DE19624905A1 - Vorrichtung für die Qualitätskontrolle einer laufenden Warenbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Qualitätskontrolle einer laufenden Warenbahn mittels oberhalb der Warenbahn angeordneten Kameras.

Derartige Vorrichtungen werden eingesetzt, um Veränderun­ gen, Fehler od. dgl. im oder auf dem Material der zu prüfenden Warenbahn festzustellen. Geprüft werden Warenbahnen aus Textil, Kunststoff, Papier, Folien, Bleche od. dgl. mehr Verände­ rungen können sein, Löcher, Verschmutzungen, Webfehler, Farbveränderungen, Zunder od. dgl. mehr.

Bisher werden optoelektronische Überwachungen von laufen­ den Warenbahnen mit fest installierten Zeilenkameras durchge­ führt. Es gibt jedoch Problematiken, die die bekannten Systeme bis heute nicht in der erforderlichen Sicherheit und mit einem bezahlbaren Aufwand an Systemen und Rechnerleistungen beherrschen, nämlich

• a) hohe Bandgeschwindigkeiten, die zu einem hohen Syste­ maufwand mit vielen Kameras führen;
• b) exakte Fehlererfassung und Fehlerauflösung, insbeson­ dere bei farbigen Materialien, wie bei Textilien. Dies führt zu Systemen mit komplexer Beleuchtung für jede einzel­ ne Kamera;
• c) größere Bandbreiten bzw. Warenbreiten.

Weil mit den bekannten Kameras nur Zeilenausschnitte und damit nur kleine Ausschnitte diskontinuierlich erfaßt werden, muß eine Vielzahl von Kameras eingesetzt werden. Bei einer zu kontrollierenden Breite der Warenbahn von 2,0 m und mehr kommen bisher 15 Kameras zum Einsatz. Eine derart große Anzahl an Kameras kann nicht an einen Rechner zur Bildver­ arbeitung angeschlossen werden, so daß auch mehrere Rech­ ner und somit mehrere getrennte Systeme erforderlich sind. Die große Zahl an Kameras und Rechner in getrennten Systemen erfordert hohe Investitionskosten bei einer erhöhten Betriebs­ unsicherheit. Denn je mehr getrennte Systeme, um so anfälliger sind diese für Betriebsstörungen.

Bei Textilien kommen gegenüber anderen Bandmaterialien, wie Folien oder Papier, noch eine Reihe von zusätzlichen Proble­ men bei der Fehlererkennung hinzu. Zum einen sind es die Muster und Schattierungen, die optoelektronisch so verarbeitet werden müssen, daß zwischen Muster und Fehler in den Tex­ tilbahnen noch unterschieden werden kann. Zum anderen sind es die naturbedingte unebene und ungleichmäßige Oberflä­ chenbeschaffenheit, die durchaus erwünscht ist, jedoch die Er­ kennung, z. B. von Webfehlern, außerordentlich schwierig macht. Aus diesem Grund ist die Fehlererkennung bei laufen­ den Textilbahnen außerordentlich komplex und systemauf­ wendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Qualitätskontrolle einer laufenden Waren­ bahn kontinuierlich durchgeführt und dabei gleichzeitig die In­ vestitionskosten verringert und die Nachteile der bekannten Systeme vermieden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur optoelektro­ nischen Bilddatenerfassung für die Feststellung von Verände­ rungen im oder auf dem Material der laufenden Warenbahn quer zur Laufrichtung der Warenbahn eine oder mehrere opto­ elektronische Kameras zur Erzeugung eines virtuellen Ge­ samtbildes traversierend verfahrbar angeordnet sind.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Oberfläche der Warenbahn kontinuierlich abgetastet und dabei Verände­ rungen digitalisiert einem Rechner zugeführt, der einen Ver­ gleich mit einem hinterlegten Muster durchführt. Diese Art der Anordnung von nur wenigen Kameras ermöglicht die aus­ schnittweise optoelektronische Erfassung einer Warenbahn. Durch das gleichmäßige Verfahren der Kameras quer zur Lauf­ richtung der Warenbahn ist es möglich, jede Stelle der Waren­ bahn optoelektronisch zu erfassen und somit Veränderungen und Fehler in der Warenbahn auszuwerten.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zwei Ziele rea­ lisiert. Zunächst kann der Hardwareaufwand (in erster Linie Kameras und Beleuchtung) wesentlich verringert werden. Des­ weiteren kann die Rechnerleistung, gegenüber vergleichbaren Systemen, reduziert werden und die Bildverarbeitungsge­ schwindigkeit kann bei geringer Steigerung der Rechnerlei­ stung, gegenüber vergleichbaren Systemen, erhöht werden. Nur diese Ziele führen dazu, kostengünstigere und leistungs­ fähigere Systeme für die Qualitätssicherung von schnellaufenden Warenbahnen mit Hilfe von optoelektronischen Sy­ stemen einzusetzen.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß gegenüber den festinstallierten Zeilenkameras bei gleicher Flächenerfassung nur 1/5 an Kameras erforderlich wird und dies bei kontinuierlicher Abtastung der Oberfläche einer Wa­ renbahn.

Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Warenbahn mit den überdeckenden Bereichen der Oberflächen­ ausschnitte,

Fig. 3 ein Schemata über die Wirkung der Erfindung.

Eine Warenbahn 1 läuft in Richtung 13 über ein Traggestell 2. Dieses kann in an sich bekannter Weise eine Rollenbahn, meh­ rere Umlenkrollen, eine Führungsbahn od. dgl. sein. Oberhalb der Warenbahn 1 befindet sich ein Führungsbalken 4, der auf einem Ständer 3 abgestützt ist. Auf diesem Führungsbalken 4 sind Tragkörper 8 bis 10 angeordnet, die mit einer, von einem Motor 12 angetriebenen Gewindestange 11 verbunden sind. An den Tragkörpern 8-10 sind optoelektronische Kameras 5 bis 7 befestigt, die mit ihren Objektiven auf die Oberfläche der Wa­ renbahn 1 gerichtet sind und dort Oberflächenausschnitte 15 bis 17 erfassen. Mittels der Gewindestange 11 und nicht dar­ gestellter Muttern innerhalb der Tragkörper 8-10, sind die Ka­ meras 5-7 in Richtung 14 hin und her traversierend antreibbar. Mit dieser Anordnung sind die Abstände zwischen den Kame­ ras 5-7 gleichbleibend fixiert.

Es gehört zum Wesen der Erfindung, daß die Kameras 5-7 oh­ ne Abstand hintereinander parallel zur Laufrichtung 13 der Wa­ renbahn 1 angeordnet sind. In diesem Falle sitzen die Kameras 5-7 auf einem der Tragkörper 8-10, der wiederum mittels der Gewindestange 11 traversierend quer zur Warenbahn 1 ange­ trieben wird.

Fig. 2 zeigt die Oberflächenausschnitte 15-17 in zwei Dar­ stellungen. Fig. 2a zeigt die Einstellung mit Endstand an der linken Kante der Warenbahn 1. Fig. 2b zeigt die Einstellung mit Endstand an der rechten Kante der Warenbahn 1. Die Ka­ meras 5-7 sind derart angeordnet, daß sich nach einem Wechsel der Fahrtrichtung 14 Überdeckungsbereiche a bis c einstellen. Damit ist die Abtastung der gesamten Oberfläche der Warenbahn 1 sichergestellt.

In Fig. 3 ist die Wirkung der Erfindung mit einer Kamera 5 in zwölf Einzeldarstellungen 18 bis 29 aufgezeigt. Mit 15 ist der von der Kamera erfaßte Oberflächenausschnitt in der Einzeldarstellung 18 gekennzeichnet. Die Kamera verfährt in Richtung 14 und erfaßt jetzt den Oberflächenausschnitt 15-1 in 19. Gleichzeitig erreicht die Warenbahn 1 den Punkt 30. Im nächsten Schritt wird gemäß 20 der Oberflächenausschnitt 15-2 erfaßt, wobei die Warenbahn 1 den Punkt 31 erreicht. Dies geht weiter so wie in 21 bis 23 mit den Oberflächenausschnit­ ten 15-3 bis 15-5 und den Punkten 32 bis 34 für die Waren­ bahn 1 dargestellt ist. Jetzt wird die Fahrtrichtung 14 der Kamera umgekehrt, wie in 24 dargestellt. Wie in 25 bis 29 gezeigt, erfaßt die Kamera jeweils die Oberflächenausschnitte 15-6 bis 15-10. Die Warenbahn erreicht die Punkte 35 bis 39. Somit ist bei einer traversierenden Kamerafahrt in Richtung 14 die von den Positionen 40 bis 43 umfaßte Oberfläche der Warenbahn 1 kontinuierlich abgetastet und auf Qualität geprüft. Der be­ schriebene Vorgang wiederholt sich, so daß die Warenbahn 1 kontinuierlich optoelektronisch erfaßt und auf Qualitätsmängel überprüft werden kann.

Die Umkehrung der Fahrtrichtung 14 der Kameras 5-7 erfolgt in an sich bekannter Weise automatisch über Endschalter, die mit dem, in der Drehrichtung umkehrbaren Motor 12 verbunden sind.

Claims (9)

1. Vorrichtung für die Qualitätskontrolle einer laufenden Wa­ renbahn mittels oberhalb der Warenbahn angeordneten Kame­ ras, dadurch gekennzeichnet, daß zur optoelektronischen Bild­ datenerfassung für die Feststellung von Veränderungen im oder auf dem Material der laufenden Warenbahn (1) quer zur Laufrichtung (13) der Warenbahn (1) eine oder mehrere opto­ elektronische Kameras (5 bis 7) zur Erzeugung eines virtuellen Gesamtbildes traversierend verfahrbar angeordnete sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die traversierend verfahrbaren Kameras (5-7) mit Abstand ne­ beneinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die traversierend verfahrbaren Kameras (5-7) derart angeord­ net sind, daß die Warenbahn (1) in Oberflächenausschnitte (15-17) erfaßt werden, die sich bei der Hin-und Herfahrt (14) minimal in den Bereichen (a bis c) überdecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die traversierend verfahrbaren Kameras (5-7) ohne Abstand hintereinander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kameras (5-7) auf dem Führungsbalken (4) eines Ständers (3) verfahrbar sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die traversierend verfahrbaren Kameras (5-7) mittels pneumatischer, hydraulischer oder mechanischer Einrich­ tungen antreibbar sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mit Abstand nebeneinander angeordne­ ten Kameras (5-7) an Tragkörpern (8 bis 10) befestigt sind, die mit einer auf dem Führungsbalken (4) gelagerten Gewindest­ ange (11) verbunden sind, die mittels eines Motors (12) an­ treibbar ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kameras (5-7) auf einem traversierend antreibbaren Tragkörper (8) ohne Abstand hintereinander an­ geordnet sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kameras (5-7) gegenüber der Laufge­ schwindigkeit der Warenbahn (1) mit maximal doppelter Ge­ schwindigkeit verfahrbar sind.