DE102005032244A1

DE102005032244A1 - Edge fault detector for production settings determines edge position with surface sensor with individually addressable lines; only lines parallel to laser line, corresponding to edge height position, containing scattered laser line are read

Info

Publication number: DE102005032244A1
Application number: DE200510032244
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. rer. nat. Kraus; Roman Dr.-Ing. Louban; Thorsten Dipl.-Ing. Ulrich (FH)
Original assignee: HEMA ELECTRONIC GmbH
Current assignee: LOUBAN, ROMAN, DR., 74564 CRAILSHEIM, DE
Priority date: 2005-07-09
Filing date: 2005-07-09
Publication date: 2007-01-18

Abstract

The device determines the edge (6) position with a surface sensor (3) with individually addressable lines, whereby only lines (5) parallel to a laser line (4), corresponding to the height position of the edge and containing the scattered laser line are read. Edge defects cause a lateral displacement of the starting position or an intensity decrease of the scattered laser line in the line acquired by the sensor. An independent claim is also included for a method of fault detection on edges.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device and a method according to the preamble of claim 1.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die lückenlose Erkennung eines Fehlers (Beschädigung) an einer schnell vorbeilaufenden Kante. Diese kann beispielsweise an einer industriell gefertigten Kante im produktionsmäßigen Durchlauf bzw. Rotation eines platten- bzw. scheibenförmigen Prüfteils stattfinden. Die Qualitätskontrolle eines Kantenprofils spielt heutzutage eine immer größere Rolle bei der industriellen Herstellung von Kantenprofilen, welche durch Umformung, Zuschnitt oder Anbringen einer Oberflächenbeschichtung, beispielsweise bei furnierten bzw. beschichteten Spanplatten in der Möbelherstellung, gefertigt werden. Dabei können Fehlstellen, Kantenausbrüche, geometrische Unregelmäßigkeiten und Aufrauungen durch einen kontinuierlich anwachsenden Verschleiß der Bearbeitungswerkzeuge entstehen.Especially The invention relates to the complete detection of an error (Damage) on a fast passing edge. This can for example on an industrially manufactured edge in the production run or rotation of a plate or disk-shaped test part take place. The quality control An edge profile plays an increasingly important role nowadays in the industrial production of edge profiles, which by Forming, cutting or attaching a surface coating, for example in veneered or coated chipboard in furniture production, be made. It can Flaws, edge breakouts, geometric irregularities and roughening caused by a continuously increasing wear of the processing tools.

Zur Bestimmung der Position einer Kante und damit ihrer Qualitätsprüfung sind verschiedene Prüfanordnungen bekannt. Bei den berührungslosen Verfahren haben sich die optischen Prüfverfahren durchgesetzt. Dabei unterscheidet man im Wesentlichen zwei verschiedene Anordnungen: Durchlichtverfahren und Lichtschnitt- bzw. Triangulationsverfahren.to Determining the position of an edge and thus its quality inspection are different test arrangements known. In the non-contact method the optical test methods have prevailed. There are essentially two different arrangements: Transmitted light method and light-section or triangulation method.

Beim Durchlichtverfahren ( DE 19960653 A1 , DE 19758214 A1 ) wird das zu prüfende Objekt senkrecht zum Kantenverlauf mit einer lichtschrankenartigen Lichtquellen-Sensor-Anordnung beleuchtet und aus dem Beugungsbild sehr präzise die Position der Kante bestimmt. Dieses Verfahren ist zur Erkennung von kleinen Ausbrüchen direkt an der Kante ungeeignet, da es sich bei den Prüfobjekten nicht um dünne Folien, sondern um Objekte mit einer nicht zu vernachlässigenden Dicke im Zentimeterbereich handelt. Dadurch ist unterhalb des eigentlichen Kantenausbruchs noch genügend Material vorhanden, so dass das Objekt mit und ohne beschädigter Kante im Durchlichtverfahren eine unveränderte Kantenposition aufweist.In the transmitted light method ( DE 19960653 A1 . DE 19758214 A1 ) the object to be tested is illuminated perpendicular to the edge profile with a light barrier-like light source sensor arrangement and the position of the edge is determined very precisely from the diffraction image. This method is unsuitable for the detection of small breakouts directly on the edge, since the test objects are not thin foils, but objects with a not inconsiderable thickness in the centimeter range. As a result, there is still enough material below the actual edge breakout, so that the object with and without a damaged edge has an unchanged edge position in the transmitted light method.

Höhenmessverfahren werden mit Triangulations-Sensoren bzw. Laser-Abstandssensoren ( DE 4315264 A1 , EP 1160537 A2 ) angewandt, bei denen der Abstand eines Objekts mit einem senkrecht über der Oberfläche des Objekts angeordneten positionsempfindlichen Sensor und einem in einem Winkel auf die Objektoberfläche projizierten Laserspot gemessen wird. Bei unterschiedlicher Höhenlage kommt es zu einer lateralen Verschiebung des Laserpunkts auf dem Sensor. Je flacher der Einfallswinkel des Laserspots, desto größer ist die bei einer Höhenänderung zu beobachtende Verschiebung des Punktes. Objekte können in dieser Anordnung Punktweise vermessen werden. Zur Fehlerdetektierung an einer Kante muss allerdings der Laserspot exakt auf die Position der Kante ausgerichtet sein. Dies ist unter industriellen Bedingungen kaum möglich, da bereits eine leichte laterale Verschiebung der Kantenlage gegenüber der Position des Laserspots durch Vibrationen oder Seitwärtsbewegungen aufgrund eines unpräzisen Seitenanschlags zu einer Dejustage und damit automatisch zu Fehlfunktionen führt.Height measuring methods are performed with triangulation sensors or laser distance sensors ( DE 4315264 A1 . EP 1160537 A2 ), in which the distance of an object is measured with a position-sensitive sensor arranged vertically above the surface of the object and a laser spot projected at an angle onto the object surface. At different altitudes, there is a lateral shift of the laser spot on the sensor. The flatter the angle of incidence of the laser spot, the greater is the shift of the point to be observed in the case of a change in altitude. Objects can be measured point by point in this arrangement. For error detection on an edge, however, the laser spot must be aligned exactly to the position of the edge. This is hardly possible under industrial conditions, since even a slight lateral displacement of the edge position relative to the position of the laser spot by vibrations or sideways movements due to an imprecise side stop leads to a misalignment and thus automatically to malfunction.

Stand der Technik ist es seit einigen Jahrzehnten, Höhenprofile nach dem Lichtschnittverfahren zu vermessen. Eine frühe Anwendung dieses Verfahrens ist beispielsweise das Lichtschnittmikroskop von Carl Zeiss ( DE 915156 B ). In der 3D-Messtechnik werden heutzutage vorzugsweise Laser in Verbindung mit modernster Kameratechnik eingesetzt. Das Laserlichtschnittverfahren ist ein Verfahren zur Profilmessung in einer Schnittebene. Nach dem Triangulationsprinzip registriert eine senkrecht über einem Objekt angeordnete Flächenkamera den lateralen Versatz bzw. die Verformung einer in einem Winkel auf die Objektoberfläche projizierten Laserlinie. Laserlinie und Kamera können dabei in ihrer Anordnung auch vertauscht werden. Das gesuchte Höhenprofil wird aus der Abweichung der Laserlinie von der Nulllage berechnet. Voraussetzung für die Anwendung des Lichtschnittverfahrens ist eine zumindest anteilig diffus reflektierende Oberfläche des Objekts.The state of the art for some decades has been to measure height profiles using the light-section method. An early application of this method is, for example, the light-section microscope from Carl Zeiss ( DE 915156 B ). In the field of 3D measurement technology, lasers are preferably used in conjunction with state-of-the-art camera technology today. The laser light section method is a method for profile measurement in a sectional plane. According to the triangulation principle, an area camera arranged vertically above an object registers the lateral offset or the deformation of a laser line projected at an angle onto the object surface. Laser line and camera can also be reversed in their arrangement. The searched height profile is calculated from the deviation of the laser line from the zero position. The prerequisite for the application of the light-section method is an at least partially diffusely reflecting surface of the object.

Die gesamte profilierte Oberfläche bzw. das komplette Kantenprofil lässt sich durch eine Lateralbewegung des Objekts unter der Kamera quer zur Laserlinie schrittweise scannen. Aus jedem einzelnen Kamerabild erhält man das entsprechende Profil an der Stelle, welche gerade von der Laserlinie beleuchtet wird. Dies entspricht durch die Fokussierung des Lasers typischerweise einer Länge in der Größenordnung von 1/100 bis 1/10 mm. Bei ausgedehnten Prüfteilen mit einer Kantenlänge im Bereich von mehreren Metern sind für eine kontinuierliche lückenlose Fehlerprüfung sehr viele Aufnahmen notwendig. Das Auslesen und Auswerten der kompletten Flächenbilder lässt aber trotz hoher Rechenleistung eine lückenlose Prüfung bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten kaum zu.The entire profiled surface or the complete edge profile can be achieved by a lateral movement scan the object under the camera across the laser line step by step. From each individual camera image you get the corresponding profile the spot that is being illuminated by the laser line. This typically corresponds to one by focusing the laser Length in of the order of magnitude from 1/100 to 1/10 mm. For extended test pieces with an edge length in the range of several meters are for a continuous gapless error checking a lot of shots necessary. The reading and evaluation of the complete surface images but lets despite high computing power a complete test at high throughput speeds hardly too.

Bei einer Prüfung mit fester Schrittweite zur Takterhöhung werden dagegen kleine Fehler nur zufällig getroffen, was nur bei häufig auftretenden Fehlern zu einer statistisch ausreichenden Fehlererkennung führt.at an exam with fixed increments to the clock increase, however, are small Error only by chance hit, which only happens frequently occurring errors to a statistically sufficient error detection leads.

Mit den genannten Verfahren, die als Stand der Technik gelten, lässt sich zwar die Höhe an verschiedenen Positionen eines Objektes sehr exakt bestimmen. Weiterhin sind diese Verfahren auch sehr flexibel gegenüber Höhenänderungen individueller Objekte an sich, so dass unterschiedlichste Objektformen bzw. Kantenformen vermessen werden können ( EP 0778462 A2 ). Nachteilig daran ist, dass diese Verfahren nicht auf Hochgeschwindigkeitsprüfungen ausgelegt sind. Entweder sind sie relativ langsam oder eine Schrittweite wird gewählt, die permanent Bereiche der Kante überspringt, und damit keine lückenlose Prüfung zulässt.With the above methods, which are considered prior art, although the height can ver determine very different positions of an object very accurately. Furthermore, these methods are also very flexible with respect to height changes of individual objects per se, so that a very wide variety of object shapes or edge shapes can be measured ( EP 0778462 A2 ). The disadvantage of this is that these methods are not designed for high-speed testing. Either they are relatively slow or a step size is chosen, which permanently skips over areas of the edge, and thus does not allow a complete examination.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen lückenlosen Qualitätsprüfung einer Kante unter hoher Durchlaufgeschwindigkeit zu schaffen.outgoing This is the object of the invention, a device and a method for continuous gapless quality inspection of a Create edge under high speed.

Zur Kantenprüfung bei schneller Vorschubgeschwindigkeit ist ein positionsempfindlicher Zeilensensor (z.B. CCD-Zeilenkamera) aufgrund der mehr als hundertfach höheren Auslesefrequenz sehr viel besser geeignet als ein für das Lichtschnittverfahren sonst üblicher Flächensensor. Zeilensensor und Laser sind wie beim Lichtschnittverfahren in einem Winkel gegeneinander auf die Kante senkrecht zur Bewegungsrichtung ausgerichtet. Die Zeilenkamera ist dabei entgegen der bekannten Triangulationsanordnung parallel zum Verlauf der Laserlinie orientiert. Zeilensensor und Laserlinie sollen so auf die Kante ausgerichtet werden, dass das an der Kantenfläche diffus gestreute Licht der Laserlinie bei fehlerfreien Prüfteilen der vorgegebenen Dicke von dem Zeilensensor direkt erfasst wird. Eine Höhenänderung der Kantenfläche führt automatisch zu einem lateralen Versatz zwischen der Lage der Laserlinie und des Zeilensensors. Die gestreute Laserlinie wird vom Zeilensensor nicht mehr erfasst. Bei einer seitlichen Verschiebung der Kantenposition bleibt die gestreute Laserlinie im Erfassungsbereich des Sensors, nur die Startposition innerhalb der Zeile verschiebt sich. Bei einer Rauhigkeitsänderung der Objektoberfläche ändert sich die Intensität der diffusen Streuung entlang des Linienverlaufs innerhalb der aufgenommenen Zeile. Mit der entgegengesetzten Anordnung der Zeilenkamera senkrecht zu Laserlinie könnte zwar die als stabil vorausgesetzte absolute Höhenlage des Prüfteils exakt ermittelt, nicht aber Fehlstellen an der Kante selbst detektiert werden, für den Fall, dass die Seitenlage des Kantenverlaufs leicht variiert. Ändert sich die Dicke der Prüfteile (z.B. beim Chargenwechsel), so muss die optische Prüfeinheit (Laser und Sensor) mechanisch an den neuen Abstand zu Kantenoberfläche angepasst werden.to Mapcheck at fast feed rate is a position sensitive Line sensor (e.g., CCD line scan camera) due to more than one hundred times higher Readout frequency much better suited than usual for the light-section method Area sensor. Line sensor and laser are as in the light section method in one Angle against each other on the edge perpendicular to the direction of movement aligned. The line scan camera is contrary to the known Triangulation arrangement oriented parallel to the course of the laser line. line sensor and laser line should be aligned to the edge so that this diffuses at the edge surface scattered light of the laser line with faultless test parts the predetermined thickness is detected directly by the line sensor. A change in altitude the edge surface leads automatically to a lateral offset between the position of the laser line and of the line sensor. The scattered laser line is from the line sensor no longer recorded. With a lateral shift of the edge position the scattered laser line remains within the detection range of the sensor, only the start position within the line shifts. At a Rauhigkeitsänderung the object surface changes the intensity the diffuse scattering along the course of the line within the recorded line. With the opposite arrangement of the line camera perpendicular to Laser line could Although the assumed absolute stable altitude of the test part exactly determined, but not detected defects on the edge itself be, for the case that the lateral position of the edge course varies slightly. Changes the thickness of the test parts (For example, when changing batches), the optical test unit (Laser and sensor) mechanically adjusted to the new distance to edge surface become.

Dieser beschriebene Aufbau für das Laserlichtschnittverfahren mit einem Zeilensensor ist für eine kontinuierliche lückenlose Fehlerdetektierung einer ebenen Kante unter schneller Vorschubgeschwindigkeit ideal. Allerdings ist diese Anordnung für den produktionsmäßigen Einsatz durch die starre Position des Zeilensensors und die relativ aufwendige Justage der optische Prüfeinheit unflexibel und damit nur bedingt einsetzbar.This described structure for the laser light section method with a line sensor is for a continuous complete Error detection of a flat edge at fast feed rate ideal. However, this arrangement is for production use by the rigid position of the line sensor and the relatively expensive Adjustment of the optical test unit inflexible and therefore only conditionally usable.

Eine Lösung des technischen Problems, welche die Vorteile der hohen Bildrate von Zeilensensoren ausnutzt, und dazu wesentlich flexibler auf Änderungen der Höhenlage der zu prüfenden Kanten reagiert, ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bis 8.A solution the technical problem, which has the benefits of high frame rate used by line sensors, and much more flexible to changes the altitude the one to be tested Edge reacts, resulting from the features of claims 1 to 8th.

Gemäß Anspruch 1 kann eine schnelle, kontinuierliche und lückenlose Qualitätsprüfung einer Kante mit Hilfe eines Flächensensors mit einzeln adressierbaren Zeilen durchgeführt werden, wobei nur die parallel zur Laserlinie ausgerichtete und der Kantenhöhenlage (Dicke der Prüfteile) entsprechende Zeile des Flächensensors ausgelesen wird, welche bei fehlerfreiem Kantenverlauf die gestreute Laserlinie enthalten sollte. Fehlstellen im Kantenverlauf, die eine lokale Höhen- bzw. Rauhigkeitsänderung des Kantenprofils aufweisen, bewirken in der mit dem Flächensensor aufgenommenen Zeile eine laterale Verschiebung der Startposition oder einen Intensitätsabfall der gestreuten Laserlinie. Die einzelne Zeile des Flächensensors (z.B. CMOS-Flächenkamera) wird dabei als virtueller flexibler Zeilensensor verwendet. Flexibilität und Stabilität des Verfahrens werden dadurch erreicht, dass bei einer definierten Änderung der Höhenlage der zu prüfenden Kante bzw. der Dicke der Prüfteile nur eine Korrektur der Adresse der auszulesenden Zeile des Flächensensors erfolgt und nicht, wie beim Aufbau mit einer starr befestigten Zeilenkamera, eine mechanische Anpassung an die neue Höhenlage vorgenommen werden muss.According to claim 1 can be a fast, continuous and gapless quality check of an edge with the help of a surface sensor be performed with individually addressable lines, with only the parallel aligned to the laser line and the edge height position (thickness of the test parts) corresponding line of the area sensor is read, which scattered with error-free edge course of the scattered Laser line should contain. Defects in the edge course, the one local altitude or roughness change have the edge profile, cause in the with the surface sensor recorded line a lateral shift of the starting position or a drop in intensity the scattered laser line. The single line of the area sensor (e.g., CMOS area camera) is used as a virtual flexible line sensor. Flexibility and stability of the procedure achieved by a defined change in the altitude the one to be tested Edge or the thickness of the test parts only a correction of the address of the read line of the area sensor done and not, as in the construction with a rigidly mounted line scan camera, a mechanical adjustment to the new altitude must be made.

Die Zuordnung zwischen Prüfteilhöhe und entsprechender Adresse der auszulesenden Zeile des Flächensensors erfolgt gemäß Anspruch 2 in einem separaten Justagedurchlauf, bei dem die exakten Positionen der gestreuten Laserlinie aus sämtlichen Zeilen des Flächensensors entsprechend der verwendeten Dicken der Prüfobjekte ermittelt werden. Diese Zuordnung kann beispielsweise in einer Look-Up-Tabelle verwaltet werden, auf die bei einer Dickenänderung der Prüfteile während der Kanteninspektion automatisch ein Zugriff erfolgt. Dadurch ist es möglich die optische Prüfeinheit bei einer Dickenänderung der Prüfteile durch eine Korrektur der Adresse der auszulesenden Zeile dynamisch während der Kantenprüfung anzupassen. Dies kann beispielsweise durch die Anwahl fest vorgegebener Prüfteildicken oder durch eine separate schrittweise Dicken- bzw. Abstandsprüfung im Durchlauf der Prüfteile erfolgen.The Assignment between test piece height and corresponding Address of the read line of the area sensor is carried out according to claim 2 in a separate adjustment run, in which the exact positions the scattered laser line from all Lines of the area sensor be determined according to the thicknesses of the test objects used. This assignment can be managed, for example, in a look-up table be on that at a thickness change the test parts while the edge inspection is automatically accessed. That's it possible the optical test unit at a thickness change the test parts by correcting the address of the line to be read dynamically while the edge check adapt. This can be done, for example, by selecting fixed test pieces or by a separate stepwise thickness or distance check in Passage of the test parts respectively.

Gemäß Anspruch 3 können in speziellen Fällen zusätzlich zur definierten Zeile des Flächensensors die dazu unmittelbar benachbarten Zeilen ausgelesen werden, aus denen eine einzelne gemittelte Zeile erzeugt wird. Sie soll als einzelne virtuelle Zeile benutzt werden. Dies ist beispielsweise erforderlich, falls die optische Auflösung des Sensors kleiner als die Linienbreite der Laserlinie gewählt werden sollte.According to claim 3 can in special cases additionally to the defined line of the area sensor the directly adjacent lines are read out from where a single averaged line is generated. It should as single virtual line are used. This is for example required if the optical resolution of the sensor is smaller than the Line width of the laser line selected should be.

Die Erkennung eines Kantenfehlers erfolgt über die kontinuierliche Bestimmung der jeweiligen Kantenposition, welche aus der Startposition der gestreuten Laserlinie innerhalb einer einzeln aufgenommenen Zeile unter Berücksichtigung der gestreuten Intensität bei einer Rauhigkeitsänderung der Kantenoberfläche ermittelt wird. Bei einem exakt geradlinigen Verlauf der Kante können Fehlstellen bei einer Abweichung von der Normlage unmittelbar aus den einzelnen aufgenommenen Zeilen erkannt werden. Für eine Klassifizierung der Fehlstellen in Abhängigkeit der ermittelten Fehlergröße und Fehlerform in verschiedene Fehlertypen wird gemäß Anspruch 4 eine Kurve für den Kantenverlauf aus den einzeln ermittelten Startpositionen zusammengesetzt, an der die weiterführende Fehlerbewertung stattfinden soll. Die Kurve kann sich dabei auch nur über Teilbereiche des kompletten Kantenverlaufs erstrecken. Dadurch ist eine Unterscheidung von kleinen lokalen Fehlern zu größeren Fehlern, welche sich über mehrere Zeilen erstrecken, möglich. Desweiteren wird eine höhere Flexibilität erreicht, da nicht mehr die absolute Lage der Startposition der gestreuten Linie in der Zeile zur Fehlererkennung zwingend erforderlich ist.The Edge error detection is via continuous determination the respective edge position, which from the starting position of scattered laser line within a single recorded line considering the scattered intensity at a roughness change the edge surface is determined. In the case of an exactly rectilinear course of the edge, imperfections may occur in case of a deviation from the standard situation directly from the individual recorded lines are detected. For a classification of Defects in dependence the determined error size and error form in various types of errors is according to claim 4, a curve for the edge course from the individually determined starting positions the continuing one Error evaluation should take place. The curve can be as well only over Subareas of the complete edge course extend. This is a distinction from small local errors to larger errors, which are over extend several lines, possible. Furthermore, a higher flexibility achieved, since no longer the absolute position of the starting position of scattered line in the line for error detection mandatory is.

Gemäß Anspruch 5 wird alternativ aus mehreren mit dem Flächensensor einzeln aufgenommenen Zeilen ein Bild zusammengesetzt, welches sich dabei auch nur über Teilbereiche des kompletten Kantenverlaufs erstrecken darf, auf dem die Ermittelung der Lage der Kante und eine weiterführende Fehlererkennung stattfinden soll. Bei diesem Verfahren können bereits bekannte konturverfolgende Kantenerkennungsalgorithmen angewandt werden.According to claim 5 is alternatively made up of several individually picked up with the area sensor Lines composed a picture, which is also only about sections may extend the entire edge course on which the determination the position of the edge and a further error detection take place should. In this method can already known contour tracking edge detection algorithms applied become.

Gemäß Anspruch 6 soll eine Approximation des ermittelten Kantenverlaufs mit einer mathematisch beschreibbaren Kurve (z.B. Gerade, Kreisbogen, Polygonzug) durchgeführt werden, um eine präzise Fehlerbewertung sowie eine geometrische Kontrolle der Kante zu ermöglichen. Dadurch können Prüfteile mit einer von einem exakt geradlinigen Kantenverlauf abweichender Form geprüft werden oder ein Drift der Kantenposition der Prüfteile durch eine unzureichende mechanische Führung kompensiert werden. Zur Fehlerbewertung wird der gemessene Kurvenverlauf mit dem approximierten oder vordefinierten Kurvenverlauf der Kante verglichen. Die entsprechenden Fehlerbreiten ergeben sich aus den lateralen Abweichungen der beiden Kurvenverläufe zueinander.According to claim 6 is an approximation of the determined edge profile with a mathematically writable curve (e.g., straight line, arc, traverse) carried out be precise Allow error evaluation and geometric control of the edge. This allows test parts with one of a precisely rectilinear edge course deviating shape checked or a drift of the edge position of the test pieces by an insufficient mechanical guidance be compensated. The measured curve is evaluated for error evaluation with the approximated or predefined curve of the edge compared. The corresponding error widths result from the lateral deviations of the two curves to each other.

Gemäß Anspruch 7 soll zur optimalen Approximation und Glättung des Kurvenverlaufs der ermittelten Kante eine Anwendung der eindimensionalen morphologischen Filterung verwendet werden. Aus einer Kombination von verschiedenen morphologischen Operationen, wie z.B. Erosionen und Dilatationen kann der ermittelte Kurvenverlauf der Kante in verschiedenen Graden geglättet werden, wobei Rauschen weitestgehend unterdrückt wird, Form und Lage von charakteristischen Merkmalen wie z.B. Plateaus und Kanten dagegen unverändert bleiben. Diese Filterung verursacht im Gegensatz zu konventionellen Filterungsmethoden keine Verfälschungen der zu untersuchenden Kurve und erlaubt damit eine fehlerfreie Kurvendiskussion. Bei konventionellen Filterungsmethoden, wie beispielsweise nach dem Prinzip der Mittellinienfilterung bzw. der Approximation mit Exponentialfunktionen, werden scharfe Kanten im Kurvenverlauf nur verschmiert bzw. fälschlicherweise mit Überschwingern wiedergegeben.According to claim 7 is intended for optimal approximation and smoothing of the curve determined edge an application of the one-dimensional morphological Filtering be used. From a combination of different morphological operations, e.g. Erosions and dilatations can determine the calculated curve of the edge in different degrees smoothed be, with noise is suppressed as much as possible, shape and location of characteristic features such as e.g. Plateaus and edges against it unchanged stay. This filtering causes in contrast to conventional Filtering methods no distortions the curve to be examined and thus allows a faultless curve discussion. In conventional filtering methods, such as for the principle of centerline filtering or approximation with Exponential functions, sharp edges in the curve are only smeared or falsely with overshoots played.

Gemäß Anspruch 8 kann der ermittelte Kurvenverlauf der Kante durch Anwendung einer speziellen morphologischen Filterung, die auf dem Prinzip der mechanischen Abtastung und Umhüllung basiert, in die charakteristischen Anteile wie beispielsweise Kurvenrauhigkeit und Kurvenwelligkeit zerlegt werden. Damit kann eine Fehlerbewertung durchgeführt werden, die sensitiv auf lokale Fehlstellen wie Kantenausbrüche bzw. Randbeschädigungen ist und langgezogene Welligkeiten oder einen kontinuierlichen Drift in der Kantenposition kompensiert. Dadurch können auch bei ungenauer Seitenführung der Prüfteile kleine Fehler wie Ausbrüche erkannt werden, deren Fehlerbreite sehr viel kleiner als die absolute Amplitude der Schwankungen in der Toleranz der Seitenführung ist.According to claim 8, the determined curve of the edge by applying a special morphological filtering based on the principle of mechanical Scanning and serving based, in the characteristic parts such as curve roughness and wave ripples are decomposed. This can be an error rating be performed, sensitive to local defects such as edge breakouts or edge damage is and elongated ripples or a continuous drift compensated in the edge position. As a result, even with inaccurate cornering of the test parts small Errors like outbreaks be recognized, whose error width is much smaller than the absolute Amplitude of the variations in the tolerance of the side guide is.

Durch die hier genannte Vorrichtung und das entsprechende Verfahren zur schnellen lückenlosen Fehlerdetektierung an einer Kante kann sowohl auf die langsame bzw. lückenhafte Kantenprüfung nach dem herkömmlichen Lichtschnittverfahren, als auch auf das für die Fehlererkennung unzureichende Durchlichtverfahren verzichtet werden.By the device mentioned here and the corresponding method for fast gap-free fault detection on one edge can be both on the slow or incomplete Mapcheck after the conventional Light section method, as well as the insufficient for the detection of error transmitted light be waived.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen 1–8 näher erläutert werden. Dabei bilden die beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the drawings 1 - 8th be explained in more detail. The described or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their formulation or representation in the description.

Als Beispiel kann angenommen werden, dass ein langes plattenförmiges Prüfteil 1 in Vorschubrichtung 2 unter dem Prüfsystem bestehend aus Flächensensor mit einzeln adressierbaren Zeilen 3 (im weiteren Verlauf als flexibler virtueller Zeilensensor bezeichnet) und Laserlinie 4 durchgefahren wird. 1 zeigt dabei die Schrägansicht, 2 bzw. 3 die Seiten- bzw. Frontansicht des Aufbaus. Der virtuelle Zeilensensor bestehend aus einer einzelnen Bildzeile des Flächensensors 3 ist senkrecht über der zu prüfenden Kante 6 mit der Kantenfläche 7 des Prüfteils 1 angebracht. Der Laser 4 ist dazu in einen Winkel gemäß dem Triangulationsprinzip verkippt. Laser und Zeilenkamera können auch in ihrer Position vertauscht sein. Des weiteren kann die optische Prüfeinheit 3, 4 ebenso unterhalb und bei einem festen präzisen Seitenanschlag auch an der Seite der Prüfobjekts angebracht werden.As an example, it can be assumed that a long plate-shaped test piece 1 in the feed direction 2 under the test system consisting of area sensor with individually addressable lines 3 (hereinafter referred to as flexible virtual line sensor) and laser line 4 is driven through. 1 shows the oblique view, 2 respectively. 3 the side or front view of the structure. The virtual line sensor consisting of a single image line of the area sensor 3 is perpendicular to the edge to be tested 6 with the edge surface 7 of the test part 1 appropriate. The laser 4 is tilted to an angle according to the triangulation principle. Laser and line scan camera can also be reversed in their position. Furthermore, the optical test unit 3 . 4 just below and with a fixed precise side stop also be attached to the side of the test object.

Der flexible virtuelle Zeilensensor 3 und die Laserlinie 5 sind senkrecht zur Bewegungsrichtung 2 des Prüfteils angeordnet. Die optische Prüfeinheit 3, 4 wird bei der Justage so ausgerichtet, dass bei der vorgegebenen Objektdicke die auf die Kantenfläche 7 projizierte Laserlinie 5 innerhalb des Messbereichs des Sensors 12 liegt. Es ergibt sich die in 4-II, a dargestellte Anordnung, wobei der Anteil 13 der Laserlinie 5 auf der Kantenfläche 7 innerhalb der während der Kanteninspektion einzigen ausgelesenen Messzeile 12 des Sensors 3 liegt. Laserlinie 5 und Messfeld des flexiblen virtuellen Zeilensensors 12 müssen sich auf genügend große Bereiche außerhalb und innerhalb der vorgegebenen Kantenposition erstrecken, da sonst keine lateralen Schwankungen des Kantenverlaufs 6 berücksichtigt werden können.The flexible virtual line sensor 3 and the laser line 5 are perpendicular to the direction of movement 2 arranged the test part. The optical test unit 3 . 4 is aligned during the adjustment so that at the given object thickness on the edge surface 7 projected laser line 5 within the measuring range of the sensor 12 lies. It results in the 4-II , a shown arrangement, wherein the proportion 13 the laser line 5 on the edge surface 7 within the single reading line during the edge inspection 12 of the sensor 3 lies. laser line 5 and measuring field of the flexible virtual line sensor 12 must extend to sufficiently large areas outside and within the given edge position, otherwise there will be no lateral variations of the edge course 6 can be considered.

Ziel ist es, mit dieser Anordnung sämtliche Fehlstellen 8 entlang des Kantenverlaufs 6 lückenlos zu detektieren. Als Beispiel kann angenommen werden, dass sich die Fehler in lokale Höhenänderungen 10 und in lokale Rauhigkeitsänderungen 11 aufteilen lassen. 4-I zeigt Beispiele für verschiedene Kantenprofiltypen im Querschnitt. Eine fehlerfreie Kantenform 9 ist in 4-I, a dargestellt. 4-I, b zeigt einen Bereich der Kante mit Ausbruch und somit ein verändertes Höhenprofil 10 im Kantenprofil. 4-I, e zeigt einen Bereich der Kante mit einer erhöhten Rauhigkeit 11 an der Kante. In 4-II sind die diesen drei Fällen zugehörigen Lagen der Laserlinie gegenüber dem virtuellen Zeilensensor in der Draufsicht dargestellt.The goal is, with this arrangement, all defects 8th along the edge course 6 to detect completely. As an example, it can be assumed that the errors in local altitude changes 10 and in local roughness changes 11 divide up. 4-I shows examples of different edge profile types in cross section. An error-free edge shape 9 is in 4-I , a shown. 4-I , b shows an area of the edge with breakout and thus a changed height profile 10 in the edge profile. 4-I , e shows an area of the edge with increased roughness 11 on the edge. In 4-II the layers of the laser line associated with these three cases are shown in plan view with respect to the virtual line sensor.

Bei fehlerfreiem Kantenverlauf (siehe 4-a) ist die auf die Kante 6 projizierte Laserlinie 5 in zwei Teile 13 und 14 getrennt. Der Anteil 13 der Laserlinie, der die Kantenfläche 7 trifft, liegt innerhalb der Bildzeile 12 des Sensors 3. Der Anteil 14, der die Kante 6 nicht mehr trifft, ist aufgrund der Höhendifferenz des Prüfteils zum Hintergrund verschoben. Der Abstand zwischen den beiden Strecken 13 und 14 ist hier stark verringert dargestellt. Die Messgröße ist bei dieser Prüfanordnung die Lagebestimmung des Startpunkts 18 der Laserlinie im Bild. Dieser gibt die exakte lokale Kantenposition 17 des Kantenverlaufs 6 wieder. Bei einem gleichmäßigen Kantenverlauf ist die Position des Startpunktes 18 auf dem virtuellen Zeilensensor 12 konstant.For a faultless edge course (see 4-a ) is the one on the edge 6 projected laser line 5 in two parts 13 and 14 separated. The amount 13 the laser line, which is the edge surface 7 meets, lies within the image line 12 of the sensor 3 , The amount 14 that the edge 6 no longer hits is shifted to the background due to the height difference of the test part. The distance between the two routes 13 and 14 is shown here greatly reduced. The measured variable in this test arrangement is the position determination of the starting point 18 the laser line in the picture. This gives the exact local edge position 17 of the edge course 6 again. For a smooth edge gradient, the position of the starting point is 18 on the virtual line sensor 12 constant.

Bei einem Ausbruch an der Kante (siehe 4-b) erfolgt durch die Höhenänderung eine laterale Verschiebung des mittleren Teils 15 der Laserlinie 5. Dieser Anteil 15 wandert dementsprechend aus der Bildzeile 12 des Sensors heraus. Der Startpunkt 20 der Laserlinie innerhalb der Bildzeile 12 ist nun nicht mehr wie im fehlerfreien Fall durch den Übergang zum Hintergrund 14 bestimmt, welcher die lokale Position der Kante 17 des Kantenverlauf 6 wiedergibt, sondern durch den Übergang zwischen 13 und 15, welcher der lokalen Randposition 19 der Fehlstelle entspricht, ab der die Höhenlage der Kantenfläche 7 verändert ist. Dieser Startpunkt 19 ist gegenüber der ursprünglichen Position 17 des Startpunktes bei fehlerfreier Kantenoberfläche verschoben. Der Abstand zwischen den Positionen 17 und 19 gibt die lokale Breite der Fehlstelle an. Die Bestimmung der Tiefe der Fehlstelle, die über den lateralen Versatz der Linienteile 13 und 15 wiedergegeben wird, ist mit dieser Prüfanordnung nicht möglich.In case of an eruption on the edge (see 4-b ) takes place by the change in height, a lateral displacement of the central part 15 the laser line 5 , This proportion 15 moves accordingly from the image line 12 out of the sensor. The starting point 20 the laser line within the image line 12 is no longer as in the error-free case by the transition to the background 14 determines which the local position of the edge 17 the edge course 6 but through the transition between 13 and 15 , which is the local edge position 19 the flaw corresponds, starting from the altitude of the edge surface 7 is changed. This starting point 19 is opposite the original position 17 of the starting point with error-free edge surface shifted. The distance between the positions 17 and 19 indicates the local width of the defect. Determining the depth of the defect, exceeding the lateral offset of the line parts 13 and 15 is reproduced, is not possible with this test arrangement.

Bei einer Rauhigkeitsänderung an der Kante (siehe 4-c) erfolgt durch lokale Maxima und Minima eine partielle Intensitätsänderung des mittleren Teils 16 der Laserlinie 5. Dieser Anteil 16 liegt im Gegensatz zur absoluten Höhenänderung noch zum größten Teil innerhalb der Bildzeile 12 des Sensors. Durch Berücksichtigung des Intensitätsverlaufs innerhalb des Zeilensensors führt eine Lageermittlung des Startpunktes wiederum zur Ermittlung des Übergangs zwischen 13 und 16, unabhängig von der Lage der eigentlichen Kante beim Übergang zum Linienanteil 14. Der ermittelte Startpunkt 22 entspricht der lokalen Randposition 21 der Fehlstelle, ab der die Rauhigkeit der Kantenfläche 7 verändert ist.For a change in the roughness on the edge (see 4-c ) takes place by local maxima and minima a partial change in intensity of the central part 16 the laser line 5 , This proportion 16 is in contrast to the absolute change in altitude still for the most part within the image line 12 of the sensor. By taking into account the intensity profile within the line sensor, a position determination of the starting point in turn leads to the determination of the transition between 13 and 16 , regardless of the position of the actual edge in the transition to the line portion 14 , The determined starting point 22 corresponds to the local edge position 21 the defect, from the roughness of the edge surface 7 is changed.

Die Startpositionen 17, 19 bzw. 21 der Laserlinie innerhalb des virtuellen Zeilensensors 12 werden direkt aus den einzelnen Bildzeilen oder nach dem Zusammensetzen eines Teilbildes aus mehreren mit dem Sensor einzeln aufgenommenen Bildzeilen mit Hilfe von bekannten konturverfolgenden Kantenerkennungsalgorithmen direkt aus diesem Teilbild gewonnen.The starting positions 17 . 19 respectively. 21 the laser line within the virtual line sensor 12 are obtained directly from the individual image lines or after assembling a sub-image from several individually recorded with the sensor image lines using known contour-tracking edge detection algorithms directly from this field.

5 zeigt ein Beispiel für einen Ausschnitt aus einem geprüften fehlerhaften Kantenverlauf einer furnierten Möbelplatte mit kleinen Ausrissen im Furnier. Das Flächenbild wurde durch das Zusammensetzen der im Durchlauf der Möbelplatte nacheinander aufgenommenen identischen Zeilen eines Flächensensors gewonnen. Zur besseren Übersichtlichkeit ist der vom Laser ausgeleuchtete Bereich innerhalb der Bildzeile, welcher der geforderten Höhenlage der Kante und somit dem Furniermaterial entspricht, schwarz dargestellt. Die horizontale Trennlinie zwischen schwarzem Bereich (unten) und weißem Bereich (oben) liefert den beobachteten Kantenverlauf 6 des Furniers der Möbelplatte. Im Kantenverlauf des Furniers sind deutlich mehrere Fehlstellen in Form von kleinen Ausbrüchen 8 sichtbar, welche durch Materialverschleiß von Bearbeitungswerkzeugen erzeugt wurden. Weiterhin ist zu erkennen, dass der schleichende Versatz der Kante stärker ausgeprägt ist, als die Tiefe der kleinen Ausbrüche selbst, so dass eine Approximation bzw. Filterung des Kurvenverlaufs der Kante zur Fehlerbewertung unumgänglich ist. Hier wurde vielmehr der Effekt der erhöhten Rauhigkeit der Spanplattenoberfläche im Vergleich zum glatten Furnier beobachtet als der Höhenunterschied durch die relativ geringe Furnierdicke. 5 shows an example of a section of a tested defective edge profile of a veneered furniture panel with small tears in the veneer. The area image was obtained by assembling the successive recorded in the passage of the furniture panel identical lines of a surface sensor. For better clarity, the area illuminated by the laser is in within the image line, which corresponds to the required altitude of the edge and thus the veneer material, shown in black. The horizontal dividing line between the black area (below) and the white area (top) provides the observed edge profile 6 veneer of furniture panel. In the edge course of the veneer are clearly several defects in the form of small outbreaks 8th visible, which were generated by material wear of machining tools. Furthermore, it can be seen that the creeping offset of the edge is more pronounced than the depth of the small outbreaks themselves, so that an approximation or filtering of the curve of the edge for error evaluation is unavoidable. Rather, the effect of the increased roughness of the chipboard surface compared to the smooth veneer was observed here rather than the height difference due to the relatively small veneer thickness.

Falls die mechanische Führung der Prüfteile sehr präzise sein sollte, kann das optische Prüfsystem statt über oder unter der Prüfkante auch alternativ an die Seite der Prüfkante positioniert werden. Dadurch können Prüfteile mit variierender Dicke einfacher geprüft werden.If the mechanical guidance the test parts very much precise should be, the optical inspection system instead of over or under the test edge Alternatively, be positioned on the side of the test edge. Thereby can test pieces be tested with varying thickness easier.

Bei variierender Dicke der Prüfteile kann das optische Prüfsystem auch alternativ über einen externen Abstandssensor nachgeregelt werden. Der Abstandssensor misst beispielsweise in einem bestimmten Abstand vor dem optischen Prüfsystem die mittlere Entfernung zum Prüfteil. Aus diesen Messdaten wird dann die entsprechende Adresse der virtuellen Zeile des Flächensensors errechnet und der Sensor während der laufenden Prüfung in kleinen Schritten umprogrammiert.at varying thickness of the test parts can the optical inspection system also alternatively over be readjusted an external distance sensor. The distance sensor For example, measures at a certain distance before the optical Test System the mean distance to the test piece. From these measured data then the corresponding address of the virtual Line of the area sensor calculated and the sensor during the ongoing exam reprogrammed in small steps.

Der ermittelte Kurvenverlauf der Kante kann anschließend mit einer mathematisch beschreibbaren Kurve approximiert werden, um eine präzise Fehlerbewertung sowie eine geometrische Kontrolle der Kante durchführen zu können. Dadurch können Prüfteile mit einer von einem exakt geradlinigen horizontalen Kantenverlauf abweichenden Form geprüft, oder ein Drift der Kantenposition der Prüfteile durch eine unzureichende mechanische Führung kompensiert werden. In 6 ist ein Beispiel für einen statistisch verrauschten Kurvenverlauf mit einem Drift in der Kantenposition dargestellt. Der Kurvenverlauf 23 der Kante, schwarz dargestellt, enthält dabei mehrere unterschiedlich stark ausgeprägte Fehlstellen 8. Der Drift des Kantenverlaufs kann durch die Approximationskurve 24, grau dargestellt, ausgeglichen werden. Die entsprechenden Fehlerbreiten ergeben sich aus den lateralen Abweichungen der beiden Kurvenverläufe 23 und 24 zueinander.The determined curve profile of the edge can then be approximated with a mathematically describable curve in order to be able to carry out a precise error evaluation as well as a geometrical control of the edge. As a result, test parts can be tested with a form deviating from a straight line of horizontal straight edges, or a drift in the edge position of the test parts can be compensated by insufficient mechanical guidance. In 6 is an example of a statistically noisy waveform with a drift in the edge position shown. The curve 23 the edge, shown in black, contains several differently pronounced defects 8th , The drift of the edge profile can be determined by the approximation curve 24 to be balanced in gray. The corresponding error widths result from the lateral deviations of the two curves 23 and 24 to each other.

In 7 ist ein Beispiel für die Wirkungsweise der speziellen morphologischen Filterung eines Profils, die auf dem Prinzip der mechanischen Abtastung und Umhüllung basiert, dargestellt. Die Originalkurve 25 des Profils, hier mit gestricheltem Linienverlauf und Kreisen an den einzelnen Stützstellen dargestellt, weist dabei, neben einem starken statistischen Rauschen, verschiedenen Kanten und einer geschwungenen Form, eine Vertiefung auf, welche einen Fehler zeigen soll. Die Tiefe des Fehlers ist dabei kleiner als die Gesamtamplitude des geschwungenen Kurvenverlaufs gewählt. Eine morphologische Filterung mit kleinem Glättungsgrad liefert als Ergebnis die Hüllkurve h₁ 26, mit schwarzer durchgezogener Linie dargestellt. Der Fehler und die Kanten im Kurvenverlauf werden weitgehend nachgebildet, das statistische Rauschen bereits teilweise unterdrückt. Die Hüllkurve h₂ 27, mit grauer durchgezogener Linie dargestellt, zeigt das Ergebnis der speziellen Filterung mit einem Glättungsgrad, der bereits größer als die Fehlerbreite ist. Der Fehler kann in diesem Fall nicht mehr nachgebildet werden, die eigentliche Form der Kurve bleibt jedoch erhalten.In 7 is an example of the operation of the special morphological filtering of a profile based on the principle of mechanical scanning and cladding illustrated. The original curve 25 of the profile, shown here with a dashed line and circles at the individual support points, has, in addition to a strong statistical noise, different edges and a curved shape, a depression, which should show a mistake. The depth of the error is chosen smaller than the total amplitude of the curved curve. Morphological filtering with a small degree of smoothing yields the envelope h ₁ as the result 26 , shown in black solid line. The error and the edges in the curve are largely reproduced, the statistical noise is already partially suppressed. The envelope h ₂ 27 , shown with a gray solid line, shows the result of the special filtering with a degree of smoothing that is already greater than the error width. The error can not be reproduced in this case, but the actual shape of the curve is retained.

Dieser Prozess kann als Entstehen einer neuen Wellenfront zu verschiedenen Zeitpunkten dargestellt werden. Die zu untersuchende Kurve kann dabei als Wellenfläche angesehen werden, wobei jeder Punkt der Kurve als Ausgangspunkt einer neuen, sogenannten Elementarwelle charakterisiert wird (Huygenssches Prinzip). Dementsprechend kann die gefilterte Kurve vergleichbar mit einer einhüllenden ebenen Wellenfront als Resultierende von einer Vielzahl einzelner Elementarwellen aufgefasst werden (Physik/Dorn – 13.Aufl. – Hannover: Hermann Schroedel Verlag, 1969).This Process can be different than creating a new wavefront Times are presented. The curve to be examined can as a wave surface be viewed, with each point of the curve as a starting point a new, so-called elementary wave is characterized (Huygenssches Principle). Accordingly, the filtered curve can be comparable with an enveloping plane wavefront as resultant of a multiplicity of individual Elementary waves are understood (physics / thorn - 13.Aufl. - Hannover: Hermann Schroedel Verlag, 1969).

Aus der Differenz der beiden Hüllkurven h₁ und h₂ kann eine resultierende Fehlerkurve 28 gebildet werden, welche direkt die Abweichungen von der geschwungenen Form des Profils wiedergibt, die eigentliche Form des Profils aber kompensiert. Die Fehlstelle ist in dieser Kurve 28 sehr deutlich ausgeprägt und kann sehr einfach über einen Schwellwert für die Fehleramplitude separiert werden. Die Kante im weiteren Verlauf des Profils wirkt sich dabei nicht störend aus.From the difference of the two envelopes h ₁ and h ₂ , a resulting error curve 28 are formed, which directly reflects the deviations from the curved shape of the profile, but the actual shape of the profile compensated. The flaw is in this curve 28 very clearly pronounced and can be easily separated over a threshold value for the error amplitude. The edge in the further course of the profile does not interfere.

Durch die wiederholte Anwendung der speziellen morphologischen Filterung mit unterschiedlichen Glättungsgraden (entspricht einer Abtastung mit verschiedenen Abtastkörpern) kann der gemessene Kurvenverlauf eines Profils 29 in die charakteristischen Anteile, wie z.B. Kurvenrauhigkeit 30 und Kurvenwelligkeit 31 zerlegt werden. In 8 ist dazu ein weiteres Beispiel dargestellt. Durch die Anwendung dieser speziellen morphologische Filterung kann eine präzise Fehlerbewertung durchgeführt werden, so dass aus dem Vergleich der kurvencharakteristischen Anteile lokale Fehlstellen wie Kantenausbrüche bzw. Randbeschädigungen sensitiv ermittelt werden können. Langgezogene Welligkeiten oder ein kontinuierlicher Drift in der Kantenposition werden dabei kompensiert bzw. können durch die Zerlegung einer weiteren Geometrieprüfung unterzogen werden. Dadurch können auch bei ungenauer Seitenführung der Prüfteile kleine Fehler wie Ausbrüche erkannt werden, deren Fehlerbreite sehr viel kleiner als die absolute Amplitude der Schwankungen in der Toleranz der Seitenführung ist.Repeated application of the special morphological filtering with different levels of smoothing (equivalent to scanning with different scanning bodies) enables the measured curve of a profile 29 in the characteristic parts, such as curve roughness 30 and curve ripple 31 be disassembled. In 8th this is another example. By applying this special morphological filtering, a precise error evaluation can be carried out, so that local defects such as edge breakouts or edge damage can be sensitively determined from the comparison of the curve characteristic components. Long ripples or a continuous drift in the edge position are compensated or can be subjected to the decomposition of another geometry test. This allows small errors such as outbreaks can be detected even with inaccurate cornering of the test parts whose error width is much smaller than the absolute amplitude of the variations in the tolerance of the side guide.

Das Ergebnis dieser speziellen morphologischen Filterung entspricht dem eines Verfahrens mit einer mechanischen Abtastung des Oberflächenprofils zur Gewinnung der Hülle eines Oberflächenprofils. Nach der Filterung werden beispielsweise alle wesentlichen Merkmale der inneren Hülle wie Vertiefungen, welche die Materialausbrüche Wiederspiegeln, unverändert dargestellt, das statistische Rauschen dagegen wird abhängig vom verwendeten Glättungsgrad stark gedämpft wiedergegeben. Dieses spezielle Verfahren der morphologischen Filterung, basierend auf Hüllkurven, ist der Umhüllung von Gebäuden bzw. Naturobjekten des Künstlers Christo sehr ähnlich.The Result of this special morphological filtering that of a method with a mechanical scanning of the surface profile to obtain the shell a surface profile. After filtering, for example, all the essential features the inner shell like depressions that reflect the material outbreaks, displayed unchanged, the statistical noise, on the other hand, depends on the degree of smoothing used heavily steamed played. This special method of morphological filtering, based on envelopes, is the serving of buildings or natural objects by the artist Christo very similar.

Damit ist die oben beschriebene Vorrichtung und das oben beschriebene Verfahren sehr gut zur kontinuierlichen, lückenlosen und schnellen Fehlererkennung an ebenen Kanten geeignet.In order to is the device described above and the one described above Very good method for continuous, gapless and fast fault detection suitable for flat edges.

1 Schrägansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur schnellen lückenlosen Fehlerdetektierung an einer Kante 1 An oblique view of the structure of the device according to the invention for fast gapless error detection on an edge

2 Seitenansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur schnellen lückenlosen Fehlerdetektierung an einer Kante 2 Side view of the structure of the device according to the invention for fast gapless error detection on an edge

3 Frontansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur schnellen lückenlosen Fehlerdetektierung an einer Kante 3 Front view of the structure of the device according to the invention for fast gapless error detection on an edge

4 Position der Laserlinie in Abhängigkeit von der Kantenform
I) Frontansicht
II) Draufsicht
a) Fehlerfreie Kantenform
b) Kantenausbruch
c) Kantenrauhigkeit 4 Position of the laser line depending on the edge shape
I) front view
II) top view
a) Error-free edge shape
b) edge breakout
c) edge roughness

5 Ausschnitt aus einem im Durchlauf gemessenen fehlerhaften Kantenverlauf einer Möbelplatte mit kleinen Ausrissen, erzeugt durch das Zusammensetzen einer einzeln aufgenommenen identischen Zeile eines Flächensensors. 5 Section of a faulty edge profile of a furniture panel measured in the passage with small tears, produced by the assembly of a single recorded identical line of a surface sensor.

6 Beispiel für die Approximation eines Kurvenverlaufs 6 Example for the approximation of a curve

7 Beispiel für die erfindungsgemäße Filterung eines Profils mit der speziellen morphologischen Filterung 7 Example of the filtering according to the invention of a profile with the special morphological filtering

8 Beispiel für die Aufspaltung eines Profils in die Anteile Welligkeit und Rauhigkeit mit der speziellen morphologischen Filterung 8th Example of the splitting of a profile into the parts waviness and roughness with the special morphological filtering

11: PrüfobjektUUT
22: Vorschubrichtungfeed direction
33: Flächensensor mit einzeln adressierbaren Zeilenarea sensor with individually addressable lines
44: Laserlaser
55: Auf die Kante projizierte LaserlinieOn the edge projected laser line
66: Zu prüfende KanteTo tested edge
77: Kantenfläche der zu prüfenden KanteEdge surface of the to be tested edge
88th: Kantenfehleredge defects
99: Fehlerfreies Kantenprofilflawless edge profile
1010: Kantenfehler in Form eines Ausbruchsedge defects in the form of an outbreak
1111: Kantenfehler in Form einer erhöhten Kantenrauhigkeitedge defects in the form of an elevated edge roughness
1212: Position der virtuellen flexiblen Zeile des Sensorsposition the virtual flexible line of the sensor
1313: Normposition der projizierte Laserlinie auf fehlerfreien Kantenoberflächestandard position the projected laser line on flawless edge surface
1414: Verschobene Position der projizierten Laserlinie des Hintergrundesshifted Position of the projected laser line of the background
1515: Verschobene Position der projizierten Laserlinie aufgrund einer Höhenänderungshifted Position of the projected laser line due to a change in altitude
1616: Intensitätsänderung der projizierten Laserlinie aufgrund einer Rauhigkeitserhöhungintensity change the projected laser line due to a roughness increase
1717: Lokaler Kantenpunkt bei fehlerfreier Kantelocal Edge point with error-free edge
1818: Startpunkt der Laserlinie bei fehlerfreier Kantestarting point the laser line at error-free edge
1919: Lokaler Randpunkt bei Höhenänderunglocal Edge point at height change
2020: Startpunkt der Laserlinie bei einer Verschiebung der Laserliniestarting point the laser line during a shift of the laser line
2121: Lokaler Randpunkt bei Rauhigkeitsänderunglocal Edge point at roughness change
2222: Startpunkt der Laserlinie bei einer Intensitätsänderungstarting point the laser line at a change in intensity
2323: Verlauf des Originalprofils (schwarze durchgezogene Linie)course of the original profile (black solid line)
2424: Verlauf der Approximationskurve (graue durchgezogene Linie)course the approximation curve (gray solid line)
2525: Verlauf des Originalprofils f (schwarze gestrichelte Linie mit offenen Kreisen)course of the original profile f (black dashed line with open circles)
2626: Verlauf der Hüllkurve h₁ (schwarze durchgezogene Linie) mit kleinem GlättungsradiusCourse of the envelope h ₁ (black solid line) with a small smoothing radius
2727: Verlauf der Hüllkurve h₂ (graue durchgezogene Linie) mit größerem GlättungsradiusCourse of the envelope h ₂ (gray solid line) with a larger smoothing radius
2828: Resultierende Fehlerkurve aus der Differenz der beiden Hüllkurven h₁ und h₂ Resulting error curve from the difference of the two envelopes h ₁ and h ₂
2929: Originalprofiloriginal profile
3030: Anteil der Welligkeitproportion of the ripple
3131: Anteil der Rauhigkeitproportion of the roughness

Claims

Device and method for fault detection at an edge in the production pass, based on the laser light-section method, characterized in that for fast, continuous and gapless quality control of an edge ( 6 ) the determination of the edge position to be examined with the aid of a surface sensor ( 3 ) is to be carried out with individually addressable lines, in which only those parallel to the laser line ( 5 ) which is to contain the scattered laser line, wherein defects in the edge profile, which have a change in the height or a roughness of the edge profile, are read in the line recorded with the sensor ( 12 ) a lateral displacement of the starting position ( 15 ) or a drop in intensity of the scattered laser line ( 16 ) cause.

Method according to claim 1, characterized in that that the address of the line sensor to be read, that of the position the scattered laser line in dependence the altitudes the one to be tested Edges corresponds, previously in a separate adjustment process from all Lines of the area sensor is to be determined, whereby the address of the image line to be read in case of a change the test piece thickness dynamically during the edge inspection can be adjusted.

Method according to claim 1, characterized in that that in addition to the defined line of the area sensor the directly adjacent lines are read out from where an averaged line is created, which is a single virtual Line is used.

Method according to claim 1, characterized in that that from the detected individual positions of the examined Edge, a curve for the Edge profile is composed of an error score to be held.

Method according to claim 1, characterized in that that of several with the area sensor individually recorded lines is a picture composed on which a Edge detection and continuing Error detection should take place.

Method according to claim 4 and 5, characterized in that an approximation of the ascertained edge profile ( 23 ) with a mathematically describable curve ( 24 ) (eg straight line, circular arc, traverse) should be carried out in order to allow a precise error evaluation as well as a geometrical control of the edge.

Method according to Claim 6, characterized that a morphological filtering for the approximation and smoothing of the determined curve shape of the edge to be used.

A method according to claim 7, characterized in that a special morphological filtering of the determined curve of the edge, which is based on the principle of mechanical scanning and wrapping, to be carried out so that the curve profile ( 29 ) into the characteristic parts of curve waviness ( 30 ) and curve roughness ( 31 ) can be decomposed so that local defects such as edge breakouts or edge damage can be sensitively evaluated and elongated ripples or a continuous drift in the edge position can be compensated.