DE19506526A1 - Verfahren zum Erkennen eines Oberflächendefekts an einem Bauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Ober­ flächendefekts an einem Bauteil, wobei von einem optischen Gerät mit dem vom Oberflächendefekt kommenden Licht ein Bild erzeugt und dieses Bild dann untersucht wird.

Oberflächendefekte an Bauteilen, beispielsweise an Platten, sind häufig nur kleine Vertiefungen oder Erhöhungen. Bei ei­ ner optischen Untersuchung des Bauteiles sind derartige klei­ ne Vertiefungen oder Erhöhungen nur schwer zu erkennen. So­ wohl bei einer visuellen Betrachtung der Oberfläche als auch bei einer Untersuchung mit einer Videokamera und nachgeschal­ tetem Bildauswertesystem können kleine Oberflächendefekte häufig nicht erkannt werden.

Bisher war es üblich, die zu untersuchende Oberfläche schräg zu beleuchten, um Schatten der Oberflächendefekte zu erzeu­ gen, die besser als die Oberflächendefekte selbst zu erkennen sind. Mit einem solchen Verfahren erhält man aber keinen aus­ reichend genauen Hinweis auf den Ort und die wahre Größe des Oberflächendefekts, weil die erzeugten Schatten relativ groß sind.

Die Wirkung der sogenannten Kontrastumkehr beim Bau optischer Geräte ist aus §64 auf den Seiten 264 bis 270 in Hermann Slevogt, Technische Optik, Walter de Gruyter, 1974, bekannt. Dabei kommt es darauf an, daß die erzeugten Bilder stets ei­ nen möglichst großen Kontrast bei maximaler Bildschärfe auf­ weisen.

Nur um das optische Gerät optimal einzustellen und damit zu verbessern, wird einmalig eine Defokussierung des Geräts vor­ genommen. Die einmal gewählte Defokussierung wird nicht mehr geändert.

Den Kontrast des Bildes in Abhängigkeit von der Defokussie­ rung des optischen Gerätes gibt eine als solche bekannte Mo­ dulations-Transfer-Funktion (MTF) an. Ein negativer Kontrast in der Funktion bedeutet dabei eine Kontrastumkehr. Die MTF hat die Form einer Besselfunktion. Das erste Minimum dieser Funktion entspricht einem maximalen Bildkontrast nach Kon­ trastumkehr.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein optisches Verfah­ ren zum Erkennen eines Oberflächendefektes an einem Bauteil anzugeben, mit dem sehr kontrastschwache Defekte zuverlässig erkannt werden können.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das optische Gerät defokussiert wird bis der Modulations-Trans­ fer-Funktion (MTF), die den Bildkontrast des vom Gerät er­ zeugten Bildes in Abhängigkeit von der Defokussierung des Ge­ räts angibt, folgend vom optischen Gerät ein Bild erzeugt wird, auf dem eine Kontrastumkehr erfolgt ist und das erste Minimum der MTF erreicht ist.

Im Minimum der MTF ist der Kontrast maximal. Das mathematische Minimum sagt aus, daß der Kontrast nach einer Kontrastumkehr maximal ist.

Der Kontrast ergibt sich dabei aus dem Helligkeitsunterschied zwischen dem Bild des Defekts und dem Bild der Umgebung des Defekts. Nach einer Kontrastumkehr erscheinen helle Defekte im Bild dunkel und umgekehrt.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird eine Kontrastumkehr nicht eingesetzt, um ausgehend von einem bekannten Objekt, das beispielsweise ein Strichgitter ist, ein optisches Gerät optimal einzustellen. Vielmehr wird mit dem Verfahren nach der Erfindung ein zuvor unbekanntes Objekt, nämlich ein unbe­ kannter Oberflächendefekt, untersucht. Der Einsatz der Kon­ trastumkehr erfolgt nicht mit dem Ziel, ein optisches Gerät zu verbessern, sondern mit dem Ziel, ein bestimmtes Objekt kontrastreich darzustellen und dadurch zu erkennen. Dabei wird eine Verringerung der Bildschärfe in Kauf genommen. Die Defokussierung des Geräts wird beim Verfahren nach der Erfindung für jeden Oberflächendefekt, der erkannt werden soll, neu eingestellt. Es handelt sich nicht um eine einmalige Defokussierung des optischen Gerätes mit dem Ziel, das optische Gerät so zu verbessern, daß es stets kontrastreiche Bilder liefert.

Beispielsweise kann eine Voreinstellung des optischen Gerätes vorgenommen werden, indem zunächst ein Strichgitter mit be­ kannter Raumfrequenz (Linien pro Millimeter) untersucht wird. Dazu wird ein Strichgitter ausgewählt, bei dem die Linienab­ stände ungefähr den Durchmessern der zu erwartenden Oberflä­ chendefekten entsprechen. Es wird dann das optische Gerät de­ fokussiert bis ein Bild des Strichgitters erzeugt ist, auf dem eine Kontrastumkehr erfolgt ist und das erste Minimum der MTF erreicht ist. Auf dem Bild ist also der Kontrast nach der Kontrastumkehr maximal. Mit einer solchen Voreinstellung wird der Vorteil erzielt, daß beim Erkennen eines Oberflächende­ fekts dann nur noch kleine, weniger aufwendige Defokussierungen nötig sind. Bei handelsüblichen optischen Geräten muß nämlich für große Defokussierungen häufig das Gehäuse geöffnet werden, was aufwendig ist.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß durch den Einsatz der auf einem anderen Gebiet bekannten Kontrastumkehr ein Oberflächendefekt an ei­ nem Bauteil zuverlässig erkannt werden kann.

Zum Erkennen eines kontrastschwachen Oberflächendefekts wird das optische Gerät beispielsweise defokussiert bis das Bild eines hellen Oberflächendefekts dunkel erscheint. Dann hebt sich der Defekt vorteilhafterweise kontrastreich von seiner Umgebung ab.

Zur Defokussierung können in das optische Gerät beispielswei­ se optische Elemente verschiedener Brennweiten eingebracht werden. Die Defokussierung kann jedoch auch am optischen Ge­ rät selbst ausgeführt werden.

Infolge der Kontrastumkehr ergibt sich bei einem hellen Oberflächendefekt, der aufgrund eines schwachen Kontrastes nicht sichtbar ist, ein Bild mit einer dunklen Erscheinung am Ort der Defektstelle. Eine solche dunkle Erscheinung ist besser zu erkennen als der kontrastschwache Defekt am Bauteil selbst.

Durch den Einsatz der Kontrastumkehr kann man vorteilhafter­ weise selbst kontrastschwache Oberflächendefekte leicht er­ kennen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Erkennen eines Oberflächendefekts an einem Bauteil, wobei von einem optischen Gerät mit dem vom Oberflächendefekt kommenden Licht ein Bild erzeugt und dieses Bild dann untersucht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Gerät defokussiert wird bis der Modulations-Trans­ fer-Funktion (MTF), die den Bildkontrast des vom Gerät er­ zeugten Bildes in Abhängigkeit von der Defokussierung des Ge­ räts angibt, folgend vom optischen Gerät ein Bild erzeugt wird, auf dem eine Kontrastumkehr erfolgt ist und das erste Minimum der MTF erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Voreinstellung des optischen Gerätes ein Strichgitter mit be­ kannten Linienabständen, die ungefähr den Durchmessern der zu erwartenden Oberflächendefekten entsprechen, untersucht wird und daß dabei das optische Gerät defokussiert wird bis ein Bild des Strichgitters erzeugt wird, auf dem eine Kontrastum­ kehr erfolgt ist und das erste Minimum der MTF erreicht ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 zum Erkennen eines kontrastschwachen Oberflächendefekts, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Gerät defokussiert wird bis das Bild des Oberflächendefekts dunkel erscheint.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Defokussierung in das optische Gerät optische Elemente verschiedener Brennweiten eingebracht werden.