DE19720307A1

DE19720307A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Detektion von Fehlern auf der Oberfläche eines bewegten Materials

Info

Publication number: DE19720307A1
Application number: DE19720307A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Bavendiek
Original assignee: Parsytec Computer GmbH
Current assignee: Isra Parsytec GmbH
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: DE19720307C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Detektion von Fehlern auf der Oberfläche eines bewegten Materi als, insbesondere aus Kupfer oder Messing, das in Längsrichtung bearbeitet und dabei mit in Längsrichtung verlaufenden feinen Strukturen versehen worden ist.

Insbesondere aus endlosen Materialbändern bestehendes Material, beispielsweise aus Metall, wie Kupfer, Aluminium oder Messing, wird regelmäßig in Längsrichtung des Materialbandes bearbeitet, beispielsweise durch Auswalzen des Metalls. Wenn die Verwendung des Materials eine einwandfreie Oberfläche voraussetzt, kann versucht werden, die Qualität der Oberfläche durch eine Fehler detektion zu überprüfen.

Es ist bekannt, quer zur Längsrichtung des transportierten Mate rialbandes eine Zeilenkamera anzuordnen, die im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des in Längsrichtung transportierten Materialbandes steht. Die Detektion von Oberflächenfehlern des Materialbandes erfolgt dadurch, daß die Breite des Materialban des beleuchtet und die Zeilenkamera oberhalb des beleuchteten Dunkelfeldes im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Mate rialbandes ausgerichtet ist. Da aus dem beleuchteten Bereich der fehlerfreien Oberfläche kein Licht direkt in die Kamera reflek tiert wird, entspricht das unterhalb der Kamera befindliche be leuchtete Feld einem Dunkelfeld. Die Detektion von Oberflächen fehlern beruht darauf, daß an Kanten der Oberflächenfehler Licht direkt in die Kamera reflektiert wird, so daß diese Kanten in der Kamera hell erscheinen. Natürlich ist die Umgebung des Feh lers in der Draufsicht der Kamera nicht vollständig dunkel. Dies gilt insbesondere bei Oberflächen, die durch ihre Bearbeitung mit feinen Strukturen versehen sind, an denen eine diffuse Re flektion direkt in die Kamera erfolgt. Diese Umgebungshelligkeit reduziert das Signal-Rausch-Verhältnis für die Detektion der Fehler. Es ist daher in der Praxis nicht möglich, insbesondere kleine Fehler auf problematischen Materialien, wie beispielswei se Kupfer oder Messing, mit einer nennenswerten Zuverlässigkeit zu detektieren.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Problemstellung, die Detektion der Oberflächenfehler auch bei problematischen Mate rialien zu verbessern.

Ausgehend von dieser Problemstellung ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich zu einem Dunkelfeld ergänzende Langfeld-Strah lungsquellen in Bewegungsrichtung beiderseits des Materials an geordnet sind und das die Kameraanordnung wenigstens eine Ma trixkamera aufweist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Detektion von Fehlern durch eine Verbesserung der Beleuchtung des Dunkelfelds stark verbessert wird, so daß Fehler nicht nur besser erkennbar und verifizierbar sondern auch besser klassifizierbar sind. Er findungsgemäß wird hierfür vorgesehen, daß zwei Langfeldleuchten sich zu einem Dunkelfeld ergänzen, wodurch eine vergleichmäßigte Intensität gegenüber der herkömmlichen Beleuchtung mit einer einzigen Strahlungsquelle erreicht wird. Ferner sind die Lang feld-Strahlungsquellen nicht - wie bisher - stromaufwärts oder stromabwärts der Kamera angeordnet, sondern in Bewegungsrichtung des Materials auf der Höhe der Kamera angeordnet und befinden sich beiderseits des Materials in Bewegungsrichtung ausgerich tet. Überraschenderweise bewirkt diese, für die bisherigen Zei lenkameras nicht in Betracht zu ziehende Anordnung eine erhebli che Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses für die Detek tion von Fehlern. Dies liegt daran, daß die in Längsrichtung er streckte Struktur der Oberfläche des endlosen Materialbandes dazu führt, daß von der Seite einfallendes Licht an den in Längsrichtung erstreckten Strukturen stark gestreut wird, so daß nur ein wesentlich geringerer Bruchteil an Streulicht in die das Dunkelfeld betrachtende Kameraanordnung fällt. Bei der erfin dungsgemäßen seitlichen Beleuchtung mit Langfeld-Strahlungs quellen wird das Dunkelfeld von der Dunkelfeldkamera wesentlich dunkler aufgenommen als bei der bisher üblichen Beleuchtung mit stromaufwärts und stromabwärts von der Kamera angeordneten Lang feldleuchten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt daher auch die Detektion kleinster Oberflächenfehler, die mit bisheri gen Verfahren nicht detektierbar waren, wobei die Klassifizier barkeit der Fehler durch die Verwendung einer Matrixkamera ver bessert wird.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein transpor tiertes Materialband mit beiderseits des Materi albandes angeordneten, in dessen Längsrichtung ausgerichteten Langfeldleuchten

Fig. 2 eine Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 1 mit ei ner Beobachtungskamera, in Förderrichtung des Materialbandes gesehen, mit einer schematischen Darstellung der Intensitätsverteilung für das von den Langfeldleuchten produzierte Licht.

Fig. 1 läßt ein Materialband 1 erkennen, das vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Messung oder Kupfer besteht, und in Längsrichtung transportiert wird. Beiderseits des transportier ten Materialbandes 1 befinden sich zwei Langfeldleuchten L1, L2, durch die ein zwischen den beiden Langfeldleuchten L1, L2 be findlicher Streifen des Materialbandes 1 über dessen Breite be leuchtet wird. Da das von den Langfeldleuchten L1, L2 ausgesand te Licht von dem Materialband 1 - dessen fehlerfreie und glatte Oberfläche vorausgesetzt - nicht in eine Beobachtungskamera 2 (Fig. 2) direkt reflektiert werden kann, bildet der von den Langfeldleuchten L1, L2 beleuchtete Streifen im Beobachtungske gel 3 der Matrixkamera 2 ein Dunkelfeld 4.

Unterhalb der Kamera 2 sind in Fig. 2 schematisch die Beleuch tungsintensitäten I auf einer realen Oberfläche dargestellt, die durch die Langfeldleuchten L1, L2 verursacht werden. Die Einzel intensitäten I1, I2 hat deren sich zu einer resultierenden Ge samtintensität I_ges, die im Bereich des Dunkelfelds 4 einen nahezu konstanten Verlauf aufweist. Demgemäß wird auch bei einer gleichmäßigen Oberfläche über die Breite des Materialbandes 1 eine im wesentlichen konstante diffuse Reflektion erzeugt. Durch die Anordnung der Langfeldleuchten L1, L2 in Längsrichtung bei derseits des Materialbandes beträgt das durch die diffuse Re flektion in die Kamera 2 gelangende Streulicht nur einen Bruch teil gegenüber einer alternativen Anordnung der Langfeldleuchten L1, L2 stromaufwärts und/oder stromabwärts von der Kamera 2.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt selbstverständlich auch die kontinuierliche Fehlerdetektion auf der Oberfläche von vor geformten Materialplatten o. dgl.

Claims

Vorrichtung zur kontinuierlichen Detektion von Fehlern auf der Oberfläche eines bewegten Materials (1), insbesondere aus Kup fer, Messing oder Aluminium, das in Längsrichtung bearbeitet und dabei mit in Längsrichtung verlaufenden feinen Strukturen ver sehen worden ist, mit einer Strahlungsquelle zur Beleuchtung der Oberfläche und einer im wesentlichen senkrecht zur Oberflä che über dem Dunkelfeld (4) ausgerichteten Kameraanordnung (2) zum Empfang von von der Oberfläche reflektierter Strahlung, da durch gekennzeichnet, daß zwei sich zu einem Dunkelfeld (4) er gänzende Langfeld-Strahlungsquellen in Bewegungsrichtung beider seits des Materials (1) angeordnet sind und daß die Kameraanord nung (2) wenigstens eine Matrixkamera aufweist.