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TITEL: Gerät zum komplexen Vergleich aller Details von Bildern und
Strukturen auf Gleichheit hinsichtlich Form und Farbe.
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ANWENDUNG: Sofortkontrolle in a II e n Farb-, Form- und Positionsdetails
von Gegenständen und Bildem, insbesonders solchen von hohem Struktur- und Detailgehalt.
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ZWECK: Detail- und strukturreiche Bilder und Formen müssen in Wissenschaft,
Industrie und Kunst häufig auf Übereinstimmung in a I I e n Farb-und Formdetails
mit einem Original oder Muster oder Consens zwischen beteiligten Partnern verglichen
werden. Das Gerät bringt s o f o r t ein Vergleichsergebnis innerhalb von Sekundenteilen
über a I I e Farb- und Formdetails.
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STAND DER Die Feststellung der Maßhaltigkeit, der Soll-Entsprechung
von Detail-TECHNI K: positionen und der Farbgebung erfolgt im heutigen Stand durch
meßtechnische Erfassung e i n z e I n e r Strecken, e i n z e I n e r Raumkoordinaten
und e i n z e I n e r farbmetrischer oder coloristischer Bewertung aller Details
eines Bildes oder eines Körpers.
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OFFENE WÜN- Die meßtechnische Erfassung nach Entsprechung gegenüber
einer Vorgabe SCHE IM HEU- in allen Details hinsichtlich Form und Farbe ist bei
detailreichen Bildern TIGEN TECH- und Körpern recht zeitraubend. In zunehmendem
Masse entwickelt sich NISCHEN STAND: diese Tatsache zum Engpaß z. B. in produktionstechnischen
Prozessen.
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Sie verhindert die optimale Ausschöpfung moderner Produktionstechni
ken.
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So müssen verschiedene Produktionsabläufe, die durch technische Fortschritte
beschleunigt werden konnten, künstlich gebremst werden, weil die Ergebnisse von
Zwischen- oder Endkontrollen nach Farbe und Form erst abgewartet werden müssen,
um sie als Korrekturregulative noch rechtzeitig in den Produktionsablauf einspeisen
zu können. Das trifft besonders bei detailreichen Objekten zu.
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AUFGABE: Die Erfindung löst die Aufgabe, a II e Maße und Farben eines
Gebildes komplex und quasi gleichzeitig (gemessen an der Erfassunqs- und Reaktionszeit
des Menschen) auf ihre Entsprechung zu den Sollwerten qualitativ und quantitativ
zu kontrollieren.
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LÖSUNG: Zwei eldctronische Kameras sind nach Bildgeometrie, spektrale
Empfindlich kei tsvertei lung, Ampl i tudengang, Verzerrungsg leich -heit und spektrale
Durchlässigkeit der Objektive und anderen technischen Daten gepaart.
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Eine Kamera schaut das Muster an, die zweite Kamera schaut die Probe
an, die nach Form- und Farbübereinstimmung zum Muster zu kontrollieren ist.
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Beide Objekte sind spektral und helligkeitsmäßig paritätisch beleuchtet.
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Aus den Bildsignalen beider Kameras wird - je nach Anwendungsfall
- die Differenz oder der Quotient gebildet, im Regelfall dadurch, daß je ein Bildsignal-Kameraausgang
auf dem invertierenden und nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers
geschaltet wird. Der Ausgang dieses Verstärkers steuert die Helligkeit eines Monitors.
Bei normalen Anforderungen ist die Zeilen- und Bildablenkung beider Kameras und
des Monitors konventionell synchroni -sieht. Bei erhöhten Anforderungen betreiben
Ablenkgeneratoren, die beiden Kameras gemeinsam sind, die Abtastung. Der Monitor
bleibt weiterhin lediglich impulssynchronisiert.
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Diese Besonderheit erklärt sich daraus: Wenn ein Monitorbild vom
menschlichen Sehapparat ausgewertet wird, so ist das Maß für die zulässigen Ungenaui
g keifen die Feh lerauflösung dieses Seha ppa rates.
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Bei diesem neuen Verfahren werden jedoch die Bildsignale zweier Kameras
miteinander verglichen und erst das Vergleichsergebnis dem menschlichen Sehapparat
zugeführt.
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Das kann in gewissen Anwendungsfällen dazu fUhren, daß die bisher
weit unter der Fehlerauflösung liegenden und deshalb tolerablen Linearitäts- und
Triggerfehler der Ablenkgeneratoren vermieden werden müssen.
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Wenn beide Kameras in allen Details das gleiche nach Form und Farbe
sehen, so wird der Monitor keine Strukturen zeigen, weil sich die Bildsignale beider
Kameras gegenseitig in allen Bildpunkten genau aufheben. Der Monitor sei in diesem
Falle auf mittlere Helligkeit eingepegelt.
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Sobald aber eine Kamera in irgendeinem Detail etwas anderes sieht
als die andere Kamera, ist diese Amplituden-Gleichheit der Bildsignale für den zugehörigen
Bildpart gestört, die Helligkeit des Monitors wird an den entsprechenden Bi Idorten
auf- oder zugesteuert, aus dem vorher strukturlosen Grau des Monitors wird diejenige
Bildpartie helier oder dunkler erscheinen, die dem ungleichen Detail entspricht.
Die Monitorwiedergabe bleibt in allen gleichen Details unverändert in strukturloser
mittlerer Helligkeit. So werden nur die abweichenden Details indiziert, alle gleichen
Details bleiben ohne Indikation.
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WEITERE AUSGE- Der eventuell gewünschte Vergleich von Muster und Probe
aus ver-STALTUNG DER schiedenen Perspektiven erfolgt dadurch, daß beide Objekte
in zu-ERFI NDUNG: einander synchrone Drehung vor den Kameras versetzt werden oder,
bei großen Gegenständen, die Kameras synchron um die Objekte herumgeführt werden.
Wenn über eine 360 - Drehung der Objekte bzw der Kameras der Monitorschirm keine
Strukturen zeigte, sind die Objekte nach den vorgenannten Kriterien identisch.
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Die lndikationsempfindlichkeit kann praktisch beliebig geändert werden
durch Ampli tudenei nstel lung des Bild-Differenzsignals. Durch Einführung nichtlinearer
Glieder oder durch Pegelunterdrückung lassen sich die dadurch gegebenen Möglichkeiten
der Einstellung von Toleranzbereichen, innerhalb derer trotz Ungleichheit keine
Monitorindikution erfolgt, beliebig erweitern.
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Die erfindungsgemäß eingesetzten Schwarz-Weiß-Kameras zeigen Unterschiede
des spektralen Remissionsgrades oder der Sättigung oder Helligkeit zwischen Muster
und Probe in bekannter Weise als Grauabstufung an. Wenn darüber hinausgehende Informationen
über Farbunterschiede gewünscht sind, werden durch Farbfilter, die bei beiden Kameras
in den optischen Strahlengang synchron geschaltet werden, Farbauszuge gemacht. Sind
in beiden Kameras für die Betrachtungszeit die Filterrevolver z. B. auf grün geschaltet,
so werden nur die Farbabweichungen in diesem Spektralgebiet indiziert usf. Das gleiche
kann auch mit e i n e m Wechselfilter vor der gemeinsamen Objekt-Beleuchtungs-Lichtquelle
erreicht werden.
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Für spezielle Anwendungsfälle kann das Gerät auch so ausgestaltet
werden, daß statt der Kamera, die dem Muster zugeordnet ist, ein elektronischer
Bildspeicher verwendet wird. Er kann von der Probenkamera oder synthetisch programmiert
werden. Der weitere Vorgang bleibt wie beschrieben, der Vergleich findet dann zwischen
dem Speicherinhalt und dem Bildsignal der Probenkamera statt.
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VORTEILE: Statt einer unter Umständen sehr großen Zahl von Einzelmessungen,
deren einzelne Schritte sich häufig einer gewünschten Beschleunigung widersetzen,
wird die Gleichheit bzw. Ungleichheit nach Geometrie (Form) und spektralem Remissionsgrad
bzw. bei unbunten Proben nach der Helligkeit sofort angezeigt, so daß z.B. in einem
Produktionsablauf sofort qualitativ und quantitativ korrigierend eingegriffen werden
kann. Dieser Vorteil wird umso größer, je detailreicher die Objekte sind.
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Am Beispiel eines Vi erfa rben-Druckprozesses sei dies konkretisiert:
Die heute modernen Druckmaschinen haben eine so hohe Ausstoßrate, daß eine ganze
Druckauflage bereits durch die Maschine gelaufen sein kann, bis eine nach bisherigen
Gebräuchen vorgenommene Prüfung nach Passergenauigkeit und farblichen Sollwerten
aller Bilddetails, Detail für Detail, durchgeführt ist. Entweder man riskiert, daß
für einige Zeit Ausschuß oder mit mangelhafter Qualität gedruckt wird, oder man
hält die Maschine an, um das Prüfungsergebnis abzuwarten. Mit dem erfindungsgemäßen
Gerät wird jedoch jede Passerungenauigkeit und jede Farbabweichung jedes noch so
kleinen Details sofort scharf indiziert, so daß keine strapaziös hohe Aufmerksamkeitsrate
des Monitorbeobachterserforderlich ist. Bei entsprechender Verwertung des vorhandenen
Bi 1 ddi fferenzsi gna Is kann diese Entlastung ohne Schwierigkeiten durch automatische
Grenzwertgeber (optische oder akustische Signalisierung) erweitert werden. Auch
lassen sich on-line gekoppelte prozeßsteuernde Signale ableiten. Die Evidenz des
behaupteten Vorteils dürfte erhellen bei Vorstellung einer detailreichen Illustration,
z. B. eines Bildes von einer detailreichen Landschaft oder einer Illustration eines
Speiserezeptes. Bei entsprechender Verwertung des vorhandenen Bildsignals kann diese
Entlastung ohne Schwierigkeiten durch automatische Grenzwertgeber mit optischer
oder / und akustischer Signalisierung erweitert werden.
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Ein anderes Beispiel zeigt die Anwendungsspannweite auf: Eine detailreiche
Schaltungsplatte eines Farbfernsehers kann mit einem Blick auf den Monitor auf Bestückungsfehler
geprüft werden. (Am Versuchsmodell hat sich gezeigt, daß auch bei streuender Bauteil-Positionierung
eine sollgemäße Bestückung von einer fehlerhaften ohne Anstrengung sofort unterschieden
werden kann).
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Ein weiterer Markierungspunkt für die Anwendungsbreite ist: Künstlerische
Plastiken werden häufig zunächst im verkleinerten Maßstab künstlerisch hergestellt
und entwickelt. Häufig soll damit der künstlerisch-kreative Prozeß grundsätzlich
beendet sein und die Herstellung des Groß-Originals arbeitsteilend mehr handwerklich
orientierten Beteiligten überantwortet werden.
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Durch die Möglichkeit beliebiger Maßstabsänderung des erfindungsgemässen
Gerätes zwischen Muster- und Probenkamera kann die Übereinstimmung des Groß-Originals
mit dem maßstäblich kleineren Künstler-Entwurf mit einem Blick festgestellt werden.
Beim Vorliegen von Ungleichheiten werden auch in diesem Anwendungsfalle nur diese
auf dem Monitor als Struktur erscheinen. Dies bezieht sich nicht nur auf die Konturen,
sondern auch auf Flöchenstellungen und dreidimensionale Krümmungen in jeder Raumkoordinate,
wenn die beiden Objekte richtig beleuchtet werden.