[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Inspizieren einer Objektoberfläche, insbesondere zum Inspizieren der Oberfläche eines Pulverbettes mit einer Vielzahl von Pulverpartikeln, mit den Schritten:

- Beleuchten der Objektoberfläche aus einer ersten Richtung und Aufnehmen eines ersten Bildes von der Objektoberfläche, wobei das erste Bild eine Vielzahl von ers- ten Pixelwerten aufweist, die die Objektoberfläche mit der Beleuchtung aus der ersten Richtung repräsentieren,

- Beleuchten der Objektoberfläche aus zumindest einer weiteren Richtung und Auf- nehmen von zumindest einem weiteren Bild von der Objektoberfläche, wobei das zumindest eine weitere Bild eine Vielzahl von weiteren Pixelwerten aufweist, die die Objektoberfläche mit der Beleuchtung aus der entsprechenden weiteren Rich- tung repräsentieren,

- Bestimmen eines ersten korrigierten Bildes von der Objektoberfläche unter Ver wendung der ersten und der weiteren Pixelwerte, wobei das erste korrigierte Bild eine Vielzahl von ersten korrigierten Pixelwerten besitzt, die die Objektoberfläche repräsentieren, wobei die ersten korrigierten Pixelwerte in Abhängigkeit von ersten Differenzen zwischen den ersten Pixelwerten und den weiteren Pixelwerten be stimmt werden, und

- Bestimmen von individuellen Eigenschaften der Objektoberfläche unter Verwen dung des ersten korrigierten Bildes.

[0002] Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Inspizieren von Objektoberflächen, insbesondere zum Inspizieren der Oberfläche eines Pulverbettes mit einer Vielzahl von Pulverpartikeln, mit einer ersten Beleuchtungsanordnung, die dazu eingerichtet ist, die Objektoberfläche aus einer ersten Richtung zu beleuchten, mit einer weiteren Beleuch tungsanordnung, die dazu eingerichtet ist, die Objektoberfläche aus zumindest einer weiteren Richtung zu beleuchten, mit einer Kamera, die dazu eingerichtet ist, ein erstes Bild und zumindest ein weiteres Bild von der Objektoberfläche aufzunehmen, wobei das erste Bild eine Vielzahl von ersten Pixelwerten aufweist, die die Objektoberfläche mit einer Beleuchtung aus einer ersten Richtung repräsentieren, und wobei das zumindest eine weitere Bild eine Vielzahl von weiteren Pixelwerten aufweist, die die Objektoberfläche mit einer Beleuchtung aus der entsprechenden weiteren Richtung repräsentieren, und mit einer Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, ein erstes korrigiertes Bild von der Objektoberfläche unter Verwendung der ersten und der weiteren Pixelwerte zu bestim men, und die ferner dazu eingerichtet ist, individuelle Eigenschaften der Objektoberfläche unter Verwendung des ersten korrigierten Bildes zu bestimmen, wobei das erste korrigier te Bild eine Vielzahl von ersten korrigierten Pixelwerten besitzt, die die Objektoberfläche repräsentieren, und wobei die ersten korrigierten Pixelwerte in Abhängigkeit von ersten Differenzen zwischen den ersten Pixelwerten und den weiteren Pixelwerten bestimmt werden. [0003] DE 10 2015 208 080 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Verfahren zur Reflexionskorrektur in einem Objektbild. Vorzugsweise wird das bekannte Verfahren im Zusammenhang mit digitalen mikroskopischen Bildern und entsprechenden Vorrichtungen verwendet. Das Objekt wird mit mindestens zwei verschiedenen Beleuchtungsmustern beleuchtet, wobei die verschiedenen Beleuchtungsmuster insbesondere Beleuchtungen aus verschiedenen Richtungen beinhalten. Anschließend wird eine Differenz zwischen korrespondierenden Pixelwerten von jeweils zwei Bildern bestimmt. Da das eigentliche Objekt unverändert bleibt, während sich Lichtreflexe an der Oberfläche des Objekts hingegen bei Beleuchtung aus unterschiedlichen Richtungen verändern, kann man auf diese Weise ein reflexions korrigiertes Bild bestimmen. Anschließend kann man individuelle Eigenschaften der Ob jektoberfläche unter Verwendung des reflexionskorrigierten Bildes besser bestimmen, als ohne Reflexionskorrektur.

[0004] Das bekannte Verfahren eignet sich grundsätzlich zum Inspizieren der Oberfläche eines

Pulverbettes, wie es in Verfahren zur additiven Herstellung von Werkstücken, verwendet wird, auch wenn DE 10 2015 208 080 A1 keinen Hinweis auf eine solche Anwendung ent- hält. Additive Verfahren zur Herstellung von Werkstücken werden zum Teil als 3D-Druck bezeichnet. Beim sogenannten selektiven Lasersintern (SLS) wird beispielsweise ein Pulverbett mit einer Vielzahl metallischer Pulverpartikel verwendet. Ausgewählte Pulverpartikel in dem Pulverbett werden mithilfe eines Laserstrahls geschmolzen und eine ge- wünschte Werkstoffstruktur wird so schichtweise hergestellt. Um möglichst homogene Werkstoffschichten zu erhalten und Risse, Poren, Dellen u.a. zu vermeiden, ist es wünschenswert, die Qualität des Pulverbettes vor dem Schmelzen der Pulverpartikel zu inspizieren. Eine Schwierigkeit hierbei sind zahlreiche Reflektionen und Schattenwürfe, die durch die metallischen Pulverpartikel verursacht werden können.

[0005] Das Verfahren aus DE 10 2015 208 080 A1 besitzt in so einem Zusammenhang den

Nachteil, dass in dem reflexionskorrigierten Bild Schatten verstärkt sind und dies die Inspektion der Oberfläche erschwert.

[0006] DE 10 2015 208 087 A1 offenbart ein weiteres Verfahren zum Erzeugen eines reflexionsreduzierten Bildes von einer Objektoberfläche. Auch in diesem Fall wird die Objektoberflä- che aus verschiedenen Richtungen beleuchtet und die verschiedenen Beleuchtungsbilder werden durch Addition oder Subtraktion miteinander verrechnet, um ein korrigiertes Bild von der Objektoberfläche zu erhalten. Das Verfahren benötigt eine recht hohe Anzahl an Beleuchtungsmustern aus mehreren parallelen und orthogonalen Richtungen und beinhal tet zudem das Erstellen von mehreren Farbverlaufsbildern, was recht aufwändig ist.

[0007] DE 10 2016 108 079 1 offenbart eine Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Objekt aus mehreren Richtungen zu beleuchten. Um Artefakte aufgrund von Verunreinigungen bei der winkelselektiven Beleuchtung zu reduzieren, wird das Leuchtfeld jeder Beleuchtungs anordnung mithilfe eines Filters aufgeweitet. Zum Inspizieren einer Objektoberfläche mit starken Reflexionen und Schattenwürfen, wie etwa der Oberfläche eines metallischen Pulverbettes, sind die vorgenannten Verfahren nicht optimal.

[0008] Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die die Inspektion einer Objektoberfläche mit einer Vielzahl von Reflexen und Schatten erleichtern. Es ist insbe sondere eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die die Inspektion der Oberfläche eines Objekts mit einer Vielzahl metallischer Pulverpartikel in einem Pulverbett ermöglichen.

[0009] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei ein erster Schwellenwert bereitgestellt wird, der einen ersten Helligkeitswertebereich definiert, und wobei die weiteren Pixelwerte in Abhängigkeit davon, ob sie in dem ersten Helligkeitswertebereich liegen oder nicht, verwendet werden, um die ersten korrigierten Pixelwerte zu bestimmen.

[0010] Gemäß einem weiteren Aspekt wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei in der Auswerteeinheit ein erster Schwellenwert bereitgestellt ist, der einen ersten Helligkeitswertebereich definiert, und wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die weiteren Pixelwerte in Abhängigkeit davon, ob sie in dem ersten Helligkeitswertebereich liegen oder nicht, zu verwenden, um die ersten korrigierten Pixel- werte zu bestimmen. [0011] Das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung basieren auf der Idee, mehrere Bilder von der Objektoberfläche, die aus verschiedenen Richtungen beleuchtet wurde, miteinander zu verrechnen, um ein relexions- und/oder schattenkorrigiertes Bild von der Objektoberfläche zu erhalten. Das korrigierte Bild soll also reduzierte Lichtreflexe und/oder reduzierte Schatten aufweisen, so dass die tatsächliche Objektoberfläche mit ihren individuellen Eigenschaften besser zu sehen ist und dementsprechend genauer inspiziert werden kann.

[0012] Beispielsweise können mithilfe des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung strukturschwache Unebenheiten der Objektoberfläche, kleine Dellen und/oder eine ungleichmäßi- ge Verteilung von Korngrößen leichter erkannt werden. Dadurch, dass die weiteren Pixelwerte in Abhängigkeit davon, ob sie in dem definierten ersten Helligkeitswertebereich liegen oder nicht, zum Bestimmen der korrigierten Pixelwerte verwendet werden, lässt sich die Verstärkung von Schatten bei der rechnerischen Korrektur von Reflexionen oder umgekehrt die Verstärkung von Lichtreflexen bei der rechnerischen Korrektur von Schatten reduzieren. Insbesondere können die weiteren Pixelwerte in Abhängigkeit davon, ob sie in dem ersten Helligkeitswertebereich liegen oder nicht, selektiv für die Berechnung von Differenzen von Pixelwerten verwendet werden. Sehr dunkle Schattenpixel können auf diese Weise bei der Korrektur von Lichtreflexen unberücksichtigt bleiben oder zumindest weniger stark gewichtet werden. Beispielsweise soll ein Pixelwert in dem weiteren Bild daher eine Mindesthelligkeit besitzen, wenn dieser Pixelwert zur rechnerischen Korrektur von Lichtreflexen verwendet werden soll, um eine übermäßige Verstärkung der Schatten in dem korrigierten Bild zu verhindern. Umgekehrt soll ein Pixel in dem weiteren Bild einen Pixelwert aufweisen, der unterhalb eines definierten Helligkeitsschwellenwertes liegt, wenn dieses Pixel zum Bestimmen eines schattenkorrigierten Bildes verwendet werden soll.

[0013] In einigen vorteilhaften Ausführungsbeispielen werden jeweils paarweise Differenzen zwischen den ersten Pixelwerten und den weiteren Pixelwerten bestimmt. Es ist aber auch möglich, Differenzen gruppenweise zu bilden, wie zum Beispiel zwischen Gruppen von ersten und zweiten Pixelwerten oder zwischen jeweils einem ersten Pixelwert und mehreren weiteren Pixelwerten. [0014] Wie weiter unten ausgeführt wird, kann die Berücksichtigung der weiteren Pixelwerte bei der Bestimmung der korrigierten Pixelwerte vorteilhaft mithilfe einer Gewichtsfunktion implementiert werden, die einen zur Korrektur geeigneten Helligkeitswertebereich definiert.

[0015] Das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung eignen sich daher besonders gut, um die Oberfläche eines Objekts zu inspizieren, das eine Vielzahl reflektierender und/oder schattenbildender Strukturen aufweist, wie etwa die Oberfläche eines zu einem Pulverbett aufgehäuften Metallpulvers. Das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung sind darauf jedoch nicht beschränkt und können gleichermaßen auch zum Inspizieren von anderen Objektoberflächen verwendet werden, wie etwa reflektierenden und/oder teilre- flektierenden Festkörperoberflächen und/oder Oberflächen mit ortsvariabler Lichtabsorption. Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.

[0016] In einer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das Aufnehmen von zumindest einem weiteren Bild von der Objektoberfläche das Aufnehmen einer Vielzahl von weiteren Bildern, wobei die Vielzahl der weiteren Bilder jeweils mit einer anderen Beleuchtung der Objektoberfläche aufgenommen werden, und wobei die ersten korrigierten Pixelwerte in Abhängigkeit von der Vielzahl von weiteren Bildern bestimmt werden.

[0017] In einem Ausführungsbeispiel dieser Ausgestaltung werden zwei weitere Bilder von der

Objektoberfläche aufgenommen und die Objektoberfläche wird bei der Aufnahme des ersten Bildes und bei der Aufnahme der zwei weiteren Bilder aus drei parallel zueinander versetzten Richtungen beleuchtet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Objektoberfläche aus vier verschiedenen "Hauptrichtungen'' beleuchtet, von denen jeweils zwei Hauptrichtungen entgegengesetzt zueinander liegen und die jeweils anderen zwei Hauptrichtungen orthogonal dazu. Mit anderen Worten wird die Objektoberfläche in diesem Ausführungsbeispiel aus vier umfänglich verteilten Hauptrichtungen beleuchtet. Innerhalb jeder Hauptrichtung wird die Beleuchtung in zumindest drei "Teilrichtungen" unterteilt, wobei die Teilrichtungen einer Hauptrichtung parallel zueinander liegen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Objektoberfläche also aus zwölf Beleuchtungsrich- tungen beleuchtet, von denen jeweils drei parallel versetzt zueinander liegen und entweder orthogonal oder entgegengesetzt zu den anderen Beleuchtungsrichtungen sind. Ein solches Ausführungsbeispiel ist besonders vorteilhaft zum Inspizieren einer Objektoberfläche, von der man erwartet, dass sie weitgehend homogen in Bezug auf alle Beleuch- tungsrichtungen erscheint. Zum Inspizieren von Objektoberflächen, bei denen man eine Inhomogenität bzw. definierte Eigenschaften in einer oder mehreren Vorzugsrichtungen erwartet, kann es hingegen vorteilhaft sein, die erste Beleuchtungsrichtung und die Viel- zahl der weiteren Beleuchtungsrichtungen in Abhängigkeit von der Vorzugsrichtung und/oder der erwarteten Inhomogenität zu verteilen.

[0018] Die bevorzugte Ausgestaltung besitzt in allen Ausführungsbeispielen den Vorteil, dass

Reflexe und/oder Schatten sehr weiträumig reduziert werden können. Zugleich lässt sich die rechnerische Erzeugung von künstlichen Artefakten in dem korrigierten Bild minimieren. Infolgedessen ermöglicht diese Ausgestaltung eine sehr genaue Inspektion der wahren Objektoberfläche.

[0019] In einer weiteren Ausgestaltung wird ein zweiter Schwellenwert bereitgestellt wird, der den ersten Helligkeitswertebereich definiert.

[0020] In dieser Ausgestaltung ist der o.g. Helligkeitswertebereich durch ein zweiseitig begrenztes Intervall von Helligkeitswerten definiert, die alle größer Null sind und alle auch unterhalb des maximalen Helligkeitswertes liegen, den der verwendete Kamerasensor erfassen kann. Mit anderen Worten wird in dieser Ausgestaltung ein zweiseitig begrenztes Intervall von Helligkeitswerten aus dem maximal vom Kamerasensor zur Verfügung gestellten Dynamikbereich ausgewählt, um durch Bildung von Differenzen zwischen insbesondere korrespondierenden Pixelwerten im ersten Bild und den weiteren Bildern ein schatten- und/oder reflexkorrigiertes Bild zu bestimmen. Die Ausgestaltung ist vorteilhaft, wenn sowohl Schatten als auch Reflexe in dem korrigierten Bild minimiert sein sollen.

[0021] In einer weiteren Ausgestaltung wird eine Gewichtsfunktion bestimmt, die repräsentiert, ob ein ausgewählter weiterer Pixelwert in dem ersten Helligkeitswertebereich liegt oder nicht, und die Differenzen zwischen den ersten Pixelwerten und den weiteren Pixelwerten werden mit der Gewichtsfunktion gewichtet, um die korrigierten Pixelwerte zu bestimmen. [0022] Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr effiziente Implementierung des neuen

Verfahrens und der neuen Vorrichtung. Darüber hinaus ermöglicht diese Ausgestaltung einen "gleitenden Übergang" zwischen Pixelwerten, die zur Bestimmung des korrigierten Bildes verwendet werden, um solchen, die zur Bestimmung des korrigierten Bildes unberücksichtigt bleiben sollen. Dies trägt dazu bei, künstliche Artefakte in dem korrigier- ten Bild zu reduzieren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gewichtsfunktion stetige und differenzierbare Flanken aufweist, die den Helligkeitswertebereich definieren, da hierdurch ein "weicher" Übergang bei der Auswahl der zur Bestimmung des korrigierten Bildes verwendeten Pixel erreicht wird.

[0023] In einer weiteren Ausgestaltung wird ein zweites korrigiertes Bild von der Objektober fläche unter Verwendung der ersten und der weiteren Pixelwerte bestimmt, wobei das zweite korrigierte Bild eine Vielzahl von zweiten korrigierten Pixelwerten besitzt, die in Abhängigkeit von zweiten Differenzen zwischen den ersten Pixelwerten und den weiteren Pixelwerten bestimmt werden, und wobei die individuellen Eigenschaften der Objektober- fläche unter Verwendung des ersten korrigierten Bildes und unter Verwendung des zweiten korrigierten Bildes bestimmt werden.

[0024] Das erste korrigierte Bild und das zweite korrigierte Bild dieser Ausgestaltung sind

verschieden voneinander. Daher werden die ersten korrigierten Pixelwerte und die zweiten korrigierten Pixelwerte mit unterschiedlicher Pixelauswahl und/oder unterschiedli chen Differenzen bestimmt. Die Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass ein optimiertes schattenkorrigiertes Bild und ein optimiertes reflexkorrigiertes Bild zur Verfügung gestellt werden können, was eine sehr detailgetreue Inspektion der Objektoberfläche in hellen und in dunklen Bereichen ermöglicht.

[0025] In einer weiteren Ausgestaltung wird ein dritter Schwellenwert bereitgestellt, der einen zweiten Helligkeitswertebereich definiert, und die weiteren Pixelwerte werden in Abhän gigkeit davon verwendet, ob sie in dem zweiten Helligkeitswertebereich liegen oder nicht, um die zweiten korrigierten Pixelwerte zu bestimmen, wobei der erste Schwellenwert und der dritte Schwellenwert verschieden voneinander sind. [0026] In dieser Ausgestaltung werden durch Definition von zwei verschiedenen Helligkeitswerte- bereichen unterschiedlich gewichtete Pixeldifferenzen bestimmt. Die beiden korrigierten Bilder basieren auf den unterschiedlich gewichteten Pixeldifferenzen. Die zwei Helligkeits- wertebereiche sind zumindest teilweise verschieden voneinander und können sich zu- gleich teilweise überlappen. Die Ausgestaltung ermöglicht eine sehr effiziente Implementierung des neuen Verfahrens.

[0027] In einer weiteren Ausgestaltung ist das erste korrigierte Bild ein schattenreduziertes Bild von der Objektoberfläche, während das zweite korrigierte Bild ein reflexkorrigiertes Bild von der Objektoberfläche ist, oder umgekehrt.

[0028] Wie bereits weiter oben angedeutet, ermöglicht die Inspektion einer Objektoberfläche so- wohl auf Basis eines schattenreduzierten Bildes als auch auf Basis eines reflexkorrigier- ten Bildes eine besonders detailgetreue Analyse der Objektoberfläche. Insbesondere kön nen geringe bzw. schwach ausgeprägte Höhenunterschiede der Objektoberfläche sowohl in den hellen als auch in den dunklen Bildbereichen zuverlässig erkannt werden.

[0029] In einer weiteren Ausgestaltung wird ein maximaler Helligkeitswert über alle ersten und weiteren Pixelwerte bestimmt, und der erste Helligkeitswertebereich wird relativ zu dem maximalen Helligkeitswert definiert. Vorzugsweise wird auch der zweite Helligkeitswertebereich, sofern verwendet, relativ zu dem maximalen Helligkeitswert definiert.

[0030] In dieser Ausgestaltung werden die Pixelwerte aus dem ersten Bild und aus den weiteren

Bildern auf einen über alle Pixelwerte bestimmten Maximalwert normiert. Diese Ausgestal tung ermöglicht eine effiziente Implementierung des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung, da der Helligkeitswertebereich sehr einfach in Bruchteilen, wie etwa Prozent angaben, definiert werden kann. .

[0031] In einer weiteren Ausgestaltung wird ein minimaler Reflexhelligkeitswert über alle ersten und weiteren Pixelwerte bestimmt, und der erste Schwellenwert liegt unter dem minimalen Reflexhelligkeitswert. [0032] In dieser Ausgestaltung werden zur Bestimmung des korrigierten Bildes im Wesentlichen diejenigen weiteren Pixelwerte ausgewählt, deren Helligkeit unterhalb des definierten Re flexhelligkeitswertes liegt. In dieser Ausgestaltung wird die Verstärkung von Reflexen bei der Bestimmung eines schattenkorrigierten Bildes auf sehr effiziente Weise begrenzt, indem besonders helle und insbesondere übersteuerte Pixel aus der Korrekturrechnung ausgeschlossen werden.

[0033] In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die zumindest eine weitere Richtung eine

zweite Richtung, die weitgehend parallel und seitlich versetzt zu der ersten Richtung liegt.

[0034] In dieser Ausgestaltung wird die Objektoberfläche aus zumindest zwei Beleuchtungsrich- tungen beleuchtet, die im Wesentlichen parallel zueinander liegen. Die Ausgestaltung trägt dazu bei, Lichtreflexe in definierter Weise "seitlich wandern" zu lassen, was eine sehr effiziente Reduktion von Schatten und/oder Reflexen in dem durch Differenzbildung bestimmten Bild ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist eine Implementierung mit drei seitlich versetzten, im Wesentlichen parallelen Beleuchtungen, wobei das erste Bild dann einen„rechten Nachbarn“ und einen„linken Nachbarn“ erhält und Reflexe oder Schatten würfe durch Differenzbildung der drei Bilder sehr wirkungsvoll minimiert werden können. Die Bezeichnung„rechter Nachbar“ verweist in diesem Zusammenhang auf ein weiteres Bild der Objektoberflächen, das mit einer nach rechts versetzten Beleuchtung aufgenom men wurde. Entsprechendes gilt für die Bezeichnung„linker Nachbar“.

[0035] Alternativ oder ergänzend kann die zumindest eine weitere Richtung eine zweite Richtung beinhalten, die weitgehend orthogonal zu der ersten Richtung liegt. Diese Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass Schattenwürfe und Reflexe an linear ausgedehnten Strukturen wirkungsvoll minimiert werden können.

[0036] In einer weiteren Ausgestaltung wird die Objektoberfläche mit Licht beleuchtet, das

überwiegend blaue Farbwellenlängen besitzt.

[0037] In dieser Ausgestaltung dominieren kurzwellige Lichtanteile aus dem sichtbaren

Spektralbereich gegenüber Lichtanteilen im mittleren (grünen) und längeren (roten) Wellenlängenbereich. Die Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass kurzwelliges Licht für ein günstigeres Verhältnis von Reflexion und Streuung sorgt, wenn es auf unterhalb der Wellenlänge mikrostrukturierte Oberflächen trifft, wie dies insbesondere bei Metallparti- keln der Fall ist. Somit ist die Rekonstruktion der wahren Objektoberfläche in dem korrigierten Bild weiter verbessert.

[0038] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0039] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der neuen Vorrichtung,

Figur 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des neuen

Verfahrens, und

Figur 3 beispielhafte Gewichtsverläufe, die in einem Verfahren gemäß Fig. 2 Verwendung finden können.

[0040] In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung in seiner Gesamtheit mit der

Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 besitzt eine erste Beleuchtungsanordnung 12 und eine zweite Beleuchtungsanordnung 14. Die Beleuchtungsanordnungen 12, 14 sind hier orthogonal zueinander angeordnet und derartig ausgerichtet, dass sie ein Objekt 16 mit einer Objektoberfläche 18 aus zwei orthogonalen Richtungen beleuchten können. Das Objekt 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Pulverbett mit einer Vielzahl von Pulverpartikeln 20. Prinzipiell kann die neue Vorrichtung und ein auf der neuen Vorrichtung ausgeführtes Verfahren aber auch zum Inspizieren von anderen Objekten einschließlich Feststoffobjekten verwendet werden. [0041] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Pulverbett 16 Bestandteil einer Vor richtung zur additiven Fertigung von Werkstücken sein, etwa einer Vorrichtung zum selek- tiven Lasersintern. Dementsprechend können die Pulverpartikel 20, die in Fig. 1 stark ver größert dargestellt sind, metallische Pulverpartikel sein. Die Inspektion einer Objektober fläche 18 mit einer Vielzahl derartiger Pulverpartikel ist aufgrund zahlreicher Reflexionen, die die metallischen Pulverpartikel in unterschiedlichen Richtungen erzeugen können, ei ne große Herausforderung.

[0042] Gerade im Zusammenhang mit der additiven Fertigung von Werkstücken unter

Verwendung eines Pulverbettes ist es von Interesse, die Objektoberfläche 18 effizient und möglichst genau zu inspizieren, um insbesondere Unebenheiten, Löcher, Dellen, Rakel- strukturen oder andere Inhomogenität vor dem Aufschmelzen der Pulverpartikel 20 zu erkennen. Vereinfacht sind bei der Bezugsziffer 22 zwei Unebenheiten in der Objektober fläche 18 dargestellt.

[0043] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt die Vorrichtung 10 zwei weitere

Beleuchtungsanordnungen (hier nicht dargestellt), von denen eine gegenüber der Be leuchtungsanordnung 12 und eine weitere gegenüber der Beleuchtungsanordnung 14 angeordnet ist. In diesen Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung 10 somit in der Lage, das Objekt 16 aus vier verschiedenen Hauptrichtungen zu beleuchten, was eine beson ders detailgetreue Rekonstruktion der Objektoberfläche 18 ermöglicht.

[0044] Alternativ oder ergänzend zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung könnte die Vorrichtung

10 in weiteren Ausführungsbeispielen ein Ringlicht mit einer Vielzahl von einzeln und/oder segmentweise ansteuerbaren Lichtquellen besitzen, wobei das Ringlicht (hier nicht dargestellt) beispielsweise oberhalb von der Objektoberfläche 18 und vorzugsweise um das Objekt 16 herum angeordnet ist, um ebenfalls eine Beleuchtung der Objektoberfläche 18 aus verschiedenen Richtungen zu ermöglichen. Darüber hinaus könnte die erste Beleuchtungsanordnung 12 prinzipiell beweglich relativ zu dem Objekt 16 angeordnet sein, um eine Beleuchtung des Objekts 16 aus verschiedenen Richtungen zu realisieren. Beispielsweise könnte das Objekt 16 auf einem Drehtisch angeordnet sein. Dementspre chend können die erste und die zweite Beleuchtungsanordnung 12, 14 im Sinne der vorliegenden Beschreibung auch durch eine einzelne Lichtquelle realisiert sein (identisch sein), die relativ zu der Objektoberfläche beweglich ist.

[0045] Die Beleuchtungsanordnungen 12, 14 in den in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispielen (sowie etwaige weitere Beleuchtungsanordnungen entsprechend der vorgenannten Beschreibung) besitzen hier jeweils eine Vielzahl von Lichtquellen 24, die einzeln und/oder segmentweise ein- und ausgeschaltet werden können. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lichtquellen LEDs, die segmentweise ein- und ausgeschaltet werden. Drei so definierte Segmente der Beleuchtungsanordnung 12 sind in Fig. 1 mit den Bezugsziffern 12a, 12b, 12c bezeichnet.

[0046] Die Segmente 12a, 12b, 12c stellen seitlich versetzte Beleuchtungsrichtungen zur Verfügung, von denen in Fig. 1 beispielhaft zwei versetzte Beleuchtungsrichtungen 26b, 26c bezeichnet sind. Die Beleuchtungsrichtungen 26b, 26c bilden somit voneinander verschie dene Beleuchtungsrichtungen, die aus einer gemeinsamen Hauptrichtung kommen. Dem gegenüber liegt die weitere Beleuchtungsrichtung 28, die mithilfe der Beleuchtungsanord nung 14 (genauer gesagt mithilfe eines Segments der Beleuchtungsanordnung 14) er zeugt wird, quer zu den Beleuchtungsrichtungen 26b, 26c. In bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Beleuchtungsrichtungen der Beleuchtungsanordnungen 12, 14 ortho gonal zueinander, während die "Teilbeleuchtungsrichtungen" 26b, 26c der jeweils einzeln schaltbaren Segmente einer Beleuchtungsanordnung parallel zueinander liegen. Prinzipiell können die Beleuchtungsrichtungen auch schräg zueinander liegen.

[0047] Die Vorrichtung 10 besitzt des Weiteren eine Kamera 30, die hier über der

Objektoberfläche 18 angeordnet ist. Die Kamera 30 ist dazu eingerichtet, mehrere Bilder von der Objektoberfläche 18 aufzunehmen, während die Objektoberfläche 18 aus den unterschiedlichen Richtungen 26b, 26c, 28 beleuchtet wird.

[0048] Mit der Bezugsziffer 32 ist eine Auswerte- und Steuereinheit bezeichnet, die hier die Kamera 30 und die Beleuchtungsanordnungen 12, 14 (und ggf. weitere Beleuchtungsanordnungen) steuert. Des Weiteren ist die Auswerte- und Steuereinheit 32 dazu eingerichtet, ein erstes korrigiertes Bild von der Objektoberfläche 18 unter Verwendung der aufgenom- menen Bilder zu bestimmen, indem hier korrespondierende Pixelwerte in den Bildern mit unterschiedlichen Beleuchtungen paarweise voneinander subtrahiert werden.

[0049] In bevorzugten Ausführungsbeispielen werden jeweils Pixelwertpaare subtrahiert, die jeweils gleiche Oberflächenpunkte der Objektoberfläche 18 repräsentieren. Insbesondere können diejenigen Pixelwerte, die ein definiertes Kamerapixel in den verschiedenen Bildern liefert, voneinander subtrahiert werden, um ein reflexionskorrigiertes und/oder schattenkorrigiertes Bild von der Objektoberfläche 18 zu erhalten. Vorzugsweise wird für eine Vielzahl von Bildpixeln, die die Kamera 30 liefert, jeweils paarweise eine Differenz der Pixelwerte in den verschieden beleuchteten Bildern berechnet, wie dies nachfolgend anhand Fig. 2 für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

[0050] Wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert wird, bildet die Auswerte- und Steuereinheit 32 nicht für alle Pixelpaare in den aufgenommenen Bildern eine Differenz. Vielmehr werden die weiteren Pixelwerte in Abhängigkeit davon, ob sie in einem definierten Helligkeitswer tebereich liegen, für eine Differenzbildung verwendet. Mit anderen Worten werden nur ausgewählte Pixelwerte zum Bestimmen des korrigierten Bildes verwendet. Dementspre chend besitzt die Vorrichtung 10 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 einen Speicher 34, in dem hier vier Schwellenwerte 36, 38, 40, 42 bereitgestellt sind. Die Schwellenwerte 36, 38 definieren hier einen ersten Helligkeitswertebereich. Die Schwellenwerte 40, 42 definieren einen zweiten Helligkeitswertebereich. Die Pixelwerte der aufgenommenen Bilder werden jeweils in Abhängigkeit davon, ob sie in dem ersten Helligkeitswertebereich und/oder in dem zweiten Helligkeitswertebereich liegen, verwendet, um ein erstes korrigiertes Bild und, wie nachfolgend erläutert wird, ein zweites korrigiertes Bild von der Objektoberfläche 18 zu bestimmen. Vorteilhaft ist das erste korrigierte Bild ein schattenkorrigiertes Bild und das zweite korrigierte Bild ist ein reflexkorrigiertes Bild oder umge- kehrt.

[0051] Es sei allerdings angemerkt, dass das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung nicht auf die Bestimmung von zwei (oder sogar mehr) korrigierten Bildern beschränkt sind. Prinzipiell sind das neue Verfahren und die entsprechende Vorrichtung auch verwendbar, um lediglich ein korrigiertes Bild von der Objektoberfläche 18 zu bestimmen. [0052] In einem Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens wird die Objektoberfläche 18 mit kurzwelligem Licht beleuchtet. Dementsprechend besitzen die Beleuchtungsanordnungen 12, 14 hier vorwiegend bläulich leuchtende Lichtquellen. Gemäß Schritt 50 wird die Objektoberfläche 18 aus einer ersten Richtung beleuchtet. Die erste Richtung kann beispielsweise die Beleuchtungsrichtung 26b gemäß Fig. 1 sein. Mithilfe der Kamera 30 wird gemäß Schritt 52 ein erstes Bild I aufgenommen. Anschließend wird die Objektoberfläche 18 gemäß Schritt 54 aus einer weiteren Richtung beleuchtet, beispielsweise aus der Be leuchtungsrichtung 26c gemäß Fig. 1. Mithilfe der Kamera 30 wird ein weiteres Bild J _k von der Objektoberfläche 18 aufgenommen, während die Objektoberfläche 18 aus der weite ren Richtung 26c beleuchtet wird. Gemäß Schritt 58 erfolgt hier dann eine Entscheidung, ob noch weitere Bilder von der Objektoberfläche 18 mit Beleuchtungen aus weiteren Richtungen aufgenommen werden sollen, etwa aus der Beleuchtungsrichtung 28 gemäß Fig.

1. Ggf. springt das Verfahren gemäß Schleife 60 zu Schritt 54 zurück. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen werden zumindest zwei weitere Bilder ^ und J ₂ aufgenommen, wenngleich eine höhere Anzahl k an weiteren Bildern J _k vorteilhaft sein kann.

[0053] Nach der Aufnahme aller gewünschten Bilder I, J _k wird in Schritt 62 ein maximaler Hellig- keitswert MH über alle Pixelwerte der aufgenommen Bilder I, J _k bestimmt. Der maximale Helligkeitswert MH wird nachfolgend bei der Bestimmung eines schattenkorrigierten und/oder reflexkorrigierten Bildes von der Objektoberfläche 18 vorteilhaft verwendet, um die Pixelwerte in den Bildern I, J _k als relative Helligkeiten, beispielsweise zwischen 0 und 1 , betrachten zu können. In anderen Ausführungsbeispielen kann Schritt 62 entfallen und die Pixelwerte der Bilder I, J _k können als absolute Werte verwendet werden.

[0054] In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird in den Schritten 64 bis 74 ein schattenkorrigiertes Bild SC von der Objektoberfläche 18 bestimmt, während in den Schritten 78 bis 84 ein reflexkorrigiertes Bild RC von der Objektoberfläche 18 bestimmt wird. Die Schritte 64 bis 74 und die Schritte 78 bis 84 sind in Fig. 2 parallel zueinander dargestellt und können prinzipiell parallel zueinander ausgeführt werden, wenn die Auswerte- und Steuereinheit 32 eine entsprechende Parallelverarbeitung ermöglicht. Alternativ hierzu können die Schritte 64 bis 74 einerseits und die Schritte 78 bis 84 andererseits nacheinander ausgeführt werden und es ist ebenso möglich, lediglich ein schattenkorrigiertes Bild SC oder ein reflexkorrigiertes Bild RC zu bestimmen, um in Anschluss daran individuelle Eigenschaften der Oberfläche 18 zu bestimmen.

[0055] Gemäß Schritt 64 werden ein erster Indikatorwert US _k und ein zweiter Indikatorwert VS _k bestimmt. Vorteilhaft kann der Indikatorwert US _k folgendermaßen bestimmt werden:

US _k = 1 (l-J _k <0) 1 (J _k -l<MH 0.1 ) (J _k -I)/0.1/MH + 1 (J _k -l>0.1 MH), wobei die Funktion 1 (...) den Wert 1 liefert, wenn die in der Klammer angegebene Bedingung erfüllt ist, und den Wert 0 liefert, wenn die Bedingung in der Klammer nicht erfüllt ist. Der Indikatorwert US _k wird für alle korrespondierenden Pixelpaare der Bilder I, J _k , die bei der Bestimmung des schattenkorrigierten Bildes SC ausgewertet werden sollen, bestimmt und besitzt den Wert 1 , wenn ein betrachtetes Pixel in einem Bild J _k um mehr als 10 % heller ist als das entsprechende Pixel in dem Bild I. Der Prozentwert bezieht sich dabei auf den maximalen Helligkeitswert MH und er bildet einen Schwellenwert, der eine Grenze eines Helligkeitswertebereichs definiert.

[0056] Der hier angenommene Schwellenwert in der Größe von 10 % ist beispielhaft und kann in anderen Ausführungsbeispielen kleiner oder größer gewählt werden. Für relative Hellig keiten eines betrachteten Pixels in dem Bild J _k zwischen 0 und dem angenommenen Schwellenwert wird durch die obige Formel ein stetiger Übergang realisiert. Grob gesagt signalisiert der Indikatorwert US _k mit dem Wert 1 , wenn ein betrachtetes Pixel in einem Bild J _k heller ist als das entsprechende Pixel in dem ersten Bild I, wobei aufgrund des Schwellenwertes von 10 % gewährleistet ist, dass jeweils ein "deutlicher" Unterschied in der Helligkeit zwischen den betrachteten Bildpixeln besteht.

[0057] Der zweite Indikatorwert VS _k wird vorteilhaft folgendermaßen berechnet:

VS _k = 1 (0.1 <BL-J _k /MH) + 1 (0.1>BL-J _k /MH) 1 (J _k /MH<BL) (1 +((BL-0.1 ) - J _k /MH)/0.1 ), wobei BL (bright limit) einen weiteren Schwellenwert definiert. Der Indikatorwert VS _k besitzt den Wert 1 , wenn das betrachtete Pixel in dem Bild J _k einen relativen Helligkeitswert zwischen mindestens 0 und einem Maximalwert besitzt, der hier beispielsweise 10 % von MH unterhalb des Schwellenwerts BL MH liegt. Auch hier wird im Übergang zu dem oberen Schwellenwert BL vorteilhaft eine stetige Verbindung realisiert. Grob gesagt nimmt der Indikatorwert VS _k den Wert 1 an, wenn der Pixelwert eines betrachteten Pixels in ei- nem Bild J _k zwischen 0 und dem oberen Schwellenwert definiert durch BL liegt.

[0058] Gemäß Schritt 66 wird ein kombinierter Indikatorwert WS _k gemäß folgender Formel

WS _K = (US _k' VS _k ) ^{1 i2} aus den zuvor genannten Indikatorwerten bestimmt. Der kombinierte Indikatorwert WS _k verhindert, dass ein betrachtetes Pixel in einem Bild J _k in die weitere Rechnung einbezogen wird, wenn es zu hell oder zu dunkel ist. Der Exponent 1 repräsentiert hier eine Quadratwurzeloperation, die sich in einem Ausführungsbeispiel bei der Inspektion eines Me- tallpulvers als vorteilhaft gezeigt hat. Das Produkt kann prinzipiell aber auch ohne weitere Operation bestehen bleiben oder mit anderen Exponenten p<1 potenziert werden. Es kann darüber hinaus Anwendungen geben, bei denen Exponenten p>1 besser sind. Je nachdem ob der Exponent p>1 ist, wird ein Verlauf mit Werten nahe Null geglättet, oder bei Exponenten p<1 wird ein Verlauf mit Werten nahe 1 geglättet. Es ist also applikativ ein Exponent p>0 möglich. Besonders vorteilhaft ist ein Exponent 0<p<1.

[0059] Fig. 3 zeigt beispielhaft drei verschiedene Gewichtsverläufe des kombinierten Indikator wertes WS _k , wobei hier der obere Schwellenwert durch BL = 0,6 definiert wurde. Die durchgezogene Linie zeigt den Gewichtsverlauf für den Fall, dass das betrachtete Pixel in dem ersten Bild I schwarz ist, also den Pixelwert 0 besitzt. Die gestrichelte Linie zeigt den Fall, dass das betrachtete Pixel in dem ersten Bild I einen relativen Helligkeitswert von 0,3 besitzt. Die gepunktete Linie zeigt den Fall, dass das betrachtete Pixel in dem ersten Bild I einen relativen Helligkeitswert von 0,45 besitzt. Wie man anhand Fig. 3 erkennen kann, definiert der kombinierte Indikatorwert WS _k einen Helligkeitswertebereich 67, der hier rela- tiv zu dem maximalen Helligkeitswert MH in Prozent angegeben ist.

[0060] Gemäß Schritt 68 wird nun für alle betrachteten Pixelpaare in den Bildern I und J _k eine

Differenz RS _k gebildet, wobei diese Differenz mit dem kombinierten Indikatorwert WS _k gemäß nachfolgender Formel gewichtet wird

RS _k = (l-J _k ) ws _k Die Differenzwerte RS _k bilden jeweils einen Korrekturvektor für ein Pixel im ersten Bild, der mit dem kombinierten Indikatorwert WS _k gewichtet ist.

[0061] In bevorzugten Ausführungsbeispielen werden die Korrekturvektoren RS _k gemittelt, um ein schattenkorrigiertes Bild SC zu bestimmen. Aus diesem Grund wird im Schritt 70 ein Faktor Z gemäß folgender Formel bestimmt:

Z = 1/sum(WS _k , k).

[0062] Die Mittelung der Korrekturvektoren erfolgt hier vorteilhaft mithilfe der Summe der

kombinierten Indikatorwerte WS _k . Gemäß Schritt 72 wird vorteilhaft ein Dämpfungsfaktor in der Form des maximalen kombinierten Indikatorwertes über alle kombinierten Indikator- werte WS _k bestimmt, d.h.

M=max(WS _k , k)

[0063] Gemäß Schritt 74 wird dann ein schattenkorrigiertes Bild gemäß folgender Formel

bestimmt:

SC = l-Gaussfilt(sum(RS _k , k) M, 1 ).

[0064] Hierbei bezeichnet die Funktion Gaussfilt(..., 1 ) ein Gaussfilter mit einer Standard- abweichung, die hier beispielsweise mit 1 angenommen ist. Prinzipiell könnte der Wert für die Standardabweichung abweichend gewählt werden.

[0065] Dementsprechend wird im Schritt 74 ein schattenkorrigiertes Bild bestimmt, indem eine

Differenz zwischen den Pixelwerten im ersten Bild I und korrespondierenden Pixelwerten in einem gewichteten und gefilterten Korrekturbild bestimmt wird. Das Korrekturbild ergibt sich hier aus der Gauss-gefilterten Summe aller Korrekturvektoren, wobei die Korrektur vektoren wiederum mit dem kombinierten Indikatorwert WS _k gewichtet sind. Durch den Schwellenwert BL wird erreicht, dass sich die Reflexe in den Bildern I, J _k bei der Bestim mung des schattenkorrigierten Bildes SC nicht in unerwünschter weise aufaddieren. Die Filterung im abschließenden Schritt 74 vermeidet oder verringert künstliche Artefakte. Durch die Multiplikation der summierten Korrekturvektoren mit dem Maximum des kombi- nierten Indikatorwertes gemäß Schritt 72 werden sprunghafte Änderungen der summierten Korrektur weitgehend vermieden.

[0066] Gemäß Schritt 76 werden individuelle Eigenschaften der Oberfläche 18, wie etwa die Unebenheiten 22, individuelle Partikelgrößen der Pulverpartikel 20 und/oder die Homogenität der Verteilung der Pulverpartikel 20 bestimmt.

[0067] Die Bestimmung eines reflexkorrigierten Bildes erfolgt auf ähnliche Weise, wobei in Schritt

78 zunächst ein Indikatorwert UR _k gemäß folgender Formel berechnet wird:

UR _k = 1 (J _k -l<0) 1 (l-J _k <MH 0.1 ) (l-J _k )/0.1/MH + 1 (l-J _k >0.1 MH).

[0068] Demnach geht ein betrachtetes Pixel in den Bildern J _k in die Korrektur des ersten Bildes I ein, wenn sein Helligkeitswert dunkler ist als der Helligkeitswert des korrespondierenden Pixels in dem ersten Bild I. Des Weiteren wird in Schritt 78 ein Indikatorwert VR _k gemäß folgender Formel berechnet:

VR _k =1 (J _k /MH>DL+0.1 ) + 1 (J _k /MH>DL) 1 (J _k /MH<DL+0.1 ) (J _k /MH-DL)/0.1.

[0069] Das betrachtete Pixel in den Bildern J _k soll eine Mindesthelligkeit besitzen, die hier durch den Schwellenwert DL (dark limit) eingestellt ist.

[0070] Mit anderen Worten soll ein betrachtetes Pixel in den Bildern J _k in einem zweiten Helligkeitswertebereich liegen, der gemäß Schritt 80 wiederum mithilfe eines kombinierten Indikatorwertes WR _k definiert wird. Beispielsweise wird der kombinierte Indikatorwert WR _k gemäß folgender Formel berechnet:

WR _k = (UR _k' VR _k ) ^1/2 .

[0071] Gemäß Schritt 82 werden die korrespondierenden Pixelwerte in dem ersten Bild I und in den weiteren Bildern J _k für alle k voneinander subtrahiert und mit dem kombinierten Indikatorwert WR _k gewichtet. Mit anderen Worten werden im Schritt 82 Korrekturvektoren RR _k gemäß folgender Formel berechnet: RR _k = (I-Jk) ^' WR _k .

[0072] Das reflexkorrigierte Bild wird gemäß Schritt 84 vorteilhaft nach folgender Formel berechnet:

RC = l-max(R _k , k).

[0073] Mit anderen Worten wird das reflexkorrigierte Bild berechnet, indem das Maximum der

Korrekturvektoren RR _k von den Pixelwerten der betrachteten Pixel in dem ersten Bild I subtrahiert wird. Bei der Reflexionskorrektur wird hier - im Unterschied zu der Schattenkorrektur - die maximale Wirkung vorteilhaft verwendet, da Reflexe typischerweise lokal begrenzt und zum Teil sehr stark übersteuert sind. Alternativ kann hier aber auch in entsprechender Weise wie bei der Schattenkorrektur verarbeitet werden, insbesondere mit einem Gaussfilter.

[0074] Gemäß Schritt 76 können auch anhand des reflexkorrigierten Bildes individuelle Eigenschaften der Objektoberfläche 18 bestimmt werden.