專利名稱：一種監(jiān)測(cè)表面結(jié)構(gòu)分布或空間顆粒分布的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能自動(dòng)檢查在表面上的結(jié)構(gòu)分布或在空間中的顆粒分布的方法。當(dāng)檢查結(jié)果偏離規(guī)定狀態(tài)后，能在處理處或在遠(yuǎn)處自動(dòng)發(fā)出警告信號(hào)和/或采取校正措施。本方法適用于自動(dòng)檢查表面如金屬或塑料表面進(jìn)行凈化、化學(xué)處理和/或表面涂膜的效果，在檢查時(shí)可不要人的配合。本方法可應(yīng)用在鋼鐵工業(yè)和汽車制造業(yè)檢查表面的轉(zhuǎn)變或表面涂層等方面。此外本發(fā)明還適用于檢查顆粒在噴射射束中的空間分布。其中一方面能自動(dòng)檢查噴射射束的孔徑角，另一方面能自動(dòng)檢查顆粒在噴射射束中的分布均勻性。本發(fā)明的方法也可應(yīng)用于溶液、懸浮液或熔體的噴射干燥或噴射凝固，目的是獲得體積-時(shí)間-收益三者的最佳狀態(tài)。噴射射束服務(wù)于對(duì)表面進(jìn)行盡可能均勻的涂層，而本發(fā)明的方法是用來(lái)保持涂層過(guò)程一直處在規(guī)定狀態(tài)中。
在已有技術(shù)中，已知一種表面的圖像用數(shù)字的形式儲(chǔ)存在一個(gè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存體中，而后從不同方面進(jìn)行自動(dòng)的圖像分析。例如美國(guó)專利說(shuō)明書US-A-4878114公開了這樣一種用于判別產(chǎn)品表面粗糙度的以處理機(jī)為基礎(chǔ)的光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一種照亮表面的可調(diào)節(jié)的光源、一個(gè)電視攝像機(jī)、一種將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字形式后存儲(chǔ)的儲(chǔ)存裝置和一種分析數(shù)字信號(hào)的處理機(jī)，由此確定表面粗糙度的參數(shù)。作為圖像分析的結(jié)果是唯一的能表示分析表面區(qū)段粗糙度特征的數(shù)字。但是該分析的結(jié)果不能說(shuō)明所測(cè)定的表面是否出現(xiàn)和何處出現(xiàn)與平均粗糙度相比的特別大的偏差。
歐洲專利說(shuō)明書EP-B-255177公開了這樣一種在以數(shù)字形式儲(chǔ)存的視頻圖像中自動(dòng)識(shí)別形成對(duì)照物體的方法。對(duì)此要確定高于背景值的界限值，高于此值才可作為屬于形成對(duì)照物體的圖像組元。該方法適用于識(shí)別在視頻圖像中的圖案。如果這些畸變不說(shuō)明與之有關(guān)的物體時(shí)，這種方法就不適合分析另一張類似的同一形狀的視頻圖像中畸變的出現(xiàn)和畸變?cè)诳臻g中的分布。
歐洲專利說(shuō)明書E-B-428751公開了一種判別紙張質(zhì)量的測(cè)量方法。該方法是判別紙張的光線穿透性并涉及有關(guān)紙張的結(jié)構(gòu)，包括用相機(jī)記錄一個(gè)光源穿透紙張區(qū)域的光線形成的圖像，其目的是為了將穿透光線的圖像轉(zhuǎn)為在圖像加工的計(jì)算機(jī)中的指示單位，也就是將穿透光線形成的圖像劃分為事先規(guī)定大小和數(shù)量的孔洞，其特征是計(jì)算強(qiáng)度的平均值和從每個(gè)孔洞中每個(gè)像素的強(qiáng)度計(jì)算每個(gè)孔洞的強(qiáng)度的一次方差的平均值，計(jì)算所有孔洞一次方差的平均值，計(jì)算所有孔洞的一次方差的二次方差和應(yīng)用對(duì)所有孔洞的二次方差作為結(jié)構(gòu)系數(shù)。該方法可以提供唯一的一種能描述穿透光線均勻性的和紙張結(jié)構(gòu)均勻性的特性參數(shù)，但該方法不能辨別各個(gè)缺陷和它們?cè)诩埫嫔系奈恢谩?br> 歐洲專利說(shuō)明書EP-B-159880公開了一種判別印在一個(gè)物體上的圖案(如字母)的致密度和均勻性的裝置。該裝置的特征是通過(guò)每個(gè)圖像像素的致密度掃描，計(jì)算圖案各個(gè)區(qū)段的致密度分布；檢查每個(gè)區(qū)段的致密度分布和檢查符合原定函數(shù)的密度分布，并歸一化處理這些區(qū)段密度分布，即將每個(gè)致密度分布除以在該區(qū)段中的總致密度值；在致密度分布基礎(chǔ)上對(duì)圖案的致密度和均勻度進(jìn)行量化處理，這些致密度分布根據(jù)經(jīng)過(guò)測(cè)量和歸一化方法得到，其中定義均勻度作為在圖案內(nèi)部經(jīng)歸一化的致密度變化的程度。該方法不能識(shí)別在圖案中是否出現(xiàn)局部缺陷及缺陷的位置。
在大量的工業(yè)過(guò)程中，產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)志是在這些過(guò)程后的產(chǎn)品應(yīng)有一盡可能均勻的表面或在過(guò)程中用顆粒填充的空間體積應(yīng)盡可能均勻，例如金屬或塑料表面的凈化處理和/或親水性處理。作為這些加工步驟的結(jié)果應(yīng)該在表面上覆蓋有盡可能均勻的水膜。如在表面圖像上形成了破壞均勻性的水滴時(shí)，這意味著這是一個(gè)有缺陷的凈化或親水性處理。
還有一些加工過(guò)程，如磷化處理，它的目的是為了防止金屬腐蝕，進(jìn)行一種金屬表面的化學(xué)轉(zhuǎn)變處理。如加工過(guò)程出現(xiàn)故障，就會(huì)在表面的均勻涂層上產(chǎn)生可察覺的缺陷點(diǎn)。在一個(gè)表面的圖像上，通過(guò)亮度與表面平均亮度的偏差就可指出缺陷點(diǎn)。這也適用于防腐蝕的涂層如漆層。如在均勻的涂層中出現(xiàn)可見的缺陷點(diǎn)如氣泡或凹坑，這樣該處的亮度值與表面平均亮度值相比就有嚴(yán)重的偏差。
在另一些加工過(guò)程中，由一個(gè)或多個(gè)噴嘴在空間噴射液滴或固體顆粒，其中重要的是確定在噴嘴旁的噴射射束的孔徑角和研究在噴射射束中顆粒的均勻空間分布。如果個(gè)別被堵塞的噴嘴前的空間中顆粒的密度比正常工作的噴嘴前的顆粒密度低時(shí)，由此就指示出該噴嘴已被堵塞。如果噴射的目的是通過(guò)噴射干燥或噴射固化獲得產(chǎn)品，堵塞的噴嘴就會(huì)導(dǎo)致較小的體積-時(shí)間-收益。如果噴射服務(wù)于將顆粒盡可能均勻地噴涂在表面上，堵塞噴嘴也會(huì)導(dǎo)致不均勻的表面涂層。在噴射液滴或固體顆粒進(jìn)行表面涂層時(shí)，噴射射束是否具有一指定的孔徑角，會(huì)對(duì)涂層過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性和涂層的質(zhì)量有影響。
在表面處理過(guò)程中，表面均勻性或在噴射射束中顆粒的均勻分布或射束的孔徑角通?？赏ㄟ^(guò)表面目測(cè)或?qū)娚渖涫M(jìn)行直接目測(cè)判別或通過(guò)攝影照片來(lái)判別，這些操作均要求有人的參與。如果沒有足夠的勞動(dòng)力時(shí)，就不能進(jìn)行連續(xù)的目測(cè)檢查。通常這只能在一定的時(shí)間進(jìn)行檢查，這樣在二次檢查時(shí)間之間，就有可能生產(chǎn)有缺陷的產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)地、連續(xù)地監(jiān)測(cè)加工過(guò)程或生產(chǎn)過(guò)程的方法。其中，以均勻的表面外觀或以顆粒的均勻空間分布作為本監(jiān)測(cè)方法監(jiān)控結(jié)果的質(zhì)量目標(biāo)，并能在出現(xiàn)缺陷時(shí)發(fā)出警告信號(hào)和/或分析缺陷的產(chǎn)生原因和盡可能消除這些生成缺陷的原因。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種檢查表面結(jié)構(gòu)分布和顆粒在空間分布的方法，其特征在于a)用光學(xué)方法或電子方法制作至少一張二維的分布圖像，將圖像分解成像素并將每個(gè)像素的亮度值用數(shù)字形式存儲(chǔ)在一個(gè)大型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；b)將圖像或該圖像的一個(gè)區(qū)段按規(guī)定數(shù)量分成以行排列的圖像組元，其中每個(gè)圖像組元至少包括四個(gè)像素；c)通過(guò)圖像組元的各個(gè)像素亮度的平均值測(cè)定每個(gè)圖像組元的平均亮度值；d)沿著規(guī)定的第1行圖像組元測(cè)定毗領(lǐng)圖像組元的平均亮度值之間的差異，該差異值記錄在可機(jī)讀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上和/或輸出圖表在圖中獲得所屬的圖像組元的位置與差異值的空間相關(guān)關(guān)系，并且在需要時(shí)進(jìn)行下述步驟；e)將其它行列的圖像組元按事先規(guī)定的數(shù)量重復(fù)d)的步驟，這些行列大體上均平行于規(guī)定的第1行列。
在a)步驟中“至少制作一張二維圖像”的含義是要記錄一張分布圖像或多張分布圖像。判別基本平的表面分布通常一張圖像已經(jīng)足夠。為了判別空間分布或一個(gè)嚴(yán)重彎曲的平面上的分布，記錄二張或多張圖像是有利的。它們相互按規(guī)定的角度組成圖像平面，由此可以從不同的視向判別平面或空間分布。優(yōu)選使用視頻攝像機(jī)制作圖像。通過(guò)調(diào)整視頻攝像機(jī)的焦距和/或相機(jī)與待判別物體的距離可以調(diào)整圖像區(qū)段。如果要判別物體的很小圖像區(qū)段，如檢查金屬表面轉(zhuǎn)化處理，這時(shí)可以要求在視頻攝像機(jī)上裝有顯微鏡裝置。當(dāng)然該方法的前提是，要描繪的表面或要攝像的空間區(qū)域有足夠好的照明，如為了攝像或以數(shù)字形式存儲(chǔ)圖像信息的裝置可以使用類似美國(guó)專利說(shuō)明書US-A-4878114中所公開的裝置。
在b)步驟中，可以將圖像或規(guī)定的圖像區(qū)段按事先選定的數(shù)量分解成成行排列的圖像組元。最大的圖像組元數(shù)量由所應(yīng)用的攝像機(jī)的分辨率決定。在下文中將由分辨率決定的最小可能的標(biāo)志為像素，它有一個(gè)亮度值(灰度值)。圖像可以被分解成很多的圖像組元，其中它有多個(gè)像素。在根據(jù)本發(fā)明的方法中優(yōu)選包括二個(gè)或多個(gè)像素的圖像組元。先求各個(gè)像素的亮度值之和，再除以像素?cái)?shù)，這樣可得到每個(gè)圖像組元的平均亮度值(灰度值)。通過(guò)對(duì)一個(gè)圖像組元的兩個(gè)或多個(gè)像素的平均值計(jì)算處理，可以減少背景本底影響。優(yōu)選一個(gè)圖像組元包括至少4個(gè)像素，優(yōu)選成對(duì)排列。根據(jù)不同的問(wèn)題，圖像組元可以包括更多的像素。
為了在下一個(gè)d)步驟中獲得一個(gè)有意義的結(jié)論，要求每排圖像組元含有至少二個(gè)圖像組元。而選擇每排含有較多的圖像組元是有利的，如在區(qū)域中有約10至約200個(gè)的圖像組元，更優(yōu)選每排含有約15至約100個(gè)圖像組元。實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)，原則上分析唯一一排的圖像組元已經(jīng)足夠。如果將圖像或圖像區(qū)段分解成兩個(gè)或多個(gè)行列，由于把更大的表面區(qū)段或空間區(qū)域的情況包括在內(nèi)進(jìn)行分析，這樣可得到可靠的結(jié)論。將圖像或圖像區(qū)段分解成圖像組元的行列數(shù)與每行含有的圖像組元數(shù)相同是有利的。這就是說(shuō)將圖像或圖像區(qū)段分解成約10至約200行，更優(yōu)選分解成約15行至約100行。
選擇的圖像組元愈大，即每一個(gè)圖像組元包括更多的像素，背景雜色被平衡得愈好。但是要避免選擇的圖像組元大于期待的缺陷點(diǎn)的大小。如圖像組元大于缺陷點(diǎn)時(shí)，就有識(shí)別不出這種缺陷點(diǎn)的危險(xiǎn)。圖像組元的數(shù)量和大小與所記錄圖像的表面和空間區(qū)段均有關(guān)聯(lián)。一般描繪一個(gè)面積或空間區(qū)段的邊長(zhǎng)在約1mm和約5m之間是有利的。通過(guò)攝像機(jī)與物體有一相應(yīng)的間距、物鏡的焦距和必要時(shí)通過(guò)裝置顯微鏡，可以調(diào)節(jié)當(dāng)時(shí)的圖像區(qū)段。如果使用這種方法判別如化學(xué)表面處理的結(jié)果，在10×10cm區(qū)域大小記錄與描繪表面和區(qū)段是有意義的。如判別在表面上的涂層或噴射射束的均勻性，在30×30cm區(qū)域內(nèi)的圖像區(qū)段特別適宜。
在c)步驟中，將圖像組元各個(gè)像素的亮度值求和，然后除以像素?cái)?shù)得到每個(gè)圖像組元的平均亮度值(灰度值)。由此減小背景雜色影響。如果達(dá)不到此要求時(shí)，可以在求平均值前后，應(yīng)用計(jì)算過(guò)濾過(guò)程，如高斯過(guò)濾器或傅立葉過(guò)濾器。例如可以應(yīng)用最初引用的歐洲專利說(shuō)明書EP-B-255177中公開的高斯過(guò)濾器。在根據(jù)本發(fā)明方法的范圍中，只有在例外情況下，要求使用這種過(guò)濾處理。
在d)步驟中產(chǎn)生實(shí)際的用于判別均勻性或識(shí)別不均勻的標(biāo)準(zhǔn)。此外從d)步驟的結(jié)果中可以測(cè)定噴射射束的孔徑角，這在以后將詳細(xì)敘述。根據(jù)本發(fā)明方法記下或輸出毗鄰圖像組元亮度值之間的差異值，它能識(shí)別在描繪的平面上或空間區(qū)段中，何處出現(xiàn)大的毗鄰圖像組元亮度值的差異值。特別高的毗鄰圖像組元亮度值的差異值表明在均勻性方面出現(xiàn)了畸變。對(duì)點(diǎn)狀缺陷，如在漆層上出現(xiàn)氣泡或凹坑或在磷化結(jié)晶層上出現(xiàn)白點(diǎn)(透明的凹坑狀缺陷處)，它可識(shí)別這些缺陷的位置、數(shù)量空間分布。如果在有缺陷面邊緣的每排圖像組元上出現(xiàn)毗鄰組元亮度值特別大的差異，就可判別該處出現(xiàn)線狀缺陷或面積缺陷如在涂層面的未涂處或出現(xiàn)其它型式的涂層處。如在各排圖像組元上出現(xiàn)特別大差異的位置能連成一連線時(shí)，則可識(shí)別為線缺陷。如果每排圖像組元，通常為2個(gè)，出現(xiàn)了毗鄰圖像組元亮度值特別大的差異值，則可判別為小于圖像區(qū)段的面缺陷，它可指示缺陷面的開始處和終結(jié)處。在一個(gè)毗鄰組元亮度值差異的圖表示二維圖像中概括地描述這種特別顯著的有缺陷面的差異值。
當(dāng)然必須事先規(guī)定何種毗鄰圖像組元亮度差異值作為背景雜色影響。何種差異的閾值可認(rèn)為是缺陷。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，如由光源強(qiáng)度決定的圖像基本亮度不起作用，因?yàn)樵跍y(cè)定毗鄰圖像組元亮度值差異時(shí)，絕對(duì)亮度已經(jīng)消失。但是在描繪的表面或空間區(qū)段上有一盡可能均勻的照明，這在任何情況下均是有利的。這樣可減少陰影。光源安放在為記錄用的攝像機(jī)周圍，優(yōu)選應(yīng)用2至4個(gè)光源。如果不可能有這樣有利的光源布置時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算，所謂的“照相校正”來(lái)修正在記錄平面或空間區(qū)段上的不均勻照明。其方法是，在測(cè)定毗鄰圖像組元平均亮度值之間的偏差之前，從圖像組元平均亮度值測(cè)量前的每單個(gè)像素的亮度值中或從各個(gè)圖像組元的平均亮度值中減去一個(gè)規(guī)定的校正值，也可在亮度值上加上一個(gè)規(guī)定的校正值。此處屬于各個(gè)像素或圖像組元的校正值是描述圖像或圖像區(qū)段上的一個(gè)數(shù)學(xué)上的面。校正值或該值所處的面可以基本上由所有的像素或圖像組元來(lái)計(jì)算也可通過(guò)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)選擇法獲得。校正值或該值所處的面可以根據(jù)各個(gè)觀察的亮度值的最小二次誤差，從顯示校正值面的補(bǔ)償平面中測(cè)定。由此這種影響可以用計(jì)算法得到補(bǔ)償，在一個(gè)傾斜的照明中，圖像的一部分區(qū)域整體地暗于其它部分。
為了識(shí)別缺陷，不僅要考慮記錄線狀圖像，而且要考慮較大的平面區(qū)段。這樣在e)步驟中按事先根據(jù)特性而選定的數(shù)量，對(duì)其它行列的圖像組元重復(fù)進(jìn)行d)步驟的測(cè)定，這些行列基本上平行于規(guī)定的第1行列。如分析的圖像區(qū)段是矩形的，特別是方形的，則優(yōu)選進(jìn)行平行的行列測(cè)定。如果攝像機(jī)的視向不是盡可能地垂直于要記錄的表面或要記錄的噴射射束軸，這樣記錄出來(lái)的圖像有一種透視畸變。在這種情況下，優(yōu)選進(jìn)行分析的圖像區(qū)段和各個(gè)圖像組元不是矩形的，而是選擇梯形的，這樣每個(gè)圖像組元要與記錄物體的或體積區(qū)段的相似面積相適應(yīng)。在這些情況中，圖像組元行列的走向不是強(qiáng)制地一定要平行，而是相互可以組成一定的小角度，這樣可消除表面或噴射射束的透視畸變描述。
在沿著基本平行的圖像組元進(jìn)行圖像分析時(shí)，如果線狀或面狀缺陷的邊緣偶爾與所選擇的圖像組元行列接近平行，就可能分辨不出這些形式的缺陷。為了消除這種危險(xiǎn)，建議沿著至少一行或優(yōu)選兩行或多行的圖像組元進(jìn)行分析(即確定毗鄰圖像組元亮度值的差異)，它們與選定的第1行圖像組元組成優(yōu)選在約60°至約120°的區(qū)域角度，更優(yōu)選在約90°區(qū)域中組成的角度。由此可以識(shí)別出在平面上沿不同方向的毗鄰圖像組元之間亮度值的特別嚴(yán)重的差異，這種的判別方法也更加可靠。
根據(jù)本發(fā)明的方法，可以應(yīng)用于如檢查金屬或塑料表面上的結(jié)構(gòu)分布。為此優(yōu)選盡可能平的表面區(qū)段，另一方面優(yōu)選盡可能垂直的視向進(jìn)行記錄。正如上面所述的，在選擇各個(gè)圖像組元時(shí)只有考慮了透視視域的問(wèn)題后，這樣在彎曲的平面或有一斜視向的記錄的評(píng)估才是合適的。在這些情況中，優(yōu)選各個(gè)圖像組元的大小基本上與記錄物體的面積大小相同。此外應(yīng)用了已敘述過(guò)的光源照明校正，在彎曲表面上的檢查也是有利的。在每種情況下，考慮的推薦數(shù)值、相機(jī)視向和/或光源照明時(shí)要考慮避免在判別的圖像中產(chǎn)生陰影。
舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明方法可應(yīng)用于檢查金屬或塑料表面經(jīng)凈化和/或親水處理后的效果。經(jīng)上述處理后在離開處理工作區(qū)以后的表面上應(yīng)有一層均勻液體覆蓋層。相反地由于處理得不干凈和/或親水處理稍差的地方均可看到水膜裂開，最后匯集形成水滴或水紋。在記錄的表面圖像上，在相應(yīng)的照明下，可以識(shí)別出這些與均勻背景發(fā)生偏差的亮度值。通過(guò)本發(fā)明方法測(cè)定的毗鄰圖像組元亮度值之間產(chǎn)生的差異可以識(shí)別出這些缺陷的位置。
進(jìn)行檢查的金屬或塑料表面還要進(jìn)一步進(jìn)行化學(xué)處理(如凈化處理或改變表面化學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)化處理)或進(jìn)行涂層。如對(duì)金屬表面可以進(jìn)行有色形成的化學(xué)處理、用一般的酸溶液或絡(luò)合的氟化酸溶液處理、用過(guò)渡金屬化合物溶液處理或進(jìn)行形成膜或不形成膜的磷化處理。對(duì)技術(shù)上重要的金屬表面，如鐵板、鋼板、涂鋅或涂鋅合金鋼板、鋁板和鋁合金板上進(jìn)行防腐蝕處理的步驟已經(jīng)是很熟悉的。這些過(guò)程應(yīng)用于金屬制造工業(yè)如鋼鐵工業(yè)或在金屬加工工業(yè)中如汽車制造業(yè)或在家電工業(yè)中，目的是為了按一般慣例改善防腐性能。根據(jù)本發(fā)明方法的特殊應(yīng)用領(lǐng)域是在汽車制造業(yè)中判別形成磷酸鹽涂層的質(zhì)量。觀察到的缺陷有損壞磷化層均勻性的缺陷。這些缺陷主要是點(diǎn)狀形的，如所謂的“磷化白點(diǎn)”，此缺陷呈扁平坑狀。它可在磷化處理不好的或不夠致密的磷化層的地方形成。對(duì)這些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)選表面區(qū)段的大小為10×10cm。將這圖像分解成很多的圖像組元，約0.5至約2mm大小的磷化層白點(diǎn)足可作為單個(gè)缺陷來(lái)識(shí)別。
此外本發(fā)明的方法還可考慮用于檢查使用可交聯(lián)的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行涂層的金屬或塑料表面。一個(gè)典型例子是一種如電泳漆形式的漆層。但是也可以通過(guò)浸入到漆池或通過(guò)噴漆來(lái)進(jìn)行。通常這種形式的漆層在涂漆完成后通過(guò)加熱、紅外線照射或光化學(xué)處理來(lái)硬化，其中相應(yīng)的活性分子相互結(jié)合后交聯(lián)。這種類型的漆層也可以有不同的缺陷，如過(guò)去敘述過(guò)的點(diǎn)狀缺陷，如在漆層中的氣泡或凹坑，還有在漆層上的塵粒或污物顆粒壓出的漆層凹痕。在相應(yīng)的照明下，這些有缺陷的漆層對(duì)光線的反射與沒有缺陷的漆層不同，用這種方法可以在漆層圖像中發(fā)現(xiàn)不同亮度的位置。根據(jù)本發(fā)明的方法可以識(shí)別出毗鄰圖像組元亮度突出的差異值。通過(guò)在各行列的圖像組元中亮度突出差異值的系統(tǒng)分布可以識(shí)別過(guò)去敘述過(guò)的面狀缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在檢查的工作步驟(凈化、化學(xué)處理和涂層)完成后就可對(duì)檢查的平面記錄一張圖像，并對(duì)這張圖像進(jìn)行分析。在一些表面只有很少變化的過(guò)程(凈化、形成微薄涂層的轉(zhuǎn)化處理)中，圖像的亮度分布主要由金屬表面結(jié)構(gòu)本身決定。例如熱浸鍍鋅鋼板就是這種情況，金屬表面的亮度分布主要受鋅層結(jié)晶結(jié)構(gòu)影響。在檢查這些類型的物體時(shí)，為了改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明方法的結(jié)論，值得推薦在本身圖像分析前，用計(jì)算方法去除底部結(jié)構(gòu)的影響。為此將檢查工作步驟之前的表面圖像與該工作步驟完成后的同一平面圖像進(jìn)行對(duì)照比較。在化學(xué)處理或涂層前按a)步驟制作第1張圖像。在上述處理結(jié)束后，在金屬或塑料表面上至少接近的位置上按a)步驟制作第2張圖像。在實(shí)現(xiàn)步驟b)和c)前或后，對(duì)第2張圖像的二張圖像進(jìn)行按計(jì)算法的至少近似重疊，在二張圖像上尋找能識(shí)別出的金屬表面和塑料表面上的特征位置，這些特征位置在二張圖像上至少近似地重疊。在第2張圖像上進(jìn)行d)步驟和有需要時(shí)進(jìn)行e)步驟前，從第2張圖像中的相應(yīng)像素或圖像組元的亮度值減去第1張圖像中相應(yīng)像素的亮度值和相應(yīng)圖像組元的平均亮度值。
為此要求將2張圖像至少盡可能好地重疊在一起，使2張圖像上的相應(yīng)圖像組元盡可能好地重疊。但是一般也不要求這二張圖像準(zhǔn)確到一張圖像的每個(gè)像素與另一圖像的相應(yīng)像素重疊在一起。根據(jù)圖像組元的不同大小，數(shù)量級(jí)從0.1mm至數(shù)mm的偏差還是可以允許的。作為2張圖像計(jì)算法上重疊的特征點(diǎn)可以是通過(guò)彎曲或折疊產(chǎn)生的角、棱或小面積的接縫如點(diǎn)焊縫。
也可選擇另一種對(duì)2張圖像進(jìn)行計(jì)算法上重疊的方法，即一張圖像慢慢地相對(duì)于另一張圖像移動(dòng)，直至總是相疊的移動(dòng)圖像區(qū)段的亮度差異值的平方值達(dá)到最小。但是這種計(jì)算很復(fù)雜，所以不太適宜于快速的質(zhì)量檢查中。
本發(fā)明方法例如可以應(yīng)用于凈化過(guò)程、化學(xué)轉(zhuǎn)化方法和涂層的質(zhì)量檢查。例如可以確定，何種毗鄰圖像組元亮度差異值范圍可以看作正常范圍。一種較大差異值的范圍可以定義為控制范圍。如果每個(gè)圖像上的毗鄰圖像組元的亮度差異值達(dá)到n次均處在這個(gè)控制范圍中，此處n是一個(gè)規(guī)定大于1的數(shù)字，這種情況還是可以接受的。如果差異值多于n次地處在控制范圍中或至少一個(gè)差異值超過(guò)控制范圍后，則可以自動(dòng)進(jìn)行下述操作中的一項(xiàng)i)在工作處或離工作處較遠(yuǎn)的地點(diǎn)發(fā)出警告信號(hào)；ii)至少對(duì)a)步驟前的對(duì)金屬或塑料表面進(jìn)行處理或涂層的手段中的一種進(jìn)行復(fù)查；iii)關(guān)閉進(jìn)行凈化和/或親水處理、化學(xué)處理或涂層的設(shè)備。
當(dāng)然也可以同時(shí)啟動(dòng)i)和ii)或i)和iii)二個(gè)步驟，此外根據(jù)本發(fā)明的方法規(guī)定，優(yōu)選將處在正常范圍、控制范圍或控制范圍以外的毗鄰圖像組元亮度值之間的差異值數(shù)字持續(xù)地記錄在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存體上。制圖時(shí)優(yōu)選地將測(cè)定物體的差異值保留原順序排列，例如可應(yīng)用可機(jī)讀的線條碼，其中有關(guān)的物體可以是如鋼線圈或其中的一段或在汽車制造業(yè)中的某種汽車。此外還可能自動(dòng)記錄和儲(chǔ)存，這些均是質(zhì)量檢查和質(zhì)量保證所要求的。
此外還可看到，在本發(fā)明方法的實(shí)施過(guò)程中，可以識(shí)別毗鄰組元亮度值之間差異值的發(fā)展過(guò)程趨勢(shì)。例如先于實(shí)施本發(fā)明方法前的處理步驟(凈化、轉(zhuǎn)化處理、涂層等)中如果質(zhì)量逐步出現(xiàn)問(wèn)題，這樣就可以從一張接一張的圖像，如一輛汽車車身接一輛汽車車身識(shí)別出，愈來(lái)愈多的差異值落到正常范圍之外。如果確定有這種行為，根據(jù)本發(fā)明的方法規(guī)定其控制系統(tǒng)在工作處和/或遠(yuǎn)離工作處發(fā)出警告信號(hào)。
在工作處發(fā)出警報(bào)信號(hào)就是指在企業(yè)內(nèi)部發(fā)出實(shí)施本發(fā)明方法的警告信號(hào)。相反地遠(yuǎn)離工作處是指在企業(yè)外部的地方實(shí)施本發(fā)明的方法。遠(yuǎn)離工作處也可以指在企業(yè)外部的地方來(lái)檢查或監(jiān)控藉助本發(fā)明方法檢查的處理步驟，如遠(yuǎn)離工作處可以指生產(chǎn)應(yīng)用于表面處理步驟中的化學(xué)試劑工廠。通過(guò)這種方法，可使化學(xué)試劑的生產(chǎn)廠經(jīng)常得到有關(guān)信息，了解在有關(guān)應(yīng)用這些化學(xué)試劑的相應(yīng)處理步驟中，應(yīng)用人員是否按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。
如果在檢查區(qū)中毗鄰圖像組元亮度值的差異超過(guò)最大可允許數(shù)值或確定差異值已落在控制范圍以外的區(qū)域，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(控制系統(tǒng))開始實(shí)施本發(fā)明的方法，可以選擇進(jìn)行ii)步驟，至少對(duì)先于a)步驟前進(jìn)行的處理手段或涂層手段中的一項(xiàng)進(jìn)行復(fù)查。如果處在控制范圍的差異值已經(jīng)增加了規(guī)定的數(shù)值，本發(fā)明方法的控制系統(tǒng)可以自動(dòng)地啟動(dòng)。
在檢查過(guò)程中還要注意到，較大數(shù)目的毗鄰圖像組元亮度值之間的突出差異值是否是獨(dú)立的，這也許顯示很多點(diǎn)狀的缺陷位置或這些突出的差異值是否落在線上或轉(zhuǎn)化為面狀，并歸于單一的但擴(kuò)大的缺陷。根據(jù)不同的分析結(jié)果可以采取不同的措施，例如線狀缺陷還可能是允許的，而多個(gè)點(diǎn)狀缺陷是不允許的。
本發(fā)明方法還可應(yīng)用于例如檢查金屬表面上通過(guò)磷化處理形成涂層的質(zhì)量，措施ii)提供復(fù)查規(guī)定的磷酸鹽溶液池或前置的處理池的參數(shù)，如其上游的凈化或活化池的參數(shù)。如進(jìn)行清洗池、活化池、磷化池的規(guī)定參數(shù)的自動(dòng)分析。例如對(duì)凈化池下述參數(shù)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)進(jìn)行自動(dòng)分析，如堿度、表面活性劑含量和/或凈化池脂肪負(fù)荷。為此可以自動(dòng)啟動(dòng)分析方法，就如在德國(guó)專利申請(qǐng)19802725、19814500和19820800所公開的方法。與這些處理池檢查措施相聯(lián)系的，本發(fā)明方法還規(guī)定，如處理池的參數(shù)與規(guī)定值發(fā)生較大偏差時(shí)，就引入校正措施。
通過(guò)本發(fā)明的檢查方法與一種在控制系統(tǒng)測(cè)定出偏差后啟動(dòng)前置處理池的分析相結(jié)合，在需要時(shí)還有可能有對(duì)處理池的成分采取校正措施。這樣有可能自動(dòng)和連續(xù)地保證表面處理，而不用工作人員參與。這里值得推薦的是將實(shí)施本發(fā)明檢查方法的結(jié)果與超過(guò)一定偏差后啟動(dòng)的分析和校正措施儲(chǔ)存下來(lái)，目的是為今后評(píng)定的需要。
作為有價(jià)值的措施(iii)可以規(guī)定，當(dāng)在控制范圍中和/或以外的區(qū)域中，毗鄰圖像組元亮度值之間的差異值超過(guò)一個(gè)規(guī)定的數(shù)字后，控制系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)閉全部設(shè)備。其中優(yōu)選在工作處和/或在稍遠(yuǎn)處發(fā)出一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)，以使操作人員能盡可能快地人工操作設(shè)備和排除故障。
此外根據(jù)本發(fā)明的方法還可應(yīng)用于檢查顆粒在顆粒射束中的分布，其中至少檢查一張由一個(gè)或多個(gè)噴嘴噴射產(chǎn)生的顆粒射束的圖像，此時(shí)記錄圖像基本上垂直于噴射軸，這樣可避免較大的錯(cuò)誤的透視描述。正如上面所述的，細(xì)微的錯(cuò)誤透視描述可以通過(guò)將圖像分成圖像組元的方法來(lái)補(bǔ)償，其中每個(gè)圖像組元包含一個(gè)相同大小的噴射束和/或它的周圍空間區(qū)段。
特別在一種扇狀噴射束中，僅僅只要記錄1張噴射束圖像就已經(jīng)足夠，要盡可能垂直于扇平面記錄圖像。相反地在一個(gè)錐狀噴射束中優(yōu)選記錄2張或多張圖像，這些圖像是從不同的視向中記錄的。這意味著在這種情況下，1次或多次地對(duì)圖像重復(fù)本發(fā)明方法的a)至e)步驟。它們的圖像平面和其正交的平面相互組成事先規(guī)定的角度。在一個(gè)基本上呈錐狀的噴射束中，借助2張彼此基本垂直的圖像進(jìn)行本發(fā)明的方法已經(jīng)足夠。
其中涉及的問(wèn)題可以是噴射液滴問(wèn)題，它們從溶流或懸浮液中生成液滴，這些液滴在液滴射束中被干燥成固體顆粒。如果涉及的是熔體液滴問(wèn)題時(shí)，它們?cè)谝旱紊涫心坛晒腆w顆粒。第一種情況敘述的是噴射干燥方法，其中有價(jià)值材料的溶液或懸浮液在真空中和/或在提高溫度的區(qū)域中噴射，此時(shí)溶劑或懸浮劑蒸發(fā)，由此獲得粉狀的有價(jià)值材料。這種方法應(yīng)用于不同的工業(yè)中，例如應(yīng)用于營(yíng)養(yǎng)品工業(yè)中，應(yīng)用此法生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)品或食品粉末如奶粉和咖啡粉。此外這種噴射干燥方法在洗滌工業(yè)中通常用來(lái)獲得粉狀的洗滌劑衍生成分。
本發(fā)明的方法允許檢查噴射設(shè)備是否按標(biāo)準(zhǔn)工作、是否由于在噴嘴旁的磨損現(xiàn)象使噴射束的空間分布落到正常區(qū)域以外的區(qū)域或是否由于一組噴嘴中的單個(gè)噴嘴的堵塞在噴射束中出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。它也可檢查噴射過(guò)程是否處于最佳狀態(tài)或是否由于故障會(huì)降低產(chǎn)量。
此外涉及的問(wèn)題是噴射溶液、懸浮液或熔體中的液滴問(wèn)題。它們被噴射到表面上，在這些表面上生成一涂層，噴漆或噴懸浮液就是其中的例子。涉及的問(wèn)題也可以是固體顆粒，用它們來(lái)形成表面。它的實(shí)例就是粉末涂層。二種情況的噴射束中的不均勻性均可能形成表面上的不均勻涂層，由此降低質(zhì)量。
與上述的檢查表面處理過(guò)程的措施相似，在檢查顆粒在噴射束中分布時(shí)，在顆粒射束內(nèi)部的毗鄰圖像組元亮度值差異超過(guò)規(guī)定數(shù)值時(shí)，自動(dòng)地在工作處或稍遠(yuǎn)處發(fā)出警告信號(hào)。如何能確定圖像組元處在噴射束外部或內(nèi)部的問(wèn)題，將在以后的噴射束的孔徑角檢查的實(shí)施例中討論。由此不需要人力參與，可以自動(dòng)、連續(xù)地對(duì)噴射過(guò)程進(jìn)行檢查。
在另外的一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)用本發(fā)明的方法檢查由1個(gè)或多個(gè)噴嘴獲得顆粒噴射束的孔徑角。這對(duì)噴射干燥或噴射凝固過(guò)程非常重要。噴射束的扇狀面不能太小，否則干燥或凝固就不可靠或顆粒相互間有結(jié)成團(tuán)塊的危險(xiǎn)。另一方面噴射束的扇狀面也不能太大，這樣粘稠的液滴就會(huì)粘在噴射容器的墻壁上。噴射束的孔徑角原則上由噴嘴布置來(lái)確定，但是當(dāng)噴嘴有磨損或結(jié)皮時(shí)，就會(huì)有變化。此外噴射束孔徑角還與能否正確調(diào)整噴射壓力有關(guān)。
人們可以應(yīng)用噴射射束涂覆表面，如漆層或汽車中底部保護(hù)漆。此時(shí)同樣要注意有一個(gè)正確的噴射射束角度。只有在一個(gè)調(diào)整正確的噴射射束的孔徑角下，才能使已涂層的表面有足夠的均勻性或保持正確的涂層厚度。
為了測(cè)定噴射射束角度，首先測(cè)量為此記錄的噴射射束區(qū)段的寬度。通過(guò)噴射干燥生產(chǎn)大產(chǎn)量的產(chǎn)品如清潔劑，其噴射射束有巨大的擴(kuò)張，其范圍可達(dá)數(shù)束。因此為了測(cè)定孔徑角也必須記錄相應(yīng)的區(qū)段。邊長(zhǎng)最大可達(dá)5m的圖像區(qū)段是合乎目的的。在噴射射束應(yīng)用于噴漆在表面上形成漆層，或應(yīng)用于噴底板保護(hù)漆時(shí)，具有幾厘米到最高約1米的邊長(zhǎng)的圖像區(qū)段一般就足夠了。例如，在噴底板保護(hù)漆的個(gè)體實(shí)例中圖像區(qū)段的邊長(zhǎng)約為10cm至約50cm，特別在約30×30cm的范圍是合適的。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，為了檢查噴射射束角，優(yōu)選將垂直于噴射射束軸的圖像分解成很多行列。選擇每行列有足夠數(shù)量的圖像組元(每行列有約10至約200的范圍中，優(yōu)選約15至約100的圖像組元)并組成從圖像邊緣開始的毗鄰圖像組元亮度值之間的差異。在合適的照明下，僅僅是顯示背景的圖像組元亮度值的差異是相對(duì)較少的。毗鄰圖像組元亮度值差異，其中部分主要含有背景圖像，另一部分主要含有噴射射束圖像，它可以具有很高的數(shù)值。相反地，僅僅含有噴射射束的毗鄰圖像組元亮度值差異又可以相對(duì)地較少(只要噴射射束還是較均勻的)。在確定差異的方法中，從背景開始向噴射射束移動(dòng)，跨過(guò)噴射射束后，再到背景區(qū)域。最后較大的毗鄰圖像組元亮度之間差異值很大的可能與噴射射束邊緣相關(guān)。沿著一行列首先確定它為較少的毗鄰組元亮度值差異，在碰到噴射射束邊緣時(shí)，出現(xiàn)第1次高的差異值，接著在噴射射束區(qū)域中，差異值波動(dòng)較少，到達(dá)相應(yīng)于噴射射束邊緣時(shí)，又出現(xiàn)了特別高的差異值。當(dāng)然本發(fā)明方法的前提只要選擇足夠大的圖像區(qū)段，除了噴射射束圖像外，在噴射射束圖像的兩側(cè)還有背景的圖像。由此要求自動(dòng)控制，圖像產(chǎn)生上述差異值的模式。
這時(shí)優(yōu)選從最靠近噴嘴頭部的圖像行列開始計(jì)算毗鄰圖像組元亮度值差異。因?yàn)橐阎獓娮祛^的大小，因此，最易于確保噴射射束的圖像行列的中間區(qū)域包含噴射射束圖像和其兩邊的背景圖像。從噴嘴頭部開始，一行接一行地評(píng)定并檢查每下一行中，極端的毗鄰圖像組元亮度值之間差異是否均向外移動(dòng)。只要一直是這種情況即可，即一根圖像行列的二邊區(qū)域是背景，在中間區(qū)域中是噴射射束。當(dāng)毗鄰圖像組元的亮度值之間的極端差異已經(jīng)達(dá)到圖像行列的邊緣區(qū)域時(shí)，這時(shí)本方法就要中斷。因?yàn)橐l(fā)生這樣的危險(xiǎn)，圖像行列只含有噴射射束，而不含有背景。這樣在這些圖像行列中已經(jīng)不存在要找的信息。
從上述的說(shuō)明中，現(xiàn)在可以求得噴射射束的孔徑角，在各個(gè)圖像行列中，從毗鄰圖像組元亮度值之間的最初出現(xiàn)大差異值的點(diǎn)中，至少選擇2個(gè)最顯著的點(diǎn)組成的一直線，優(yōu)選幾個(gè)點(diǎn)組成補(bǔ)償線。與此相似，在各個(gè)行列中毗鄰圖像組元亮度值最后出現(xiàn)的大差異值的點(diǎn)被連成第二根直線或補(bǔ)償線。這二根直線可以看作為向量，由此通過(guò)應(yīng)用向量代數(shù)可以計(jì)算噴射射束的孔徑角。
在很多情況中并不需要知道準(zhǔn)確的噴射射束的孔徑角。而主要是檢查，孔徑角是否隨時(shí)保持在規(guī)定的范圍中。為此根據(jù)本發(fā)明方法可以先給出評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，在所選擇的圖像行列中，毗鄰圖像組元亮度值之間的最初的高差異值與最后的高差異值應(yīng)在何種范圍中。如果找到的亮度值差異的極限值偏向中間移動(dòng)，則噴射射束的孔徑角度小。如果它向外移動(dòng)，則噴射射束的孔徑角變大。
本發(fā)明方法的評(píng)定方法，可以通過(guò)噴射射束角的計(jì)算法，例如藉助向量計(jì)算法求得，也可以用最后敘述的比較方法，即在各個(gè)圖像行列上的極限差異的實(shí)際位置與規(guī)定的位置進(jìn)行比較。當(dāng)噴射角變化到定義域以外時(shí)，即超過(guò)或小于規(guī)定的噴射射束孔徑角的范圍時(shí)，可以啟動(dòng)下述的一項(xiàng)或多項(xiàng)操作i)發(fā)出一個(gè)警告信號(hào)；ii)改變噴射壓力，使噴射射束的孔徑角又恢復(fù)到規(guī)定的范圍；iii)改變噴射物的粘度，使噴射射束的孔徑角又恢復(fù)到規(guī)定的范圍；iv)變化噴射顆粒的電荷或改變噴嘴附近的電場(chǎng)，使噴射射束的孔徑角又恢復(fù)到規(guī)定的范圍；v)停止噴射。
在工作下或稍遠(yuǎn)處發(fā)出警告信號(hào)可以作為最普通的措施，其中規(guī)定，在噴射射束的孔徑角發(fā)生較小的偏離時(shí)，僅發(fā)出一個(gè)警告信號(hào)，但是不啟動(dòng)其它的操作。直至噴射角的偏離達(dá)到了規(guī)定的界限，可以自動(dòng)啟動(dòng)ii)至iv)步驟。如果噴射射束角超過(guò)或小于規(guī)定的邊界值時(shí)，按本發(fā)明方法規(guī)定此時(shí)完全中斷噴射過(guò)程。
對(duì)控制系統(tǒng)作出規(guī)定，是否應(yīng)該通過(guò)噴射壓力變化、通過(guò)噴射物粘度的變化(例如通過(guò)變化在噴嘴旁的溫度)或通過(guò)變化電荷來(lái)改變孔徑角。此外控制系統(tǒng)也規(guī)定，變化何種噴射條件才能擴(kuò)大或縮小噴射射束角。控制系統(tǒng)能自己選擇，采取何種措施能使噴射射束的孔徑角最可靠地恢復(fù)到規(guī)定范圍。為此控制系統(tǒng)可先后任意變化可能的噴射參數(shù)和通過(guò)噴射射束圖像分析來(lái)計(jì)算所采取的措施對(duì)噴射射束孔徑角產(chǎn)生的結(jié)果。
本發(fā)明方法還規(guī)定，在一些情況中，控制系統(tǒng)變化了噴射參數(shù)后，但仍達(dá)不到所希望的結(jié)果時(shí)，即刻發(fā)出警告信號(hào)(工作處和/或遠(yuǎn)離工作處)和同時(shí)提出可能采取的措施建議?？赡艿拇胧┛梢杂腥缜謇砘蚋鼡Q噴嘴。此外還規(guī)定，在這種情況下控制系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)選中斷噴射過(guò)程。
噴射射束孔徑角的監(jiān)測(cè)方法可以應(yīng)用于表面噴漆，特別是噴汽車底漆中。在噴底部保護(hù)漆層時(shí)，在噴射頭部區(qū)域變化底部保護(hù)層物質(zhì)的溫度可作為校正噴射射束孔徑角的一項(xiàng)有效措施。改變底部保護(hù)層物質(zhì)的溫度，對(duì)噴射射束孔徑角的作用明顯，因此該措施能很容易地校正孔徑角。
本發(fā)明方法的實(shí)施例中還規(guī)定，優(yōu)選儲(chǔ)存噴射射束孔徑角的檢查結(jié)果，其目的是為了今后的評(píng)定和/或質(zhì)量檢查。其中優(yōu)選記錄孔徑角與測(cè)定時(shí)間和/或物體涂層厚度的相關(guān)關(guān)系。
圖像區(qū)段的尺寸各為11×8cm。
圖2表示總是沿著圖中水平行的毗鄰圖像組元平均亮度值差異的計(jì)算結(jié)果。在

圖1上分圖的未經(jīng)損壞磷酸鹽層鋼板的上半張圖表與圖1下分圖的經(jīng)損壞的磷酸鹽層鋼板的下半張圖表相應(yīng)。在圖1中的沿水平行毗鄰圖像組元亮度值的差異又以水平線形式再現(xiàn)于圖2中。在圖1中各個(gè)圖像組元的水平行列相應(yīng)于圖2中各個(gè)行列。
在圖2上分圖中可看到?jīng)]有缺陷和均勻的磷磷酸鹽鋼板，只出現(xiàn)很少的毗鄰圖像組元平均亮度值的差異。相反地在圖1下分圖中磷酸層的損壞導(dǎo)致出現(xiàn)在圖2下分圖中看到，大的毗鄰圖像組元亮度值差異。磷酸鹽層缺陷由此可以自動(dòng)地識(shí)別，其毗鄰圖像組元亮度值差異超過(guò)一個(gè)規(guī)定的最低數(shù)值。同時(shí)在圖2下分圖中指出了磷酸層缺陷的程度和位置。
從這些圖中首先可以判別噴射射束的均勻性，其次可以檢查，噴射射束的孔徑角是否隨時(shí)間而變化。此外也可將不同時(shí)間記錄的視頻圖像在一起進(jìn)行比較，可檢查各個(gè)圖像中的噴射射束的邊緣是否在相應(yīng)的圖像組元內(nèi)。
從圖3上分圖中顯示的毗鄰圖像組元亮度值差異中可直接計(jì)算噴射射束角。其計(jì)算方法如下上述的噴射射束的邊界線可以通過(guò)下述的二個(gè)直線方程求得y＝a·x+b 和 y＝c·x+d噴射射束的α角為cosα=-(1+a·c)sqrt(1+a·a)·sqrt(1+c·c)]]>其中sqrt表示平方根函數(shù)。直線方程應(yīng)用的坐標(biāo)系統(tǒng)的方位和參考點(diǎn)，對(duì)測(cè)定孔徑角不起作用，可根據(jù)實(shí)際情況選定。但是二根邊界線必須顯示在同一的坐標(biāo)系統(tǒng)中，并且在物體中(此處在噴射射束中)離x軸和y軸的間距應(yīng)該相同。通常選擇坐標(biāo)系統(tǒng)為x軸精確地水平于所記錄的視頻圖像，y軸垂直于所記錄的視頻圖像。
圖4是按照?qǐng)D3的噴射法的應(yīng)用計(jì)算。圖4示意表示，在圖3上分圖中各個(gè)行列中最外邊的毗鄰圖像組元亮度值最大差異的位置。這些位置與噴射射束的邊界線相應(yīng)。其中給出了噴射射束的兩根邊界線和它的直線方程，由此通過(guò)向量代數(shù)計(jì)算噴射射束的孔徑角。在本實(shí)施例中為47°。
圖像的尺寸約為16×12cm上分圖以行列方式表示下分圖中毗鄰圖像組元亮度值差異相接的行列與相接的各圖像組元相對(duì)應(yīng)圖4上分圖顯示在圖3上分圖中噴射射束邊界的毗鄰圖像組元最外邊顯著的差異值的示意位置下分圖噴射射束孔徑角的計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種檢查表面的結(jié)構(gòu)分布或空間的顆粒分布的方法，其特征在于，a)用光學(xué)方法或電子方法制作至少一張二維的分布圖像，將圖像分解成像素并將每個(gè)像素的亮度值用數(shù)字形式存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；b)將圖像或該圖像的一個(gè)區(qū)段按規(guī)定數(shù)量分成成行排列的圖像組元，其中每個(gè)圖像組元包括至少四個(gè)像素；c)通過(guò)圖像組元的各個(gè)像素亮度值的平均值測(cè)定每個(gè)圖像組元的平均亮度值；d)沿著規(guī)定的第1行圖像組元測(cè)定毗鄰圖像組元的平均亮度值之間的差異，該差異值記錄在可機(jī)讀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上和/或以一種方式輸出圖表，使得在圖中獲得所屬圖像組元的位置與差異值的局部相關(guān)關(guān)系并且在需要時(shí)進(jìn)行下述步驟；e)將其它行列的圖像組元按事先規(guī)定的數(shù)量重復(fù)d)的步驟，這些行列大體上均平行于規(guī)定的第1行列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在測(cè)定毗鄰圖像組元平均亮度值之間差異之前，進(jìn)行一種照度校正，其中在測(cè)定圖像組元平均亮度值之前從每一個(gè)像素的亮度值或從各個(gè)圖像組元的平均亮度值減去一個(gè)事先選定的校正值或在亮度值上加上一個(gè)事先選定的校正值，其中所述各個(gè)像素或圖像組元相關(guān)的校正值描述圖像或圖像區(qū)段的一個(gè)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，選擇的圖像區(qū)段是矩形或梯形的，它們的邊長(zhǎng)長(zhǎng)度相應(yīng)于空間真實(shí)的長(zhǎng)度，在1mm至5m的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，對(duì)規(guī)定的第二行圖像組元重復(fù)d)和e)的步驟，此行列與規(guī)定的第一行圖像組元構(gòu)成在60至120°范圍內(nèi)的一個(gè)事先選定的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，可以檢查金屬表面或塑料表面的結(jié)構(gòu)的分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在檢查金屬表面或塑料表面時(shí)，經(jīng)過(guò)事先進(jìn)行的凈化和親水處理后檢查水滴的出現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在檢查金屬表面或塑料表面時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行化學(xué)處理或涂膜處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對(duì)金屬表面進(jìn)行了有色形式的化學(xué)處理、用一般的酸溶液和/或絡(luò)合的氟化物溶液處理、用過(guò)渡金屬化合物溶液處理或成膜或不成膜的磷化處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，金屬表面或塑料表面已用可交聯(lián)的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行涂膜處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中的任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在金屬表面或塑料表面上進(jìn)行凈化和/或親水化處理、化學(xué)處理或涂膜前按a)步驟制作第1張圖像，經(jīng)上述處理后在至少接近的金屬或塑料表面位置上按a)步驟制作第2張圖像，在進(jìn)行b)和c)步驟前和后，對(duì)二張圖像的至少第2張圖像通過(guò)在二張圖像上尋找金屬表面和塑料表面上的特征位置進(jìn)行計(jì)算重疊，這些特征位置在二張圖像上至少近似地重疊，在第2張圖像進(jìn)行d)步驟和需要進(jìn)行e)步驟以前，從第2張圖像中相應(yīng)的像素或圖像組元的亮度值減去第1張圖像中相應(yīng)像素的亮度值或圖像組元的平均亮度值。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在毗鄰的圖像組元的亮度值差異至少有一次或至少有n次超過(guò)規(guī)定的數(shù)目時(shí)，此n為規(guī)定的數(shù)值，則自動(dòng)地進(jìn)行下述的一項(xiàng)或多項(xiàng)操作i)發(fā)出警告信號(hào)；ii)至少對(duì)a)步驟之前的對(duì)金屬或塑料表面進(jìn)行處理或涂層的手段中的一種進(jìn)行檢查；iii)關(guān)閉進(jìn)行凈化和/或親水處理、化學(xué)處理或涂層的設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的方法，檢查在一個(gè)噴射射束中顆粒的分布，其特征在于，檢查至少一張由一個(gè)或多個(gè)噴嘴噴射產(chǎn)生顆粒射束的圖像，該圖像在基本上垂直于噴射軸時(shí)記錄。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，對(duì)圖像進(jìn)行一次或多次重復(fù)a)至e)步驟的操作，圖像平面互相之間形成特定的角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其特征在于，在噴射的顆粒為溶液或懸浮液的液滴時(shí)，這些液滴在射束中干燥成固體顆粒，或當(dāng)為噴射熔體液滴時(shí)，在射束中凝固成固體顆粒。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其特征在于，為了在表面上產(chǎn)生一層涂層，噴射到表面的顆粒為溶液、懸浮液或熔體的液滴。
16.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其特征在于，在噴射的顆粒為固體顆粒時(shí)，用這些顆粒在表面上生成了一層涂層。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，當(dāng)顆粒射束內(nèi)部的毗鄰圖像組元的亮度值差異超過(guò)規(guī)定的數(shù)值時(shí)，則自動(dòng)發(fā)出警告信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，要求檢查由一個(gè)或多個(gè)噴嘴噴射產(chǎn)生的顆粒射束的孔徑角。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，當(dāng)噴射射束的孔徑角超過(guò)或低于規(guī)定的角度范圍時(shí)，則自動(dòng)進(jìn)行下述的一項(xiàng)或多項(xiàng)操作i)發(fā)出一個(gè)警告信號(hào)；ii)改變噴射壓力，使噴射射束的孔徑角又恢復(fù)到規(guī)定的范圍；iii)改變噴射物的粘度，使噴射射束的孔徑角又恢復(fù)到規(guī)定的范圍；iv)改變噴射射束顆粒的電荷或改變噴嘴附近的電場(chǎng)，使噴射射束的孔徑角又恢復(fù)到規(guī)定的范圍；v)停止噴射。
全文摘要
一種監(jiān)測(cè)表面結(jié)構(gòu)分布或空間的顆粒分布的方法,其中用視頻技術(shù)制作分布的光學(xué)二維圖像,該圖像被分解成像素,測(cè)定每個(gè)像素的平均亮度和沿事先選擇的像素行列計(jì)算毗連的像素亮度值的差異。這些差異值被記錄在數(shù)據(jù)載體上和/或以一種方式輸出使差異值與圖像保持相互關(guān)系。由此可以研究在何處出現(xiàn)表面上結(jié)構(gòu)分布或在空間中顆粒分布的不均勻性。該方法可應(yīng)用于如表面均勻性判斷、表面缺陷檢測(cè)和檢查空間噴射的孔徑角和均勻性等方面。
文檔編號(hào)G06T7/00GK1322332SQ99811838
公開日2001年11月14日 申請(qǐng)日期1999年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月9日
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