Procedimiento de inspección de superficies para la detección de defectos de la superficie y/o medir la topografía de la superficie.

Procedimiento de inspección de superficies para la detección de defectos de la superficie y/o medir la topografía de la superficie de superficies continuamente reflectantes

, especialmente superficies reflectantes de bandas de metal, especialmente bandas de metal en movimiento, en el que

- una cámara hace una toma de una muestra representada sobre una pantalla, que está diseñada de tal manera que representa como minimo puntos de corte de líneas, en donde

- la dirección visual de la cámara está dirigida hacia una zona de la superficie reflectante y

- la superficie de la pantalla sobre la que está representada la muestra está situada y orientada hacia esa zona de tal manera que el paso de rayos de los rayos visuales de la cámara lleva desde la cámara a través de la superficie reflectante hasta la superficie de la pantalla y

- la cámara está enfocada sobre la superficie de la pantalla,

- en donde la toma quedará depositada como matriz A en la que cada valor aij corresponde con el valor medido que la cámara ha tomado en el lugar de pixel iij, en donde el valor máximo I del índice i corresponde al número de lugares de pixel en una primera dirección de ensanchamiento de la superficie de toma de la cámara y el valor máximo J del índice j corresponde al número de lugares de pixel en una segunda dirección de ensanchamiento.

- la matriz A es transformada en una matriz B mediante una binarización en donde cada valor bij tiene o el valor 1 o valor 0.

- La imagen binaria representada por la matriz B es enviada a un proceso de esqueletizacion en el que en un sistema de coordenadas cuyos ambos ejes corresponden a ambos índices de la matriz, se calculan trazados de líneas a lo largo de los cuales los valores bij son iguales y después de ello se genera una tabla de puntos de corte que reproduce la posición espacial de los puntos de corte de los trazados de línea en el sistema de coordenadas.

- con ayuda de un procedimiento iterativo a partir de la tabla de puntos de corte generada a partir de una toma se calcula entonces un trazado de una superficie modelo para la superficie reflectante considerada.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08012399.

Solicitante: VDEH-BETRIEBSFORSCHUNGSINSTITUT GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: SOHNSTRASSE 65 40237 DÜSSELDORF ALEMANIA.

Inventor/es: MULLER, ULRICH, COEN,GUNTHER,DR, KRAMBEER,HAGEN, POLZER,JAN DR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES... > Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización... > G01B11/25 (mediante la proyección de un patrón, p. ej.franjas de Moiré, sobre el objeto (G01B 11/255 tiene prioridad))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES... > Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización... > G01B11/30 (para la medida de la rugosidad o la irregularidad de superficies)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS... > G01M11/00 (Ensayo de aparatos ópticos; Ensayo de aparatos y estructuras por métodos ópticos, no previstos en otro lugar)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL... > LAMINADO DE METALES (operaciones auxiliares en relación... > Métodos y dispositivos de medida especialmente adaptados... > B21B38/02 (para medida de la planta o perfil de las láminas)

PDF original: ES-2526825_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de inspección de superficies para la detección de defectos de la superficie y/o medir la topografía de la superficie

El invento se refiere a un procedimiento de inspección de superficies para la detección de defectos de la superficie y/o medir la topografía de la superficie de superficies continuamente reflectantes.

La planitud de productos industriales, especialmente acero en banda o bandas de metal pertenece hoy a una de las características de calidad más importantes. La conservación de tolerancias de planitud muy estrechas es no solo una medida de la bondad del producto listo para la venta, sino que también es una suposición para el desarrollo sin problemas de los procesos de mecanización, especialmente en el desarrollo de procesos cuya automatización aumenta continuamente. La detección online de la planitud de procesos de mecanización de bandas, por ejemplo en el proceso de laminación o en el proceso de mecanización que sigue a éste así como la optimización de la planitud mediante sistemas de control y regulación pertenece por ello a las misiones más prioritarias para la mejora de la calidad.

En el campo de la mecanización de bandas de metal se conocen diferentes procesos para la detección online con técnicas de medición de la planitud de bandas, y en aplicación industrial, como por ejemplo procesos ópticos que trabajan sin contacto, que hacen posible la medición sobre bandas quasi libres de tracción, cuando se trata de bandas con superficies no reflectantes o por ejemplo procedimientos basados en tensiones, en los cuales con los llamados rodillos de medida se calcula la distribución de tensiones en la banda bajo tracción.

Para la medición online de la superficie en estas bandas de metal se utilizan cada vez más puntos de medida ópticos los cuales trabajan según el principio de proyección por tiras. Como resultado, estos sistemas de medición suministran la forma de la superficie como un matriz Z,¡ (X¡, Yj). Con ello se puede calcular, entre otros, una llamada distribución longitudinal la cual a su vez es utilizada como magnitud de medida para la regulación de un tren de laminación. En laminación de bandas los campos de medida son, en la práctica, por lo general de 2m x 2m de tamaño. Mediante la medición superficial en un determinado instante (tiempo de iluminación de la cámara) se llega a que no exista ninguna falsificación del resultado de la medición ocasionado por el propio movimiento del bien medido. Estos sistemas de medida son adecuados ciertamente solo para la medición de tales superficies, las cuales absorben luz por lo menos parcialmente difusa. Los sistemas no pueden ser utilizados para la medición de superficies altamente reflectantes, como por ejemplo acero inoxidable o aluminio.

Por el documento DE 196 43 018 A1 se conoce un dispositivo para acero reflectante con una unidad de inspección para medir defectos de planitud, que presenta una cámara y una retícula de luz a través de la que pasa la luz emitida por una fuente luminosa. El dispositivo presenta además una banda de metal reflectante que se mueve. La cámara y la retícula de luz están dispuestas de tal manera que la dirección visual de la cámara está dirigida hacia una zona por la que se mueve una superficie de la banda de metal reflectante. La retícula de luz está situada de tal manera y asociada con esa zona de tal manera que el paso de los rayos de los rayos visuales de la cámara lleva desde la cámara a través de la superficie de la banda de metal hasta superficie de la retícula de luz. El foco de la cámara está ajustado sobre la retícula.

Ante este historial, el invento tiene como base la misión de proponer un procedimiento de inspección de superficies para detectar defectos de las superficies y/o medir la topografía de superficie de superficies continuas, que también puede ser utilizado para superficies altamente especulares. Preferentemente el procedimiento debe estar diseñado de tal manera que pueda ser construido robusto. De manera ideal solo necesita una única toma por cada medición. Además, de manera ideal la inversión en calibración debe ser mínima.

Esta misión será resuelta por el procedimiento de inspección de superficies según la reivindicación 8. Diseños ventajosos están reproducidos en las reivindicaciones secundarias.

El Invento se aprovecha especialmente de la propiedad de las superficies especulares de reflejar los rayos de luz de acuerdo con la Ley de la reflexión. Se preverá una cámara que esté orientada de tal manera que vea la imagen espejo de una pantalla igualmente prevista (una placa pantalla) con una muestra estructurada en la superficie reflectante que hay que medir. Si la superficie reflectante es un plano entonces la cámara recibe la muestra de la placa pantalla sin distorsión. Modificaciones en el objeto medido reflejado, como por ejemplo, arcos, ondas, arcos

transversales o defectos de la superficie deforman la Imagen espejo de la placa pantalla. Según el procedimiento acorde con el invento se puede utilizar la deformación de la muestra de la placa pantalla en la fotografía tomada por la cámara, para el cálculo de la evolución de una superficie modelo para la superficie reflectante considerada.

Un dispositivo para una banda de metal reflectante con una unidad de inspección para detectar defectos de superficies y/o medir la topografía de superficies presenta una cámara y una pantalla sobre la que está representada una muestra. La dirección visual de la cámara está dirigida hacia una zona por la que se mueve una superficie de la banda de metal reflectante que se mueve. La superficie de la pantalla sobre la que se representa la muestra está orientada hacia esa zona, de tal manera que el paso de rayos de los rayos de la vista de la cámara lleva desde la cámara a través de la superficie de la banda de metal reflectante hasta la superficie de la pantalla. La cámara está entonces enfocada sobre la superficie de la pantalla. Por motivos de claridad, en esta descripción y en las reivindicaciones se describen todos los vectores o indicaciones de dirección en contra de la dirección de extensión de la luz en la dirección visual de la cámara, o sea, según el tipo de la llamada "secuencia de rayos inversa".

Como reflectante se denomina una superficie o una banda de metal en la que es válida la ley de la reflexión. Estas superficies pulidas poseen, respecto de la longitud de onda de la luz, pequeñas estructuras rugosas. En superficies rugosas la radiación se dispersa de manera difusa.

El dispositivo puede estar equipado con solo una única cámara, puesto que el procedimiento de inspección de superficies acorde con el invento no necesita la observación de las superficies reflectantes desde varias direcciones de observación. Igualmente el dispositivo puede estar equipado con una única pantalla. Esta puede estar montada fija en el dispositivo y para la realización de la Inspección no necesita ser movida.

En una forma constructiva preferida la muestra está aplicada fija sobre la pantalla, por ejemplo, impresa sobre la pantalla. Puede estar prevista una fuente de luz que Irradie la pantalla.

En una forma constructiva alternativa, la muestra puede ser proyectada sobre la pantalla mediante un proyector, por ejemplo, un proyector con avance de diapositivas.

Preferentemente la pantalla es opaca. Como alternativa la pantalla puede estar formada por un display LCD Iluminado por detrás o una pantalla de plasma.

En una forma constructiva preferida la muestra es, partiendo de la zona de medida, una retícula, por ejemplo una malla en cruz. La construcción de la muestra como retícula facilita la valoración de la toma de la cámara. Sin embargo, como muestra se pueden utilizar también otras muestras... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de inspección de superficies para la detección de defectos de la superficie y/o medir la topografía de la superficie de superficies continuamente reflectantes, especialmente superficies reflectantes de bandas de metal, especialmente bandas de metal en movimiento, en el que

una cámara hace una toma de una muestra representada sobre una pantalla, que está diseñada de tal manera que representa como minimo puntos de corte de líneas, en donde

la dirección visual de la cámara está dirigida hacia una zona de la superficie reflectante y

la superficie de la pantalla sobre la que está representada la muestra está situada y orientada hacia esa zona de tal manera que el paso de rayos de los rayos visuales de la cámara lleva desde la cámara a través de la superficie reflectante hasta la superficie de la pantalla y

la cámara está enfocada sobre la superficie de la pantalla,

en donde la toma quedará depositada como matriz A en la que cada valor a¡j corresponde con el valor medido que la cámara ha tomado en el lugar de pixel i¡j, en donde el valor máximo I del índice i corresponde al número de lugares de pixel en una primera dirección de ensanchamiento de la superficie de toma de la cámara y el valor máximo J del índice j corresponde al número de lugares de pixel en una segunda dirección de ensanchamiento.

la matriz A es transformada en una matriz B mediante una binarización en donde cada valor b¡j tiene o el valor 1 o valor 0.

La imagen binaria representada por la matriz B es enviada a un proceso de esqueletizacion en el que en un sistema de coordenadas cuyos ambos ejes corresponden a ambos índices de la matriz, se calculan trazados de líneas a lo largo de los cuales los valores b¡j son iguales y después de ello se genera una tabla de puntos de corte que reproduce la posición espacial de los puntos de corte de los trazados de línea en el sistema de coordenadas.

con ayuda de un procedimiento Iterativo a partir de la tabla de puntos de corte generada a partir de una toma se calcula entonces un trazado de una superficie modelo para la superficie reflectante considerada.

2. Procedimiento de Inspección de superficies según la reivindicación 1, caracterizado por que la superficie modelo está representada por un polinomio de Chebyshev bldlmenslonal.

3. Procedimiento de Inspección de superficies según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que cada punto de corte en la tabla de puntos de corte n un sistema de coordenadas con un índice que lo define y sus coordenadas x- e y-,

4. Procedimiento de inspección de superficies según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la muestra está aplicada fija sobre la pantalla.

5. Procedimiento de inspección de superficies según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la muestra es proyectada sobre la pantalla mediante un proyector.

6. Procedimiento de inspección de superficies según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la muestra presenta una retícula homogénea y como minimo una marcación que se diferencia respecto de la retícula homogénea. 7

7. Procedimiento de inspección de superficies según la reivindicación 6, caracterizado por que la muestra presenta una retícula homogénea y una única marcación que se diferencia respecto de la retícula homogénea.

8. Procedimiento de inspección de superficies según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la muestra presenta una malla en cruz en la que los espacios intermedios de malla no están construidos rectangulares sino redondos.

9. Procedimiento de inspección de superficies según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la binarizacion se lleva a cabo dinámicamente.