DE102013108722B4

DE102013108722B4 - Method and device for detecting defects of a flat surface

Info

Publication number: DE102013108722B4
Application number: DE102013108722.1A
Authority: DE
Inventors: Achim Raulf; Sascha Lang; Horst Janssen
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2033-08-13
Also published as: DE102013108722A1; WO2015022271A1

Abstract

Verfahren zum Erfassen von Defekten (2) einer ebenen Oberfläche (3) eines Produkts (4), insbesondere Metallprodukts,- bei dem ein zu untersuchender Oberflächenabschnitt (8) von einer Beleuchtungseinheit (6) beleuchtet wird,- bei dem von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) mittels einer Kameraeinheit (5) wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden, während der zu untersuchende Oberflächenabschnitt (8) von der Beleuchtungseinheit (6) beleuchtet wird,- bei dem wenigstens die mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) an eine Bildverarbeitungseinheit übergeben werden und- bei dem von der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung wenigstens der mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt (8) ein Bild zur Erfassung von Defekten (2) erzeugt wird.Method for detecting defects (2) on a flat surface (3) of a product (4), in particular a metal product, - in which a surface section (8) to be examined is illuminated by an illumination unit (6), - in which the surface section to be examined is illuminated (8) at least two recordings with different exposures are generated by means of a camera unit (5), while the surface section (8) to be examined is illuminated by the lighting unit (6), - in which at least the recordings of the surface section to be examined produced with different exposures (8) are transferred to an image processing unit and in which an image for detecting defects (2) is generated by the image processing unit by superimposing at least the images generated with different exposures of the surface section (8) to be examined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Defekten einer ebenen Oberfläche eines Produkts, insbesondere eines Metallprodukts. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for detecting defects in a flat surface of a product, in particular a metal product. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out such a method.

Bei der Qualitätskontrolle von ebenen Oberflächen wird nach Kratzern, Kratern, Erhebungen und anderen Oberflächenstörungen (Defekten/Anomalien) gesucht, die zuverlässig erfasst werden sollen. Dies gilt insbesondere für die Beurteilung von Oberflächen von Metallprodukten, wie etwa von Stahl- oder Leichtmetallflachprodukten, an deren Beschaffenheit sehr hohe Anforderungen gestellt werden. Als „Flachprodukte“ werden dabei üblicherweise alle als Band, Blech, Zuschnitt oder Platine vorliegenden Walzprodukte im warm- oder kaltgewalzten Zustand verstanden.Quality control of flat surfaces involves looking for scratches, craters, bumps and other surface imperfections (defects/anomalies) that need to be reliably detected. This applies in particular to the assessment of the surfaces of metal products, such as steel or light metal flat products, the quality of which is subject to very high requirements. “Flat products” are usually understood to mean all rolled products in the form of strip, sheet, blank or blank in the hot-rolled or cold-rolled state.

Für die zerstörungsfreie Prüfung von Oberflächen bieten sich optische Verfahren an. Allerdings können Oberflächenfehler mit optischen Verfahren ohne vorhergehende Präparation der zu untersuchenden Oberfläche oftmals nur schwer erkannt werden. Daher werden die jeweils zu untersuchenden Oberflächenabschnitte von Metallprodukten bedarfsweise stichprobenartig abschnittsweise mit einem formstabilen Schleifmittel (Schleifstein) leicht überschliffen. Dieses Anschleifen des jeweils zu beurteilenden Oberflächenabschnitts erfolgt heute in der Regel manuell. Dabei steht das zu untersuchende Probenstück still, während der Kontrolleur den jeweiligen Abschnitt überschleift, indem er den in der Regel quaderförmigen, blockartigen Schleifstein mit seiner ebenen Schleiffläche unter leichtem Druck über den jeweils zu beurteilenden Oberflächenabschnitt bewegt. Durch geeignetes Anschleifen der Oberfläche heben sich feine lokale Erhebungen glänzend hervor, während feine Vertiefungen hingegen auf einer ansonsten glänzenden Oberfläche als dunkle Stellen erscheinen.Optical methods are available for the non-destructive testing of surfaces. However, it is often difficult to detect surface defects using optical methods without prior preparation of the surface to be examined. For this reason, the surface sections of metal products to be examined are lightly ground over in sections with a dimensionally stable abrasive (grinding stone) as required, on a random basis. Today, this grinding of the surface section to be assessed is usually done manually. The test piece to be examined stands still while the inspector grinds over the respective section by moving the usually cuboid, block-like grinding stone with its flat grinding surface under slight pressure over the surface section to be assessed. By suitably sanding the surface, fine local elevations stand out brilliantly, while fine depressions, on the other hand, appear as dark areas on an otherwise glossy surface.

Bei der Erfassung von Defekten von ebenen Oberflächen mittels optischer Verfahren wird regelmäßig von einer Kamera eine Aufnahme des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts erzeugt und daraus ein Bild generiert. Entsprechende Verfahren und Vorrichtungen zum Erfassen von Defekten sind beispielsweise aus der DE 41 23 916 C2 und der DE 10 2011 113 670 A1 bekannt.When detecting defects of flat surfaces by means of optical methods, a camera regularly takes a picture of the surface section to be examined and generates an image from this. Corresponding methods and devices for detecting defects are, for example, from DE 41 23 916 C2 and the DE 10 2011 113 670 A1 known.

Um ein Bild mit einem hohen Kontrast erzeugen zu können, wird der zu untersuchende Oberflächenabschnitt beleuchtet, wozu der Kamera eine Beleuchtungsanordnung, etwa eine Leuchte, zugeordnet sein kann. Das Bild wird auf einem Display angezeigt, so dass der Kontrolleur entscheiden kann, ob die Qualitätsvorgaben an die Oberfläche des Produkts von dem untersuchten Oberflächenabschnitt eingehalten werden.In order to be able to generate an image with a high contrast, the surface section to be examined is illuminated, for which purpose the camera can be assigned an illumination arrangement, for example a lamp. The image is shown on a display so that the inspector can decide whether the quality specifications of the product's surface are met by the inspected surface section.

Um Oberflächendefekte mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfassen zu können, müssen die Defekte jedoch eine gewisse Mindestgröße haben. Dabei hängt die Mindestgröße von Defekten von der verwendeten Auflösung bzw. Pixelgröße ab. Oftmals können je nach Produkt bereits Defekte mit einer entsprechenden Mindestgröße erhebliche Auswirkungen auf die Qualität des Produkts haben. Welche Auswirkungen die Defekte auf das Produkt haben, hängt von der Art des Defekts ab. Um die Art des Defekts bestimmen zu können, muss der Defekt mehr als nur gerade eben erkennbar sein. Es müssen vielmehr weitere Eigenschaften des Defekts erkennbar sein. Es besteht bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren somit weiter Verbesserungsbedarf hinsichtlich der zuverlässigen Erfassung von kleinen und kleinsten Defekten auf ebenen Oberflächen.However, in order to be able to detect surface defects using known methods and devices, the defects must have a certain minimum size. The minimum size of defects depends on the resolution or pixel size used. Depending on the product, defects with a corresponding minimum size can often have a significant impact on the quality of the product. The impact of the defects on the product depends on the type of defect. In order to be able to determine the nature of the defect, the defect must be more than just visible. Rather, other properties of the defect must be recognizable. There is therefore a further need for improvement in the known devices and methods with regard to the reliable detection of small and very small defects on flat surfaces.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung jeweils der eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die zuverlässige Erfassung von kleinen und kleinsten Defekten ebener Oberflächen weiter verbessert werden kann, so dass unterschiedliche Defektausbildungen unterschieden und klassifiziert werden können.The present invention is therefore based on the object of designing and developing the method and the device of the type mentioned at the outset and described in more detail above in such a way that the reliable detection of small and smallest defects on flat surfaces can be further improved, so that different defect formations can be distinguished and can be classified.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst, und zwar durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem ein zu untersuchender Oberflächenabschnitt von einer Beleuchtungseinheit beleuchtet wird, bei dem von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt mittels einer Kameraeinheit wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden, während der zu untersuchende Oberflächenabschnitt von der Beleuchtungseinheit beleuchtet wird, bei dem wenigstens die mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt an eine Bildverarbeitungseinheit übergeben werden und bei dem von der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung wenigstens der mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt ein Bild zur Erfassung von Defekten erzeugt wird.This object is achieved according to claim 1, specifically by a method of the type mentioned at the outset, in which a surface section to be examined is illuminated by an illumination unit, in which at least two images with different exposures are generated from the surface section to be examined by means of a camera unit, while the surface section to be examined is illuminated by the lighting unit, in which at least the recordings of the surface section to be examined, generated with different exposures, are transferred to an image processing unit and in which the image processing unit, by superimposing at least the recordings of the surface section to be examined, generated with different exposures Image for detecting defects is generated.

Ferner wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 dadurch gelöst, dass eine Beleuchtungseinheit zum Beleuchten eines zu untersuchenden Oberflächenabschnitts vorgesehen ist, dass eine Kameraeinheit zum Erzeugen von wenigstens zwei Aufnahmen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts mit unterschiedlicher Belichtung während der Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts mit der Beleuchtungseinheit vorgesehen ist und dass eine Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung eines Bildes durch Überlagerung wenigstens der zwei mit unterschiedlicher Belichtung erzeugten Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt vorgesehen ist.Furthermore, this object is achieved by a device according to the preamble of claim 10 in that an illumination unit is provided for illuminating a surface section to be examined, that a camera unit for generating at least two recordings of the surface section to be examined with different exposures during the illumination of the surface section to be examined is provided with the illumination unit and that an image processing unit is provided for generating an image by superimposing at least the two recordings of the surface section to be examined, which were generated with different exposures.

Die Erfindung hat erkannt, dass auch kleine und kleinste Defekte von ebenen Produktoberflächen, wie etwa Metallprodukten, etwa in Form von Bändern, Platinen, Zuschnitten, Blechen oder Halbzeugen zuverlässig erfasst werden können, wenn von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt nacheinander mehrere unterschiedlich belichtete Aufnahmen erzeugt und diese Aufnahmen einer Auswertung zugeführt werden. Infolge einer entsprechenden Auswertung kann durch Überlagerung der Aufnahmen ein Bild mit sehr hohem Kontrast erzeugt werden, auf dem Oberflächendefekte sehr klar und deutlich hervortreten. Oberflächendefekte können so selbst dann erkannt werden, wenn sie sehr klein sind. Dies erlaubt es bedarfsweise nicht nur, die Defekte als solche zu erkennen, sondern zudem die Defekte nach vorgegebenen Kategorien zu klassifizieren. Voraussetzung ist natürlich, dass die Auflösung der Aufnahmen groß genug ist bzw. die Pixelgröße der Aufnahmen klein genug ist. Zudem ist es bevorzugt, wenn es sich bei den Aufnahmen um digitale Aufnahmen handelt, da diese in der Bildverarbeitungseinheit einfach verarbeitet werden können.The invention has recognized that even small and smallest defects of flat product surfaces, such as metal products, for example in the form of strips, circuit boards, blanks, sheets or semi-finished products, can be reliably detected if several differently exposed images are generated one after the other of the surface section to be examined and these recordings are sent to an evaluation. As a result of a corresponding evaluation, an image with a very high contrast can be generated by superimposing the recordings, on which surface defects stand out very clearly. In this way, surface defects can be detected even if they are very small. If required, this not only allows the defects to be recognized as such, but also to classify the defects according to predefined categories. The prerequisite is, of course, that the resolution of the recordings is large enough or the pixel size of the recordings is small enough. In addition, it is preferred if the recordings are digital recordings, since these can be easily processed in the image processing unit.

Die Aufnahmen können wenigstens teilweise überlagert werden. Eine Überlagerung der Aufnahmen führt zu einer Erhöhung des Kontrasts, wobei beispielsweise eine pixelbasierte Überlagerung oder eine objektbasierte Überlagerung erfolgen kann. Bei einer pixelbasierten Überlagerung werden die Pixel der Aufnahmen jedenfalls im Wesentlichen vollständig überlagert. Bei einer objektbasierten Überlagerung werden nur die Pixel überlagert, die bestimmten Objekten zugeordnet werden können. Diese Objekte können Oberflächendefekte oder Objekte sein, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ein Oberflächendefekt sind. Ob dies dann tatsächlich der Fall ist, lässt sich beispielsweise infolge des höheren Kontrasts nach der Überlagerung feststellen. Eine objektbasierte Überlagerung kann den Vorteil aufweisen, dass nur als relevant erkannte Bereiche der Aufnahmen überlagert werden müssen, was den Rechenaufwand verringern kann. Allerdings muss zunächst erfasst werden, welche Bereiche relevant sein können, was wiederum einen zusätzlichen Aufwand bedeutet.The recordings can be at least partially superimposed. Superimposing the recordings leads to an increase in contrast, with pixel-based superimposition or object-based superimposition being able to take place, for example. With a pixel-based overlay, the pixels of the recordings are in any case essentially completely overlaid. Object-based overlay overlays only those pixels that can be mapped to specific objects. These objects can be surface defects or objects that have a certain probability of being a surface defect. Whether this is actually the case can be determined, for example, as a result of the higher contrast after the superimposition. An object-based overlay can have the advantage that only areas of the recordings that have been recognized as relevant have to be overlaid, which can reduce the computational complexity. However, it must first be recorded which areas may be relevant, which in turn means additional effort.

Bei dem durch Überlagerung von Aufnahmen erzeugten Bild handelt es sich um ein neues Bild, bei dem zwar das Motiv mit den Aufnahmen übereinstimmen kann, die zur Erzeugung des Bildes herangezogen wurden. Das Bild als solches entspricht jedoch keiner der Aufnahmen, sondern wird erst aus diesen Aufnahmen erzeugt. Dabei kann das erzeugte Bild grundsätzlich einen umso höheren Kontrast aufweisen, je mehr Aufnahmen unterschiedlicher Belichtung der Überlagerung zugrunde gelegt werden. Dabei können die Belichtungen so gewählt werden, dass wenigstens eine Aufnahme überbelichtet und wenigstens eine Aufnahme unterbelichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann natürlich eine Aufnahme bei einer optimalen Belichtung erzeugt werden. Dann können hohe Kontraste des durch Überlagerung zu errechnenden Bildes erhalten werden. Die Aufnahmen können sich bedarfsweise hinsichtlich ihrer Belichtung schon deutlich unterscheiden, damit daraus ein neues Bild mit hohem Kontrast errechnet werden kann.The image created by overlaying exposures is a new image, although the subject may match the exposures used to create the image. However, the image as such does not correspond to any of the recordings, but is only generated from these recordings. In this case, the generated image can in principle have a higher contrast, the more recordings of different exposures are used as a basis for the superimposition. The exposures can be selected in such a way that at least one recording is overexposed and at least one recording is underexposed. Alternatively or additionally, of course, a recording can be made with an optimal exposure. Then high contrasts of the image to be calculated by superimposition can be obtained. If necessary, the images can already differ significantly in terms of their exposure so that a new image with high contrast can be calculated from them.

Bevorzugt kann es insbesondere sein, wenn bei einer gleichbleibenden Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts eine Aufnahme überbelichtet, eine Aufnahme unterbelichtet und eine Aufnahme im Wesentlichen richtig bzw. optimal belichtet wird. Aus diesen Aufnahmen wird dann in der Bildverarbeitungseinheit durch Überlagerung ein sehr kontrastreiches Bild generiert.In particular, it can be preferred if, with constant illumination of the surface section to be examined, one recording is overexposed, one recording is underexposed and one recording is exposed essentially correctly or optimally. A very high-contrast image is then generated from these recordings in the image processing unit by superimposition.

Bei den zu erfassenden und bedarfsweise nach ihrer Art zu klassifizierenden Oberflächendefekten kann es sich grundsätzlich um jegliche lokale Anomalie der Oberfläche handeln. Entsprechende Defekte können beispielsweise Erhebungen, Vertiefungen, Strukturabweichungen und/oder Abweichungen der Zusammensetzung sein. Dabei können die Erhebungen durch das Material des Produkts und/oder ein an dem Produkt anhaftendes Fremdmaterial gebildet werden. Zudem können die Erhebungen wie die Vertiefungen beispielsweise punktförmig oder länglich ausgebildet sein. Vertiefungen können daher etwa die Form von Kratern oder Kratzern haben, die länglich oder gekrümmt sein können. Alternativ oder zusätzlich zu einer Erhebung oder Vertiefung kann der Oberflächendefekt auch durch eine lokale Abweichung hinsichtlich der Struktur und/oder der Zusammensetzung des Produkts gekennzeichnet sein, solange diese optisch erfassbar ist. Unter einer Struktur kann beispielsweise eine Kristallstruktur, eine Gefügestruktur, eine (An-)Isotropie oder dergleichen verstanden werden.The surface defects to be detected and, if necessary, to be classified according to their type can basically be any local anomaly of the surface. Corresponding defects can be, for example, elevations, depressions, structural deviations and/or deviations in the composition. The elevations can be formed by the material of the product and/or a foreign material adhering to the product. In addition, the elevations, like the depressions, can be punctiform or elongated, for example. Pits can therefore be somewhat in the form of craters or scratches, which can be elongated or curved. As an alternative or in addition to an elevation or depression, the surface defect can also be characterized by a local deviation with regard to the structure and/or the composition of the product, as long as this can be detected optically. A structure can be understood to mean, for example, a crystal structure, a microstructure, (an)isotropy or the like.

Nachfolgend werden weiter bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung beschrieben, wobei nicht in jedem Falle explizit zwischen der Weiterbildung des Verfahrens und der Weiterbildung der Vorrichtung unterschieden wird. Die hinsichtlich des Verfahrens und der Vorrichtung bevorzugten Merkmale ergeben sich für den Fachmann ohne Weiteres anhand des Kontextes.Further preferred configurations of the method and the device are described below, with no explicit distinction being made in every case between the further development of the method and the further development of the device. The preferred features with regard to the method and the device are readily apparent to the person skilled in the art on the basis of the context.

Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des Verfahren wird durch die Überlagerung mehrerer Aufnahmen ein Bild erzeugt, das wenigstens abschnittsweise einen höheren Kontrast aufweist als jede einzelne Aufnahme der mehreren Aufnahmen. Die Bildverarbeitung führt also zu einer Kontrasterhöhung gegenüber den einzelnen Aufnahmen, die der Überlagerung zugrunde gelegt werden. Dabei kann der Kontrast auch nur lokal gesteigert werden, beispielsweise wenn zuvor ermittelt wurde, dass diese Abschnitte des Bildes für die Erkennung und/oder Klassifizierung von Oberflächendefekten relevant sind. Die Bildverarbeitungseinheit kann sich also einer objektbasierten Überlagerung bedienen.In a first preferred embodiment of the method, an image is generated by superimposing a number of recordings, which at least in sections has a higher contrast than each individual recording of the number of recordings. The image processing thus leads to an increase in contrast compared to the individual recordings on which the overlay is based. In this case, the contrast can also only be increased locally, for example if it has previously been determined that these sections of the image are relevant for the detection and/or classification of surface defects. The image processing unit can therefore use an object-based overlay.

Ja nach Art des Oberflächendefekts kann die Qualität der Aufnahme von der Richtung abhängen, aus der der zu untersuchende Oberflächenabschnitt von der Beleuchtungseinheit beleuchtet wird. Damit die Oberflächendefekte in den Aufnahmen gut zu erkennen sind, kann es sich folglich für einige Oberflächendefekte anbieten, den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zum Oberflächenabschnitt zu beleuchten. Andere Oberflächendefekte lassen sich dagegen evtl. besser in den Aufnahmen erkennen, wenn der zu untersuchende Oberflächenabschnitt aus einer Richtung beleuchtet wird, die mit dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt einen sehr spitzen Winkel einschließt. Daher wird der zu untersuchende Oberflächenabschnitt vorzugsweise nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet und bei Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts aus jeder einzelnen Richtung wenigstens eine Aufnahme von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt erzeugt. Diese Aufnahmen können dann wie beschrieben der Bildverarbeitungseinheit zugeführt werden. Vorzugsweise werden bei Beleuchtung aus einer gleichbleibenden Richtung wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt. Weiter bevorzugt ist es jedoch, wenn bei Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts aus mehreren Richtungen, insbesondere jeder einzelnen Richtung, jeweils mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung erzeugt werden. Bevorzugt werden zwei Aufnahmen erzeugt, von denen eine Aufnahme überbelichtet und eine Aufnahme unterbelichtet ist. Weiter bevorzugt kann noch eine dritte Aufnahme hinzukommen, die im Wesentlichen korrekt bzw. optimal belichtet ist. Bedarfsweise können weitere überbelichtete und/oder unterbelichtete Aufnahmen hinzukommen.Depending on the type of surface defect, the quality of the recording can depend on the direction from which the surface section to be examined is illuminated by the lighting unit. In order for the surface defects to be clearly recognizable in the recordings, it can therefore be advisable for some surface defects to illuminate the surface section to be examined from a direction essentially perpendicular to the surface section. Other surface defects, on the other hand, can possibly be seen better in the recordings if the surface section to be examined is illuminated from a direction that encloses a very acute angle with the surface section to be examined. Therefore, the surface section to be examined is preferably illuminated successively from different directions and when the surface section to be examined is illuminated from each individual direction, at least one recording of the surface section to be examined is generated. These recordings can then be fed to the image processing unit as described. At least two, preferably at least three, recordings with different exposures are preferably generated with illumination from a constant direction. However, it is further preferred if, when the surface section to be examined is illuminated from a plurality of directions, in particular each individual direction, a plurality of recordings with different exposures are generated in each case. Two images are preferably produced, one of which is overexposed and one of which is underexposed. More preferably, a third recording can be added, which is essentially correctly or optimally exposed. If necessary, further overexposed and/or underexposed images can be added.

Es kann dabei so vorgegangen werden, dass nur die Aufnahmen von der Bildverarbeitungseinheit zu einem neuen Bild überlagert werden, die bei gleicher Beleuchtungssituation aufgenommen wurden. Dann kann anschließend anhand der durch Überlagerung für jede Beleuchtungssituation ermittelten separaten Bilder bestimmt werden, welches Bild für das Erkennen und Klassifizieren von Oberflächendefekten besonders gut geeignet ist. Es können aber auch Aufnahmen unterschiedlicher Beleuchtungssituationen miteinander überlagert werden, etwa wenn dadurch der Kontrast des Bildes weiter gesteigert werden kann.The procedure can be such that only the recordings from the image processing unit that were recorded with the same lighting situation are superimposed to form a new image. Then, using the separate images determined by superimposition for each lighting situation, it can then be determined which image is particularly well suited for detecting and classifying surface defects. However, recordings from different lighting situations can also be superimposed on one another, for example if this can further increase the contrast of the image.

Um den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt einfach und schnell nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchten zu können, kann die Beleuchtungseinheit mehrere Leuchten umfassen. Infolge der verschiedenen Leuchten zur unterschiedlichen Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts, müssen weder die Beleuchtungseinheit oder Leuchte noch die Kamera bewegt oder geschwenkt werden. Auf diese Weise werden das Verfahren und die Vorrichtung wesentlich vereinfacht. Zudem werden die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung, insbesondere der Beleuchtungseinheit und der Kameraeinheit erhöht. Es wäre zwar konstruktiv einfacher, die Kamera zu schwenken, allerdings bedarf es dazu eines zusätzlichen Antriebs und einer zusätzlichen Steuerung. Außerdem können gemäß der Erfindung exakt vorgegebene Verhältnisse von Beleuchtungseinheit und Kamera einerseits zueinander und andererseits zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt eingestellt und sichergestellt werden. Der Lebensdauer der Kamera kommt es grundsätzlich sehr entgegen, wenn sie nicht ständig verschwenkt werden muss.In order to be able to illuminate the surface section to be examined simply and quickly one after the other from different directions, the illumination unit can comprise a number of lamps. As a result of the different lamps for the different illumination of the surface section to be examined, neither the lighting unit or lamp nor the camera have to be moved or pivoted. In this way, the method and the device are significantly simplified. In addition, the service life and the reliability of the device, in particular the lighting unit and the camera unit, are increased. Although it would be structurally simpler to swivel the camera, this requires an additional drive and an additional control. In addition, according to the invention, exactly predetermined ratios of the lighting unit and camera to one another and to the surface section to be examined can be set and ensured. In principle, the lifespan of the camera is greatly improved if it does not have to be panned all the time.

Eine unterschiedliche Beleuchtung bedeutet dabei wenigstens, dass der zu untersuchende Oberflächenabschnitt von mehreren Leuchten nacheinander unterschiedlich beleuchtet wird. Die Leuchten sind dabei so ausgerichtet, dass die Leuchten den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchten. Die Beleuchtung kann also nacheinander von unterschiedlichen Seiten des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der zu untersuchende Oberflächenabschnitt aus unterschiedlichen Winkeln relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt beleuchtet werden. Je nach Art des Defekts kann dieser besser erkannt werden, wenn die Oberfläche aus einer Richtung beleuchtet wird, die mit der Oberfläche einen sehr geringen Winkel einschließt. Andere Defekte lassen sich besser erkennen, wenn die Beleuchtungsrichtung und die Oberfläche einen deutlich größeren Winkel einschließen. Dabei wird es sich in der Regel anbieten, dass jeder der unterschiedlichen Beleuchtungszustände durch eine einzige Leuchte bewirkt wird, während die anderen Leuchten kein Licht aussenden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass wenigstens teilweise eine Mehrzahl von Leuchten für einen Beleuchtungszustand verwendet wird, wobei eine Leuchte oder mehrere wenigstens teilweise andere Leuchten zum Bereitstellen eines anderen Beleuchtungszustands verwendet werden.Different illumination means at least that the surface section to be examined is successively illuminated differently by a number of lamps. The lamps are aligned in such a way that the lamps successively illuminate the surface section to be examined from different directions. The illumination can therefore take place successively from different sides of the surface section to be examined. Alternatively or additionally, the surface section to be examined can be illuminated from different angles relative to the surface section to be examined. Depending on the type of defect, it can be better detected if the surface is illuminated from a direction that includes a very small angle with the surface. Other defects can be recognized better if the direction of illumination and the surface enclose a significantly larger angle. In this case, it will generally be appropriate for each of the different lighting states to be brought about by a single lamp, while the other lamps emit no light. But it can also be provided that at least partially a plurality of lights for an illumination stand is used, wherein a light or several at least partially different lights are used to provide a different lighting condition.

Für eine bessere Erkennbarkeit und/oder Klassifizierung von Oberflächendefekten in den aus Überlagerung von Aufnahmen zu erzeugenden Bildern, kann es zweckmäßig sein, den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt aus unterschiedlichen Richtungen mit Licht unterschiedlicher Farbe zu beleuchten. Es kann auch bei Beleuchtung aus einer Richtung die Farbe für zwei aufeinanderfolgende Aufnahmen variiert werden. Dies ist jedoch nur im Ausnahmefall bevorzugt. Das Licht kann also für unterschiedliche Aufnahmen eine unterschiedliche Wellenlängenverteilung aufweisen. Bedarfsweise kann es sich dabei jeweils um monochromatisches Licht handeln. Besonders zweckmäßig können als verschiedene Farben, etwa der leichteren Auswertung halber, die Grundfarben blau, rot und/oder gelb verwendet werden. Wenn Aufnahmen bei Belichtung aus unterschiedlichen Richtungen und mit unterschiedlichen Farben erzeugt und anschließend von der Bildverarbeitungseinheit überlagert werden, um so ein neues Bild zu erhalten, kann das entsprechende Bild anschließend hinsichtlich der Farbanteile analysiert werden. Es kann so beispielsweise ermittelt werden, bei welchem Beleuchtungswinkel ein Defekt oder eine Klasse von Defekten besonders gut erfasst werden können. Die wesentlichen Partien des Defekts sind dann nämlich beispielsweise nur in einer bestimmten Farbe dargestellt. Die Bestimmung der Farbanteile des Defekts kann aber auch der Klassifizierung der Defekte dienen, etwa weil bekannt ist, dass einzelne Klassen besonders gut bei bestimmten Beleuchtungswinkeln erkennbar sind. Es versteht sich, dass auch bei Beleuchtung mit unterschiedlich farbigem Licht aus unterschiedlichen Richtungen nicht die Aufnahmen für mehrere Richtungen überlagert werden müssen. Eine Analyse kann auch erfolgen, wenn mehrere unterschiedliche Bilder für jeweils eine Beleuchtungssituation erzeugt und die Bilder miteinander verglichen werden.For better recognition and/or classification of surface defects in the images to be generated from superimposition of recordings, it can be expedient to illuminate the surface section to be examined from different directions with light of different colors. The color can also be varied for two consecutive exposures when the light is coming from one direction. However, this is only preferred in exceptional cases. The light can therefore have a different wavelength distribution for different recordings. If required, this can in each case be monochromatic light. The basic colors blue, red and/or yellow can be used particularly expediently as different colors, for example for the sake of easier evaluation. If exposures are generated from different directions and with different colors and then superimposed by the image processing unit in order to obtain a new image, the corresponding image can then be analyzed with regard to the color components. It can thus be determined, for example, at which illumination angle a defect or a class of defects can be detected particularly well. The essential parts of the defect are then only displayed in a specific color, for example. However, the determination of the color components of the defect can also be used to classify the defects, for example because it is known that individual classes can be recognized particularly well at certain lighting angles. It goes without saying that even when illuminated with differently colored light from different directions, the recordings for several directions do not have to be superimposed. An analysis can also take place if several different images are generated for one lighting situation and the images are compared with one another.

Um die Qualität der erzeugten Aufnahmen für die Erfassung von Oberflächendefekten grundsätzlich zu verbessern, bietet es sich an, wenn der zu untersuchende Oberflächenabschnitt vor dem Erzeugen der Aufnahmen angeschliffen wird. Erst dadurch können grundsätzlich auch kleinste Defekte sichtbar gemacht werden. Ein Anschleifen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Oberfläche eines Metallprodukts auf Defekte untersucht werden soll. Das Anschleifen der Oberfläche kann insbesondere in diesem Fall dazu führen, dass kleinste Erhebungen der Oberfläche gegenüber der unmittelbaren Umgebung glänzend hervortreten, während feinste Vertiefungen hingegen auf einer ansonsten glänzenden Oberfläche als dunkle Stellen erscheinen. Aus diesem Grunde können die Defekte der Oberfläche nach dem Anschleifen mit einem höheren Kontrast aufgenommen werden, so dass die Bildverarbeitungseinheit ggf. ein besser geeignetes Bild für die Erfassung von Oberflächendefekten bereitstellen kann. Letztlich können die Oberflächendefekte durch das Anschleifen vielfach genauer hinsichtlich ihrer Defektart klassifiziert werden.In order to fundamentally improve the quality of the recordings produced for the detection of surface defects, it is advisable if the surface section to be examined is ground before the recordings are produced. This is the only way that even the smallest defects can be made visible. A grinding of the surface section to be examined is expedient in particular when the surface of a metal product is to be examined for defects. In this case in particular, the grinding of the surface can lead to the smallest elevations on the surface appearing shiny compared to the immediate surroundings, while the finest depressions appear as dark spots on an otherwise shiny surface. For this reason, the defects of the surface can be recorded with a higher contrast after the grinding, so that the image processing unit can possibly provide a more suitable image for detecting surface defects. Ultimately, the surface defects can be classified more precisely with regard to their type of defect by grinding them.

Besonders einfach und genau lassen sich Defekte ebener Oberflächen erfassen, wenn das Anschleifen durch eine beispielsweise von einem Roboterarm und/oder Linearsystem, etwa umfassend wenigstens einen Linearantrieb, geführte Schleifeinrichtung erfolgt. Auf diese Weise werden reproduzierbare Schleifergebnisse erhalten, so dass auch eine reproduzierbare Defekterkennung und Defektklassifizierung möglich ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit von einem Roboterarm und/oder Linearsystem gehalten und bedarfsweise relativ zur Oberfläche geführt werden, so dass der jeweils vorbestimmte und zu untersuchende Oberflächenabschnitt auf Oberflächendefekte geprüft werden kann. Dabei bietet es sich insbesondere an, wenn die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit an demselben Roboterarm und/oder demselben Linearsystem wie die Schleifeinrichtung gehalten ist. So kann die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit zwangsweise der Schleifeinrichtung nachgeführt werden. Damit die Schleifeinrichtung weiter entlang der Oberfläche verfahren werden kann, und zwar während von einem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt Aufnahmen erzeugt werden, kann die Kameraeinheit und/oder die Belichtungseinheit auch an einem anderen Roboterarm und/oder Linearsystem gehalten sein als die Schleifeinrichtung. Ingesamt kann in entsprechender Weise die Reproduzierbarkeit der Klassifizierung von Oberflächendefekten nach dem jeweiligen Defekttyp verfeinert werden.Defects on flat surfaces can be detected particularly easily and precisely if the grinding is carried out by a grinding device guided, for example, by a robot arm and/or linear system, for example comprising at least one linear drive. In this way, reproducible grinding results are obtained, so that reproducible defect detection and defect classification is also possible. Alternatively or additionally, the camera unit and/or the lighting unit can also be held by a robot arm and/or linear system and, if necessary, guided relative to the surface so that the respectively predetermined surface section to be examined can be checked for surface defects. It is particularly useful if the camera unit and/or the lighting unit is/are held on the same robot arm and/or the same linear system as the grinding device. In this way, the camera unit and/or the lighting unit can be forced to track the grinding device. The camera unit and/or the exposure unit can also be held on a different robot arm and/or linear system than the grinding device so that the grinding device can be moved further along the surface, specifically while recordings are being made of a surface section to be examined. Overall, the reproducibility of the classification of surface defects according to the respective defect type can be refined in a corresponding manner.

Zur Qualitätssteigerung der Aufnahmen und/oder des von der Bildverarbeitungseinheit bereitgestellten Bildes kann es zweckmäßig sein, wenn nacheinander mehrere zu untersuchende Oberflächenabschnitte schrittweise untersucht werden.In order to increase the quality of the recordings and/or the image provided by the image processing unit, it can be expedient if several surface sections to be examined are examined step by step one after the other.

Alternativ oder zusätzlich kann die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit im Wesentlichen ortsfest relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt angeordnet werden, und zwar während die gewünschten Aufnahmen vom zu untersuchenden Oberflächenabschnitt erzeugt werden. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass Aufnahmen von exakt übereinstimmenden Oberflächenabschnitten erhalten werden, um so mittels der Bildverarbeitungseinheit ein möglichst geeignetes Bild für die Erfassung von Oberflächendefekten bereitstellen zu können.Alternatively or additionally, the camera unit and/or the lighting unit can be arranged essentially stationary relative to the surface section to be examined, specifically while the desired recordings of the surface section to be examined are generated. It can thus be ensured, for example, that recordings of exactly matching surface sections are obtained in order to to be able to provide an image that is as suitable as possible for the detection of surface defects by means of the image processing unit.

Die Beleuchtungseinheit und/oder die Kameraeinheit kann grundsätzlich ortsfest zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt positioniert werden, bis die Aufnahmen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts erzeugt worden sind. Die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit kann anschließend relativ zur Oberfläche weiter bewegt und zur Prüfung des nächsten zu untersuchenden Oberflächenabschnitts positioniert werden. Besonders einfach ist es dabei hinsichtlich des Verfahrens und der Vorrichtung, wenn sowohl die Oberfläche als auch die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit absolut still stehen und die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit nicht nur relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt ortsfest positioniert wird, während sich dieser absolut gesehen bewegt.In principle, the lighting unit and/or the camera unit can be positioned stationary relative to the surface section to be examined until the images of the surface section to be examined have been generated. The camera unit and/or the lighting unit can then be moved further relative to the surface and positioned to inspect the next surface section to be examined. With regard to the method and the device, it is particularly simple if both the surface and the camera unit and/or the lighting unit are absolutely still and the camera unit and/or the lighting unit is not only positioned stationary relative to the surface section to be examined while seen in absolute terms this moves.

Um die Erfassung und/oder Klassifizierung der Oberflächendefekte auf ein Bild mit einem hohen Kontrast stützen zu können, kann die Bildverarbeitungseinheit mittels einer geeigneten Software aus den mehreren Aufnahmen eines zu untersuchenden Oberflächenabschnitts, die sich hinsichtlich der Beleuchtungsrichtung, der Farbe des Lichts während der Beleuchtung und/oder der Belichtung unterscheiden können, ein Bild erzeugen. In dieses Bild fließen dann Informationen von mehreren Aufnahmen ein, die dann in dem neuen Bild zusammengefasst werden. Dabei können aus den zur Verfügung stehenden Aufnahmen zunächst die geeigneten Aufnahmen für das generieren eines entsprechenden Bildes ausgewählt werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn vom zu untersuchenden Oberflächenabschnitt durch die Bildverarbeitungseinheit ein Bild in Form eines High Dynamic Range Image (HDRI) erzeugt und bereitstellt wird, da entsprechende Bilder sehr hohe Kontraste umfassen können. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn Aufnahmen zur Verfügung stehen, die sich hinsichtlich ihrer Belichtung unterscheiden. Die zur Erzeugung eines High Dynamic Range Image erforderliche Software wird als HDR-Software bezeichnet und ist am Markt erhältlich.In order to be able to base the detection and/or classification of the surface defects on an image with a high contrast, the image processing unit can use suitable software from the multiple recordings of a surface section to be examined, which differ in terms of the direction of illumination, the color of the light during illumination and /or exposure, create an image. Information from several recordings then flows into this image, which is then combined in the new image. In this case, the suitable recordings for generating a corresponding image can first be selected from the available recordings. It is particularly preferred if an image in the form of a high dynamic range image (HDRI) is generated and provided by the image processing unit of the surface section to be examined, since corresponding images can have very high contrasts. In this context, it is particularly expedient if recordings are available which differ in terms of their exposure. The software required to create a high dynamic range image is called HDR software and is available on the market.

Um anhand des von der Bildverarbeitungseinheit erzeugten oder bereitgestellten Bildes die Oberflächendefekte einfach und zuverlässig erkennen zu können, kann das von der Bildverarbeitungseinheit zum Erfassen von Defekten bereitgestellte Bild auf einem Display angezeigt werden. Die Erfassung der Oberflächendefekte kann bedarfsweise aber auch automatisiert werden, wozu das Bild alternativ oder zusätzlich von einer Software zum Erfassen von Defekten weiterverarbeitet werden kann.In order to be able to identify the surface defects simply and reliably using the image generated or provided by the image processing unit, the image provided by the image processing unit for detecting defects can be shown on a display. If required, the detection of the surface defects can also be automated, for which purpose the image can alternatively or additionally be further processed by software for detecting defects.

Um eine Mehrzahl von Leuchten einfach und zuverlässig relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt positionieren zu können, kann eine Mehrzahl an Leuchten, vorzugsweise alle Leuchten der Beleuchtungseinheit, direkt oder indirekt an einer Trageeinheit ortsfest gehalten sein. Dies kann vorzugsweise so erfolgen, dass der zu untersuchende Oberflächenabschnitt je nach Aktivierung der Leuchten aus unterschiedlichen Winkeln relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt beleuchtet werden kann. Dabei ist es konstruktiv und hinsichtlich einer hohen Reproduzierbarkeit besonders bevorzugt, wenn eine Reihe von Leuchten, bedarfsweise alle Leuchten, auf der gleichen Seite des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts vorgesehen sind. Dies führt insbesondere zu einer einfacheren Ausgestaltung der Vorrichtung, kann aber auch hinsichtlich des Verfahrens zu positiven Effekten führen.In order to be able to easily and reliably position a plurality of lamps relative to the surface section to be examined, a plurality of lamps, preferably all lamps of the lighting unit, can be held stationary directly or indirectly on a carrying unit. This can preferably be done in such a way that the surface section to be examined can be illuminated from different angles relative to the surface section to be examined, depending on the activation of the lamps. It is particularly preferred in terms of design and with regard to high reproducibility if a row of lights, if necessary all lights, are provided on the same side of the surface section to be examined. This leads in particular to a simpler configuration of the device, but can also lead to positive effects with regard to the method.

Um die Beleuchtungseinheit und die Kameraeinheit relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt exakt und in vorbestimmter Weise positionieren zu können, und zwar während des Erzeugens von Aufnahmen vom zu untersuchenden Oberflächenabschnitt bei unterschiedlichen Beleuchtungszuständen, kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die diese Positionierung steuert. Die Steuereinrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch den Ablauf des Verfahrens steuern, also insbesondere die unterschiedliche Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts und/oder das Erzeugen von Aufnahmen von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt in Anhängigkeit der unterschiedlichen Beleuchtungszustände.In order to be able to position the lighting unit and the camera unit precisely and in a predetermined manner relative to the surface section to be examined, specifically during the generation of recordings of the surface section to be examined under different lighting conditions, a control device can be provided which controls this positioning. Alternatively or additionally, the control device can also control the course of the method, ie in particular the different illumination of the surface section to be examined and/or the generation of recordings of the surface section to be examined depending on the different illumination states.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Positionierungseinrichtung zur vorbestimmten Positionierung der Kameraeinheit und/oder der Beleuchtungseinheit relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt vorgesehen sein. Diese ermöglicht es dann bedarfsweise, die Kameraeinheit und/oder die Beleuchtungseinheit im Wesentlichen exakt in vorbestimmter Weise relativ zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt zu positionieren. Auch können die Beleuchtungseinheit und die Kameraeinheit relativ zueinander durch die Positionierungseinrichtung in vorgegebener Weise positioniert werden.Alternatively or additionally, a positioning device can be provided for the predetermined positioning of the camera unit and/or the lighting unit relative to the surface section to be examined. If required, this then makes it possible to position the camera unit and/or the lighting unit essentially exactly in a predetermined manner relative to the surface section to be examined. The lighting unit and the camera unit can also be positioned relative to one another in a predetermined manner by the positioning device.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung und
2 die Vorrichtung aus 1 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

The invention is explained in more detail below with reference to a drawing that merely represents an exemplary embodiment. In the drawing shows

1 a device according to the invention in a schematic representation and
2 the device off 1 when carrying out the method according to the invention.

In der 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Erfassung von Defekten 2 oder Anomalien auf ebenen Oberflächen 3 eines Produkts 4 dargestellt, wobei es sich bei dem Produkt 4 bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Vorrichtung 1 um ein Metallprodukt, vorzugsweise als Teil eines Metallbands handelt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Kameraeinheit 5 und eine Beleuchtungseinheit 6, wobei die Beleuchtungseinheit 6 vier separate Leuchten 7,7' aufweist. Unter separaten Leuchten 7,7' wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Leuchten 7,7' räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, um den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 des Produkts aus unterschiedlichen Richtungen zu beleuchten. Separat bedeutet dabei aber auch, dass die Leuchten 7,7' unterschiedlich aktiviert werden können, so dass unterschiedliche Beleuchtungszustände in Bezug auf den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 erzeugt werden können.In the 1 is a device 1 for detecting defects 2 or anomalies on planes Surfaces 3 of a product 4 are shown, with the product 4 in the device 1 shown and in this respect being preferred being a metal product, preferably as part of a metal strip. The device 1 comprises a camera unit 5 and a lighting unit 6, the lighting unit 6 having four separate lights 7,7'. In this context, separate lamps 7, 7′ means that the lamps 7, 7′ are arranged spatially separated from one another in order to illuminate the surface section 8 of the product to be examined from different directions. However, separate also means that the lights 7, 7' can be activated differently, so that different lighting states can be generated in relation to the surface section 8 to be examined.

Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Vorrichtung 1 ist eine Leuchte 7' als Ringleuchte ausgebildet durch deren Zentrum eine Kamera 9 der Kameraeinheit 5 eine Aufnahme von den zu untersuchenden Oberflächenabschnitten 8 machen kann. Die Leuchte 7' in Form einer Ringleuchte und die Kamera 9 der Kameraeinheit 5 sind im Wesentlichen senkrecht zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 ausgerichtet. Zusätzlich sind drei weitere Leuchten 7 vorgesehen, die an einer Trageeinheit 10 montiert und in fester Orientierung ausgerichtet sind. Die Ausrichtung der Leuchten 7'7' an der Trageeinheit 10 ist dabei derart, dass die vier Leuchten 7,7' den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 aus unterschiedlichen Winkeln bezogen auf den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 und die Kameraeinheit 5 bzw. die Kamera 9 beleuchten können. Bei der dargstellten und insoweit bevorzugten Vorrichtung 1 können die Winkel beispielsweise 5°, 30°, 60° und 90° betragen, und zwar entweder bezogen auf den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 oder den Blickwinkel der Kameraeinheit 5 bzw. der Kamera 9.In the device 1 shown and preferred in this respect, a light 7' is designed as a ring light, through the center of which a camera 9 of the camera unit 5 can take a picture of the surface sections 8 to be examined. The lamp 7' in the form of a ring lamp and the camera 9 of the camera unit 5 are aligned essentially perpendicular to the surface section 8 to be examined. In addition, three further lights 7 are provided, which are mounted on a carrying unit 10 and aligned in a fixed orientation. The alignment of the lights 7'7' on the carrying unit 10 is such that the four lights 7,7' can illuminate the surface section 8 to be examined from different angles relative to the surface section 8 to be examined and the camera unit 5 or the camera 9 . In the device 1 that is shown and is preferred in this respect, the angles can be 5°, 30°, 60° and 90°, for example, either in relation to the surface section 8 to be examined or the viewing angle of the camera unit 5 or the camera 9.

Ferner weist die dargestellte und insoweit bevorzugte Kameraeinheit 5 aus Kostengründen nur eine Kamera 9 auf. Es wären jedoch auch weitere Kameras denkbar. Durch eine Mehrzahl von Kameras könnte bedarfsweise der gleichzeitig zu untersuchende Oberflächenabschnitt vergrößert werden. Jede Kamera macht also beispielsweise eine Aufnahme von einem anderen Oberflächenabschnitt, wobei die Oberflächenabschnitte vorzugsweise geringfügig überlappen. Die einzelnen Oberflächenabschnitte sind alternativ oder zusätzlich bevorzugt so vorgesehen, dass sie einen zusammenhängenden gemeinsamen Oberflächenabschnitt bilden. Unabhängig von der Anzahl der Kameras handelt es sich vorliegend jeweils um eine Digitalkamera zur automatischen Weiterverarbeitung der Aufnahmen.Furthermore, the camera unit 5 that is shown and is preferred in this respect has only one camera 9 for reasons of cost. However, other cameras would also be conceivable. If required, the surface section to be examined at the same time could be enlarged by a plurality of cameras. Each camera thus takes a picture of a different surface section, for example, with the surface sections preferably overlapping slightly. Alternatively or additionally, the individual surface sections are preferably provided in such a way that they form a coherent common surface section. Irrespective of the number of cameras, in the present case it is a digital camera for automatic further processing of the recordings.

Die dargestellte und insoweit bevorzugte Vorrichtung 1 ist fest mit einer Schleifeinrichtung 11 zum Anschleifen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts 8 verbunden. Die dargestellte und insoweit bevorzugte Schleifeinrichtung 11 umfasst ein Schleifmittel 12 und einen Kraftsensor 13 zum vorzugsweise automatisierten Anschleifen des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts 8 und kann in zwei Anschleifrichtungen hin und her bewegt werden, die senkrecht zueinander und parallel zu dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt sind, wie dies durch die in den 1 und 2 dargestellten Pfeile dargestellt ist. Durch die feste Verbindung zwischen der Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächeneffekten und der Schleifeinrichtung 11 kann die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächendefekten der Schleifeinrichtung 11 nachgeführt werden, um bereits angeschliffene Oberflächenabschnitte zu untersuchen. Hierauf kann aber auch verzichtet werden. Dann können beispielsweise die Schleifeinrichtung 11 und die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächendefekten an unterschiedlichen Roboterarmen oder Linearsystemen gehalten sein und von diesen positioniert werden.The device 1 shown and preferred in this respect is firmly connected to a grinding device 11 for grinding the surface section 8 to be examined. The illustrated and preferred grinding device 11 comprises a grinding means 12 and a force sensor 13 for preferably automated grinding of the surface section 8 to be examined and can be moved back and forth in two grinding directions that are perpendicular to one another and parallel to the surface section to be examined, as shown by the in the 1 and 2 shown arrows is shown. Due to the fixed connection between the device 1 for detecting surface effects and the grinding device 11, the device 1 for detecting surface defects can be tracked to the grinding device 11 in order to examine already ground surface sections. However, this can also be dispensed with. Then, for example, the grinding device 11 and the device 1 for detecting surface defects can be held on different robot arms or linear systems and positioned by them.

Anhand der 2 wird insbesondere das Verfahren zur Erkennung von Oberflächendefekten näher beschrieben. Dieses Verfahren wird dabei eingesetzt, um einen Abschnitt eines Produkts 4 in Form eines Metallbandes im Sinne der Qualitätssicherung offline von der Produktion des Metallbands auf Defekte oder Anomalien der Oberfläche zu untersuchen. Dazu wird ein Anschleifbereich 14 des Metallbands mit Hilfe der Schleifeinrichtung 11 angeschliffen. In diesem Anschleifbereich 14 werden verschiedene Oberflächenabschnitte daraufhin geprüft, ob kleine und kleinste Defekte 2 vorliegen. Bei dem vorliegend beschriebenen und insoweit bevorzugten Verfahren wird zunächst der Anschleifbereich 14 insgesmt angeschliffen. Welchen Weg die Schleifeinrichtung 11 dabei entlang des Produkts 4 nimmt, ist durch den strichlinierten Pfeil dargestellt. Anschließend werden dann mehrere Oberflächenabschnitte dieses Anschleifbereichs 14 auf Defekte 2 untersucht. Dennoch sind die Schleifeinrichtung 11 und die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Defekten gemeinsam an einem nicht dargestellten Roboterarm befestigt, um einen weiteren Roboterarm samt Steuerung für die Positionierung der Vorrichtung 1 zum Erfassen von Defekten einzusparen.Based on 2 in particular, the method for detecting surface defects is described in more detail. This method is used in order to examine a section of a product 4 in the form of a metal strip offline from the production of the metal strip for defects or anomalies in the sense of quality assurance. For this purpose, a grinding area 14 of the metal strip is ground using the grinding device 11 . In this grinding area 14, different surface sections are checked to see whether small and very small defects 2 are present. In the case of the method described here, which is preferred in this respect, the grinding area 14 is first ground in its entirety. The path that the grinding device 11 takes along the product 4 is shown by the dashed arrow. A number of surface sections of this grinding area 14 are then subsequently examined for defects 2 . Nevertheless, the grinding device 11 and the device 1 for detecting defects are fixed together on a robot arm, not shown, in order to save another robot arm including control for the positioning of the device 1 for detecting defects.

Mittels den nicht dargestellten Positionierungs- und Steuereinrichtungen wird die Vorrichtung 1 zum Erfassen von Oberflächendefekten an eine bestimmte Stelle des Anschleifbereichs 14 bewegt und dort für die Durchführung der Untersuchung positioniert. Dabei wird der zu untersuchende Oberflächenabschnitt 8 nacheinander von jeder der Leuchten 7,7' einzeln beleuchtet, um so verschiedene Beleuchtungszustände zu erzeugen. Dabei kann jede Leuchte 7,7' den zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 mehrfach beleuchten, und zwar jeweils mit Licht einer anderen Farbe bzw. Wellenlängenverteilung. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jede Leuchten 7,7' nur Licht einer Farbe ausstrahlt, wobei die Farben des Lichts jedoch von Leuchte 7,7' zu Leuchte 7',7 unterschiedlich sein kann. Jedenfalls werden Beleuchtungszustände des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts 8 erzeugt, die sich hinsichtlich des Beleuchtungswinkels und/oder der Farbe des für die Beleuchtung verwendeten Lichts unterscheiden. Bei jedem Beleuchtungszustand wird zudem mittels der Kameraeinheit 5 wenigstens eine Aufnahme von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 erzeugt. Beim vorliegend beschriebenen Verfahren sind es aber vorzugsweise jeweils wenigstens drei Aufnahmen pro Beleuchtungszustand, wobei die Aufnahmen unterschiedlich stark belichtet werden, um wenigstens eine unterbelichtete und wenigstens eine überbelichtete Aufnahme zu erhalten. Zudem ist bei dem beschriebenen und insoweit bevorzugten Verfahren vorgesehen, dass die dritte Belichtung etwa einer optimalen, richtigen oder korrekten Belichtung zur Darstellung eines Defekts 2 in der einen Aufnahme entspricht.The device 1 for detecting surface defects is moved to a specific point of the grinding area 14 by means of the positioning and control devices (not shown) and is positioned there for carrying out the examination. The surface section 8 to be examined is illuminated individually by each of the lamps 7, 7' one after the other in order to generate different illumination states. Included each light 7,7' can repeatedly illuminate the surface section 8 to be examined, each with light of a different color or wavelength distribution. However, it can also be provided that each lamp 7,7' only emits light of one colour, although the colors of the light can be different from lamp 7,7' to lamp 7',7. In any case, illumination states of the surface section 8 to be examined are generated which differ with regard to the illumination angle and/or the color of the light used for the illumination. In addition, at least one recording of the surface section 8 to be examined is generated by means of the camera unit 5 for each illumination state. In the case of the method described here, however, there are preferably at least three recordings per illumination state, with the recordings being exposed to different degrees in order to obtain at least one underexposed and at least one overexposed recording. In addition, in the method described and preferred in this respect, it is provided that the third exposure corresponds approximately to an optimal, correct or correct exposure for depicting a defect 2 in the one recording.

Die verschiedenen von einem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt 8 von der Kameraeinheit 5 erzeugten Aufnahmen werden an eine nicht dargestellte Bildverarbeitungseinheit übertragen, die in die Kameraeinheit 5 integriert sein kann und vorzugsweise mittels einer HDR-Software unter Berücksichtung der Aufnahmen ein kontrastreiches Bild von dem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt berechnet. Dieses Bild wird von der Bildverarbeitungseinheit an ein nicht dargestelltes Display oder an eine nicht dargestellte Auswerteeinrichtung zur automatischen Erfassung von Defekten übergeben.The various images generated by the camera unit 5 of a surface section 8 to be examined are transmitted to an image processing unit (not shown), which can be integrated into the camera unit 5 and preferably uses HDR software to calculate a high-contrast image of the surface section to be examined, taking the images into account . This image is transferred from the image processing unit to a display (not shown) or to an evaluation device (not shown) for the automatic detection of defects.

Claims

Method for detecting defects (2) on a flat surface (3) of a product (4), in particular a metal product, - in which a surface section (8) to be examined is illuminated by an illumination unit (6), - in which at least two recordings with different exposures are generated by means of a camera unit (5) of the surface section (8) to be examined, while the surface section (8) to be examined is illuminated by the lighting unit (6), - in which at least the images generated with different exposures of the surface section (8) to be examined are transferred to an image processing unit and - in which an image for detecting defects (2) is generated by the image processing unit by superimposing at least the images generated with different exposures of the surface section (8) to be examined.

procedure after claim 1 , in which an image is generated by superimposing a plurality of recordings, which at least in sections has a higher contrast than each individual recording of the plurality of recordings.

procedure after claim 1 or 2 , in which the surface section (8) to be examined is illuminated successively from different directions by the lighting unit (6) and in which at least one photograph is taken of the surface section (8) to be examined by means of the camera unit (5) when illuminated from each direction.

Procedure according to one of Claims 1 until 3 , in which the surface section (8) to be examined is illuminated from at least a first direction with light of a first color and from at least a second direction with light in a second color that differs from the first and in which the surface section (8) to be examined is illuminated by means of the Camera unit (5) when illuminated from the first direction and the second direction, at least one recording is generated.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , in which the surface section (8) to be examined is ground before the recordings are made.

procedure after claim 5 , in which the grinding is carried out by a grinding device (11) guided by a robot arm and/or a linear system and in which the camera unit (5) and/or the lighting unit (6) are controlled by the same robot arm, the same linear system, another robot arm or a further linear system of the grinding device (11) is tracked.

Procedure according to one of Claims 1 until 6 , in which several surface sections (8) to be examined are examined step by step.

Procedure according to one of Claims 1 until 7 In which the camera unit (5) and/or the lighting unit (6) is arranged essentially stationary relative to the surface section (8) to be examined from a number of directions during the illumination of the surface section (8) to be examined.

Procedure according to one of Claims 1 until 8th , in which the image processing unit generates and provides an image in the form of a High Dynamic Range Image (HDRI) using suitable software.

Procedure according to one of Claims 1 until 9 , in which the image provided by the image processing unit for detecting defects is displayed on a display and/or is further processed by software for detecting defects.

Device (1) for detecting defects (2) of a flat surface (3) of a product (4), in particular a metal product, preferably for carrying out the method according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that an illumination unit (6) is provided for illuminating a surface section (8) to be examined, that a camera unit (5) for generating at least two recordings of the surface section (8) to be examined with different exposures during the illumination of the surface section to be examined Surface section (8) is provided with the lighting unit and that an image processing unit is provided for generating an image by superimposing at least the two images generated with different exposures of the surface section (8) to be examined.

device after claim 11 , characterized in that the lighting unit (6, 6') has several lamps (7, 7') for illuminating the surface section (8) to be examined one after the other from different directions.

device after claim 11 or 12 , characterized in that the device (1) is held by a robot arm and/or a linear system and can be moved relative to the surface (3).

Device according to one of Claims 11 until 13 , characterized in that a plurality of lights (7, 7') are held stationary on a carrying unit (10) in such a way that the surface section (8) to be examined can be illuminated successively from different angles.

Device according to one of Claims 11 until 14 , characterized in that a control device for controlling the lighting unit (6) and/or the camera unit (5) for generating recordings of the surface section (8) to be examined is provided with different lighting.

Device according to one of Claims 11 until 15 , characterized in that a positioning device is provided for the predetermined positioning of the camera unit (5) and/or the lighting unit (6) relative to the surface section (8) to be examined.