oder den Bilderkennungssystemkomponenten-Teil 200 direkt zu steuern. Die Anzeigevorrichtungen 136 können mit dem Kantenmerkmal-Videowerkzeug 143ef und dem Parametereinstellungs-Teil 143ps, welche unten ausführlicher beschrieben werden, zusammenhängende Benutzeroberflächen-Merkmale anzeigen.
In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen erzeugt ein Benutzer, wenn er das Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung 100 verwendet, um ein Teileprogramm für das Werkstück 20 zu erstellen, durch Betreiben des Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung 100 in einem Lernmodus Teileprogramm-Anweisungen, um eine gewünschte Bilderfassungs-Trainingssequenz bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine Trainingssequenz das Positionieren eines bestimmten Werkstückmerkmals eines typischen Werkstücks im Sichtfeld (FOV), das Einstellen von Beleuchtungsstärken, das Fokussieren oder Autofokussieren, das Erfassen eines Bilds und das Bereitstellen einer (z. B. unter Verwendung einer Ausprägung eines der Videowerkzeuge für dieses Werkstückmerkmal) auf das Bild angewendeten Inspektions-Trainingssequenz enthalten. Der Lernmodus arbeitet so, dass der Ablauf oder die Abläufe erfasst oder aufgezeichnet und in entsprechende Teileprogramm-Anweisungen umgewandelt wird bzw. werden. Bei Ausführung des Teileprogramms veranlassen diese Anweisungen das Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung, die trainierten Bilderfassungs- und Inspektionsoperationen zu reproduzieren, um dieses bestimmte Werkstückmerkmal (das heißt, das entsprechende Merkmal an der entsprechenden Stelle) an einem Betriebs-Werkstück oder an Betriebs-Werkstücken, welches bzw. welche mit dem beim Erstellen des Teileprogramms verwendeten typischen Werkstück übereinstimmt bzw. übereinstimmen, automatisch zu überprüfen.
Die 3 und 4 sind Zeichnungen, welche ähnliche Ausführungsformen einer Benutzeroberflächen-Anzeige 300 (300'), welche verschiedene mit hierin offenbarten Prinzipien und Merkmalen zum Lokalisieren einer bestimmten Kante unter vielen Kanten zusammenhängende Elemente enthält, veranschaulichen. Die 3 und 4 enthalten ein Sichtfeld-Fenster 310, welches ein Werkstückbild, verschiedene Messungs- und/oder Betriebsauswahlleisten wie die Auswahlleisten 320 und 340, ein Echtzeit-X-Y-Z-(Positions-)Koordinatenfenster 330, ein Lichtsteuerungsfenster 350 und eine Kantenerkennungs-Videowerkzeug-GUI (eine ”Box Tool”-Benutzeroberfläche) aufweist, die das Kantenerkennungsparameter-Fenster 360 enthält, welches in der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform durch Auswählen der Registerkarte ”Vielkanten-Box Tool”-Erweiterte Parameter der ”Box Tool”-Benutzeroberfläche angezeigt wird. Die ”Box Tool”-Benutzeroberfläche enthält außerdem das dem Bild im Sichtfeld-Fenster 310 überlagerte ”Box Tool”-GUI-Widget 352, welches einen ”Region-of-interest”-Anzeiger 355, einen Anstiegs-/Abfall-Anzeiger RF, Abtastrichtungs-Pfeilspitzen SD und einen Kantenwähler ES (in dieser speziellen Ausführungsform durch eine gestrichelte Linie dargestellt) aufweist, was in handelsüblichen Systemen bekannte Elemente sind. Der Anstiegs-/Abfall-Anzeiger RF legt in Kombination mit den Abtastrichtungs-Pfeilspitzen SD fest, ob erkannte Kanten eine ansteigende oder abfallende Helligkeit entlang der Abtastrichtung aufweisen. Der Kantenwähler ES gibt die Kante an, welche erkannt werden soll (z. B. durch den aktuellen Satz von Werkzeugparametern). Das Kantenerkennungsparameter-Fenster 360 kann auch ein Vielkantenmodus-Parameter-Bearbeitungsfeld (welches verwendet werden kann, um die hierin offenbarten Vielkantenmodus-Operationen zu aktivieren oder zu deaktivieren, wobei die Alternative ein Modus ist, welcher herkömmliche Kantenerkennungs-Operationen verwendet), ein ROI-Lage-Parameter-Bearbeitungsfeld, ein Abtastrichtungsparameter-Bearbeitungsfeld, ein Anstiegs-/Abfall-Kantensteilheits-Parameter-Bearbeitungsfeld, ein Ausgewählte-Kante-Erhebungszähler-Parameter-Bearbeitungsfeld und ein Abtastintervall-Parameter-Bearbeitungsfeld enthalten. Man wird erkennen, dass verschiedene Parameter Vorgabewerte und/oder auf der Grundlage von früheren Benutzeroberflächen-Betätigungen oder dergleichen automatisch ermittelte Werte haben können. Die Prinzipien der Benutzeroberfläche 300 (300') und/oder zusätzliche Merkmale, welche mit den hierin beschriebenen Prinzipien und Merkmalen kombiniert werden können, sind weiter unter Bezugnahme auf die Offenbarung der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 11/669 333 (der '333-Anmeldung), welche hiermit in ihrer Gesamtheit durch Verweis einbezogen wird, zu verstehen. Bemerkenswert ist, dass das GUI-Widget 352 oder dergleichen in verschiedenen Ausführungsformen, trotz Unterschieden hinsichtlich der Operationen und des Parametergebrauchs zwischen den hierin beschriebenen Vielkantenmerkmal-Werkzeugen und herkömmlichen Kantenmerkmal-Werkzeugen, bei Vielkantenmerkmalwerkzeug-Operationen und herkömmlichen Kantenmerkmalwerkzeug-Operationen im wesentlichen ähnlich oder gleich erscheinen kann. Dies ist wünschenswert, da es die Anlernzeiten verkürzt und die Benutzerfreundlichkeit erhöht.
Das Kantenerkennungsparameter-Fenster 360 kann ein Abtastzeilenhelligkeitsprofil-Fenster 362 (nur in 3 gezeigt) und ein Abtastzeilenhelligkeitsgradientenprofil-Fenster 364 sowie weiter unten beschriebene Darstellungen oder Anzeiger aktueller Kantenerkennungsparameter enthalten. Das Abtastzeilenhelligkeitsprofil-Fenster 362 und das Abtastzeilenhelligkeitsgradientenprofil-Fenster 364 zeigen Schaubilder eines Abtastzeilenhelligkeitsprofils IP und eines Abtastzeilenhelligkeitsgradientenprofils GP (der Steigung des Abtastzeilenhelligkeitsprofils IP) an Pixelorten entlang der Abtastzeilenrichtung für eine typische Abtastzeile (z. B. eine zentrale oder durchschnittliche Abtastzeile oder dergleichen) durch die ”Region of interest” quer zur ausgewählten Kante des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs 352. Im in 3 gezeigten Abtastzeilenhelligkeitsprofil-Fenster 362 verstehen sich Kantenmerkmale als durch signifikante Helligkeitsänderungen über eine relativ begrenzte Strecke entlang der Abtastzeile dargestellt. Solche signifikanten Helligkeitsänderungen werden im Helligkeitsgradientenprofil GP im Abtastzeilenhelligkeitsgradientenprofil-Fenster 364 durch entsprechende signifikante Extremwerte (das heißt, Gradientenspitzen oder -täler) widergespiegelt.
Damit die neuartigen Merkmale der hierin offenbarten Vielkantenoperationen besser verständlich sind, werden zuerst einige Operationen eines bekannten Kantenerkennungswerkzeugs in groben Zügen dargestellt. Bekannte Kantenerkennungs-Operationen und/oder Videowerkzeuge werden gewöhnlich verwendet, um relativ deutliche, isolierte Kanten zu lokalisieren. Gewöhnlich weist eine solche Kante einen signifikanten Kontrast über die Kante auf, was im Abtastzeilenhelligkeitsprofil IP einer signifikanten Helligkeitsänderung über die Kante entspricht, und ist die Kante üblicherweise relativ begrenzt oder ”scharf”, was in einem Abtastzeilenhelligkeitsgradientenprofil GP einer signifikanten Gradientenspitze oder einem signifikanten Gradientental entspricht. Somit wird eine solche Kante herkömmlicherweise durch einen Helligkeitsschwellen-Parameter (welcher die wichtige Funktion des Auslösens einer Fehlermeldung, wenn die Helligkeitsänderung über die Kante infolge eines Beleuchtungsausfalls oder eines Teiledefekts oder dergleichen nicht wie erwartet ist, haben kann) und einen Helligkeitsgradientenschwellen-Parameter unterschieden. Der in 3 gezeigte Parameter TH definiert eine Schwelle, welche sich auf ein über eine Kante hinweg erforderliches Mindestmaß an Helligkeits- oder Intensitätsänderung bezieht.
In einem anderen Fall kann ein Parameter, der ein Mindestmaß an Helligkeitsänderungsrate über eine Kante hinweg erfordert (z. B. einen Gradientenwert, welcher eine Breite oder Schärfe einer Kante charakterisieren kann), außerdem eine spezielle Ausprägung einer Kante charakterisieren und kann er verhindern, dass ein Kantenerkennungs-Videowerkzeug im Fall einer unerwarteten Änderung der Form einer Kante oder ihrer Beleuchtung (z. B. einer Raumbeleuchtungsänderung oder Richtungsänderung) oder der Fokussierung ihres Bildes (ein unscharfes Bild verbreitert eine Kante und macht sie weich) gegenüber der ”Lernmodus”-Kantenbildung oder -Beleuchtung, welche für das anfängliche Training/die anfängliche Programmierung des Videowerkzeugs verwendet wurde, eine Kantenlage ausgibt. In der eingeschlossenen '333-Anmeldung ist der entsprechende Gradientenschwellen-Parameter als THS bezeichnet. (Eine analoge Gradientenwert-Schwelle THSP ist in 3 gezeigt, aber diese wird auf eine andere Weise, zum Definieren von Gradientenerhebungen, verwendet, wie weiter unten beschrieben.) Nur zur Erläuterung ist im Fenster 362 in 3 ein Helligkeitsschwellen-Parameter durch die mit ”TH 66,7” beschriftete waagerechte Linie angegeben. Ein Helligkeitsgradientenschwellen-Parameter ist im Fenster 364 durch die mit ”THSP –20,3” beschriftete waagerechte Linie angegeben. Außerdem ist im Fenster 364 ein zweiter Helligkeitsgradientenschwellen-Parameter durch die mit ”THSP 23,8” beschriftete waagerechte Linie angegeben. Der Zweck dieser zweiten Helligkeitsgradientenschwelle wird weiter unten erläutert.
Man wird erkennen, dass bei Verfahren zur Kantenmerkmal-Lokalisierung nach Stand der Technik und entsprechenden Videowerkzeugen die Kombination von oben in groben Zügen dargestellten Parametern TH und THS kennzeichnend für diese Parameter ist, welche im Lernmodus so eingestellt werden, dass sie einer ”Prototyp”-Ausprägung einer Kante entsprechen und/oder diese beschreiben, und dieselben Parameter dann im Ausführungsmodus verwendet wurden, um eine entsprechende Kante zu erkennen. Die Parameter können auch den ”Ausfall” des Videowerkzeugs bewirken, wenn die erwarteten Bedingungen nicht (oder nicht annähernd) erfüllt werden, was ein fehlersicheres Merkmal des Verfahrens ist. Wirkungsvoll ist ein solches Verfahren in Fällen, in welchen in einer ROI eine einzelne oder starke Kante zuverlässig isoliert werden kann.
In der in 3 gezeigten Ausführungsform stellen die Fenster 362 und 364 die für einen Durchschnitt aller im Sichtfeld-Fenster 310 dargestellten Abtastzeilen quer zur ausgewählten Kante ES für die ROI und die ausgewählte Kante ES beobachteten Helligkeitsverläufe relativ realistisch dar. Zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen den verschiedenen Fenstern ist die ausgewählte Kante ES in den Fenstern 362 und 364 durch einen Ausgewählte-Kante-Anzeiger ES' in Form einer gestrichelten Linie gekennzeichnet. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Ausgewählte-Kante-Anzeiger ES' in der Videowerkzeug-GUI tatsächlich dargestellt sein oder nicht. In 3 ist erkennbar, dass die ausgewählte Kante ES dadurch, dass sie Helligkeits- und Gradientenwerte aufweist, welche den angezeigten Schwellen TH und THSP genügen, nicht eindeutig ist, was ein Problem bei Kantenerkennungsverfahren nach Stand der Technik, wenn eine Vielzahl von Kanten in der ROI enthalten ist, veranschaulicht. Zum Beispiel hat die nächste Kante links der ausgewählten Kante ES in 3 sehr ähnliche Eigenschaften (z. B. einen ähnlich niedrigen Helligkeitswert und einen ähnlich niedrigen negativen Gradientenwert). In einigen Verfahren nach Stand der Technik wurde versucht, durch Anwenden herkömmlicher Parameter (z. B. TH und THS) und/oder bekannter Verfahren zum Identifizieren einer Anzahl ähnlicher Kanten zwischen vielen Kanten zu unterscheiden und dann die Kanten von der rechten oder der linken Seite der Abtastung ”abzuzählen”, um die ausgewählte Kante zu isolieren. Jedoch verkompliziert und/oder verengt dies die Auswahl der herkömmlichen Schwellenparameter weiter und führen die resultierenden Kantenerkennungsparameter häufig zu Erkennungsoperationen, welche für aus geringfügigen Schwankungen der Eigenschaften einer oder mehrerer der vielen Kanten, welche gezählt werden müssen, entstehende Fehler anfällig sind. In verschiedenen hierin offenbarten Ausführungsformen ist der im Fenster 362 gezeigte Helligkeitsschwellenwert TH, weil in der ROI viele ähnliche Kanten vorliegen können, möglicherweise zur Unterscheidung der ausgewählten Kante ES nicht brauchbar und kann er bei Vielkantenwerkzeug-Operationen ignoriert oder weggelassen werden. Aus diesem und weiteren Gründen versteht es sich von selbst, dass die Informationen in den Fenstern 362 und 364 miteinander zusammenhängen und etwas redundant sind und das Fenster 362 in verschiedenen Ausführungsformen weggelassen werden kann (z. B. wie in 4 gezeigt).
Aus den oben in groben Zügen dargestellten Gründen sind Kantenlokalisierungsverfahren nach Stand der Technik nicht weitreichend anwendbar oder zuverlässig, um zwischen vielen und/oder ähnlichen Kanten in einer ROI zu unterscheiden. Als ein weiteres Beispiel kann im Fenster 310 beobachtet werden, dass mehrere der ”Kanten” in der ROI sich besser als Strukturveränderungen oder dergleichen beschreiben lassen. Sie haben der ausgewählten Kante ES etwas ähnliche Eigenschaften, aber ihre Anordnung und ihre Anzahl können tatsächlich je nach zufälligen Schwankungen der auf ein bestimmtes Werkstück angewendeten Nacharbeiten etwas veränderlich sein.
Hinsichtlich der neuartigen Merkmale der hierin offenbarten Vielkantenoperationen im Gegensatz zu Verfahren nach Stand der Technik kann man sich die hierin offenbarten Verfahren in einer Hinsicht qualitativ so vorstellen, dass sie sich auf ein Gesamtmuster von Kanteneigenschaften oder Strukturen in einer ROI stützen, um auf die ausgewählte Kante in einer ROI zu ”zeigen” oder diese zu isolieren, statt sich auf das Erkennen einzelner Kanten zu stützen. Dies kann ein zuverlässigerer und robusterer Ansatz als das ausschließliche Erkennen einzelner Kanten sein, insbesondere wenn eine Anzahl ähnlicher Kanten nah beieinander liegt oder eine unvorhersehbare Anzahl ähnlicher Kanten in einem Bereich eines Werkstücks auftritt (z. B. ”Kanten”, welche von der Oberflächenbeschaffenheit oder dergleichen herrühren). Kurz gesagt, ein unten beschriebenes relativ einfaches und zuverlässiges Verfahren umfasst das Definieren und Zählen von ”Gradientenerhebungen”, welche viele kantenartige Merkmale enthalten können (die genaue Anzahl ist nicht kritisch), statt des Identifizierens einzelner Gradientenspitzen, welche mit entsprechenden einzelnen Kanten zusammenhängen. Die Gradientenerhebungen werden durch eine Schwelle definiert oder eingegrenzt, welche gemäß Prinzipien, die wahrscheinlich in stabilen Gradientenerhebungen resultieren, eingestellt wird, im Gegensatz zum Einstellen einer Schwelle, welche vorwiegend auf den Eigenschaften der ausgewählten Kante beruht. Die Gradientenerhebungen fungieren dann als stabile Orientierungspunkte, welche auf der Grundlage eines zugehörigen Erhebungszählparameters den Weg zur ausgewählten Kante im Gesamtmuster von Kanteneigenschaften in einer ROI weisen.
4 zeigt eine Ausführungsform der Benutzeroberfläche 300, wobei Merkmale der hierin offenbarten Vielkantenoperationen und/oder -modi hervorgehoben sind. In der Benutzeroberfläche 300' ist das in 3 gezeigte Helligkeitsprofil-Fenster 362 weggelassen und ist das Helligkeitsgradientenprofil-Fenster 364 hervorgehoben und durch einige entsprechende Merkmale erweitert, wie unten ausführlicher beschrieben.
Es versteht sich von selbst, dass die Benutzeroberfläche 300 eine ”aktuelle Ausprägung” eines Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, welches Vielkantenoperationen enthält, widerspiegelt, wie unten ausführlicher beschrieben. Die aktuelle Ausprägung des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs kann zum Beispiel durch bekannte Verfahren realisiert werden, welche das Anzeigen einer Videowerkzeug-Werkzeugleiste (nicht gezeigt) unter Verwendung des in der Benutzeroberfläche 300' angezeigten Menüs ”Werkzeuge”, das Auswählen des entsprechenden Videowerkzeug-Symbols in der Werkzeugleiste und dann das Klicken ins Fenster 310 (oder das Ziehen des Symbols in das Fenster 310 oder dergleichen), um die aktuelle Ausprägung des editierbaren/einstellbaren ”Box Tool”-GUI-Widget 352 zu erzeugen, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann dieser Vorgang auch das Parameterfenster 360 öffnen. Wie in 4 gezeigt, wurde das GUI-Widget 352 dafür eingestellt, eine eine Vielzahl von kantenartigen Merkmalen auf dem Werkstück enthaltende ROI festzulegen, und wurde der Kantenwähler ES dafür positioniert, das ausgewählte Kantenmerkmal innerhalb der ROI, welches durch die Kantenerkennungs-Operationen des Vielkantenmodus des Videowerkzeugs erkannt werden soll, festzulegen.
In einigen Ausführungsformen kann das entsprechende Helligkeitsgradientenprofil GP im Helligkeitsgradientenprofil-Fenster 364 angezeigt werden, nachdem die ROI festgelegt wurde. Wie vorher angedeutet, kann das Gradientenprofil GP durch bekannte, auf Pixelhelligkeitswerten entlang einer typischen ”Abtastzeile” durch die die ausgewählte Kante enthaltende ROI beruhende Verfahren berechnet werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die typische Abtastzeile eine einer einzigen Reihe von Bildpixeln entsprechende zentrale oder ausgewählte Abtastzeile oder eine gefilterte Abtastzeile oder alternativ eine auf mehreren Reihen von Pixeln beruhende durchschnittliche Abtastzeile oder dergleichen sein. Das Gradientenprofil GP wird gewöhnlich eine Anzahl von Extremwerten (auch als lokale Maxima und Minima oder Spitzen und Täler bezeichnet), welche Kanten oder kantenartigen Merkmalen entsprechen, aufweisen. Hierin werden Spitzen und Täler ungeachtet ihrer Größen als entgegengesetzte Polaritäten aufweisend bezeichnet, wenn sie in entgegengesetzte Richtungen zeigen. In verschiedenen Ausführungsformen können durch ein Videowerkzeug ausgeführte Vielkantenoperationen aus Gründen, die unten anhand von 5 ausführlicher beschrieben werden, das Identifizieren signifikanter lokaler Maxima und Minima entlang des Gradientenprofils GP umfassen. Zum Beispiel können solche Operationen durch einen Gradientenprofilanalyse-Teil 143gpa, welcher vorher anhand von 2 in groben Zügen dargestellt wurde, durchgeführt werden.
In 4 sind die Spitzen (Täler) einiger dieser Extremwerte zur Bezugnahme mit leichten waagerechten gestrichelten Linien gekennzeichnet. 4 zeigt außerdem ein Gradienten-Rauschband GNB, welches um den Gradientenwert null herum liegt. In einigen Ausführungsformen werden lokale Maxima und Minima mit Werten innerhalb des Gradienten-Rauschbands GNB als bedeutungslos (z. B. als bedeutungslose Kanten- oder Strukturmerkmale) angesehen und ignoriert. In einigen Ausführungsformen können Vielkantenoperationen des Videowerkzeugs automatisch verhindern, dass ein Kantengradientenschwellen-Parameter auf einen Wert innerhalb des Gradienten-Rauschbands eingestellt wird. In einigen Ausführungsformen können die GNB-Grenzen auf vordefinierte Werte, welche auf Erfahrung beruhen, eingestellt werden. In einigen Ausführungsformen können die GNB-Grenzen auf der Grundlage einer Rauschanalyse des Gradientenprofils GP automatisch eingestellt und/oder durch einen Benutzer manuell eingestellt werden (z. B. durch Anklicken und Ziehen von Grenzlinien des Gradienten-Rauschbands GNB in der Benutzeroberfläche oder Eingeben eines gewünschten Zahlenwerts oder dergleichen).
Nachdem das ausgewählte Kantenmerkmal festgelegt ist, können in einigen Ausführungsformen verschiedene Vielkantenmodus-Operationen durchgeführt werden und können entsprechende Merkmale ermittelt und/oder angezeigt werden wie unten ausführlicher beschrieben. 4 zeigt verschiedene entsprechende Elemente. Eine Kantengradientenschwelle THSP (z. B. eine der beiden Kantengradientenschwellen THSP) wird verwendet, um Gradientenerhebungen (z. B. die Erhebungen P1>, P2> usw.) zu definieren. Die Kantengradientenschwelle THSP wird innerhalb eines Maximalbereichs eingestellt, welcher einen Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante als die eine Grenze L-SE und eine entgegengesetzte Grenze (z. B. eine der beiden entgegengesetzten Grenzen OL-LNE und OL-RNE) hat, welche nicht weiter vom Extremwert der ausgewählten Kante entfernt ist als der Wert eines benachbarten Extremwerts, welcher neben dem Extremwert der ausgewählten Kante entlang des Helligkeitsgradientenprofils GP liegt und welcher eine dem Extremwert der ausgewählten Kante ES entgegengesetzte Polarität hat (z. B. entweder der linke benachbarte Extremwert LNE oder der rechte benachbarte Extremwert RNE). In 4 sind aus weiter unten beschriebenen Gründen zwei ”Kandidaten”-Kantengradientenschwellen THSP dargestellt. Die Schwelle THSP mit dem Wert 23,8 wird innerhalb eines Maximalbereichs mit einer auf dem linken benachbarten Extremwert LNE beruhenden entgegengesetzten Grenze OL-LNE eingestellt. Die Schwelle THSP mit dem Wert –20,3 wird innerhalb eines Maximalbereichs mit einer auf dem rechten benachbarten Extremwert RNE beruhenden entgegengesetzten Grenze OL-RNE eingestellt. Wenn die Kantengradientenschwelle THSP innerhalb eines auf diese Weise definierten Maximalbereichs eingestellt ist, kann man gewöhnlich feststellen, dass der Extremwert der ausgewählten Kante dadurch entweder der erste oder der letzte entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung in seiner zugehörigen Gradientenerhebung angetroffene Extremwert ist, was in einigen Ausführungsformen die mit dem zuverlässigen Identifizieren der Lage der ausgewählten Kante zusammenhängende Verarbeitung vereinfachen kann.
In der Geographie sind Erhebungen topographische Merkmale, welche eine zentrale Spitze sowie umliegende, eine bestimmte Höhe übersteigende Sub-Spitzen enthalten können. Der Begriff ”Gradientenerhebung” legt analoge Eigenschaften nahe. Insbesondere wie der Begriff hierin verwendet wird, werden Gradientenerhebungen durch Grenzen entlang des Helligkeitsgradientenprofils GP an Kreuzungspunkten zwischen einer ermittelten Kantengradientenschwelle THSP und dem Helligkeitsgradientenprofil definiert. Zum Lokalisieren der ausgewählten Kante brauchen in einigen Ausführungsformen nur die Kreuzungspunkte und/oder Erhebungen, welche entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante angetroffen werden, betrachtet zu werden. Man wird erkennen, dass eine einzelne, durch eine oder mehrere Grenzen an Kreuzungspunkten wie oben angegeben definierte Gradientenerhebung eine Vielzahl von Gradienten-Extremwerten enthalten kann, welche einer Vielzahl jeweiliger Kanten entlang des Helligkeitsgradientenprofils GP entsprechen. In einigen Ausführungsformen genügt es, wenn Erhebungen betrachtet werden, welche den Teilen des Gradientenprofils GP entsprechen, welche sich zur selben Seite der Kantengradientenschwelle THSP wie der der ausgewählten Kante entsprechende Extremwert erstrecken. Jedoch können in weiteren Ausführungsformen, bei geeigneten Anpassungen an den hierin beschriebenen Verfahren und Ausführungsformen, Erhebungen beider Polaritäten betrachtet werden.
Zur Verdeutlichung sind in 4 einige Gradientenerhebungen durch Kreuzschraffierung gekennzeichnet und beschriftet. In diesem Beispiel erstreckt sich jede beschriftete Erhebung zur selben Seite der Kantengradientenschwelle THSP wie der der ausgewählten Kante entsprechende Extremwert. Zum Beispiel kreuzt die Kandidatenschwelle THSP = 23,8 (welche mit dem linken benachbarten Extremwert LNE und einer Abtastrichtung von links nach rechts zusammenhängt) das Gradientenprofil GP, um eine erste Erhebung P1> (wobei das Zeichen ”>”entlang der Abtastrichtung von links nach rechts zeigt) zwischen dem Abtastrichtungs-Anfangspunkt und dem ersten Kreuzungspunkt zu definieren. Die Gradientenerhebung P2> ist, schreitet man entlang des Abtastzeilen-Gradientenprofils von links nach rechts fort, zwischen dem zweiten und dem dritten Kreuzungspunkt definiert, und die Gradientenerhebung P3> ist als beim vierten Kreuzungspunkt beginnend definiert. Man wird sehen, dass die ausgewählte Kante ES' der erste beim Fortschreiten entlang der Abtastrichtung in der Gradientenerhebung P3> angetroffene Extremwert ist, was gestattet, die ausgewählte Kante ohne Berücksichtigung der Grenze am rechten Ende der Gradientenerhebung P3> zu lokalisieren. Als ein anderes, weiteres Beispiel kreuzt die Kandidatenschwelle THSP = --20,3 (welche mit dem rechten benachbarten Extremwert RNE und einer Abtastrichtung von rechts nach links zusammenhängt) das Gradientenprofil GP, um eine erste Erhebung P1< (wobei das Zeichen ”<” entlang der Abtastrichtung von rechts nach links zeigt) zwischen dem ersten und dem zweiten Kreuzungspunkt, beim Fortschreiten entlang des Abtastzeilen-Gradientenprofils von rechts nach links, zu definieren. Man wird sehen, dass die ausgewählte Kante ES der erste in der Gradientenerhebung P1< angetroffene Extremwert ist (und in diesem speziellen Fall auch der einzige in der Gradientenerhebung P1< angetroffene Extremwert ist).
Man wird erkennen, dass die ungefähre Lage der ausgewählten Kante ES' entlang des Gradientenprofils GP aufgrund der Positionierung des Kantenwählers ES durch den Benutzer bekannt ist. Deshalb ist es möglich, automatisch zu ermitteln, dass eine Erhebung die ausgewählte Kante enthält. Ferner kann die ausgewählte Kante, wie oben für die hier beschriebene Ausführungsform in groben Zügen dargestellt, beim Fortschreiten entlang der zugehörigen Abtastrichtung spezieller als der erste in dieser Erhebung angetroffene signifikante Extremwert identifiziert werden. Die oben in groben Zügen dargestellten Prinzipien und Verfahren können unter Verwendung bekannter Programmierverfahren und/oder Signalverarbeitungsschaltungen realisiert werden. Zum Beispiel können solche Operationen durch den Gradientenprofilanalyse-Teil 143gpa und/oder den Gradientenerhebungszähler-Teil 143gpc, welche vorher anhand von 2 in groben Zügen dargestellt wurden, durchgeführt werden.
Im in 4 gezeigten Beispiel wurde die Kandidatenschwelle THSP = –20,3 als die zum Lokalisieren der ausgewählten Kante ES/ES' zu verwendende Kantengradientenschwelle ausgewählt. Wie vorher erwähnt, hängt die Kantengradientenschwelle THSP = –20,3 mit einem auf dem rechten benachbarten Extremwert RNE beruhenden Maximalbereich zusammen. In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Abtastrichtung so ausgewählt, dass die von rechts nach links verläuft, wie durch das Abtastrichtungs-Parameter-Bearbeitungsfeld angegeben (das heißt, die Abtastrichtung verläuft nach links). In der in 4 gezeigten speziellen Ausführungsform ist die Kantengradientenschwelle THSP = –20,3 auf den Mittelpunkt eines robusten Extremwert-Spielraums REM< eingestellt, welcher mit dieser Abtastrichtung und/oder diesem Maximalbereich zusammenhängt. Robuste Extremwert-Spielräume werden unten anhand von 5 ausführlicher beschrieben.
Der rechte benachbarte Extremwert RNE wird im Gradientenprofil entlang der Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante angetroffen, welche, wie man sehen kann, mit einem danebenliegenden Kreuzungspunkt, welcher eine Gradientenerhebungsgrenze definiert, zusammenhängt, und die ausgewählte Kante ist dadurch beim Fortschreiten entlang der Abtastrichtung der erste in seiner entsprechenden Erhebung P1< angetroffene signifikante Extremwert. Da die zur ausgewählten Kante ES/ES' gehörige Gradientenerhebung die erste Gradientenerhebung P1< entlang der Abtastrichtung ist (welche automatisch ermittelt werden kann, wie oben in groben Zügen dargestellt), kann das Ausgewählte-Kante-Erhebungszähler-Parameter-Bearbeitungsfeld automatisch auf ”1” gesetzt werden. Diese spezielle Art von Erhebungszählparameter ist lediglich beispielhaft und nicht begrenzend. Zum Beispiel wird man erkennen, dass der Gradientenerhebungs-Zählparameter stattdessen Kreuzungspunkte oder Erhebungen beider Polaritäten oder dergleichen zählen kann. Allgemeiner versteht es sich aufgrund der vorangehenden Beschreibung von selbst, dass der Gradientenerhebungs-Zählparameter genügt, wenn der Gradientenerhebungs-Zählparameter die Lage der ausgewählten Kante in Bezug auf die definierten Gradientenerhebungen anzeigt, in welchem Fall eine entsprechende Signalverarbeitung verwendet werden kann, um die ausgewählte Kante gemäß den oben in groben Zügen dargestellten Prinzipien zuverlässig und robust zu lokalisieren. Das Identifizieren der Nummer der Gradientenerhebung, welche die ausgewählte Kante enthält, ist nur eine solche Möglichkeit.
In der vorangehenden Beschreibung wurde die Kandidatenschwelle THSP = –20,3 als die zum Lokalisieren der ausgewählten Kante ES/ES' zu verwendende Kantengradientenschwelle ausgewählt. Jedoch sollte man erkennen, dass in einem alternativen Beispiel die Kandidatenschwelle THSP = 23,8 verwendet werden könnte. In einem solchen Fall kann die Kantengradientenschwelle THSP = 23,8 vorteilhafterweise mit einem auf dem linken benachbarten Extremwert LNE beruhenden Maximalbereich zusammenhängen. Die Abtastrichtung kann so ausgewählt werden, dass sie von links nach rechts verläuft (z. B. durch Auswählen des Auswahlknopfs (”Rechts”) im Abtastrichtungs-Parameter-Bearbeitungsfeld). In einer Ausführungsform kann die Kantengradientenschwelle THSP = 23,8 auf den Mittelpunkt des robusten Extremwert-Spielraums REM> eingestellt werden, welcher mit der Abtastrichtung nach rechts und/oder dem mit dem linken benachbarten Extremwert LNE zusammenhängenden Maximalbereich zusammenhängt. Der linke benachbarte Extremwert LNE wird im Gradientenprofil entlang der Abtastrichtung, welche nach rechts verläuft, vor der ausgewählten Kante angetroffen, welche, wie man sehen kann, mit einem danebenliegenden Kreuzungspunkt, welcher eine Gradientenerhebungsgrenze definiert, zusammenhängt, und die ausgewählte Kante ist dadurch beim Fortschreiten entlang dieser Abtastrichtung der erste in seiner entsprechenden Erhebung P3> angetroffene signifikante Extremwert. Da die zur ausgewählten Kante ES/ES' gehörige Gradientenerhebung die dritte Gradientenerhebung P3> entlang der Abtastrichtung ist (welche automatisch ermittelt werden kann, wie oben in groben Zügen dargestellt), kann das Ausgewählte-Kante-Erhebungszähler-Parameter-Bearbeitungsfeld automatisch auf ”3” gesetzt werden (nicht gezeigt).
In einigen Ausführungsformen können robuste Extremwert-Spielräume REM> und REM< entsprechend jeder der beiden Abtastrichtungen (z. B. wie in 4 angezeigt) ermittelt werden und kann einer der beiden robusten Extremwert-Spielräume ausgewählt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Auswahl manuell erfolgen (z. B. durch Auswählen eines zugehörigen ”Robuster-Extremwert-Spielraum”-Anzeigers oder eines Parameter-Bearbeitungsfelds oder dergleichen) und kann die Kantengradientenschwelle innerhalb des ausgewählten Spielraums eingestellt werden. Die Abtastrichtung kann auch so eingestellt werden, dass sie dem ausgewählten robusten Extremwert-Spielraum entspricht. Alternativ kann in einigen Ausführungsformen das Auswählen der Abtastrichtung (z. B. das manuelle Auswählen des Abtastrichtungs-Auswahlknopfs) den entsprechenden robusten Extremwert-Spielraum automatisch auswählen.
Man wird erkennen, dass die in den Benutzeroberflächen-Beispielen in den 3 und 4 gezeigte Kombination von Elementen nur beispielhaft und nicht beschränkend ist. Verschiedene Elemente können, wenn gewünscht, in verschiedenen Ausführungsformen und/oder während verschiedener Phasen der hierin in groben Zügen dargestellten Operationen hinzugefügt oder entfernt werden, und/oder die verschiedenen Elemente können in verschiedenen Formen, welche eine ähnliche Funktion erfüllen, dargestellt werden. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen Maximalbereiche automatisch ermittelt und/oder ausgewählt werden und/oder können robuste Extremwert-Spielräume automatisch ermittelt und/oder ausgewählt werden und kann die Kantengradientenschwelle automatisch innerhalb des ermittelten oder ausgewählten Maximalbereichs oder innerhalb der ermittelten oder ausgewählten robusten Extremwert-Spielräume eingestellt werden. In einem solchen Fall kann in verschiedenen Ausführungsformen jedes gewünschte, mit dem Vorangehenden zusammenhängende GUI-Element zur Erleichterung angezeigt werden (z. B. durch Anzeigen eines entsprechenden Anzeigers wie Grenzlinien oder eines dunkelgetönten Bands oder dergleichen) oder zur Vereinfachung weggelassen werden.
In einigen Ausführungsformen können die aus einem aktuellen Parametersatz resultierenden belangvollen Gradientenerhebungen angezeigt werden, wenn gewünscht. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsformen jedes gewünschte, mit dem Vorangehenden zusammenhängende GUI-Element zur Erkennung und/oder Bestätigung und/oder Einstellung durch einen Benutzer angezeigt werden. Zum Beispiel kann ein einem aktuellen Wert der Kantengradientenschwelle entsprechender Gradientenschwellen-Anzeiger durch Überlagern eines angezeigten Gradientenprofils in der Videowerkzeug-GUI angezeigt werden (z. B. wie in 4 gezeigt) und kann der Schwellenanzeiger (und der zugrundeliegende Parameter) manuell einstellbar sein (z. B. durch Auswählen und Ziehen des Schwellenanzeigers in der GUI). In einigen Ausführungsformen können die aus einem aktuellen Parametersatz resultierenden belangvollen Gradientenerhebungen angezeigt und entsprechend der manuellen Einstellung eines Parameteranzeigers in Echtzeit aktualisiert werden, wenn gewünscht.
Obwohl die in den 3 und 4 gezeigten beispielhaften Ausführungsformen die Verwendung eines ”Box Tool” veranschaulichen, sollte man erkennen, dass die gleichen Operationen auf ein Bogenwerkzeug oder ein Kreiswerkzeug oder dergleichen angewendet werden können, wobei ein Abtastzeilenprofil quer zu einer ausgewählten Kante in einer Radialrichtung verlaufen kann.
5 ist ein Schaubild 500, welches verschiedene Überlegungen veranschaulicht, welche mit dem Lokalisieren einer bestimmten Kante unter vielen Kanten zusammenhängen und insbesondere mit einem Verfahren zum Einstellen einer Gradientenschwelle in einem robusten Extremwert-Spielraum dergestalt, dass Kantenlokalisierungs-Ergebnisse gegen vernünftigerweise erwartete Schwankungen zwischen Werkstücken relativ unempfindlich sind, zusammenhängen. Die Elemente in 5 sind ihren in den Benutzeroberflächen der 3 und 4 gezeigten Pendants annähernd gleich und sind gewöhnlich in Analogie zu verstehen. Zum Beispiel können 5XX-Bezugszeichen in 5, welche das gleiche ”XX”-Suffix wie 3XX- und 4XX-Bezugszeichen in den 3 und 4 haben, ähnliche oder gleiche Elemente bezeichnen, sofern nicht unten anders beschrieben oder impliziert.
5 zeigt das Abtastzeilen-Gradientenprofil GP. Lokale Maxima und Minima (z. B. wie durch in geeigneten Analyseroutinen realisierte bekannte mathematische Verfahren automatisch identifiziert) haben Gradienten-Extremwerte GEV, welche in 5 gekennzeichnet sind. Insbesondere ist eine erste Gruppe von Gradienten-Extremwerten, welche links (und innerhalb) der ausgewählten Kante ES' liegt, als Gradienten-Extremwerte GEV-L1 bis GEV-L11 gekennzeichnet. Das Suffix ”-LXX” lässt erkennen, dass diese Gradienten-Extremwerte links der ausgewählten Kante ES/ES' liegen. Es versteht sich von selbst, dass diese Extremwerte entlang einer Abtastrichtung ”Rechts”, welche entlang des Gradientenprofils GP vom linken Ende und nach rechts verläuft, bis zur und innerhalb der ausgewählten Kante ES/ES' angetroffen werden. Diese Extremwerte sind für das Ermitteln eines robusten Extremwert-Spielraums in einer ersten Abtastrichtung, welcher ein robuster Extremwert-Spielraum in einer Abtastrichtung ”Rechts” ist, von Belang.
Man sollte erkennen, dass die Höhe der Gradientenschwelle verwendet wird, um Gradientenerhebungen zu definieren, welche in verschiedenen hierin offenbarten Ausführungsformen die zum Lokalisieren der ausgewählten Kante verwendeten Orientierungspunkte sind. Somit ist es vorteilhaft, die Gradientenschwelle auf eine Höhe einzustellen, welche relativ weit von jedem im Gradientenprofil GP auftretenden Extremwert entfernt ist. Dies wird die Gradientenerhebungen trotz möglichen Schwankungen bestimmter Gradienten-Extremwerte zwischen Werkstücken und/oder Werkstückbildern auf eine stabile und wiederholbare Weise definieren. Es ist erkennbar, dass ein Weg, dies zu bewerkstelligen, darin besteht, die Gradientenschwelle in der größten Lücke zwischen Gradienten-Extremwerten, welche im Gradientenprofil GP entlang der Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante angetroffen werden, einzustellen. Somit lässt sich sagen, dass ein robuster Extremwert-Spielraum definierende Bedingungen erfüllt, welche beinhalten:

(a) der robuste Extremwert-Spielraum wird durch einen ersten und einen zweiten Gradienten-Extremwert begrenzt, welche aufeinanderfolgende Werte in einer Rangliste von Gradienten-Extremwerten wären, welche Gradienten-Extremwerten im Helligkeitsgradientenprofil entsprechen, welche im Maximalbereich enthalten sind und welche entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung vor und innerhalb der ausgewählten Kante angetroffen werden; und
(b) der erste und der zweite Gradienten-Extremwert, welche den robusten Extremwert-Spielraum begrenzen, sind aufeinanderfolgende Werte, welche entweder (b1) den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der Rangliste oder (b2) einen Unterschied, welcher einen im Kantenmerkmal-Videowerkzeug festgelegten minimalen Spielraum-Wert überschreitet, aufweisen.

In 5 sind die Gradienten-Extremwerte GEV-L1 bis GEV-L11 als eine Rangliste dargestellt, in welcher die Werte entlang der senkrechten Achse nach ihrem Rang eingereiht oder aufeinanderfolgend nach Wert geordnet sind. Es ist ersichtlich, dass GEV-L1 außerhalb des mit dem robusten Extremwert-Spielraum REM> zusammenhängenden Maximalbereichs zu liegen kommt, welcher in diesem speziellen Beispiel mit dem linken benachbarten Extremwert LNE zusammenhängt. Das heißt, in diesem speziellen Beispiel ist der mit dem robusten Extremwert-Spielraum REM> zusammenhängende Maximalbereich zwischen L-SE=GEVsel=GEV-L2 und OL-LNE=GEV-nL=GEV-L11 eingegrenzt. Deshalb liegt GEV-L1 außerhalb des belangvollen Maximalbereichs und wird er außer Betracht gelassen. Zwei der größeren Unterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der verbleibenden Rangliste sind zum Beispiel der zwischen GEV-L3 und GEV-L4 und der zwischen GEV-L9 und GEV-L10. Der Unterschied zwischen GEV-L9 und GEV-L10 ist der größte Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der verbleibenden Rangliste. In dieser speziellen Ausführungsform sind deshalb diese die beiden Gradienten-Extremwerte, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung ”Rechts” begrenzen, wie durch den Anzeiger REM> gezeigt. Die Gradientenschwelle THSP = 23,8 kann in diesem Beispiel automatisch auf die Mitte des robusten Extremwert-Spielraums in der Abtastrichtung ”Rechts” REM> eingestellt werden. Jedoch kann ein Benutzer in einigen Ausführungsformen vorziehen, die Gradientenschwelle innerhalb eines robusten Extremwert-Spielraums in einer Abtastrichtung woandershin zu legen.
In 5 ist erkennbar, dass eine Gradientenschwelle THSP irgendwo im robusten Extremwert-Spielraum REM> (ausschließlich seiner Grenzen) beim Fortschreiten entlang der Abtastrichtung ”Rechts” auf die in Erhebung P3> auftretende ausgewählte Kante hinauslaufen wird. Gemäß vorher in groben Zügen dargestellten Prinzipien kann das Ausgewählte-Kante-Erhebungszähler-Parameter-Bearbeitungsfeld automatisch auf einen entsprechenden Wert (z. B. ”3”) gesetzt werden. Somit kann man davon ausgehen, dass die ausgewählte Kante, trotz maßvollen Schwankungen bestimmter Extremwerte zwischen Werkstücken und/oder Bildern und trotz der Vielzahl ähnlicher Kanten, welche in der ROI des Videowerkzeugs enthalten sind, durch den oben in groben Zügen dargestellten Parametersatz robust angegeben wird.
In 5 liegt eine zweite Gruppe von Gradienten-Extremwerten rechts (und innerhalb) der ausgewählten Kante ES' und ist diese als Gradienten-Extremwerte GEV-R1 bis GEV-R4 gekennzeichnet. Das Suffix ”-RXX” lässt erkennen, dass diese Gradienten-Extremwerte rechts der ausgewählten Kante ES/ES' liegen. Es versteht sich von selbst, dass diese Extremwerte entlang einer Abtastrichtung ”Links”, welche entlang des Gradientenprofils GP vom rechten Ende nach links verläuft, bis zur und innerhalb der ausgewählten Kante ES/ES' angetroffen werden. Diese Extremwerte sind für das Ermitteln eines robusten Extremwert-Spielraums in einer zweiten Abtastrichtung, welcher ein robuster Extremwert-Spielraum in einer Abtastrichtung ”Links” ist, von Belang. Die Gradienten-Extremwerte GEV-R1 bis GEV-R4 sind als eine Rangliste dargestellt, in welcher die Werte entlang der senkrechten Achse nach ihrem Rang eingereiht oder aufeinanderfolgend nach Wert geordnet sind.
Es ist ersichtlich, dass GEV-R4 außerhalb des mit dem robusten Extremwert-Spielraum REM< zusammenhängenden Maximalbereichs zu liegen kommt, welcher in diesem speziellen Beispiel mit dem rechten benachbarten Extremwert RNE zusammenhängt. Das heißt, in diesem speziellen Beispiel ist der mit dem robusten Extremwert-Spielraum REM< zusammenhängende Maximalbereich zwischen L-SE=GEVsel=GEV-R1 und OL-RNE=GEV-nR=GEV-R3 eingegrenzt. Deshalb liegt GEV-R4 außerhalb des belangvollen Maximalbereichs und wird er außer Betracht gelassen. Der größte Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der verbleibenden Rangliste ist der zwischen GEV-R1 und GEV-R2. In dieser speziellen Ausführungsform sind deshalb diese die beiden Gradienten-Extremwerte, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung ”Links” begrenzen, wie durch den Anzeiger REM< gezeigt. Die Gradientenschwelle THSP = –20,3 kann in diesem Beispiel automatisch auf die Mitte des robusten Extremwert-Spielraums in der Abtastrichtung ”Links”, REM<, eingestellt werden.
In 5 ist erkennbar, dass eine Gradientenschwelle THSP irgendwo im robusten Extremwert-Spielraum REM< (ausschließlich seiner Grenzen) beim Fortschreiten entlang der Abtastrichtung ”Links” auf die in Erhebung P1< auftretende ausgewählte Kante hinauslaufen wird. Das Ausgewählte-Kante-Erhebungszähler-Parameter-Bearbeitungsfeld kann gemäß vorher in groben Zügen dargestellten Prinzipien automatisch auf einen entsprechenden Wert (z. B. ”1”) gesetzt werden. Somit kann man davon ausgehen, dass die ausgewählte Kante, trotz maßvollen Schwankungen bestimmter Extremwerte zwischen Werkstücken und/oder Bildern und trotz der Vielzahl ähnlicher Kanten, welche in der ROI des Videowerkzeugs enthalten sind, durch den oben in groben Zügen dargestellten Parametersatz robust angegeben wird.
In dem unmittelbar hierüber beschriebenen speziellen Beispiel ist der robuste Extremwert-Spielraum in der ”Links”-Abtastrichtung REM< ziemlich groß und ist die Schwelle auf die Mitte eingestellt. In einigen Ausführungsformen oder Anwendungen macht dies das Gradienten-Rauschband überflüssig und kann dieses ignoriert oder weggelassen werden. Somit kann sich der robuste Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung ”Links” REM< bis GEV-R2 erstrecken, was in einigen Ausführungsformen in einem Gradienten-Rauschband liegen kann. Jedoch ist es in einigen Ausführungsformen einfach sicherer, davon auszugehen, dass die Gestalt des Gradientenprofils GP unvorhersehbar ist und dass Extremwerte im Gradienten-Rauschband relativ schwachen Kanten und/oder Strukturen entsprechen und zwischen Werkstücken und/oder Bildern stark schwankend und/oder unzuverlässig sein können. In einigen Ausführungsformen enthält ein Kantenmerkmal-Videowerkzeug deshalb Operationen, welche automatisch verhindern, dass die Kantengradientenschwelle auf einen Wert innerhalb des Gradienten-Rauschbands, welches den Gradientenwert null enthält, eingestellt wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Gradienten-Rauschband so gelegt sein, dass es die 25% der Gradienten-Extremwerte GEV, welche den kleinsten Betrag haben, oder dergleichen für ein bestimmtes Gradientenprofil ausschließt. In weiteren Ausführungsformen kann es auf der Grundlage einer Analyse oder eines Versuchs auf vordefinierte Grenzen gelegt sein, von welchen bekannt ist, dass sie schwachen oder unzuverlässigen Kanten entsprechen.
Wenn ein benachbarter Extremwert in das Gradienten-Rauschband fällt, kann die entgegengesetzte Grenze des diesem benachbarten Extremwert entsprechenden Maximalbereichs in einigen Ausführungsformen so festgelegt werden, dass sie nicht weiter vom Extremwert der ausgewählten Kante entfernt ist als eine Grenze des Gradienten-Rauschbands, welche dem Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt. Dies begrenzt den Maximalbereich so, dass er einen ”verrauschten” benachbarten Extremwert ausschließt, wodurch auch rauschige Grenzen des robusten Extremwert-Spielraums im Gradienten-Rauschband automatisch ausgeschlossen werden und automatisch sichergestellt wird, dass die Gradientenschwellen-Grenze nicht ins Gradienten-Rauschband gelegt wird.
Jeder der oben beschriebenen robusten Extremwert-Spielräume ”Rechts” und ”Links” beruht auf den beiden aufeinanderfolgenden Gradienten-Extremwerten, welche den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in ihrer Rangliste aufweisen. Jedoch ist diese Ausführungsform nur beispielhaft und nicht beschränkend. In weiteren Ausführungsformen können Vielkantenoperationen einen minimalen Spielraum-Wert oder eine Differenzanforderung enthalten, welcher bzw. welche ermittelt wurde, um bei vernünftigerweise erwarteten Werkstück- und/oder Bildschwankungen stabile Ergebnisse zu liefern, und kann ein beliebiger robuster Extremwert-Spielraum, welcher den minimalen Spielraum-Wert oder die Differenzanforderung überschreitet, verwendet werden.
Ferner kann in einigen Ausführungsformen jeder der robusten Extremwert-Spielräume ”Links” und ”Rechts” automatisch ermittelt und der größere automatisch und/oder manuell ausgewählt werden (z. B. in 5 der robuste Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung ”Links” REM<). In einigen Ausführungsformen kann die Kantengradientenschwelle automatisch innerhalb des ausgewählten der robusten Extremwert-Spielräume ”Links” und ”Rechts” eingestellt werden. Man wird erkennen, dass die in den 3, 4 und 5 gezeigten Beispielkanten dem erfahrenen Benutzer nahelegen können, dass das Abtasten von rechts nach links bevorzugt würde und dass die hierin in groben Zügen dargestellten Verfahren für diese beispielhafte Kante möglicherweise nicht notwendig zu sein scheinen. Jedoch wird man erkennen, dass das oben in groben Zügen dargestellte Verfahren nicht nur dieser auf einem gesunden Menschenverstand gegründeten Schlussfolgerung genügt, sondern auch ein automatisches oder halbautomatisches Verfahren bereitstellt, welches auch dort funktionieren wird, wo solche ”auf einem gesunden Menschenverstand gegründeten” Lösungen und andere Verfahren nach Stand der Technik versagen werden (z. B. in einem Fall, in welchem Kanten und Strukturen wie diejenigen links der ausgewählten Kante ES auch rechts der ausgewählten Kante auftreten).
5 zeigt außerdem ein Erkennungsrobustheits-Anzeiger-Merkmal, welches in einigen Ausführungsformen einer Videowerkzeug-GUI angezeigt werden kann. Der Erkennungsrobustheits-Anzeiger kann einen mit dem Verwenden des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs zum Erkennen des ausgewählten Kantenmerkmals auf der Grundlage eines aktuellen Kantenerkennungsparametersatzes verbundenen Risikograd angeben. Zum Beispiel weist die Gradientenschwellen-Anzeigerlinie bei 23,8 einen Erkennungsrobustheits-Anzeiger ”Schwellensicherheit=OK” auf, welcher besagt, dass die entsprechende Größe des robusten Extremwert-Spielraums in der Abtastrichtung ”Rechts” REM> das mit dem Verwenden des aktuellen ”Abtastung-rechts”-Parametersatzes zum Erkennen der ausgewählten Kante verbundene Risiko verringert, um bei vernünftigerweise erwarteten oder vorhersehbaren Schwankungen der Gradientenprofil-Extremwerte eine akzeptable oder ”OK”-Höhe zu erreichen. Aufgrund der großen Größe des robusten Extremwert-Spielraums in der Abtastrichtung ”Links” REM<, welche die Höhe des mit dem Verwenden des zugehörigen aktuellen ”Abtastung-links”-Parametersatzes zum Erkennen der ausgewählten Kante bei vernünftigerweise erwarteten oder vorhersehbaren Schwankungen der Gradientenprofil-Extremwerte verbundenen Risikos stark verringert, weist die Gradientenschwellen-Anzeigerlinie bei –20,3 einen Erkennungsrobustheits-Anzeiger ”Schwellensicherheit=Hoch” auf. Man wird erkennen, dass der Erkennungsrobustheits-Anzeiger eine mit der die Kantengradientenschwelle anzeigenden Linie zusammenhängende Farbe oder dergleichen enthalten kann. Zum Beispiel kann eine grüne Schwellenlinie verwendet werden, um niedriges Risiko/hohe Sicherheit anzuzeigen, kann eine gelbe Linie verwendet werden, um Risiko OK/Sicherheit OK anzuzeigen, und kann eine rote Linie verwendet werden, um hohes Risiko/niedrige Sicherheit anzuzeigen. Natürlich kann auch irgendeine andere geeignete Form von Risikoanzeiger verwendet werden.
In einer Ausführungsform kann der Risikoanzeiger auf der Grundlage des Verhältnisses des belangvollen robusten Extremwert-Spielraums (oder des belangvollen Maximalbereichs, falls ein robuster Extremwert-Spielraum in einer bestimmten Ausführungsform oder Anwendung oder dergleichen nicht anwendbar ist) zum Bereich in der Gradienten-Abtastzeile GP enthaltener Gradientenwerte automatisch ermittelt werden (in einigen Ausführungsformen kann z. B. ein Verhältnis, das größer als 0,25 ist, ”Risiko OK” anzeigen und kann ein Verhältnis, das größer als 0,33 ist, ein niedriges Risiko anzeigen). Eine alternative Analyse oder eine alternative Basis zum Einstellen eines Risikoanzeigers analog zu dem oben in groben Zügen dargestellten kann auf der Grundlage eines Versuchs oder einer Analyse ermittelt werden.
Die 6 und 7 enthalten Schaubilder 600 beziehungsweise 700 ähnlich 5, welche verschiedene Alternativen zum Festlegen eines Maximalbereichs für eine Gradientenschwelle und Einstellen der Gradientenschwelle in mit den alternativen Maximalbereichen zusammenhängenden alternativen robusten Extremwert-Spielräumen veranschaulichen. Die Elemente in den 6 und 7 sind ihren in 5 gezeigten Pendants annähernd gleich und sind gewöhnlich in Analogie zu verstehen. Zum Beispiel können 6XX- und 7XX-Bezugszeichen in den 6 und 7, welche das gleiche ”XX”-Suffix wie 5XX-Bezugszeichen in 5 haben, ähnliche oder gleiche Elemente bezeichnen, sofern nicht unten anders beschrieben oder impliziert.
Wie vorher angedeutet, können in einigen Ausführungsformen der linken und der rechten Abtastrichtung robuste Extremwert-Spielräume automatisch ermittelt werden und wird der größere automatisch und/oder manuell ausgewählt. Beispiele oder entsprechende Operationen werden unten anhand der 6 und 7, in welchen die ausgewählte Kante ES/ES' eine andere Kante als die in 5 gezeigte ist, in groben Zügen dargestellt.
In 6 ist eine erste Gruppe von Gradienten-Extremwerten, welche links (und innerhalb) der ausgewählten Kante ES liegen, als Gradienten-Extremwerte GEV-L1 bis GEV-L10 gekennzeichnet. Das Suffix ”-LXX” lässt erkennen, dass diese Gradienten-Extremwerte links der ausgewählten Kante ES/ES' liegen. Es versteht sich von selbst, dass diese Extremwerte entlang einer Abtastrichtung ”Rechts”, welche entlang des Gradientenprofils GP vom linken Ende und nach rechts verläuft, bis zur und innerhalb der ausgewählten Kante ES/ES' angetroffen werden. Diese Extremwerte sind für das Ermitteln eines robusten Extremwert-Spielraums in einer ersten Abtastrichtung, welcher ein robuster Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung ”Rechts” ist, von Belang.
Aus oben in groben Zügen dargestellten Gründen sind die Gradienten-Extremwerte GEV-L1 bis GEV-L10 als eine Rangliste dargestellt, in welcher die Werte entlang der senkrechten Achse nach ihrem Rang eingereiht oder aufeinanderfolgend nach Wert geordnet sind. Es ist ersichtlich, dass alle Gradienten-Extremwerte GEV-L1 bis GEV-L10 in den mit dem robusten Extremwert-Spielraum REM> zusammenhängenden Maximalbereich fallen, welcher in diesem speziellen Beispiel mit dem linken benachbarten Extremwert LNE zusammenhängt. Das heißt, in diesem speziellen Beispiel ist der mit dem robusten Extremwert-Spielraum REM> zusammenhängende Maximalbereich zwischen L-SE=GEVsel=GEV-L10 und OL-LNE=GEV-nL=GEV-L1 eingegrenzt. Der Unterschied zwischen GEV-L1 und GEV-L2 ist der größte Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der verbleibenden Rangliste. In dieser speziellen Ausführungsform sind deshalb diese die beiden Gradienten-Extremwerte, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung ”Rechts” begrenzen, wie durch den Anzeiger REM> gezeigt.
Die zweite Gruppe von Gradienten-Extremwerten liegt rechts (und innerhalb) der ausgewählten Kante ES' und ist in einer Rangliste als Gradienten-Extremwerte GEV-R1 bis GEV-R5 gekennzeichnet. Das Suffix ”-RXX” lässt erkennen, dass diese Gradienten-Extremwerte rechts der ausgewählten Kante ES/ES' liegen. Es versteht sich von selbst, dass diese Extremwerte entlang einer Abtastrichtung ”Links”, welche entlang des Gradientenprofils GP vom rechten Ende nach links verläuft, bis zur und innerhalb der ausgewählten Kante ES/ES' angetroffen werden. Diese Extremwerte sind für das Ermitteln eines robusten Extremwert-Spielraums in einer zweiten Abtastrichtung, welcher ein robuster Extremwert-Spielraum in einer Abtastrichtung ”Links” REM< ist, von Belang. Die Gradienten-Extremwerte GEV-R1 bis GEV-R5 sind als eine Rangliste dargestellt, in welcher die Werte entlang der senkrechten Achse nach ihrem Rang eingereiht oder aufeinanderfolgend nach Wert geordnet sind.
Es ist ersichtlich, dass alle Gradienten-Extremwerte GEV-R1 bis GEV-R5 in den mit dem robusten Extremwert-Spielraum REM< zusammenhängenden Maximalbereich fallen, welcher in diesem speziellen Beispiel mit dem rechten benachbarten Extremwert RNE zusammenhängt. Das heißt, in diesem speziellen Beispiel ist der mit dem robusten Extremwert-Spielraum REM< zusammenhängende Maximalbereich zwischen L-SE=GEVsel=GEV-R5 und OL-RNE=GEV-nR=GEV-R1 eingegrenzt. Der größte Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der Rangliste ist der zwischen GEV-R1 und GEV-R2. In dieser speziellen Ausführungsform sind deshalb diese die beiden Gradienten-Extremwerte, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung ”Rechts” begrenzen, wie durch den Anzeiger REM< gezeigt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Differenz-REM< mit dem Differenz-REM> verglichen werden. In diesem speziellen Beispiel ist REM> größer. Deshalb wird er als die Grundlage zum Erkennen der ausgewählten Kante ausgewählt und kann die Gradientenschwelle (z. B. THSP = –35,6) automatisch auf die Mitte des robusten Extremwert-Spielraums in der Abtastrichtung ”Rechts” REM> eingestellt werden. Die Abtastrichtung wird auf ”Rechts” eingestellt. Das Ausgewählte-Kante-Erhebungszähler-Parameter-Bearbeitungsfeld kann gemäß vorher in groben Zügen dargestellten Prinzipien automatisch auf einen entsprechenden Wert (z. B. ”2”) gesetzt werden. Die ausgewählte Kante ES' ist in diesem Beispiel der erste entlang der Abtastrichtung in seiner entsprechenden Gradientenerhebung angetroffene Extremwert. Man kann davon ausgehen, dass die ausgewählte Kante, trotz maßvollen Schwankungen bestimmter Extremwerte zwischen Werkstücken und/oder Bildern und trotz der Vielzahl ähnlicher Kanten, welche in der ROI des Videowerkzeugs enthalten sind, durch den oben in groben Zügen dargestellten Parametersatz robust angegeben wird.
7 und die folgende Beschreibung sind insofern mit 6 vergleichbar, als das Werkstückbild 610 und das Abtastzeilen-Gradientenprofil GP gleich sind. Jedoch wird in der unten in groben Zügen dargestellten Ausführungsform derselbe Maximalbereich verwendet, um jeden robusten Extremwert-Spielraum zu ermitteln. Insbesondere in der in 7 gezeigten Ausführungsform ist die entgegengesetzte Grenze OL des Maximalbereichs nicht weiter vom Extremwert der ausgewählten Kante entfernt als derjenige der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte, welcher dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt. In diesem speziellen Beispiel liegt der rechte benachbarte Extrem-Gradientenwert GEV-nR näher am Gradientenprofil-Extremwert GEVsel der ausgewählten Kante als der linke benachbarte Extrem-Gradientenwert GEV-nL. Deshalb ist der mit beiden robusten Extremwert-Spielräumen REM> und REM< zusammenhängende Maximalbereich zwischen L-SE=GEVsel=GEV-R5=GEV-L10 und OL-RE=GEV-nR=GEV-R1 eingegrenzt.
Es ist ersichtlich, dass die Gradienten-Extremwerte GEV-L1 bis GEV-L3 in der mit dem robusten Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung REM> zusammenhängenden Rangliste außerhalb des Maximalbereichs zu liegen kommen. Der Unterschied zwischen GEV-L8 und GEV-L9 ist der größte Unterschied zwischen in dieser Rangliste verbleibenden aufeinanderfolgenden Werten. In dieser speziellen Ausführungsform sind deshalb diese die beiden Gradienten-Extremwerte, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung ”Rechts” begrenzen, wie durch den Anzeiger REM> gezeigt. Hinsichtlich des robusten Extremwert-Spielraums in der Abtastrichtung ”Links” fallen alle Gradienten-Extremwerte GEV-R1 bis GEV-R5 in den Maximalbereich. Der größte Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der Rangliste ist der zwischen GEV-R1 und GEV-R2. Deshalb sind diese die beiden Gradienten-Extremwerte, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der Abtastrichtung ”Rechts” begrenzen, wie durch den Anzeiger REM< gezeigt.
In diesem speziellen Beispiel ist REM> größer als REM<. Deshalb wird er als die Grundlage zum Erkennen der ausgewählten Kante ausgewählt und kann die Gradientenschwelle (z. B. THSP = 22,2) automatisch auf die Mitte des robusten Extremwert-Spielraums in der Abtastrichtung ”Rechts” REM> eingestellt werden. Die Abtastrichtung wird auf ”Rechts” eingestellt. Das Ausgewählte-Kante-Erhebungszähler-Parameter-Bearbeitungsfeld kann gemäß vorher in groben Zügen dargestellten Prinzipien automatisch auf einen entsprechenden Wert (z. B. ”2”) gesetzt werden.
Da der Maximalbereich auf demjenigen der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte beruht, welcher dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt, ist die ausgewählte Kante ES' in diesem Beispiel der einzige entlang der Abtastrichtung in seiner entsprechenden Gradientenerhebung angetroffene Extremwert. Man sollte erkennen, dass in solchen Ausführungsformen der benachbarte Extremwert, welcher den Maximalbereich festlegt, entlang der Abtastrichtung nicht der ausgewählten Kante voranzugehen braucht, obwohl er dies, je nach einer speziellen Ausprägung eines Gradientenprofils GP, kann. Jedenfalls kann man davon ausgehen, dass die ausgewählte Kante, trotz maßvollen Schwankungen bestimmter Extremwerte zwischen Werkstücken und/oder Bildern und trotz der Vielzahl ähnlicher Kanten, welche in der ROI des Videowerkzeugs enthalten sind, durch den oben in groben Zügen dargestellten Parametersatz robust angegeben wird.
Jeder der oben beschriebenen robusten Extremwert-Spielräume ”Rechts” und ”Links” beruht auf den beiden aufeinanderfolgenden Gradienten-Extremwerten, welche den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in ihrer Rangliste aufweisen. Jedoch ist diese Ausführungsform nur beispielhaft und nicht beschränkend. In weiteren Ausführungsformen können Vielkantenoperationen einen minimalen Spielraum-Wert oder eine Differenzanforderung enthalten, welcher bzw. welche ermittelt wurde, um bei vernünftigerweise erwarteten Werkstück- und/oder Bildschwankungen stabile Ergebnisse zu liefern, und kann ein beliebiger robuster Extremwert-Spielraum, welcher den minimalen Spielraum-Wert oder die Differenzanforderung überschreitet und in den Maximalbereich fällt, verwendet werden.
Die oben anhand der 5, 6 und/oder 7 in groben Zügen dargestellten Prinzipien und Verfahren können unter Verwendung bekannter Programmierverfahren und/oder Signalverarbeitungsschaltungen realisiert werden. Zum Beispiel können solche Operationen durch den Gradientenprofilanalyse-Teil 143gpa und/oder den Gradientenschwellen-Teil 143gt und/oder den Gradientenerhebungszähler 143gpc, welche vorher anhand von 2 in groben Zügen dargestellt wurden, automatisch durchgeführt werden.
Die 8A und 8B zeigen einen Ablaufplan 800, welcher ein Verfahren und/oder eine Routine zum Verbessern der Kantenerkennungs-Zuverlässigkeit, wenn zwischen einer Vielzahl von Kanten in einer ”Region of interest” eines in einem Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung enthaltenen Kantenmerkmal-Videowerkzeugs unterschieden wird, veranschaulicht. Die verschiedenen Ausführungsformen des allgemeinen Verfahrens oder der allgemeinen Routine, welche unten in groben Zügen dargestellt werden, können auf der Grundlage des Realisierens verschiedener Kombinationen der entsprechenden vorher hierin offenbarten Operationen und/oder Elemente ausgeführt werden.
In einem Block 810 ist ein Kantenmerkmal-Videowerkzeug vorgesehen, welches enthält: eine ”Region of interest” (ROI), durch eine Vielzahl von Kantenerkennungsparametern einschließlich einer Kantengradientenschwelle, einer Profil-Abtastrichtung und eines Gradientenerhebungs-Zählparameters gesteuerte Kantenerkennungs-Operationen sowie eine einen ”Region of interest”-Anzeiger und ein Kantenauswahlelement enthaltende Videowerkzeug-GUI.
In einem Block 820 wird ein Werkstück in einem Sichtfeld des Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung plaziert.
In einem Block 830 wird das Kantenmerkmal-Videowerkzeug betätigt, um eine eine Vielzahl von Kantenmerkmalen in einem erfassten Bild des Werkstücks enthaltende ROI festzulegen.
In einem Block 840 wird das Kantenmerkmal-Videowerkzeug betätigt, um ein Kantenmerkmal innerhalb der ROI, welches die ausgewählte Kante sein soll, die durch die Kantenerkennungs-Operationen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs erkannt wird, auszuwählen.
In einem Block 850 wird das Kantenmerkmal-Videowerkzeug betätigt, um die Profil-Abtastrichtung und die Kantengradientenschwelle zu ermitteln. Das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Kantengradientenschwelle zu ermitteln, umfasst das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um die Kantengradientenschwelle innerhalb eines Maximalbereichs einzustellen, welcher einen Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante als die eine Grenze und eine entgegengesetzte Grenze hat, welche nicht weiter vom Extremwert der ausgewählten Kante entfernt ist als ein begrenzender der beiden benachbarten Gradientenprofil-Extremwerte der beiden benachbarten Extremwerte, welche entlang eines Helligkeitsgradientenprofils über die ausgewählte Kante in der ”Region of interest neben dem Extremwert der ausgewählten Kante liegen und welche eine dem Extremwert der ausgewählten Kante entgegengesetzte Polarität haben.
Wie vorher angedeutet, ist in einigen Ausführungsformen der begrenzende der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte (das heißt, derjenige, welcher den Maximalbereich begrenzt) derjenige, welcher dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt. In einem solchen Fall kann der Extremwert der ausgewählten Kante dadurch der einzige in seiner zugehörigen Gradientenerhebung angetroffene Extremwert sein, was bei einer minimalen zusätzlichen Signalverarbeitung zum Lokalisieren dieses Extremwerts eine gute Erkennungszuverlässigkeit gestatten kann.
In weiteren Ausführungsformen kann der begrenzende der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte unabhängig davon, ob er dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt, derjenige sein, welcher dem benachbarten Extremwert entspricht, welcher entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante angetroffen wird. In einem solchen Fall kann der Extremwert der ausgewählten Kante dadurch der erste entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung in seiner zugehörigen Gradientenerhebung angetroffene Extremwert sein, was bei einer sehr einfachen Signalverarbeitung zum Lokalisieren dieses Extremwerts eine gute Erkennungszuverlässigkeit gestatten kann.
In weiteren Ausführungsformen kann der begrenzende der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte unabhängig davon, ob er dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt, derjenige sein, welcher dem benachbarten Extremwert entspricht, welcher entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung nach der ausgewählten Kante angetroffen wird. In einem solchen Fall kann der Extremwert der ausgewählten Kante dadurch der letzte entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung in seiner zugehörigen Gradientenerhebung angetroffene Extremwert sein. Jedoch kann diese letztere Alternative eine relativ kompliziertere Signalverarbeitung zum Lokalisieren dieses Extremwerts erfordern oder kann sie für einige Anwendungen als weniger zuverlässig angesehen werden. Nach dem Block 850 geht der Prozess weiter zu einer Bezugsmarke A, mit welcher er in 8B fortgesetzt wird.
Nach der Bezugsmarke A in 8B wird in einem Block 860 das Kantenmerkmal-Videowerkzeug betätigt, um den der Profil-Abtastrichtung und der Kantengradientenschwelle entsprechenden Gradientenerhebungs-Zählparameter automatisch zu ermitteln. Das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, um den der ermittelten Profil-Abtastrichtung und der ermittelten Kantengradientenschwelle entsprechenden Gradientenerhebungs-Zählparameter automatisch zu ermitteln, umfasst das Durchführen automatischer Operationen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs, welches so konfiguriert ist, dass der Gradientenerhebungs-Zählparameter Bedingungen erfüllt, welche beinhalten: (a) Gradientenerhebungen sind durch Grenzen entlang des Helligkeitsgradientenprofils an aufeinanderfolgenden Kreuzungspunkten zwischen dem Helligkeitsgradientenprofil und der ermittelten Kantengradientenschwelle für mindestens die Kreuzungspunkte, welche entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante angetroffen werden, definiert, (b) eine einzelne Gradientenerhebung darf eine Vielzahl von Gradienten-Extremwerten enthalten, welche einer Vielzahl von jeweiligen Kanten entlang des Helligkeitsgradientenprofils zwischen den durch die Bedingung (a) definierten Grenzen entsprechen; und (c) der Gradientenerhebungs-Zählparameter zeigt die Lage der ausgewählten Kante in Bezug auf die definierten Gradientenerhebungen an. Nach dem Block 860 endet der Prozess.
Man wird erkennen, dass die verschiedenen oben offenbarten Verfahren und Operationen gemäß einer Lern-Betriebsart durchgeführt werden können und zugehörige Benutzeroberflächen-Merkmale gemäß der Lern-Betriebsart angezeigt werden können. Im Verfahren ermittelte Parameter können dann für eine zukünftige Verwendung bei ähnlichen Werkstücken in einem Teileprogramm gesichert werden. Natürlich können die Verfahren in verschiedenen Ausführungsformen auch oder alternativ für eine automatische Laufzeit-Ausführung in Teileprogrammen realisiert werden.
Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, werden dem Fachmann auf Grundlage dieser Offenbarung zahlreiche Abwandlungen der dargestellten und beschriebenen Anordnungen von Merkmalen und Folgen von Betätigungen einfallen. Mithin wird man erkennen, dass verschiedene Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
Merkmale, Bestandteile und spezielle Einzelheiten der Strukturen der oben beschriebenen Ausführungsformen können vertauscht oder kombiniert werden, um weitere, für die jeweilige Anwendung optimierte Ausführungsformen zu bilden. Soweit diese Abwandlungen für einen Fachmann ohne weiteres ersichtlich sind, sollen sie, um der Kürze der vorliegenden Beschreibung willen, durch die obige Beschreibung unausgesprochen offenbart sein, ohne dass jede mögliche Kombination ausdrücklich angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6542180 [0003]
US 7627162 [0003]
US 7454053 [0032]
US 7324682 [0032]
US 8111905 [0032]
US 8111938 [0032]

Claims

Verfahren zum Verbessern der Kantenerkennungs-Zuverlässigkeit, wenn zwischen einer Vielzahl von Kanten in einer ”Region of interest” eines in einem Inspektionssystem mit maschineller Bilderkennung (10; 100) enthaltenen Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef) unterschieden wird, wobei das Verfahren umfasst: das Bereitstellen eines Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), welches umfasst: eine ”Region of interest” (ROI), durch eine Vielzahl von Kantenerkennungsparametern einschließlich einer Kantengradientenschwelle (THSP), einer Profil-Abtastrichtung (SD) und eines Gradientenerhebungs-Zählparameters gesteuerte Kantenerkennungs-Operationen sowie eine einen ”Region of interest”-Anzeiger (355) und ein Kantenauswahlelement enthaltende Videowerkzeug-GUI (300); das Plazieren eines Werkstücks (20) in einem Sichtfeld des Inspektionssystems mit maschineller Bilderkennung (10; 100); das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um eine eine Vielzahl von Kantenmerkmalen enthaltende ROI in einem erfassten Bild des Werkstücks (20) festzulegen; das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um ein Kantenmerkmal innerhalb der ROI, welches die ausgewählte Kante (ES) sein soll, die durch die Kantenerkennungs-Operationen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef) erkannt wird, auszuwählen; das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um die Profil-Abtastrichtung (SD) und die Kantengradientenschwelle (THSP) zu ermitteln; und das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um den der Profil-Abtastrichtung und der Kantengradientenschwelle (THSP) entsprechenden Gradientenerhebungs-Zählparameter automatisch zu ermitteln, wobei: das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um die Kantengradientenschwelle zu ermitteln, das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um die Kantengradientenschwelle (THSP) innerhalb eines Maximalbereichs einzustellen, welcher einen Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante (ES) als die eine Grenze und eine entgegengesetzte Grenze hat, welche nicht weiter vom Extremwert der ausgewählten Kante entfernt ist als ein begrenzender der beiden benachbarten Gradientenprofil-Extremwerte der beiden benachbarten Extremwerte, welche entlang eines Helligkeitsgradientenprofils (GP) über die ausgewählte Kante in der ”Region of interest” neben dem Extremwert der ausgewählten Kante liegen und welche eine dem Extremwert der ausgewählten Kante (ES) entgegengesetzte Polarität haben, umfasst, und das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um den der ermittelten Profil-Abtastrichtung (SD) und der ermittelten Kantengradientenschwelle (THSP) entsprechenden Gradientenerhebungs-Zählparameter automatisch zu ermitteln, das Durchführen automatischer Operationen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef) umfasst, welches so konfiguriert ist, dass der Gradientenerhebungs-Zählparameter Bedingungen erfüllt, welche beinhalten: (a) Gradientenerhebungen sind durch Grenzen entlang des Helligkeitsgradientenprofils (GP) an aufeinanderfolgenden Kreuzungspunkten zwischen dem Helligkeitsgradientenprofil (GP) und der ermittelten Kantengradientenschwelle (THSP) für mindestens die Kreuzungspunkte, welche entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung (SD) vor der ausgewählten Kante (ES) angetroffen werden, definiert; (b) eine einzelne Gradientenerhebung darf eine Vielzahl von Gradienten-Extremwerten enthalten, welche einer Vielzahl von jeweiligen Kanten entlang des Helligkeitsgradientenprofils (GP) zwischen den durch die Bedingung (a) definierten Grenzen entsprechen; und (c) der Gradientenerhebungs-Zählparameter zeigt die Lage der ausgewählten Kante (ES) in Bezug auf die definierten Gradientenerhebungen an.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kantenmerkmal-Videowerkzeug (143ef) Operationen enthält, welche automatisch verhindern, dass die Kantengradientenschwelle (THSP) auf einen Wert innerhalb eines Gradienten-Rauschbands (GNB) welches den Gradientenwert null enthält, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei: dann, wenn der begrenzende der beiden benachbarten Gradientenprofil-Extremwerte in das Gradienten-Rauschband (GNB) fällt, die entgegengesetzte Grenze des Maximalbereichs so festgelegt wird, dass sie nicht weiter vom Extremwert der ausgewählten Kante entfernt ist als eine Grenze des Gradienten-Rauschbands (GNB), welche dem Extremwert der ausgewählten Kante am nächsten liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um die Kantengradientenschwelle (THSP) innerhalb des Maximalbereichs einzustellen, das Einstellen der Kantengradientenschwelle (THSP) innerhalb eines im Maximalbereich enthaltenen robusten Extremwert-Spielraums umfasst, wobei der robuste Extremwert-Spielraum definierende Bedingungen erfüllt, welche beinhalten: (a) der robuste Extremwert-Spielraum wird durch einen ersten und einen zweiten Gradienten-Extremwert begrenzt, welche aufeinanderfolgende Werte in einer Rangliste von Gradienten-Extremwerten wären, welche Gradienten-Extremwerten im Helligkeitsgradientenprofil (GP) entsprechen, welche im Maximalbereich enthalten sind und welche entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung (SD) vor und innerhalb der ausgewählten Kante (ES) angetroffen werden; und (b) der erste und der zweite Gradienten-Extremwert, welche den robusten Extremwert-Spielraum begrenzen, sind aufeinanderfolgende Werte, welche entweder (b1) den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der Rangliste oder (b2) einen Unterschied, welcher einen im Kantenmerkmal-Videowerkzeug (143ef) festgelegten minimalen Spielraum-Wert überschreitet, aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der begrenzende der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte derjenige ist, welcher dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante (ES) am nächsten liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der begrenzende der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte derjenige ist, welcher dem benachbarten Extremwert entspricht, welcher entlang der ermittelten Profil-Abtastrichtung (SD) vor der ausgewählten Kante (ES) angetroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verfahren das Durchführen von Operationen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef) umfasst, welche dafür konfiguriert sind, einen robusten Extremwert-Spielraum, welcher die definierenden Bedingungen erfüllt, automatisch zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der erste und der zweite Gradienten-Extremwert, welche den robusten Extremwert-Spielraum begrenzen, die aufeinanderfolgenden Werte sind, welche den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der Rangliste aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7, außerdem umfassend das Anzeigen des automatisch ermittelten robusten Extremwert-Spielraums, welcher ein angezeigtes Helligkeitsgradientenprofil (GP) überlagert, in der Videowerkzeug-GUI (300).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um die Kantengradientenschwelle innerhalb des robusten Extremwert-Spielraums einzustellen, das automatische Einstellen der Kantengradientenschwelle (THSP) innerhalb des automatisch ermittelten robusten Extremwert-Spielraums umfasst:
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: die Operationen, welche dafür konfiguriert sind, den robusten Extremwert-Spielraum automatisch zu ermitteln, das Ermitteln robuster Extremwert-Spielräume in einer ersten und einer zweiten Profil-Abtastrichtung umfassen, welche Bedingungen erfüllen, welche beinhalten: (a) der robuste Extremwert-Spielraum in der ersten Profil-Abtastrichtung wird durch einen ersten und einen zweiten Gradienten-Extremwert begrenzt, welche aufeinanderfolgende Werte in einer ersten Rangliste von Gradienten-Extremwerten wären, welche Gradienten-Extremwerten im Helligkeitsgradientenprofil (GP) entsprechen, welche entlang der ersten Profil-Abtastrichtung vor und innerhalb der ausgewählten Kante (ES) angetroffen werden und welche in einem ersten Maximalbereich enthalten sind, und der erste und der zweite Gradienten-Extremwert, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der ersten Profil-Abtastrichtung begrenzen, sind die aufeinanderfolgenden Werte, welche den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der ersten Rangliste aufweisen; und (b) der robuste Extremwert-Spielraum in der zweiten Profil-Abtastrichtung wird durch einen ersten und einen zweiten Gradienten-Extremwert begrenzt, welche aufeinanderfolgende Werte in einer zweiten Rangliste von Gradienten-Extremwerten wären, welche Gradienten-Extremwerten im Helligkeitsgradientenprofil (GP) entsprechen, welche entlang der zweiten Profil-Abtastrichtung vor und innerhalb der ausgewählten Kante (ES) angetroffen werden und welche in einem zweiten Maximalbereich enthalten sind, und der erste und der zweite Gradienten-Extremwert, welche den robusten Extremwert-Spielraum in der zweiten Profil-Abtastrichtung begrenzen, sind die aufeinanderfolgenden Werte, welche den größten Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Werten in der zweiten Rangliste aufweisen; das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um die Kantengradientenschwelle innerhalb der robusten Extremwert-Spielräume einzustellen, das Auswählen eines der robusten Extremwert-Spielräume eins und zwei und das Einstellen der Kantengradientenschwelle innerhalb des ausgewählten umfasst; und das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um die Profil-Abtastrichtung (SD) zu ermitteln, das Einstellen der Profil-Abtastrichtung auf die erste Profil-Abtastrichtung, wenn der erste robuste Extremwert-Spielraum ausgewählt ist, und die zweite Profil-Abtastrichtung, wenn der zweite robuste Extremwert-Spielraum ausgewählt ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, außerdem umfassend das Anzeigen des ersten und des zweiten robusten Extremwert-Spielraums, welche ein angezeigtes Helligkeitsgradientenprofil (GP) überlagern, in der Videowerkzeug-GUI (300), wobei das Auswählen eines der robusten Extremwert-Spielräume eins und zwei das manuelle Auswählen (a) eines der angezeigten robusten Kanten-Extremwert-Spielräume eins und zwei oder (b) einer der den angezeigten robusten Extremwert-Spielräumen eins und zwei entsprechenden Profil-Abtastrichtungen eins und zwei oder beider Möglichkeiten, (a) und (b), umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei: das Auswählen eines der robusten Extremwert-Spielräume eins und zwei das automatische Auswählen des größeren der robusten Extremwert-Spielräume eins und zwei umfasst; und das Einstellen der Kantengradientenschwelle (THSP) innerhalb des ausgewählten robusten Extremwert-Spielraums das automatische Einstellen der Kantengradientenschwelle (THSP) innerhalb des automatisch ausgewählten robusten Extremwert-Spielraums umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Maximalbereich und der zweite Maximalbereich eine der folgenden Bedingungen erfüllen: (a) der erste und der zweite Maximalbereich sind derselbe Maximalbereich, und die entgegengesetzte Grenze dieses Maximalbereichs ist vom Extremwert der ausgewählten Kante nicht weiter entfernt als derjenige der beiden benachbarten Extrem-Gradientenwerte, welcher dem Gradientenprofil-Extremwert der ausgewählten Kante (ES) am nächsten liegt, und (b) der erste Maximalbereich wird auf der Grundlage des Gradientenwerts eines ersten benachbarten Extremwerts, welcher entlang der ersten Profil-Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante (ES) angetroffen wird, ermittelt, und der zweite Maximalbereich wird auf der Grundlage des Gradientenwerts eines zweiten benachbarten Extremwerts, welcher entlang der zweiten Profil-Abtastrichtung vor der ausgewählten Kante (ES) angetroffen wird, ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, außerdem umfassend das Anzeigen eines einem aktuellen Wert der Kantengradientenschwelle (THSP) entsprechenden Kantengradientenschwellen-Anzeigers, welcher ein angezeigtes Helligkeitsgradientenprofil (GP) überlagert, in der Videowerkzeug-GUI (300).
Verfahren nach Anspruch 15, wobei: der angezeigte Kantengradientenschwellen-Anzeiger in der Videowerkzeug-GUI (300) manuell einstellbar ist; und das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um die Kantengradientenschwelle (THSP) innerhalb des Maximalbereichs einzustellen, das manuelle Einstellen des Kantengradientenschwellen-Anzeigers (THSP) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betätigen des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef), um die Kantengradientenschwelle (THSP) innerhalb des Maximalbereichs einzustellen, das automatische Einstellen der Kantengradientenschwelle (THSP) innerhalb des Maximalbereichs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren gemäß einer Lern-Betriebsart durchgeführt wird und im Verfahren ermittelte Parameter für eine zukünftige Verwendung bei einem ähnlichen Werkstück (20) in einem Teileprogramm gesichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Videowerkzeug-GUI (300) einen Erkennungsrobustheits-Anzeiger enthält, welcher einen mit dem Verwenden des Kantenmerkmal-Videowerkzeugs (143ef) zum Erkennen des ausgewählten Kantenmerkmals auf der Grundlage eines aktuellen Kantenerkennungsparametersatzes verbundenen Risikograd angibt, und das Verfahren außerdem das Anzeigen des Erkennungsrobustheits-Anzeigers in der Videowerkzeug-GUI (300) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, außerdem umfassend das Anzeigen eines einem aktuellen Wert der Kantengradientenschwelle (THSP) entsprechenden Kantengradientenschwellen-Anzeigers, welcher ein angezeigtes Helligkeitsgradientenprofil (GP) überlagert, in der Videowerkzeug-GUI (300), wobei der Erkennungsrobustheits-Anzeiger eine mit dem Kantengradientenschwellen-Anzeiger zusammenhängende Farbe enthält.