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A u t o m A t i o n Abb. 5: 3D-Datensatz, aus dem die Blindenschrift-Punkte deutlich hervorstechen. Es ist leicht ersichtlich, dass über einen Höhenschwellwert zu niedrig geprägte Punkte sicher erkannt werden können. mögliche Wölbung der Faltschachtel zu erkennen und aus der Analyse zu eliminieren. Über ein Kalibrationsverfahren können die Punkthöhen mit einer Messsicherheit von einigen hundertstel Millimetern bestimmt werden. Im letzten Schritt müssen die Punkte den Braille-Zeichen zugeordnet werden. Hier hat sich der Zeichensatz „Marburg- Medium“ durchgesetzt, der Punktabstand, Zeichenabstand und Zeilenabstand definiert. Jedoch gibt es nicht nur Abweichungen von diesem Standard, sondern auch in der Punkteform: Die Punkte können pyramidenförmig, plateauartig abgeflacht oder rund sowie mit verschiedenen Durchmessern ausgeformt sein. Alle diese Punktformen werden erkannt. Der Braille-Definition gemäß werden die Punkte in einem Raster gesucht, das über die Blindenschrift gelegt wird, wobei diese auch leicht schräg präsentiert werden kann. Damit DotScan nicht am Bedarf der Faltschachtelindustrie vorbei entwickelt wurde, sind mehrere Präsentationszyklen bei der Fa. Kroha eingeplant worden. Zusätzlich hat Kroha zwei Mitbewerber, die Firmen August Faller KG und Theis GmbH & Co. KG eingeladen, damit möglichst alle relevanten Aspekte berücksichtigt werden. Schlussendlich waren alle drei Firmen äußerst zufrieden und sprachen eine Empfehlung zugunsten DotScan aus. Zu erwähnen ist noch, dass DotScan zwar zur 3D-Erfassung von Braille-Punkten entwickelt wurde, dass aber eine gleichzeitige Aufdruckkontrolle als Software-Erweiterung ohne Änderung der Hardware ebenfalls möglich ist. 52 Inspect 4/2006 Abb. 6: Blick in die Messkammer von DotScan. Man erkennt die vier telezentrischen Beleuchtungen, die das Messfeld gleichmäßig ausleuchten. Messfeld und Skaleneinheit befinden sich auf der Schublade. Zusätzlich können weitere kundenspezifischen Anpassungen an dem Basissystem vorgenommen werden, wie z. B. Bildfeldgrößenanpassungen, höher auflösende Kamera, mehrere Kameras, automatische Prüflingszuführungen (Feeder). Einschränkungen SfS liefert die 3D-Form des betrachteten Objekts, jedoch keine direkten absoluten Abstands- oder Höhenmaße, wie z. B. das Triangulationsverfahren. Informationen über die 3D-Form werden aus der Schattierung stetiger Oberflächen, d. h. weicher Konturen gewonnen. Auf steile Kanten und Hinterschneidungen, die Schatten werfen, ist der SfS-Algorithmus nicht ausgelegt. Braille-Punkte, aber auch andere Prägeschriften oder Schlagzahlen sind für dieses Verfahren optimal geeignet. Außerdem benötigt auch SfS, genauso wie andere optische Verfahren, optisch gutmütige Oberflächen. Ungünstig sind transparente oder auch halbtransparente Medien (z. B. Milchglas) sowie stark spiegelnde Oberflächen, da in dem Verfahren nur diffuse Reflektion berücksichtigt wird. Es zeigte sich jedoch, dass die Blindenschrift auch auf metallischen Patrizen und spiegelnden Faltschachteln gut gelesen wird. Bildaufnahme und Bedienung DotScan besteht weitestgehend aus Standard-Komponenten, die in ein kompaktes 19“-Rack integriert wurden. Im oberen Bereich des Racks ist ein Industrie-PC Abb. 7: Die grafische Oberfläche von DotScan wurde bewusst einfach gehalten. Die Bedienung ist entsprechend problemlos, insbesondere mit Hilfe der mitgelieferten Dokumentation. montiert und im unteren eine Schublade, in die die Prüflinge eingelegt werden. Dazwischen befindet sich der Messraum mit einer mittig positionierten hochauflösenden digitalen Kamera und vier symmetrisch angeordneten, telezentrischen LED-Leuchten. Nacheinander werden vier Bilder aufgenommen und im IPC gespeichert. Bei jeder Aufnahme ist eine der Leuchten eingeschaltet. Die Aufnahmezeit ist daher, verglichen mit scannenden Systemen, sehr kurz. Zur Reduktion störender spiegelnder Reflexe wird blaues Licht verwendet. Die vier Bilder werden nun, wie oben beschrieben, ausgewertet. Hervorzuheben ist ferner die Robustheit des Verfahrens und die mechanische Einfachheit, da keine beweglichen Teile erforderlich sind. In einer Messung kann ein Bildbereich mit einer Breite von bis zu 150 mm erfasst werden. Die Auswertezeit variiert mit der Breite des Bildbereichs; typische Werte sind ca. 300 ms.
Die Bedienung der grafischen Oberfläche (GUI) von DotScan (Abb. 7) wurde in enger Kooperation mit Vertretern der Faltschachtelindustrie, den Firmen Kroha, Faller und Theis, entwickelt. Deren Anregungen und Bedürfnisse wurden direkt umgesetzt. Im Vordergrund steht eine möglichst einfache Bedienung und 100 %-ige Detektion fehlerhaft geprägter Blindenschrift- Punkte. Besonders wichtig ist es, die Faltschachteln in der Form zu prüfen, wie sie einem Blinden letztendlich vorliegen, also von oben. Zur Inspektion muss ein Prüfling in das Prüffeld der Schublade eingelegt werden. Geprüft wird im Vergleich mit einer das Sollmuster enthaltenden pdf-Datei oder einem Referenztext. Die Ergebnisse können in einem Prüfbericht dokumentiert und ausgedruckt oder als pdf-Datei abgespeichert werden. Nur den Inhalt des Blindenschrifttextes anzuzeigen ist natürlich ebenfalls möglich – und zwar auch bei den zur Prägung verwendeten Patrizen. Neben dem deutschen Braille- Schriftsatz können über einen Menüpunkt auch weitere internationale, Schriftsätze ausgewählt werden. Zusammenfassung und Ausblick Mit DotScan wurde ein robustes, schnelles, bedienerfreundliches aber auch preiswertes Inspektions- und Lesesystem für Blindenschriften (Braille-Code) auf bedruckten Faltschachteln entwickelt. Grundlage ist die 3D-Formerfassung durch den Algorithmus „Shape from Shading“. Die Entwicklung des Systems wurde von Vertretern der Faltschachtelindustrie begleitet, so dass deren Bedürfnisse konsequent umgesetzt wurden. Die Einsatzmöglichkeiten dieser 3D-Formerfassung sind natürlich auch auf andere Aufgabenstellungen anwendbar, und zwar immer dann, wenn es um stetige, erhabene Strukturen geht. Mög- liche Einsatzbereiche sind die Vermessung oder Lesung von Prägeschriften (z. B. von Symbolen und Schriften auf Reifenwänden) und Schlagzahlen. Aber auch exotischere Anwendungen wie etwa die Analyse der Knittermuster von Textilien oder Oberflächentexturen sowie die Beurteilung von Oberflächenfehlern, wie z. B. Riefen oder Kratzer auch auf glänzenden Materialien, sind möglich. � Kontakt Dipl.-Inf. Sandra Söll, in-situ GmbH & Co. KG Dr. Helge Moritz, in-situ GmbH & Co. KG Prof. Dr. Hartmut Ernst, Fachhochschule Rosenheim A u t o m A t i o n in-situ GmbH & Co. KG, Sauerlach tel.: 08104/6482-30 Fax: 08104/6482-43 vision@in-situ.de www.in-situ.de Fachhochschule Rosenheim, Fachgebiete digitale Bildverarbeitung numerik und informatik, Rosenheim tel.: 08031/805-123 Fax: 08031/805-122 ernst@fh-rosenheim.de www.fh-rosenheim.de Inspect 4/2006 53
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