在透明材料中材料瑕疵的可靠侦检方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种在连续制造的透明材料带中，利用检验相对于运送方向横向延伸并在透射光以及反射光中观察的一条此材料带，而可靠地侦检材料瑕疵的装置以及方法，其特征在于，其具有下述特征：a）通过线性灯（6）与邻接的灯（5），以及额外的明视场照明（8）与额外的暗视场照明（2），在透射光以及反射光中不中断地照明所述透明材料带，所述线性灯（6）相对于所述带横向地配置，并具有固定光通量，所述邻接的灯（5）同样地相对于所述条横向地配置，并具有振荡光通量，其中所述线性灯（6）在表面上具有有标尺的光栅（7），b）利用配置在固定入口的线扫描相机（9、1），不中断地侦检在所述透明材料带的宽度上延伸的侦检区，c）监控所述灯（5、6、2、8）以及所述相机（9、1）的功能，d）用于侦检以及分类发生的瑕疵的操作程序或学习程序，以及学习程序，其提供了将在具有某种一致性的透明材料中被侦检为缺陷的点或区不被解读为固有的缺陷的可能性，但是在学习过程中，这些点或区在某种程度被分类为不重要的。
【专利说明】在透明材料中材料瑕疵的可靠侦检方法及装置
[0001]本发明涉及一种用于检查以及侦检透明或半透明物体，例如平坦玻璃及/或塑胶产品关于刮痕、外来杂质或类似材料瑕疵的装置以及方法，所述刮痕、外来杂质或类似的材料瑕疵造成所述材料中折射率的改变。
[0002]EPl 288 651B1揭露了一种利用评估所观察的图像，来决定大面积方格的透明材料(例如玻璃)中的光学瑕疵(特别是屈光力)的装置以及相对应的方法。此装置包含用于投射由规则序列所构成的定义图案的光源、用于配置要在所述投射的光束路径中检查的方格的进一步装置、以及相机，所述序列包含至少两个不同的光强度；其中所述图案的序列被指向所述相机的像素。
[0003]使用这种装置，假设已知的是，要达成的目的应该是提供一种装置，使用所述装置可在至少一个尺寸的方格中决定光学瑕疵。
[0004]可通过将光源形成为发光矩阵的发光墙，所述发光墙由多样性的LED组成，所述LED可被选择性地、优选地在行中及/或在列中驱动，而达成此目的。
[0005]在此情况中，序列必定是完全等距离的，且它们的规则结构必定没有任何偏差。这种偏差损害了此方法中的测量结果。
[0006]此外，EPl 477 793A2描述了一种用于侦检透明材料中瑕疵的方法以及相对应的装置，其中所述材料的定义亚体积曝露至第一辐射源，且其中光通过第二辐射源而耦合至所述材料中，以这种方式使得在所述亚体积中的光路径只在所述材料内延伸。在此方法中，所述亚体积中的瑕疵通过下述事实而被识别:
[0007]a)被所述瑕疵散射的光，或
[0008]b)由于所述瑕疵造成在明视场中的吸收，及/或
[0009]c)由于所述瑕疵造成所述第一辐射源的光偏差被侦检到。
[0010]根据本发明的装置以及相对应方法的目的是提供一种装置以及方法，使用所述装置以及方法，可发生在透明材料(特别是玻璃)中的所有可能瑕疵可被可靠地侦检并分类。此外，应该可能让用户在任何时间确定的是，保证了所述装置或方法的操作可靠性。
[0011]通过如权利要求1-3中所主张的装置以及分别如权利要求4-8中所主张的方法来达成此目的。
[0012]权利要求1:
[0013]一种用于在连续制造的透明材料带中，通过在透射光以及直射光中测试相对于进料方向横向延伸的一条此材料带，而可靠地侦检材料瑕疵的装置，其特征在于，其具有下述特征:
[0014]a)将要测试的所述透明材料的宽度的固定入口(11)用以作为线性相机(9)的支撑物，所述线性相机(9)关于它们的撷取区域没有间隙地涵盖此宽度，且利用具有固定光通量的线性照明装置(5)以及具有振荡光通量的邻接的线性照明装置(6)在传送中没有间隙地照亮所述材料带，其中额外的明视场照明(8 )在直射光中照亮所检查的条，
[0015]b)所述固定入口(11)另外用以作为另外的线性相机(I)的支撑物，其光轴相对于所述线性相机(11)稍微倾斜，所述线性相机(I)关于它们的撷取区域也没有间隙地涵盖所述宽度，所述线性相机(I)观察位于所述照明装置(6)的表面上的线条光栅(7)，且所检查的条以暗视场照明(2)在直射光中被照亮，
[0016]c)用于监控所述照明装置(5、6、2、8)以及所述相机(9、1)的功能的装置。
[0017]权利要求2:
[0018]如权利要求1中所述的装置，
[0019]其特征在于，
[0020]所述线条光栅(7)只涵盖所述照明装置(6)的所述表面关于其纵轴范围的半侧。
[0021]权利要求3:
[0022]如权利要求1或2中所述的装置，
[0023]其特征在于，
[0024]提供了传感器，其记录所述透明材料带的速度，并使所述线性相机(9、1)的线频率适应于所述速度。
[0025]权利要求4:
[0026]一种用于在连续制造的透明材料带中，通过在透射光以及直射光中测试相对于进料方向横向延伸的一条此材料带，而可靠地侦检材料瑕疵的方法，
[0027]其特征在于，其具有下述特征:
[0028]a)以具有固定光通量的线性照明装置(6)以及具有振荡光通量的邻接的照明装置
(5)，以及额外的明视场照明(8)以及额外的暗视场照明(2)，在透射光以及直射光中没有间隙地照明所述透明材料带，所述线性照明装置(6)相对于所述带横向地配置，所述邻接的照明装置(5)同样地相对于所述带横向地配置，所述线性照明装置(6)在表面上具有线条光栅(7)，
[0029]b)利用配置在固定入口(11)上的线性相机(9、1)来没有间隙地撷取在所述透明材料带的宽度上延伸的撷取区域，
[0030]c)监控所述照明装置(5、6、2、8)以及所述相机(9、1)的功能，
[0031]d)用于侦检以及分类发生的所述材料瑕疵的操作程序或学习程序，以及如果所侦检的位置或区域具有某种恒定性，提供了将所侦检的位置或区域评估为所述透明材料中的瑕疵而非为实际的错误，但反而可以说是在学习过程中将这些位置或区域分类为不重要的学习程序。
[0032]权利要求5:
[0033]如权利要求4中所述的方法，
[0034]其特征在于，
[0035]所述学习程序含有确保所述透明材料带的可定义区域可根据特定模式成直线而被评估的功能。
[0036]权利要求6:
[0037]如权利要求4或5中所述的方法，
[0038]其特征在于，
[0039]利用传感器来侦检所述透明材料带的速度，并使所述线性相机(9、1)的线频率适应于所述速度。
[0040]权利要求7:[0041]一种具有程序代码的计算机程序，用于当在所述程序在计算机上运行时，执行如权利要求4至6中任一项所述的方法步骤。
[0042]权利要求8:
[0043]一种具有计算机程序的程序代码的机器可读取介质，用于当在所述程序在计算机上运行时，执行如权利要求4至6中任一项所述的方法。
[0044]将更详细地描述根据本发明的装置。具体而言:
[0045]图1示出了根据本发明装置的功能性图解，
[0046]图2A示出了经由线条光栅7的照明的呈现，
[0047]图2B示出了经由线条光栅7的照明的解释，
[0048]图3示出了根据本发明装置的空间配置的表示，
[0049]图4示出了所使用的学习程序的流程图。
[0050]根据本发明的装置，在一方面，让侦检以及分类发生在透明材料中的所有制造瑕疵以及所有功能性过程的自动固定监控变得可能，所述透明材料如同类似带的材料连续地移动通过，例如浮动玻璃带的固定流动。这不只提供了用户可靠的侦检以及分类的可能性，也持续地确保根据本发明装置的可靠操作。
[0051]图1示出了根据本发明装置的功能性图解。检查介质，例如将要检查的玻璃带，在这里被草绘成水平线3。在中间，多个线性相机9的其中一者以范例的方式被示出为扫描传感器，其与在所述水平线3下的部分中所代表的两个线性照明装置5以及6合作。根据将要照亮的所述检查介质的宽度，这些照明装置5、6关于它们的长度范围以模块构成，以形成照明平面4。它们一起形成，以传达平行延伸的两个光带，其中一个具有线性配置的照明装置5，所述照明装置5的光强度为振荡的，而另一个含有线性配置的照明装置6，它们的光强度是固定的。在此情况中，所述振荡光强度的频率优选地等于所述线性相机9的可调整线频率，或替代使用的扫描传感器的驱动频率。优选的是，这些频率彼此是整数比。在无瑕疵的检查介质的情况中，所述线性相机9的观察中点位与所述照明装置5以及6的边界线区域中。当发生材料瑕疵时，由于光偏差，此观察中点从此中点位置被移开。在所侦检的所述材料瑕疵的位置，因此发生了对于相关线性相机9的输出信号的不同影响。从线性相机9的两个连续信号的改变以及所述瑕疵位置的额外信息，或所述相关线性相机区域中的位置，所产生的瑕疵信号可从比较彼此具有关系的两个光学通道的测量值来获得，并被传送至用于瑕疵侦检或用于进一步信号处理的电路配置。
[0052]除了所示出的线性相机9之外，在图1中利用范例的方式表现了多个额外线性相机I的其中一个，其以相对于所述线性相机9的角度被偏置地配置，其光轴延伸穿过与所述线性相机9相同的在所述材料平面中的观察中点，但被引导至一个结构上，在这里利用范例的方式，所述结构为线条光栅7，其位于具有固定光的照明装置6的半侧上(参见图2A)。使用了明视场照明8，其被呈现在所述附图的左手侧上，用于照明由所述线性相机I观察到的景象。
[0053]已使用暗视场照明所形成的图像对于观察者而言一开始显得很不寻常。在此情况中，光以平坦的方式示出。根据入射角等于出射角的原理，所有的光从所述观察者或所述线性相机I偏离，且观察视场因此保持阴暗。地形的瑕疵，例如倾斜的边缘、刮痕、凸起、凹陷以及高处扰乱了所述光的光束路径。在这些不异常中，将所述光朝向所述相机反射，或通常只散射。这些瑕疵然后显得比相机图像中的背景还亮。在玻璃制造中，这些通常是硫酸盐污点或顶部锡。
[0054]当利用相机I观察线条光栅7时，在透明材料中的任何畸变导致光栅周期的改变，其可轻易地以所使用的数据处理的帮助来侦检，其将在下述更详细地描述(参照图4)。
[0055]使用相机9，结合由附图左上半部所表示的明视场照明8，可获得用于侦检所谓底部锡(也称为沾锡)的重要信息。这种底部锡用作在透明材料下侧上的镜子，并在明视场中传送高对比信号。通过结合两个通道-传感器I (线性相机)以及传感器9 (线性相机)_由结构7 (线条光栅)所隐藏的瑕疵可通过根据本发明的配置来识别。
[0056]在图2A中，分开呈现了利用线性相机I的照明撷取结合线条光栅7的呈现。这里，可清楚地看到，所述线条光栅7只占据了照明装置6的表面区域的一半，且被配置在照明装置5旁边。所述线性相机I被分开地草绘在所述线条光栅7上。
[0057]图2B用以解释在照明装置6上利用线条光栅7的测量方法。这里，所述线条光栅7以其特征线结构的序列而被呈现在于所述线的宽度方面放大的比例尺上。横向于所述线条光栅7的个别线来草绘的条形区域10代表所述线条光栅7的一部分，特别被选择用于学习程序，其在整个所述线条光栅7上在此区域中以此形式来延伸。
[0058]图3示出了根据本发明装置的空间配置的呈现。在这里可在三维视图中看到固定入口 11，此宽度所需的线性相机9数目以及相对应的线性相机I被配置在上部区域中。除了线性照明装置5以及另外的线性照明装置6，可看到明视场照明8。暗视场照明2在此呈现中被隐藏，因此未呈现出。
[0059]由于在根据本发明装置中穿过的透明材料带的速度对于线性相机的操作是重要的，在固定入口 11区域中提供了有关于此的速度传感器，其输出信号被传送到系统的控制。不分开表示出此传感器。
[0060]此外，根据本发明的装置具有用于监控照明装置(5、6、2、8)以及线性相机(9、1)的进一步装置，其确保没有材料带条未检查而穿过固定入口 11之下。不分开表示出为了此目的所需的传感器，且它们的使用对于本领域的技术人员而言是熟悉的。
[0061]图4呈现了所使用的操作程序的流程图，或其中所使用用于执行所主张的方法步骤的学习程序。
[0062]这实质上是一种学习程序，如果所侦检的位置或区域具有某种恒定性，所述学习程序提供了将所侦检的位置或区域评估为透明材料中的瑕疵而非为实际错误的可能，但反而可以说是在学习过程中“忘掉”这些位置或区域，或将它们分类为不重要的。
[0063]作为范例，就这点而言，参照线条光栅7，所述线条光栅7在没有根据本发明的学习程序的情况下经常会被评估为材料瑕疵，但根据本发明，被识别成固定结构，因为不被侦检为材料瑕疵。
[0064]为了此目的，在根据本发明的方法中，如同从现有技术得知的方法中所知的“光栅结构必定具有某种规则性或甚至等距离，或其必定以特定方式与获取的像素数目相关”甚至不是必要的。这是因为所述光栅结构无论如何本身将被程序技术所识别，无论此结构在实际上是如何被配置的。
[0065]实质上，利用根据本发明的学习程序，以特定的方式处理视频输入信号16以及设定点值12，并从其获得视频输出信号26。所述视频输出信号26在同时被传送到差别阶段13，根据所选择的参数，在此所述视频输出信号26被加至所述设定点值或从其扣除。
[0066]在延迟阶段19中，利用调整设备20，视频输入信号16被延迟地传送到加法器25，其另一个输入实质上连接至用于形成偏移的阶段15的输出，并被加入以形成新的视频输出信号。在此情况中，所述延迟阶段是由软件控制，相对应的参数是可人工调整的，且延迟演算法是可选择的。所述延迟阶段19是可控制的，因为在根据本发明的方法中，不是每个小错误应该都被“忘掉”；更确切而言，只有在材料上达到延长的时间周期的事件应被“忘掉”。在此情况中，前面的视频信号因此被加入，并与目前的视频信号相比较。在此情况中，个别的瑕疵被侦检，但另一方面，例如，不侦检相同类型的100个瑕疵。下述格言管理了这个:相同的每个东西被过滤掉，让只短暂发生的每个东西(1、2、3或4次扫描)通过并以原始形式侦检，也就是说没有信号的改变。
[0067]利用可调整的衰减，电路阶段15负责用于下一条件的偏移形成。如果，例如，侦检信号具有100的值，且相对应的设定点值应为50，然后，取决于参数14组，系统可例如跳到10的步骤，或甚至马上到达所述设定点值50。在此情况中，因此决定了所述系统多快“忘掉”某个东西，而相对于此，在设定20中决定忘掉的是什么。用于偏移调整的参数因此与所述系统的学习速度相关，而参数12以及所述调整20决定了什么信号不被侦检。由于根据本发明的系统“忘掉”什么是固定的，无论在哪里发生，也补偿了发展出热或压力变化造成的改变而产生的公差。因此所述系统在操作期间对于改变一般是不敏感的，且在操作上特别可靠。
[0068]电路阶段22 (RAM)以及具有输入17 (线的开始)的电路阶段21 (宽度计数器)与额外的功能有关，其效果是，在检查的透明材料带上要检查的线中的特定区域以与此线之外的剩余的线不同的方式来处理。例如，关于接下来不使用的检查带的边缘区域处发生的瑕疵，可对其保持忽略。在这种情况中，有用的区域是由“D进”以及“D出”之间的区域来定义。
[0069]利用根据本发明的光学配置以及操作程序或学习程序，根据本发明，可侦检并分类下述的瑕疵类型。
[0070]I)气泡以及杂质(通过暗视场照明以及脉冲光5与固定光6)，
[0071]2)节结(未熔化的材料颗粒)(利用线性相机I以及明视场照明8)，
[0072]3)锡瑕疵(沾锡、顶部锡(冷的或热的))(利用线性相机9以及脉冲光5与固定光6),
[0073]4)硫酸盐瑕疵。
[0074]附图符号说明
[0075]I用于网格基准以及暗视场光的线性相机
[0076]2暗视场照明
[0077]3玻璃带(检查介质)
[0078]4照明平面
[0079]5照明装置(振荡光通量)
[0080]6照明装置(固定光通量)
[0081]7线条光栅
[0082]8明视场照明[0083]9线性相机(光学畸变、脉冲光、明视场光、暗视场光)
[0084]10学习程序的部分
[0085]11固定入口(基础框)
[0086]12参数，设定点值
[0087]13差别阶段
[0088]14参数，衰减
[0089]15用于具有衰减的下一条线的偏移形成
[0090]16视频输入信号
[0091]17线的开始
[0092]18 D进(具有输入衰减的线)
[0093]19延迟阶段
[0094]20延迟演算法的调整
[0095]21宽度计数器
[0096]22 RAM (地址)
[0097]23 D 出
[0098]24 偏移
[0099]25加法器
[0100]26视频输出信号
【权利要求】
1.一种用于在连续制造的透明材料带中，通过在透射光以及直射光中测试相对于进料方向横向延伸的一条此材料带，而可靠地侦检材料瑕疵的装置，其特征在于，其具有下述特征: d)将要测试的所述透明材料的宽度的固定入口(11)用以作为线性相机(9)的支撑物，所述线性相机(9)关于它们的撷取区域没有间隙地涵盖此宽度，并利用具有固定光通量的线性照明装置(5)以及具有振荡光通量的邻接的线性照明装置(6)在传送中没有间隙地照亮所述材料带，其中额外的明视场照明(8 )在直射光中照亮所检查的条， e)所述固定入口(11)另外用以作为另外的线性相机(I)的支撑物，其光轴相对于所述线性相机(11)稍微倾斜，所述线性相机(I)关于它们的撷取区域也没有间隙地涵盖所述宽度，所述线性相机(I)观察位于所述照明装置(6)的表面上的线条光栅(7)，且所检查的条以暗视场照明(2)在直射光中被照亮， f)用于监控所述照明装置(5、6、2、8)以及所述相机(9、1)的功能的装置。
2.如权利要求1中所述的装置， 其特征在于， 所述线条光栅(7)只涵盖所述照明装置(6)的所述表面关于其纵轴范围的半侧。
3.如权利要求1或2中所述的装置， 其特征在于，` 提供了传感器，其记录所述透明材料带的速度，并使所述线性相机(9、I)的线频率适应于所述速度。
4.一种用于在连续制造的透明材料带中，通过在透射光以及直射光中测试相对于进料方向横向延伸的一条此材料带，而可靠地侦检材料瑕疵的方法， 其特征在于，其具有下述特征: e)以具有固定光通量的线性照明装置(6)以及具有振荡光通量的邻接的照明装置(5)，以及额外的明视场照明(8)以及额外的暗视场照明(2)，在透射光以及直射光中没有间隙地照明所述透明材料带，所述线性照明装置(6)相对于所述带横向地配置，所述邻接的照明装置(5)同样地相对于所述带横向地配置，所述线性照明装置(6)在表面上具有线条光栅(7)， f)利用配置在固定入口(11)上的线性相机(9、1)来没有间隙地撷取在所述透明材料带的宽度上延伸的撷取区域， g)监控所述照明装置(5、6、2、8)以及所述相机(9、1)的功能， h)用于侦检以及分类发生的所述材料瑕疵的操作程序或学习程序，以及如果所侦检的位置或区域具有某种恒定性，提供了将所侦检的位置或区域评估为所述透明材料中的瑕疵而非为实际的错误，但反而可以说是在学习过程中将这些位置或区域分类为不重要的学习程序。
5.如权利要求4中所述的方法， 其特征在于， 所述学习程序含有确保所述透明材料带的可定义区域能够根据特定模式成直线而被评估的功能。
6.如权利要求4或5中所述的方法，其特征在于， 利用传感器来侦检所述透明材料带的速度，并使所述线性相机(9、1)的线频率适应于所述速度。
7.一种具有程序代码的计算机程序，用于当在所述程序在计算机上运行时，执行如权利要求4至6中任一项所述的方法步骤。
8.一种具有计算机程序的程序码的机器可读取介质，用于当在所述程序在计算机上运行时，执行如权利要求4至6中·任一项所述的方法。
【文档编号】G01N21/896GK103858000SQ201280036952
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年7月31日 优先权日:2011年8月8日
【发明者】沃尔夫冈·乌利奇, 沃尔夫冈·佐恩 申请人:格林策巴赫机械制造有限公司