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WO2019238477A1 - Verfahren zum untersuchen von übereinstimmenden prüfobjekten - Google Patents

Verfahren zum untersuchen von übereinstimmenden prüfobjekten Download PDF

Info

Publication number
WO2019238477A1
WO2019238477A1 PCT/EP2019/064552 EP2019064552W WO2019238477A1 WO 2019238477 A1 WO2019238477 A1 WO 2019238477A1 EP 2019064552 W EP2019064552 W EP 2019064552W WO 2019238477 A1 WO2019238477 A1 WO 2019238477A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
test
image
reference image
images
criterion
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/064552
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerd Fuhrmann
Klaus SCHÖNHOFF
Original Assignee
INTRAVIS Gesellschaft für Lieferungen und Leistungen von bildgebenden und bildverarbeitenden Anlagen und Verfahren mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INTRAVIS Gesellschaft für Lieferungen und Leistungen von bildgebenden und bildverarbeitenden Anlagen und Verfahren mbH filed Critical INTRAVIS Gesellschaft für Lieferungen und Leistungen von bildgebenden und bildverarbeitenden Anlagen und Verfahren mbH
Publication of WO2019238477A1 publication Critical patent/WO2019238477A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • B07C5/3422—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour using video scanning devices, e.g. TV-cameras
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/10—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
    • G01B11/105—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component

Definitions

  • the invention relates to a method for testing
  • Test objects in a test room are Test objects in a test room.
  • test objects are, for example, rotationally symmetrical hollow bodies produced by plastic injection molding with an end opening, a bottom surface opposite the opening and a lateral surface extending between the bottom surface and the opening, such as containers, preforms for producing containers or container closures.
  • Test objects are known from the prior art to continuously examine at least one test criterion of the test objects produced using optical inspection systems.
  • the test criteria are selected in such a way that typical properties and / or errors of the test object can be determined during the examination.
  • Typical defects of injection molded hollow bodies are
  • Dimensional errors can relate to the length, shape and diameter of the hollow body. Material defects can arise, for example, from an incorrect length of the injection point, incompletely melted material,
  • Color errors include color and intensity deviations as well as incorrect amounts of UV blockers.
  • a method is known from EP 2 112 502 A1 in which preforms are passed through using an optical one
  • the device for carrying out the method comprises three digital cameras which are offset at an angle of 120 degrees in the image plane and which produce an almost complete image of the wall of each preform.
  • the recorded images of the cameras are transferred to an electronic processing unit and saved with them
  • the preforms are guided while the images are being taken by overhead transport with the mouth facing upwards.
  • a horizontally running vacuum belt is provided on the back, on which the preforms are held at their mouths exclusively by the vacuum.
  • test objects in which the test objects are guided during the recording by two belts, each of which rotates endlessly around two drive wheels. Defective test objects are sorted out by changing the trajectory of ejected test objects.
  • test objects are in a certain Location must be aligned with each digital camera.
  • WO 2014/147176 A1 already discloses a camera-based examination method exclusively for examining the color properties of preforms, which does not require a specific position of the preforms in relation to the digital camera.
  • the preforms are, in particular in free fall after leaving a transport device, transferred to a receptacle in a disordered manner, the images of the preforms being left by means of the digital camera
  • Transport device and transferring to be included in the receptacle Transport device and transferring to be included in the receptacle. Several preforms in free fall can be identified in the image. Since the
  • the image of some preforms may be incomplete, since they are completely or partially covered by other preforms in the image.
  • some preforms are imaged at an angle to the image plane, which means that only a part of their surface can be seen in the captured image. In extreme cases, a preform with its longitudinal axis is in free fall exactly in the viewing direction of the digital one
  • Image recording device In this case you could only see the head or bottom of the preform in the picture.
  • one or more preforms are identified in each image, which were in free fall and when the image was taken at such an angle with respect to the image plane that its entire length can be seen as completely as possible in the image. Only these preforms can then be compared to a reference image of a correct preform check the color quality of the preform to be checked.
  • the object of the invention is a method for examining
  • Test objects with any location in a test room
  • test room is in the detection area, also referred to below as the field of view, of several digital ones
  • test area is the overlap area of the intersecting fields of view of the image recording devices or a
  • Subarea can be created using software in one
  • Image recording devices images recorded at the same time always only depict one and the same test object from different directions. Covers by other test objects in the figure are excluded.
  • Data processing unit is first a
  • the three-dimensional space is the reference system in which the
  • the position and location of the reconstructed object image is known.
  • the reference system is, for example
  • Origin coordinate system (world coordinate system).
  • the position of the object image in the coordinate system can be specified by specifying the coordinates and the position by specifying the
  • Orientation and the position angle can be specified in the coordinate system.
  • a high computing effort is required for the three-dimensional reconstruction of the object image.
  • the computational effort can be reduced in that only for each
  • Images of each test object are three-dimensionally reconstructed. For example, if the test object is a container closure and the test criterion is
  • a three-dimensional reference image in the three-dimensional space i.e. in the same reference system, the reference image being the setpoints for those to be examined
  • the reference image can completely depict a "correct" test object.
  • Determining the diameter of the container closure is sufficient, for example, to provide as reference image only the image information representing the correct diameter in the three-dimensional space.
  • Image registration serves the purpose of superimposing the object image and the reference image, i.e. in the best possible way
  • the object image can be overlaid with the reference image or the reference image with the object image.
  • the image registration comprises the four main steps known per se, namely the feature determination, the
  • Regions, lines, and points are suitable as regions that stand out clearly from the surrounding areas.
  • Lines can be present on the images as contours or as borders of regions or as lines themselves.
  • Points in the images can be given as intersections of lines or as corners of contours. Preferably takes place at the
  • the method according to the invention determines the features via the aforementioned feature groups instead of the
  • the intensity values of the individual pixels are used as a feature.
  • the subsequent transformation calculation includes the selection of transformation functions and the calculation of transformation parameters in order to overlay the object image with the reference image or the reference image with the object image. With three transformation functions, each point of the reference image can be placed on the
  • the transformation parameters are the rotation angle, the scaling factor and the translation parameter.
  • Transformation parameters used to overlay the reference image and the object image.
  • the overlaid images are evaluated by comparing each
  • the reference image is preferably overlaid with the object image.
  • Image information of the reference image then represents the
  • Image information of each object image represents the actual values.
  • Moving the test objects through the test room means that the digital image recording devices can record each test object without covers from different directions.
  • the method according to the invention makes it possible for the first time that the images recorded simultaneously depict each test object on all sides.
  • the test objects move through the test room, for example in free fall or along a trajectory to which each test object is brought before entering the test room.
  • the all-round representation of the test object makes it possible to examine almost all test criteria that are customary for plastic injection molded parts while each test object is moving through the test space.
  • the method according to the invention can be used to examine not only area-based but also position-dependent test criteria, for example compliance with certain dimensions of the test objects. Changes in the position of the test objects moved through the test room one after the other are for the
  • the method according to the invention is primarily used to examine masses in the injection molding process
  • Test objects of this type can be easily separated using quadrics
  • a method for 3D modeling of quadrics is used to reconstruct the object image. Due to the well-known basic shape of the parts, information is incorporated into the reconstruction that reduces the computational effort. Methods for 3D modeling of quadrics are known per se (see Geoffrey Cross, Quadric reconstruction from Dual-Space Geometry, Robotics Research Group, Oxford
  • the method according to the invention records depth information for each image of the test object.
  • Test object as a point cloud and derived from it as
  • the depth information can be captured with 3D cameras, which allow the visual representation of distances of an entire scene.
  • 3D cameras which allow the visual representation of distances of an entire scene.
  • stereo cameras, triangulation methods, light field cameras or TOF cameras which are known per se can be used to record the depth information (cf. 3D scene interpretations,
  • images of a reference test object are first recorded in one embodiment of the invention.
  • the reference test object corresponds with the test criteria to the target values for the test objects to be tested.
  • the images of the reference test object can be used under comparable conditions as the images of the test objects, i.e. during the unguided
  • the 3D reconstruction can be a point cloud or a different description of the surface of the reference Test object in the three-dimensional space, so that the position and location in the three-dimensional space can be assigned.
  • the reference image can then be placed in the three-dimensional space in a normal position, for example in the coordinate origin of the world coordinate system.
  • At least one feature that enables the detection of position and location in space such as a
  • test objects are illuminated as homogeneously as possible in the test room, at least while taking the pictures of each test object. The most homogeneous lighting possible
  • the color of the test objects for example the color of the test objects, of particular importance.
  • the spatial distribution of the colors over the surface of the test object is shown in the object image
  • Object image are compared with the color values and their distribution over the surface of the reference image.
  • the inventive method therefore also allows
  • a comes as a homogeneous light source
  • Transmitted light method using a light scattering material Hollow sphere or by a surface which is diffusely reflective on the inside of the hollow sphere.
  • Test room is determined immediately before taking the pictures and the lighting of each test object is controlled at least during the taking of the pictures depending on the previously determined position. If the test criterion is, for example, the detection of thin spots in a flat surface of the test object, depending on the recognized position of the test object, those light sources are activated before the pictures are taken whose radiation essentially strikes the flat surface to be tested. If the test criterion is, for example, the detection of unevenness in a surface, those are
  • Activated light sources the radiation of which is at the most acute angle possible on the surface to be tested
  • Test object hits.
  • the targeted illumination of the test object can be done, for example, via a large number of individually activatable light sources
  • the light sources can be attached to a lattice-like structure that surrounds the test space. All
  • Light sources are preferably attached to the lattice structure at a uniform distance from one another.
  • the spaces between the struts of the lattice structure allow the
  • the digital image recording devices can either also be attached to the lattice structure or to separate holders.
  • Illumination is preferably done with digital
  • Image recording devices can be the same
  • Image recording devices are used, which are also used to record the images for the examination of the test criteria.
  • an additional set of digital cameras can be provided for the location determination. The time between determining the position and taking the pictures of the test objects is so short that the position of the test objects
  • the computing power and thus the time required for the three-dimensional reconstruction of the object image and the image registration can be reduced if the
  • the variance of the position of the test objects moved successively through the test space is arranged by objects located outside the test space
  • the guide means lead every test object to the test room with limited or no positional variance. The remaining distance in the test
  • Test objects are moved without guidance until the
  • Image recording devices that record images of each test object in the test room is so short that only slight changes in position occur between the test objects that are moved through the test room without being guided.
  • the guide means ⁇ can end above the test room, for example, so that the test objects then move freely through the Move the test room through.
  • the test objects are ejected from a guide arranged transversely to the test room, the parabola extending through the test room.
  • Figure lb a grid structure for holding the digital
  • Figure 2b shows the three-dimensional reconstruction of a
  • Figure 2d shows a method in which as the test criterion
  • Test object is to be recorded.
  • FIG. 1b shows a representation of a test arrangement (1) for carrying out the method according to the invention.
  • Test arrangement comprises a lattice structure (2), on the Strive (2.1) a variety of digital
  • Image recording devices (3) is attached. Both
  • Image recording devices (3) are in the
  • Spherical surface preferably coincides.
  • Ball surface surrounds a test room (4), which in the
  • a guide (5) extends through an opening (2.2) in the lattice structure (2).
  • the guide (5) ends at a short distance in front of the test room (4).
  • Test objects (6) are fed in succession via the guide (5).
  • the test objects (6) are shown in the
  • Sealing caps (6.1) are conveyed with their bottom surface (6.2) along the guide level in the direction of the test room (4) at a relatively high speed, so that they leave the guide (5) along a throwing parabola (7) without being guided through the test room (4) move. After leaving the test room (4), the caps (6.1) emerge from the lattice structure (2) and can be sent for further processing.
  • Caps (6.1) occasionally moved through the test area (4) so that the image recording devices (3) at the same time only take pictures of the test object located in the test room (4).
  • the individual image recording devices (3) are connected to a data processing device (not shown).
  • the captured images are sent to the digital
  • a three-dimensional reference image (8) of a reference test object (6) is provided in a three-dimensional space.
  • the three-dimensional space is described by the origin coordinate system (9) with the coordinates x, y, z in FIG. 2a (world coordinate system).
  • three-dimensional reference image (8) of the reference test object is provided, for example, in that the
  • test objects (6) to be examined en masse are moved through and recorded on all sides by the image recording devices (3).
  • the three-dimensional reference image (8) shown in FIG. 2a is reconstructed from the recorded images of the reference test object.
  • Reference image (8) is in one with the
  • Origin coordinate system (9) linked first relative coordinate system (9.1) with the coordinates x ', y', z '.
  • the reference test object and thus also the reference image (8) has a texture (6.4) just below an end opening (6.3) on the inner wall. After the reference image (8) has been provided, the standard inspection operation begins. With the reference test object
  • Matching test objects (6) are occasionally passed through the test room (4).
  • the image recording devices (3) take several images of the test object (6) from different directions (3.2) at the same time.
  • the test criterion is the correct placement and reproduction of the texture (6.4) on each test object (6).
  • the object image (10) is located in a system with the original coordinate system (9)
  • FIG. 2c finally illustrates the evaluation of the superimposed images by comparing the image information each representing the test criterion (texture 6.4)
  • the data processing unit recognizes the deviations in the texture due to image registration by transforming overlaid images.
  • the data processing unit can be configured in such a way that when it detects such a deviation as part of the examination of the test criterion, it activates a rejection unit that automatically rejects the test object identified as faulty from the flow of test objects following the examination.
  • FIG. 2d shows a method in which the diameter at the front opening (6.3) of the
  • Test object (6) is to be detected.
  • the reference image (8) contains a circle representing the test criterion as image information, the position and position of which is known in the original coordinate system (9).
  • the diameter of the circle can be compared with the actual diameter of the object image (10) of the test object (6). Surrender outside one
  • the test object (6) associated with the object image (10) can be automatically rejected.
  • the data processing unit can parameters of the manufacturing process of the to be examined

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Abstract

Es wird eine Prüfung in einem Prüfraum vorgeschlagen, der im Erfassungsbereich mehrerer digitaler Bildaufnahmeeinrichtungen liegt und frei von Einbauten ist. Die Prüfobjekte werden vereinzelt und ungeführt durch den Prüfraum bewegt und zeitgleich von den digitalen Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommenen. In einer Datenverarbeitungseinheit erfolgt zunächst eine dreidimensionale Rekonstruktion eines Objektbildes aus den aufgenommenen Bildern in einem dreidimensionalen Raum. Außerdem wird in der Datenverarbeitungseinheit ein dreidimensionales Referenzbild in dem dreidimensionalen Raum, bereitgestellt, welches die Sollwerte für die zu untersuchenden Prüfkriterien aufweist. Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Vorbereitung der Auswertung durchzuführende Bildregistrierung dient schließlich dem Zweck, dass Objektbild und das Referenzbild zu überlagern, d.h. in bestmögliche Übereinstimmung miteinander zu bringen (Transformation). Die Auswertung der überlagerten Bilder erfolgt durch Vergleichen der das Prüfkriterium repräsentierenden Bildinformationen jedes Objektbildes mit denen das Prüfkriterium repräsentierenden Bildinformationen des Referenzbildes.

Description

Verfahren zum Untersuchen von übereinstimmenden Prüfobjekten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen
mindestens eines Prüfkriteriums von übereinstimmenden
Prüfobjekten in einem Prüfraum.
Bei den Prüfobjekten handelt es sich beispielsweise um rotationssymmetrische, im Wege des Kunststoff-Spritzgießens hergestellte Hohlkörper mit einer stirnseitigen Öffnung, einer der Öffnung gegenüberliegenden Bodenfläche und einer sich zwischen der Bodenfläche und der Öffnung erstreckenden Mantelfläche, wie beispielsweise Behälter, Preforms zur Herstellung von Behältern oder Behälterverschlüsse.
Zur Qualitätssicherung der massenhaft hergestellten
Prüfobjekte ist es aus dem Stand der Technik bekannt, fortlaufend mindestens ein Prüfkriterium der hergestellten Prüfobjekte mithilfe von optischen Inspektionssystemen zu untersuchen. Die Prüfkriterien werden derart gewählt, dass typische Eigenschaften und/oder auch Fehler des Prüfobjektes bei der Untersuchung festgestellt werden können. Typische Fehler von spritzgegossenen Hohlkörpern sind
Dimensionsfehler, Materialfehlstellen sowie Farbfehler.
Dimensionsfehler können sich auf die Länge, Form und den Durchmesser des Hohlkörpers beziehen. Materialfehlstellen können sich beispielsweise aus einer fehlerhaften Länge des Anspritzpunktes, unvollständig geschmolzenem Material,
Blasen, Ölspritzern sowie Verunreinigungen ergeben.
Farbfehler umfassen Färb- und Intensitätsabweichungen sowie fehlerhafte Mengen an UV-Blockern. Aus der EP 2 112 502 Al ist ein Verfahren bekannt, bei dem Preforms im Durchlauf mithilfe eines optischen
Inspektionssystems auf mechanische und optische Fehler überprüft und defekte Preforms automatisch ausgeschieden werden. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst drei in einem Winkel von 120 Grad in der Bildebene versetzt angeordnete digitale Kameras, die ein nahezu vollständiges Abbild der Wandung jedes Preforms erzeugen. Die aufgenommenen Bilder der Kameras werden in eine elektronische Verarbeitungseinheit übertragen und mit gespeicherten
Referenzbildern verglichen. Abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs gibt die Verarbeitungseinheit bei nicht
tolerierbaren Abweichungen einen Befehl zur Aussonderung der nicht akzeptierten Preforms aus. Der Transport und die
Führung der Preforms während der Aufnahme der Bilder erfolgt im Wege eines Überkopftransportes mit der Mündung nach oben. Für den Überkopftransport ist ein waagerecht laufendes, rückseitig mit Vakuum beaufschlagtes Vakuumband vorgesehen, an welchem die Preforms an ihrer Mündung ausschließlich durch das Vakuum gehalten werden.
Aus der DE 10 2013 102 653 Al ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kamerabasierten Untersuchung von
übereinstimmenden Prüfobjekten bekannt, bei dem die Führung der PrüfObjekte während der Aufnahme durch zwei Bänder erfolgt, die jeweils endlos um zwei Antriebsräder umlaufen. Die Aussonderung defekter Prüfobjekte erfolgt durch Änderung der Flugbahn ausgeworfener Prüfobjekte.
Für die vorgenannten kamerabasierten Untersuchungsverfahren ist es erforderlich, dass die Prüfobjekte in eine bestimmte Lage in Bezug auf jede Digitalkamera ausgerichtet werden müssen .
Aus der WO 2014/147176 Al ist bereits ein kamerabasiertes Untersuchungsverfahren ausschließlich zur Untersuchung der Farbbeschaffenheit von Preforms bekannt, welches keine bestimmte Lage der Preforms in Bezug auf die Digitalkamera erfordert. Die Preforms werden insbesondere im freien Fall nach Verlassen einer Transporteinrichtung ungeordnet in ein Aufnahmegefäß übergeben, wobei die Bilder der Preforms mittels der Digitalkamera zwischen dem Verlassen der
Transporteinrichtung und dem Übergeben in das Aufnahmegefäß aufgenommen werden. In dem Bild können mehrere sich im freien Fall befindliche Preforms identifiziert werden. Da die
Preforms ungeordnet fallen ist das Abbild einiger Preforms unter Umständen unvollständig, da sie durch andere Preforms ganz oder teilweise in dem Bild abgedeckt werden. Zudem werden einige Preforms unter einem Winkel gegenüber der Bildebene abgebildet, wodurch nur ein Teil ihrer Oberfläche in dem aufgenommenen Bild gesehen werden kann. Im Extremfall befindet sich ein Preform mit seiner Längsachse im freien Fall genau in Blickrichtung der digitalen
Bildaufnahmeeinrichtung. In diesem Fall könnte man in dem Bild lediglich den Kopf beziehungsweise Boden des Preforms sehen. Zur Untersuchung der Farbbeschaffenheit werden in jedem Bild zunächst ein oder mehrere Preforms identifiziert, welche sich beim freien Fall und der Aufnahme des Abbildes unter einem solchen Winkel gegenüber der Bildebene befunden haben, dass ihre ganze Länge im Abbild möglichst vollständig gesehen werden kann. Nur diese Preforms können dann mit einem Referenzbild eines korrekten Preforms verglichen werden, um die Farbbeschaffenheit des zu überprüfenden Preforms zu kontrollieren .
Das aus der WO 2014/147176 Al bekannte Verfahren erlaubt es nicht, sämtliche Preforms einer Prüfung zu unterziehen.
Darüber hinaus lassen sich keine lageabhängigen Prüfkriterien untersuchen. Im Extremfall ist es bei dem bekannten Verfahren denkbar, dass kein einziges Abbild eines Preforms in einem aufgenommenen Bild so ausgerichtet ist, dass eine sinnvolle Auswertung durch die Verarbeitungseinrichtung möglich ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Untersuchen
mindestens eines Prüfkriteriums von übereinstimmenden
Prüfobjekten mit beliebiger Lage in einem Prüfraum zu
schaffen, welches die vollständige Untersuchung sämtlicher durch den Prüfraum hindurchbewegter Prüfobjekte erlaubt, insbesondere auch die Untersuchung lageabhängiger
Prüfkriterien .
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des
Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Prüfraum liegt im Erfassungsbereich, nachfolgend auch als Sichtfeld bezeichnet, mehrerer digitaler
Bildaufnahmeeinrichtungen und ist frei von Einbauten. Der Prüfraum ist der Überlappungsbereich der sich schneidenden Sichtfelder der Bildaufnahmeeinrichtungen oder ein
festgelegter Teilbereich davon. Die Festlegung des
Teilbereichs kann mittels Software in einer
Datenverarbeitungseinheit für die aufgenommenen Bilder erfolgen. Das vereinzelte, ungeführte Hindurchbewegen der Prüfobjekte durch den Prüfraum stellt sicher, dass sich während der Aufnahme stets lediglich ein Prüfobjekt in dem Prüfraum befindet. Die von den digitalen
Bildaufnahmeeinrichtungen zeitgleich aufgenommenen Bilder bilden stets lediglich ein- und dasselbe Prüfobjekt aus unterschiedlichen Richtungen ab. Abdeckungen durch andere Prüfobjekte in der Abbildung sind ausgeschlossen.
Die von den digitalen Bildaufnahmeeinrichtungen zeitgleich aufgenommenen Bilder jedes Prüfobjektes werden zu der
Datenverarbeitungseinheit übertragen. In der
Datenverarbeitungseinheit erfolgt zunächst eine
dreidimensionale Rekonstruktion eines Objektbildes aus den aufgenommenen Bildern in einem dreidimensionalen Raum. Der dreidimensionale Raum ist das Bezugssystem in dem die
Position und Lage des rekonstruierten Objektbildes bekannt ist. Das Bezugssystem ist beispielsweise ein
Ursprungskoordinatensystem (Welt koordinatensystem) . Die Position des Objektbildes in dem Koordinatensystem kann durch Angabe der Koordinaten und die Lage durch Angabe der
Orientierung und des Lagewinkels in dem Koordinatensystem angegeben werden.
Für die dreidimensionale Rekonstruktion des Objektbildes ist ein hoher Rechenaufwand erforderlich. Der Rechenaufwand kann dadurch reduziert werden, dass lediglich die für jedes
Prüfkriterium relevanten Bereiche aus den aufgenommenen
Bildern jedes Prüfobjektes dreidimensional rekonstruiert werden. Handelt es sich bei dem Prüfobjekt beispielsweise um einen Behälterverschluss und das Prüfkriterium ist der
Durchmesser der stirnseitigen Öffnung des Behälterverschlusses, ist es nicht erforderlich, eine dreidimensionale Rekonstruktion des gesamten
Behälterverschlusses durchzuführen. Für die Untersuchung des Durchmessers genügt es vielmehr, wenn die Abbildung des Mündungsbereichs des Behälterverschlusses aus den
aufgenommenen Bildern in dem dreidimensionalen Raum
rekonstruiert wird.
In der Datenverarbeitungseinheit wird darüber hinaus ein dreidimensionales Referenzbild in dem dreidimensionalen Raum, d.h. in demselben Bezugssystem, bereitgestellt, wobei das Referenzbild die Sollwerte für die zu untersuchenden
Prüfkriterien aufweist. Das Referenzbild kann ein „korrektes" PrüfObjektes vollständig abbilden. Zur Reduktion der
Rechenleistung im Rahmen der nachfolgenden Bildregistrierung kann es jedoch zweckmäßig sein, dass das Referenzbild
lediglich die jedes Prüfkriteriu repräsentierenden
Bildinformationen des Prüfobjektes enthält. Für eine
Durchmesserbestimmung des Behälterverschlusses genügt es beispielsweise, als Referenzbild lediglich die den korrekten Durchmesser repräsentierenden Bildinformationen in dem dreidimensionalen Raum bereitzustellen.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Vorbereitung der Auswertung durchzuführenden
Bildregistrierung dient dem Zweck, dass Objektbild und das Referenzbild zu überlagern, d.h. in bestmögliche
Übereinstimmung miteinander zu bringen (Transformation) . Bei der Transformation kann das Objektbild mit dem Referenzbild oder das Referenzbild mit dem Objektbild überlagert werden. Die Bildregistrierung umfasst die an sich bekannten vier Hauptschritte, nämlich die Merkmalsbestimmung, die
Merkmalsanpassung, die Transformationsberechnung sowie die Transformation :
(1) Das Bestimmen von Merkmalen kann durch automatische
Extraktion einer Anzahl von Merkmalen aus dem Objektbild und dem Referenzbild erfolgen. Als Merkmale kommen
Regionen, Linien und Punkte in Betracht. Als Regionen eignen sich Flächen, die sich von den umgebenden Flächen deutlich abheben. Linien können als Konturen oder als Begrenzungen von Regionen oder als Linien selbst auf den Bildern vorhanden sein. Punkte in den Bildern können als Schnittpunkte von Linien oder als Ecken von Konturen gegeben sein. Vorzugsweise findet bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren die Bestimmung der Merkmale über die vorgenannten Merkmalsgruppen statt, um den
Rechenaufwand bei der Merkmalsanpassung zu reduzieren.
Bei der flächenbasierten Merkmalsbestimmung werden die Intensitätswerte der einzelnen Bildpunkte als Merkmal herangezogen .
(2) Das Ziel der Merkmalsanpassung besteht darin, eine
paarweise Korrespondenz der zuvor bestimmten Merkmale des Objektbildes mit denen des Referenzbildes herzustellen. Die Herstellung einer Korrespondenz zwischen den
Merkmalen in dem Objektbild und dem Referenzbild erfolgt durch Korrelations-Verfahren, z.B. eine
Kreuzkorrelationsfunktion .
(3) Die anschließende Transformationsberechnung umfasst die Auswahl von Transformationsfunktionen und die Berechnung von Transformationsparametern, um das Objektbild mit dem Referenzbild oder das Referenzbild mit dem Objektbild zu überlagern. Durch drei Transformationsfunktionen lässt sich jeder Punkt des Referenzbildes auf den
korrespondierenden Punkt des Objektbildes oder umgekehrt abbilden. Bei den Transformationsparametern handelt es sich um den Rotationswinkel, den Skalierungsfaktor und den Translationsparameter.
(4) In einem letzten Schritt werden die
Transformationsfunktionen und die berechneten
Transformationsparameter genutzt, um das Referenzbild und das Objektbild zu überlagern.
Im Anschluss an die Bildregistrierung erfolgt die Auswertung der überlagerten Bilder durch Vergleichen der jedes
Prüfkriterium repräsentierenden Bildinformationen jedes Objektbildes mit denen das jeweilige Prüfkriterium
repräsentierenden Bildinformationen des Referenzbildes.
Vorzugsweise wird das Referenzbild mit dem Objektbild überlagert. Die jedes Prüfkriterium repräsentierenden
Bildinformationen des Referenzbildes stellen dann die
Sollwerte und die jedes Prüfkriterium repräsentierenden
Bildinformationen jedes Objektbildes die Istwerte dar.
Der vollständige Verzicht auf Führungen für die PrüfObjekte in dem Prüfraum in Verbindung mit dem vereinzelten
Hindurchbewegen der PrüfObjekte durch den Prüfraum hat zur Folge, dass die digitalen Bildaufnahmeeinrichtungen jedes Prüfobjekt ohne Abdeckungen aus unterschiedlichen Richtungen aufnehmen können. Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals möglich, dass die zeitgleich aufgenommenen Bilder jedes Prüfobjekt allseitig abbilden. Die PrüfObjekte bewegen sich durch den Prüfraum beispielsweise im freien Fall oder entlang einer Flugbahn, auf die jedes Prüfobjekt vor Eintritt in den Prüfraum gebracht wird.
Die allseitige Abbildung des Prüfobjektes erlaubt es, nahezu sämtliche für Kunststoffspritzgußteile üblichen Prüfkriterien während des Hindurchbewegens jedes Prüfobjektes durch den Prüfraum zu untersuchen. Insbesondere lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur flächenbasierte, sondern auch lageabhängige Prüf riterien untersuchen, beispielsweise die Einhaltung bestimmter Abmessungen der Prüfobjekte. Änderungen der Lage der nacheinander durch den Prüfraum hindurchbewegten Prüfobjekte sind für die
Untersuchung der Prüfkriterien unschädlich. Aufgrund der zeitgleichen Aufnahme der Bilder jedes PrüfObjektes in dem Prüfraum toleriert das erfindungsgemäße Verfahren auch
Lageänderungen des jeweiligen Prüfobjektes während seines Wegs durch den Prüfraum.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient in erster Linie der Untersuchung von im Spritzgießverfahren massenhaft
hergestellter rotationssymmetrischer Prüfobjekte bzw. von Prüfobj ekten, die ein rotationssymmetrisches Teil aufweisen. Derartige Prüfobjekte lassen sich durch Quadriken gut
beschreiben. Zur Rekonstruktion des Objektbildes wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Verfahren zur 3D-Modellierung von Quadriken verwendet. Aufgrund der bekannten Grundform der Teile fließen in die Rekonstruktion Informationen ein, die den Rechenaufwand reduzieren. Verfahren zur 3D-Modellierung von Quadriken sind an sich bekannt, (vgl. Geoffrey Cross, Quadric reconstruction from Dual-Space Geometry, Robotics Research Group, Oxford
University, 1998).
Zur dreidimensionalen Rekonstruktion des Objektbildes werden in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zu jedem Abbild des PrüfObjektes Tiefeninformationen erfasst. Die verfügbaren
Tiefeninformationen lassen die Rekonstruktion des
PrüfObjektes als Punktwolke und davon abgeleitet als
Drahtgittermodell zu. Die Tiefeninformationen können mit 3D- Kameras erfasst werden, die die bildliche Darstellung von Entfernungen einer ganzen Szene erlauben. Zur Erfassung der Tiefeninformationen kommen beispielsweise an sich bekannte Stereokameras, Triangulationsverfahren, Lichtfeldkameras oder TOF-Kameras in Betracht (vgl. 3D-Szeneninterpretationen,
Dipl. -Ing. Andreas Winter, TZI, Universität Bremen,
17.10.2000) .
Zum Bereitstellen des dreidimensionalen Referenzbildes werden in einer Ausgestaltung der Erfindung zunächst Bilder eines Referenz-Prüfobj ektes aufgenommen. Das Referenz-Prüfobj ekt entspricht hinsichtlich der Prüfkriterien den Sollwerten für die zu prüfenden Prüfobjekte. Die Bilder des Referenz- Prüfobj ektes können unter vergleichbaren Bedingungen wie die Bilder der Prüfobjekte, d.h. während des ungeführten
Hindurchbewegens durch den Prüfraum, angefertigt werden.
Anschließend erfolgt eine dreidimensionale Rekonstruktion des Referenzbildes aus den aufgenommenen Bildern des Referenz- Prüfobj ektes . Die 3D-Rekonstruktion kann eine Punktwolke oder eine andersartige Beschreibung der Oberfläche des Referenz- Prüfobjektes in dem dreidimensionalen Raum sein, sodass die Position und Lage in dem dreidimensionalen Raum zugeordnet werden können. Anschließend kann das Referenzbild in dem dreidimensionalen Raum in eine Normlage, beispielsweise in den Koordinatenursprung des Weltkoordinatensystems,
transferiert werden. Diese Transformation ist aufgrund der bekannten Position und Lage des Referenzbildes in dem dreidimensionalen Raum jedoch nicht zwingend erforderlich. Jedes Referenz-Prüfobj ekt und die Prüfobjekte weisen
mindestens ein Merkmal auf, das die Erkennung von Position und Lage im Raum ermöglicht, wie beispielweise eine
Beschriftung.
Die PrüfObjekte werden in dem Prüfraum zumindest während des Aufnehmens der Bilder jedes Prüfobjektes möglichst homogen beleuchtet. Die möglichst homogene Beleuchtung ist zum
Untersuchen von flächenbezogenen Prüfkriterien, wie
beispielsweise die Farbe der Prüfobjekte, von besonderer Bedeutung. Die räumliche Verteilung der Farben über die Oberfläche des Prüfobjektes wird in dem Objektbild
wiedergegeben, dessen Position und Lage in dem
dreidimensionalen Raum bekannt sind. Folglich können die Farbwerte und deren Verteilung über die Oberfläche des
Objektbildes mit den Farbwerten und deren Verteilung über die Oberfläche des Referenzbildes verglichen werden. Das
erfindungsgemäße Verfahren erlaubt daher auch die
Untersuchung eines Druckbildes.
Als homogene Lichtquelle kommt beispielsweise eine den
Prüfraum konzentrisch umgebende Hohlkugelkonstruktion in Betracht. Die homogene Beleuchtung kann im Wege des
Durchlichtverfahrens durch ein Licht streuendes Material der Hohlkugel oder durch eine an der Innenseite der Hohlkugel diffus reflektierende Oberfläche erfolgen.
Sofern zur Untersuchung bestimmter Prüfkriterien eine gezielte Beleuchtung der Prüfobjekte vorteilhaft ist, wird vorgeschlagen, dass die Lage jedes Prüfobjektes in dem
Prüfraum unmittelbar vor dem Aufnehmen der Bilder bestimmt wird und die Beleuchtung jedes PrüfObjektes zumindest während des Aufnehmens der Bilder abhängig von der zuvor bestimmten Lage gesteuert wird. Sofern das Prüfkriterium beispielsweise die Feststellung von Dünnstellen in einer ebenen Oberfläche des PrüfObjektes ist, werden abhängig von der erkannten Lage des PrüfObjektes vor dem Aufnahmen der Bilder diejenigen Lichtquellen aktiviert, deren Strahlung im Wesentlichen senkrecht auf die zu prüfende ebene Oberfläche auftrifft. Sofern das Prüfkriterium beispielsweise die Feststellung von Unebenheiten in einer Oberfläche ist, werden diejenigen
Lichtquellen aktiviert, deren Strahlung unter einem möglichst spitzen Winkel auf die zu prüfende Oberfläche des
Prüfobjektes auftrifft.
Die gezielte Beleuchtung des Prüfobjektes kann beispielsweise über eine Vielzahl einzeln aktivierbarer Lichtquellen
erfolgen, die um den Prüfraum herum derart angeordnet sind, das die Strahlung der einzelnen Lichtquellen aus
unterschiedlichen Richtungen auf das Prüfobjekt auftrifft.
Die Lichtquellen können an einer gitterförmigen Struktur befestigt sein, die den Prüfraum umgibt. Sämtliche
Lichtquellen sind vorzugsweise in gleichmäßigem Abstand zueinander an der Gitterstruktur befestigt. Die Zwischenräume zwischen den Streben der Gitterstruktur erlauben den
ungehinderten Ein- und Austritt der Prüfobjekte in den Prüfraum. Die digitalen Bildaufnahmeeinrichtungen können entweder ebenfalls an der Gitterstruktur oder an separaten Halterungen befestigt sein.
Die LagebeStimmung der PrüfObjekte zur Steuerung der
Beleuchtung erfolgt vorzugsweise mit digitalen
Bildaufnahmeeinrichtungen. Es können dieselben
Bildaufnahmeeinrichtungen verwendet werden, die auch zum Aufnehmen der Bilder für die Untersuchung der Prüfkriterien verwendet werden. Alternativ kann für die Lagebestimmung ein zusätzlicher Satz digitaler Kameras vorgesehen werden. Die Zeit zwischen der Lagebestimmung und dem Aufnehmen der Bilder der Prüfobjekte ist so gering, dass sich die Lage des
Prüfobjektes praktisch nicht verändert.
Die Rechenleistung und damit die benötigte Zeit für die dreidimensionale Rekonstruktion des Objektbildes und die Bildregistrierung lassen sich reduzieren, wenn die
Lagevariation der Prüfobjekte in dem Prüfraum eingeschränkt ist. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Varianz der Lage der nacheinander durch den Prüfraum hindurchbewegten PrüfObjekte durch außerhalb des Prüfraums angeordnete
Führungsmittel eingeschränkt. Die Führungsmittel führen jedes PrüfObjekt mit eingeschränkter oder ohne Lagevarianz bis an den Prüfraum heran. Die verbleibende Strecke in der die
PrüfObjekte ungeführt bewegt werden, bis die
Bildaufnahmeeinrichtungen die Bilder jedes Prüfobjektes in dem Prüfraum aufnehmen ist so kurz, dass lediglich geringe Lageänderungen zwischen den nacheinander ungeführt durch den Prüfraum bewegten PrüfO jekten auftreten. Die Führungsmittel· können beispielsweise oberhalb des Prüfraums enden, sodass sich die Prüfobjekte anschließend im freien Fall durch den Prüfraum hindurchbewegen. Alternativ werden die Prüfobjekte aus einer quer zum Prüfraum angeordneten Führung ausgeworfen, wobei sich die Wurfparabel durch den Prüfraum erstreckt.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von schematischen Darstellungen näher erläutert. Es zeigen
Figur la Einen Prüfraum sowie mehrere um den Prüfraum
herum angeordnete digitale Stehbild-Kameras,
Figur lb eine Gitterstruktur zur Halterung der digitalen
Stehbild-Kameras nach Figur la,
Figur lc die Gitterstruktur nach Figur lb aus einem
anderen Blickwinkel,
Figur 2a das Bereitstellen eines dreidimensionalen
Referenzbildes in einem dreidimensionalen Raum,
Figur 2b die dreidimensionale Rekonstruktion eines
Objektbildes in dem dreidimensionalen Raum,
Figur 2c das Auswerten des mit dem Referenzbild
überlagerten Objektbildes.
Figur 2d ein Verfahren bei dem als Prüfkriterium der
Durchmesser einer stirnseitigen Öffnung des
Prüfobjektes erfasst werden soll.
Figur lb zeigt eine Darstellung einer Prüfanordnung (1) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die
Prüfanordnung umfasst eine Gitterstruktur (2), an deren Streben (2.1) eine Vielzahl digitaler
Bildaufnahmeeinrichtungen (3) befestigt ist. Bei den
Bildaufnahmeeinrichtungen (3) handelt es sich in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel um digitale Stehbild- Kameras. Sämtliche Kameras sind derart an der Gitterstruktur
(2) befestigt, dass deren Objektive auf einer gemeinsamen Kugeloberfläche innerhalb der Gitterstruktur liegen (2). Der Abstand zwischen sämtlichen Objektiven auf der
Kugeloberfläche stimmt vorzugsweise überein. Die
Kugeloberfläche umgibt einen Prüfraum (4), der im
Erfassungsbereich (3.1) sämtlicher Bildaufnahmeeinrichtungen
(3) liegt (vgl. Figur la) .
Eine Führung (5) erstreckt sich durch eine Öffnung (2.2) in der Gitterstruktur (2) hindurch. Die Führung (5) endet in geringem Abstand vor dem Prüfraum (4). Über die Führung (5) werden aufeinanderfolgend Prüfobjekte (6) zugeführt. Bei den Prüfobjekten (6) handelt es sich im dargestellten
Ausführungsbeispiel um Verschlusskappen (6.1). Die
Verschlusskappen (6.1) werden mit ihrer Bodenfläche (6.2) entlang der Führungsebene in Richtung des Prüfraumes (4) mit relativ hoher Geschwindigkeit gefördert, sodass sie sich nach Verlassen der Führung (5) entlang einer Wurfparabel (7) ungeführt durch den Prüfraum (4) bewegen. Nach Verlassen des Prüfraumes (4) treten die Verschlusskappen (6.1) aus der Gitterstruktur (2) aus und können einer Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Wie insbesondere aus Figur la erkennbar, werden die
Verschlusskappen (6.1) vereinzelt durch den Prüfraum (4) hindurchbewegt, sodass die Bildaufnahmeeinrichtungen (3) zeitgleich Bilder lediglich von dem in dem Prüfraum (4) befindlichen Prüfobjekt aufnehmen.
Die einzelnen Bildaufnahmeeinrichtungen (3) sind mit einer nicht dargestellten Datenverarbeitungseinrichtung verbunden. Die aufgenommenen Bilder werden an die digitale
Datenverarbeitungseinrichtung übertragen und dort
verarbeitet. Anhand der Figuren 2 a- 2 c wird die
Verarbeitung der Bilder in der Datenverarbeitungseinheit näher erläutert:
Zunächst wird ein dreidimensionales Referenzbild (8) eines Referenz-Prüfobj ektes (6) in einem dreidimensionalen Raum bereitgestellt. Der dreidimensionale Raum wird durch das ürsprungskoordinatensystem (9) mit den Koordinaten x, y, z in Figur 2a beschrieben (Weltkoordinatensystem) . Das
dreidimensionale Referenzbild (8) des Referenz-Prüfobj ektes wird beispielsweise dadurch bereitgestellt, dass das
Referenz-Prüfobj ekt durch die anhand von Figur 1 beschriebene Prüfanordnung unter den gleichen Bedingungen wie die
anschließend massenhaft zu untersuchenden Prüfobjekte (6) hindurchbewegt und von den Bildaufnahmeeinrichtungen (3) allseitig aufgenommen wird. Aus den aufgenommenen Bildern des Referenz-Prüfobj ektes wird das in Figur 2a dargestellte dreidimensionale Referenzbild (8) rekonstruiert. Das
Referenzbild (8) befindet sich in einem mit dem
Ursprungskoordinatensystem (9) verknüpften ersten relativen Koordinatensystem (9.1) mit den Koordinaten x' , y' , z ' . Das Referenz-Prüfobj ekt und damit auch das Referenzbild (8) weist knapp unterhalb einer stirnseitigen Öffnung (6.3) an der Innenwand eine Textur (6.4) auf. Nach Bereitstellen des Referenzbildes (8) beginnt der Regel- Untersuchungsbetrieb. Mit dem Referenz-Prüfobj ekt
übereinstimmende Prüfobjekte (6) werden vereinzelt durch den Prüfraum (4) hindurchgeführt. Die Bildaufnahmeeinrichtungen (3) nehmen zeitgleich mehrere Bilder des Prüfobjektes (6) aus unterschiedlichen Richtungen (3.2) auf. Das Prüfkriteriu ist die ordnungsgemäße Platzierung und Wiedergabe der Textur (6.4) an jedem Prüfobjekt (6).
Aus den zeitgleich aufgenommenen Bildern jedes Prüfobjektes (6) wird das in Figur 2b dargestellte dreidimensionale
Objektbild (10) rekonstruiert. Das Objektbild (10) befindet sich in einem mit dem Ursprungskoordinatensystem (9)
verknüpften zweiten relativen Koordinatensystem (9.2) mit den Koordinaten x' ' , y' ' , z' ' .
Im Wege der Bildregistrierung wird das Objektbild (10) jedes Prüfobjekts (6) in dem zweiten relativen Koordinatensystem (9.2) mit dem Referenzbild (8) in dem ersten relativen
Koordinatensystem (9.1) überlagert. Im Rahmen der
Bildregistrierung werden hierzu geeignete
Transformationsfunktionen ausgewählt und die
Transformationsparameter für die Drehung und Translation ermittelt .
Figur 2c veranschaulicht schließlich die Auswertung der überlagerten Bilder durch Vergleichen der das Prüfkriterium (Textur 6.4) repräsentierenden Bildinformationen jedes
Objektbildes (10) mit denen das Prüf riterium (Textur) repräsentierenden Bildinformationen des Referenzbildes (8). Wie aus Figur 2c erkennbar, weist die Textur (6.4) des
Objektbildes (10) insoweit von der Textur des Referenzbildes (8) ab, dass die Unterstreichung unter dem Schriftzug "x y z Ine." fehlt. Im Rahmen des Vergleichs der nach der
Bildregistrierung durch Transformation überlagerten Bilder erkennt die Datenverarbeitungseinheit die Abweichungen hinsichtlich der Textur.
Die Datenverarbeitungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass sie bei Erkennen einer derartigen Abweichung im Rahmen der Untersuchung des Prüfkriteriums eine Aussonderungseinheit aktiviert, die das als fehlerhaft erkannte Prüfobjekt aus dem der Untersuchung folgenden Förderstrom der PrüfObjekte automatisiert aussondert.
Figur 2d zeigt ein Verfahren bei dem als Prüfkriterium der Durchmesser an der stirnseitigen Öffnung (6.3) des
Prüfobjektes (6) erfasst werden soll. In diesem Fall genügt es, wenn das Referenzbild (8) als Bildinformation einen das Prüfkriterium repräsentierenden Kreis enthält, wobei dessen Position und Lage in dem Ursprungskoordinatensystem (9) bekannt ist. Durch Überlagerung des Referenzbildes (Kreis)
(8) mit dem Objektbild (10) kann der Durchmesser des Kreises mit dem Istdurchmesser des Objektbildes (10) des Prüfobjektes (6) verglichen werden. Ergeben sich außerhalb eines
Toleranzbereiches liegende Abweichungen des Istdurchmessers zu dem Durchmesser des Kreises des Referenzbildes, kann das dem Objektbild (10) zugeordnet Prüfobjekt (6) automatisch ausgesondert werden. Bei innerhalb eines Toleranzbereichs liegenden Abweichungen kann die Datenverarbeitungseinheit Parameter des Herstellungsprozess der zu untersuchenden
Prüfobjekte ändern, um der Abweichung entgegenzuwirken.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Untersuchen mindestens eines Prüfkriteriums von übereinstimmenden Prüfobjekten (6) in einem Prüfraum (4) umfassend die Schritte:
1.1 Vereinzeltes ungeführtes Hindurchbewegen der
Prüfobjekte (6) durch den Prüfraum (4), wobei die Lage der nacheinander durch den Prüfraum (4) hindurch bewegten Prüfobjekte (6) in dem Prüfraum (4) variieren kann,
1.2 Ausrichten mehrerer digitaler
Bildaufnahmeeinrichtungen (3) zu dem Prüfraum (4) derart, dass die von den digitalen
Bildaufnahmeeinrichtungen (3) zeitgleich
aufgenommenen Bilder jedes Prüfobjekt (6) aus unterschiedlichen Richtungen (3.2) abbilden, während dieses durch den Prüfraum (4) hindurch bewegt wird, wobei die Bilder zumindest die jedes Prüfkriterium repräsentierende Bildinformationen des PrüfObjekts (6) enthalten,
1.3 dreidimensionale Rekonstruktion eines Objektbildes (10) aus den aufgenommen Bildern, wobei jedes Objektbild (10) zumindest die jedes Prüfkriterium repräsentierende Bildinformationen des PrüfObjekts (6) enthält und Position und Lage des Objektbildes (10) in einem dreidimensionalen Raum (9) bekannt sind, 1.4 Bereitstellen eines Referenzbildes (8) in dem
dreidimensionalen Raum (9), wobei jedes Referenzbild (8) zumindest die jedes Prüfkriterium
repräsentierenden Bildinformationen des Prüfobjekts (6) enthält und Position und Lage des Referenzbildes (8) in dem dreidimensionalen Raum (9) bekannt sind,
1.5 Durchführen einer Bildregistrierung für jedes
Objektbild (10) und das Referenzbild (8), um jedes Objektbild (10) mit dem Referenzbild (8) oder das Referenzbild (8) mit jedem Objektbild (10) zu überlagern,
1.6 Auswerten der überlagerten Bilder (8, 10) durch
Vergleichen der jedes Prüfkriterium repräsentierenden Bildinformationen jedes Objektbildes (10) mit den das jeweilige Prüfkriterium repräsentierenden
Bildinformationen des Referenzbildes (8).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Bildaufnahmeeinrichtungen (3) derart auf den Prüfraum (4) ausgerichtet sind, dass die zeitgleich aufgenommen Bilder jedes Prüfobjekt (6) allseitig
abbilden .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfobjekte (6) zumindest ein
rotationssymmetrisches Teil aufweisen und zur
Rekonstruktion des Objektbildes (10) ein Verfahren zur 3D-Modelliereung von Quadriken verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem aufgenommenen Bild eines Prüfobjekts (6) Tiefeninformationen erfasst werden und die Rekonstruktion des Objektbildes unter Verwendung der Tiefeninformationen erfolgt .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen des Referenzbildes (8) Bilder eines Referenz-Prüfobj ekts aufgenommen werden und eine Rekonstruktion der aufgenommenen Bilder in dem dreidimensionalen Raum (9) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Durchführen der
Bildregistrierung für jedes Objektbild (10) und das
Referenzbild (8) folgende Schritte umfasst
6.1 das Bestimmen von Merkmalen in dem Objektbild (10) und dem Referenzbild (8),
6.2 das Herstellen einer Korrespondenz zwischen den
Merkmalen in dem Objektbild (10) und dem Referenzbild (8) ,
6.3 die Auswahl von Transformationsfunktionen und
Berechnung von Transformationsparametern, um das Objektbild mit dem Referenzbild oder das
Referenzbild mit dem Objektbild zu überlagern und
6.4 Durchführen der Transformation mit Hilfe der
Transformationsfunktionen und der
Transformationsparameter, um das Objektbild (10) mit dem Referenzbild (8) oder das Referenzbild (8) mit dem Objektbild (10) zu überlagern.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzbild (8) mit dem
Objektbild (10) überlagert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass jedes Prüfobjekt (6) in dem Prüfraum (4) zumindest während des Aufnehmens der Bilder des Prüfobjekts (6) homogen beleuchtet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lage jedes PrüfObjekts (6) in dem Prüfraum (4) vor dem Aufnehmen der Bilder bestimmt wird und eine Beleuchtung jedes Prüfobjekts (6) zumindest während des Aufnehmens der Bilder abhängig von der zuvor bestimmten Lage gesteuert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lagebestimmung mit Hilfe von auf den Prüfraum ausgerichteten digitalen
Bildaufnahmeeinrichtungen (3) erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Varianz der Lage der
nacheinander durch den Prüfraum (4) hindurchbewegten Prüfobjekte (6) durch außerhalb des Prüfraums angeordnete Führungsmittel (5) eingeschränkt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass solche Prüfobjekte (6) automatisch ausgesondert werden, für die die Auswertung mindestens eines Prüfkriteriums Werte außerhalb eines
Toleranzbereichs ergeben hat.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass auf mindestens einen
Steuerungsparameter einer Herstellungsmaschine für die Prüfobjekte automatisch Einfluss genommen wird, sofern die Auswertung eines Prüfkriteriums Werte ergibt, die von den Sollwerten abweichen, jedoch innerhalb eines
Toleranzbereichs liegen.
PCT/EP2019/064552 2018-06-14 2019-06-04 Verfahren zum untersuchen von übereinstimmenden prüfobjekten WO2019238477A1 (de)

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