Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung geht aus von Systemen zur Inspektion von Materialbändern, insbe sondere von Metallbändern, beispielsweise von Stahlbändern.

Bei der Produktion von Bandprodukten sind lokale Materialfehler, also Fehlstellen, nicht aus zuschließen. Um zu vermeiden, dass mit Fehlstellen behaftete Materialbänder die Produktion verlassen und zum Kunden gelangen, müssen die Bänder aufwendig inspiziert werden. Dies geschieht in der Regel teilweise automatisiert mit Oberflächeninspektionssystemen, welche Fehlstellen im Band erkennen und Informationen über die Fehlstellen sowie mit den Fehlstel len zugeordneten Positionsangaben in einer Datenbank ablegen. Ein Qualitätsingenieur über prüft anschließend die von dem Oberflächeninspektionssystem erkannten Fehlstellen und ent scheidet, ob die Fehlstellen saniert werden müssen, oder ob das Oberflächeninspektionssys tem eine fehlerfreie Stelle fälschlicherweise als Fehlstelle erkannt hat. Dazu wird das Material band in einer Inspektionsanlage abgerollt und vom Qualitätsingenieur begutachtet.

Die Genauigkeiten der aus dem Stand der Technik bekannten Oberflächeninspektionssyste hängen von vielen Faktoren, wobei dadurch insbesondere bei nachgelagerten Inspektionsan lagen beispielsweise messtechnisch bedingte Abweichungen insbesondere in der Position von +/- 30 m auftreten können

Die Inspektionsanlagen weisen gewöhnlich ein Bedienpult und Bildschirme auf, auf denen die von dem Oberflächeninspektionssystem ermittelten Informationen abgebildet werden. Die In spektion durch den Qualitätsingenieur erfordert also neben der visuellen Begutachtung der Oberfläche des Bandes ein ständiges Abwenden des Blickes vom Band zu den Monitoren, was zu Ablenkungen und verminderter Aufmerksamkeit führt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein System zur Inspektion von Material bändern und ein Verfahren zum Betrieb des Systems zur Inspektion von Materialbändern zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen, sondern durch ein zielgerichtetes, ortsgenaues Anfahren der erkannten Fehlstellen Zeit bei der Inspek- tion durch den Qualitätsingenieur sparen und den Qualitätsingenieur bei seiner Begutachtung so unterstützen, dass seine volle Aufmerksamkeit der Oberfläche des Materialbandes gewid met ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System aufweisend ein Materialband, ein Oberflächenin spektionssystem, eine Markierungseinheit, eine Lesevorrichtung, eine Datenbank und eine Vi sualisierungsvorrichtung, wobei die Markierungseinheit dazu konfiguriert ist, Positionsmarker, beispielsweise Barcodes etc., zum Markieren einer Position auf dem Materialband auf das Ma terialband aufzubringen, wobei das Oberflächeninspektionssystem dazu konfiguriert ist, Fehl stellen des Materialbandes und deren Position zu erkennen, wobei die Datenbank dazu konfi guriert ist, Daten zu von dem Oberflächeninspektionssystem erkannten Fehlstellen und deren Position zu speichern und wiederzugeben, wobei die Lesevorrichtung zum Auslesen der Positi onsmarker konfiguriert ist, wobei die Visualisierungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, von der Lesevorrichtung ausgelesenen Positionsmarkern Daten zu Fehlstellen aus der Datenbank zu zuordnen, wobei die Visualisierungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, Fehlstellen durch opti sche Überlagerung zu markieren, insbesondere innerhalb der zugeordneten Position bzw. Po sitionen.

Das erfindungsgemäße System ermöglicht es durch die Verwendung der Positionsmarker, in der Datenbank abgelegte Informationen zu Fehlstellen den korrekten Positionen auf dem Ma terialband zuzuordnen. Eine aufwendige Suche nach der Fehlstelle über viele Meter hinweg entfällt. Weiterhin ist die Markierung der Fehlstellen durch optische Überlagerung eine große Erleichterung für den Qualitätsingenieur, da sein Blick somit nicht mehr ständig zwischen der Oberfläche des Materialbandes und einem Bildschirm wechseln muss. Eine optische Überla gerung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Einblendung in einem Bild des Material bandes, entweder durch eine optische Projektion direkt auf das Materialband, wobei das Ma terialband als Projektionsfläche für die Projektion der Markierung dient, durch eine Abbildung der Markierung auf einer Zwischenebene zwischen dem Materialband und dem Auge des Be trachters der optischen Überlagerung, vorzugsweise also dem Qualitätsingenieur, oder durch Erzeugung eines virtuellen Bildes.

Denkbar ist, dass das Materialband ein Metallband, bevorzugt ein Stahlband, ist. Denkbar ist, dass die Markierungseinheit beispielsweise ein Drucker, ein Laser und/oder eine Quality- Tracking-Einheit sein kann. Kommt insbesondere ein Drucker zum Einsatz, kann dieser zum Drucken direkt auf das Materialband verwendet werden. Denkbar ist aber auch, dass der Dru- cker konfiguriert ist, Etiketten zu bedrucken und diese als Positionsmarker auf das Material band aufzukleben. Schließlich ist denkbar, dass der Drucker die Positionsmarker mit einem Farbstoff auf das Materialband druckt oder die Positionsmarker mit einem Laser mittels La serablation auf das Materialband aufbringt. Die Quality-T racking-Einheit ist beispielsweise da zu konfiguriert, eine Position (Ortsreferenz) auf dem Materialband in Form eines Barcodes auf zubringen. Vorstellbar ist, dass die Datenbank computerimplementiert ist. Vorstellbar ist wei terhin, dass die Lesevorrichtung eine Kamera zum Auslesen der Positionsmarker umfasst. Denkbar ist ferner, dass die Visualisierungsvorrichtung entweder ortsfest ist oder als Mobilge rät ausgeführt ist. Ist die Visualisierungsvorrichtung als Mobilgerät ausgeführt, so ist es denk bar, dass die Visualisierungsvorrichtung benutzerabhängig konfigurierbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass die Visualisierungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, durch optische Überlagerung zusätzliche Daten zu den Fehlstellen aus der Datenbank anzuzeigen. Dies ermöglicht auf vor teilhafte Weise, durch die weitere örtliche Bündelung der Anzeige zur Verfügung stehender In formationen, die Aufmerksamkeit des Qualitätsingenieurs weiterhin zu steigern und für weni ger Ablenkung zu sorgen. Denkbar ist beispielsweise, dass die zusätzlichen Daten von dem Oberflächeninspektionssystem erhobene Messdaten und/oder Messdaten aus mindestens ei ner weiteren Datenbank oder aus mindestens einem anderen (Dritt-)System aufweisen. Denk bar ist aber auch, dass die zusätzlichen Daten Informationen bezüglich der Position der Fehl stelle aufweisen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass die Lesevorrichtung in die Visualisierungsvorrichtung integriert ist. Dies ermöglicht eine vorteilhafte direkte Verknüpfung der Visualisierungsvorrichtung mit der Lesevorrichtung. Örtliche Ungenauigkeiten bei der Markierung der Fehlstellen, welche durch Relativverschie bungen der Visualisierungsvorrichtung und der Lesevorrichtung entstehen könnten, werden so weitgehend vermieden. Denkbar ist aber auch, dass die Lesevorrichtung örtlich von der Vi sualisierungsvorrichtung separiert ist und beispielsweise direkt über dem Materialband ange ordnet ist. Dies ermöglicht eine genaue Einstellung der Lesevorrichtung zum Auslesen der Po sitionsmarker. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass die Visualisierungsvorrichtung eine Augmented-Reality-Brille aufweist. Augmented- Reality, zu Deutsch erweiterte Realität, ist eine computerunterstütze Erweiterung der Realitäts wahrnehmung. Die Ausführung der Visualisierungsvorrichtung mit einer Augmented-Reality- Brille ermöglicht ein weitgehend ermüdungsfreies Arbeiten für den Qualitätsingenieur. Markie rungen von Fehlstellen können von der Augmented-Reality-Brille direkt an der passenden Po sition in das Blickfeld des Qualitätsingenieurs eingeblendet werden. Denkbar ist, dass die Vi sualisierungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass die optische Überlagerung personalisiert ist. Denkbar dazu wäre beispielsweise, dass die Sprache einstellbar ist, in der durch optische Überlagerung dargestellter Text ausgegeben wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass die Visualisierungsvorrichtung eine Projektionseinheit, insbesondere einen Video- Beamer und/oder eine Lasermarkierung aufweist. Dies ermöglicht die Markierung von Fehl stellen durch optische Überlagerung durch eine Projektion direkt auf das Materialband, wo durch auf vorteilhafte Weise das Tragen beispielsweise einer Augmented-Reality-Brille ver zichtet werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass das System eine Spulvorrichtung aufweist, welche dazu konfiguriert ist, das Materi alband entlang seiner Haupterstreckungsrichtung an der Visualisierungsvorrichtung vorbeizu bewegen. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, erkannte Fehlstelle anzufahren. Denkbar ist, dass die Spulvorrichtung dazu konfiguriert ist, Bereiche des Materialbandes ohne Fehlstellen mit hoher Geschwindigkeit an der Visualisierungsvorrichtung vorbeizubewegen und die Fehl stellen mit niedriger Geschwindigkeit an der Visualisierungsvorrichtung vorbeizubewegen und/oder anzuhalten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass die Positionsmarker maschinenlesbaren Code aufweisen, wobei die Positionsmar ker vorzugsweise Quality-Tracking-Barcodes oder andere Barcodes oder 2D-Markierungen sind. Dies ermöglicht eine einfache, eindeutige und sichere Markierung von Positionen auf dem Materialband.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass die Markierungseinheit dazu konfiguriert ist, die Positionsmarker in regelmäßigen Abständen auf das Materialband aufzubringen. Abstände im Sinne der bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung sind Abstände in Richtung der Haupterstreckungsrich tung des Materialbandes. Denkbar ist, dass die Abstände im Bereich von 10 cm bis 200 cm, vorzugsweise im Bereich von 50 cm bis 100 cm liegen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass das System eine Erkennungsvorrichtung zum Erkennen von Gesten aufweist, wobei die Erkennungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, die Visualisierungsvorrichtung anhand der er kannten Gesten zu steuern und/oder wobei die Erkennungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, die Spulvorrichtung anhand der erkannten Gesten zu steuern. Dies ermöglicht ein angeneh mes und effektives Arbeiten des Qualitätsingenieurs. Die Steuerung der Visualisierungsvor richtung und/oder der Spulvorrichtung mittels Gesten ist sehr intuitiv. Denkbar ist beispiels weise, dass die Spulvorrichtung durch Wisch-Gesten gesteuert wird. Denkbar ist ferner, dass von der Visualisierungsvorrichtung angezeigte Daten durch Gesten-Steuerung ein- oder aus geblendet und/oder verkleinert oder vergrößert werden können. Vorstellbar ist, dass die Er kennungsvorrichtung beispielsweise eine Kamera umfasst.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung zur Lösung der eingangs gestellten Auf gabe ist ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Systems.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, durch die Verwendung der Positionsmarker, in der Datenbank abgelegte Informationen zu Fehlstellen den korrekten Positionen auf dem Materialband zuzuordnen und dem Qualitätsingenieur durch die optische Überlagerung eine deutliche Erleichterung seiner Arbeit zu ermöglichen.

Denkbar ist, dass die Markierungseinheit beispielsweise ein Drucker, ein Laser und/oder eine Quality-T racking-Einheit sein kann. Kommt insbesondere ein Drucker zum Einsatz, kann der Drucker direkt auf das Materialband drucken. Denkbar ist aber auch, dass der Drucker Etiket ten bedruckt und diese als Positionsmarker auf das Materialband aufklebt. Weiterhin ist denk bar, dass der Drucker die Positionsmarker mit einem Farbstoff auf das Materialband druckt oder die Positionsmarker mit einem Laser mittels Laserablation auf das Materialband auf bringt. Schließlich ist denkbar, dass die Quality-T racking-Einheit dazu konfiguriert ist, eine Po sition (Ortsreferenz) auf dem Materialband in Form eines Barcodes aufzubringen. Vorzugsweise ist dazu vorgesehen, dass von der Markierungseinheit Positionsmarker zum Markieren einer Position auf dem Materialband auf das Materialband aufgebracht werden, wo bei von dem Oberflächeninspektionssystem Fehlstellen des Materialbandes und deren Positi on erkannt werden, wobei von der Datenbank Daten zu von dem Oberflächeninspektionssys tem erkannten Fehlstellen und deren Position gespeichert werden, wobei von der Lesevorrich tung die Positionsmarker ausgelesen werden, wobei von der Visualisierungsvorrichtung von der Lesevorrichtung ausgelesenen Positionsmarkern Daten zu Fehlstellen aus der Datenbank zugeordnet und die Fehstellen entsprechend markiert werden, wobei die Fehlstellen von der Visualisierungsvorrichtung durch optische Überlagerung markiert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass von der Visualisierungsvorrichtung durch optische Überlagerung zusätzliche Daten zu den Fehlstellen aus der Datenbank angezeigt werden. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Wei se, durch die weitere Konzentration von Informationen, die Arbeit des Qualitätsingenieurs wei terhin zu erleichtern

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass das Materialband entlang seiner Haupterstreckungsrichtung von der Spulvorrich tung an der Visualisierungsvorrichtung vorbeibewegt wird. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, erkannte Fehlstelle anzufahren. Denkbar ist, dass Bereiche des Materialbandes ohne Fehlstellen mit hoher Geschwindigkeit an der Visualisierungsvorrichtung vorbeibewegt werden und die Fehlstellen mit niedriger Geschwindigkeit an der Visualisierungsvorrichtung vorbeibe wegt und/oder gestoppt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, dass die Visualisierungsvorrichtung anhand von der Erkennungsvorrichtung erkannten Gesten gesteuert wird und/oder wobei die Spulvorrichtung anhand von der Erkennungsvor richtung erkannten Gesten gesteuert wird. Damit wird die Arbeit des Qualitätsingenieurs deut lich angenehmer und effektiver. Die Steuerung der Visualisierungsvorrichtung und/oder der Spulvorrichtung mittels Gesten ist sehr intuitiv. Denkbar ist beispielsweise, dass die Spulvor richtung durch Wisch-Gesten gesteuert wird. Denkbar ist ferner, dass von der Visualisierungs vorrichtung angezeigte Daten durch Gesten-Steuerung ein- oder ausgeblendet und/oder ver kleinert oder vergrößert werden können. Vorstellbar ist, dass die Erkennungsvorrichtung bei spielsweise eine Kamera umfasst. Alle vorstehenden Ausführungen unter„Offenbarung der Erfindung“ gelten gleichermaßen für das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figuren 1 (a), (b) zeigen schematisch ein System gemäß einer beispielhaften Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung.

Figuren 2 (a), (b) zeigen schematisch ein System gemäß einer weiteren beispielhaften

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 3 zeigt schematisch einen Teil des Verfahrens gemäß einer beispielhaften

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen verse hen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

In Figur 1 ist schematisch ein System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vor liegenden Erfindung gezeigt. Figur 1(a) zeigt, wie das Materialband 1 , in der gezeigten Aus führungsform bevorzugt ein Stahlband, der Markierungseinheit 3, beispielsweise einem Dru cker zugeführt wird, welcher insbesondere in regelmäßigen Abständen Positionsmarker (nicht gezeigt, siehe Figur 3) auf die Oberfläche des Materialbandes 1 aufbringt bzw. druckt. Das Materialband 1 wird anschließend von dem Oberflächeninspektionssystem 4 auf Fehlstellen (nicht gezeigt, siehe Figur 3) untersucht. Das Oberflächeninspektionssystem 4 ermittelt die Position der erkannten Fehlstellen mit der Lesevorrichtung, welche in der gezeigten Ausfüh rungsform in das Oberflächeninspektionssystem 4 integriert sein kann und die Positionsmar ker 5 ausliest. Die von dem Oberflächeninspektionssystem 4 erhobenen Daten bezüglich der Fehlstellen, insbesondere die Position der Fehlstellen, werden in der Datenbank 12 gespei- chert. Alternativ und hier nicht dargestellt kann das Aufbringen der Positionsmarker erst nach dem das Materialband 1 von dem Oberflächeninspektionssystem 4 auf Fehlstellen untersucht wurde.

Figur 1(b) zeigt das Materialband 1 bei der Inspektion durch einen Qualitätsingenieur (nicht gezeigt). Das Materialband 1 wird von der Spulvorrichtung 11 an der Visualisierungsvorrich tung 2 entlang der Haupterstreckungsrichtung des Materialbandes 1 vorbeibewegt. Während dessen erkennt die in der Visualisierungsvorrichtung 2 integrierte Lesevorrichtung 9 die auf gebrachten bzw. aufgedruckten Positionsmarker. Die Visualisierungsvorrichtung 2 weist in der gezeigten Ausführungsform eine Augmented-Reality-Brille auf. Durch diese betrachtet der Qualitätsingenieur das Materialband 1. Anhand der vom Oberflächeninspektionssystem 4 er hobenen und in der Datenbank 12 abgespeicherten Daten blendet die Augmented-Reality- Brille dem Qualitätsingenieur Markierungen (siehe Figur 3) der Fehlstellen und zusätzliche In formationen zu den Fehlstellen ein. Um die Markierungen und die zusätzliche Informationen korrekt im Sichtfeld des Qualitätsingenieurs zu positionieren, nutzt die Visualisierungsvorrich tung 2 die Informationen bezüglich der Position auf dem Materialband 1, welche von der Le sevorrichtung 9 durch auslesen der Positionsmarker ermittelt wurden. Alternativ kann die In formation auch über die AR-Brille ausgelesen werden. Der Qualitätsingenieur steuert die Spul vorrichtung 11 und die Visualisierungsvorrichtung 2 mit Gesten. Diese Gesten werden von der Erkennungsvorrichtung 10 aufgenommen, erkannt und in entsprechende Steuerbefehle für die Spulvorrichtung 11 und die Visualisierungsvorrichtung 2 übersetzt. Alternativ kann diese Erkennung auch mit Hilfe die AR-Brille stattfinden.

In Figur 2 ist schematisch ein System gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Figur 2(a) zeigt, wie das Materialband 1, in der gezeigten Ausführungsform vorzugsweise ein Stahlband, der Markierungseinheit 3, beispielsweise ei nem Drucker zugeführt und vom Oberflächeninspektionssystem 4 auf Fehlstellen untersucht wird. Das Oberflächeninspektionssystem 4 ermittelt die Position der erkannten Fehlstellen wie in Figur 1(a) dargestellt mit der Lesevorrichtung, welche auch hier in das Oberflächeninspekti onssystem 4 integriert sein kann und die Positionsmarker 5 ausliest. Die von dem Oberflä cheninspektionssystem 4 erhobenen Daten bezüglich der Fehlstellen, insbesondere die Positi on der Fehlstellen, werden in einer nicht gezeigten Datenbank gespeichert.

Figur 2(b) zeigt das Materialband 1 bei der Inspektion durch einen Qualitätsingenieur (nicht gezeigt). Das Materialband 1 wird von der Spulvorrichtung (nicht gezeigt) an der Visualisie- rungsvorrichtung 2 entlang der Haupterstreckungsrichtung des Materialbandes 1 vorbeibe wegt. Während dessen erkennt die Lesevorrichtung 9 die aufgebrachten bzw. aufgedruckten Positionsmarker. Die Visualisierungsvorrichtung 2 weist in der gezeigten Ausführungsform ei ne Projektionseinheit, beispielsweise einen Video-Beamer auf. Anhand der vom Oberflächen- inspektionssystem 4 erhobenen und in der Datenbank abgespeicherten Daten projiziert der beispielsweise Video-Beamer Markierungen (siehe Figur 3) der Fehlstellen und zusätzliche In formationen zu den Fehlstellen direkt auf das Materialband 1. Um die Markierungen und die zusätzliche Informationen auf die korrekte Position auf dem Materialband zu projizieren, nutzt die Visualisierungsvorrichtung 2 die Informationen bezüglich der Position auf dem Material- band 1 , welche von der Lesevorrichtung 9 durch auslesen der Positionsmarker ermittelt wur den.

In Figur 3 ist schematisch ein Teil des Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungs form der vorliegenden Erfindung gezeigt. Zu erkennen sind die Positionsmarker 5, welche vor- zugsweise in Form von Barcodes insbesondere in regelmäßigen Abständen entlang der

Haupterstreckungsebene des Materialbandes 1 beispielsweise vom Drucker auf das Material band 1 gedruckt wurden. Die Positionsmarker 5 enthalten Informationen bezüglich ihrer Posi tion auf dem Materialband 1. Weiterhin ist die Fehlstelle 6 zu erkennen. Die Visualisierungs vorrichtung (nicht gezeigt) blendet die Markierung 7 ein, um dem Qualitätsingenieur das Auf- finden der Fehlstelle zu erleichtern. Neben der Markierung 7 werden von der Visualisierungs vorrichtung zusätzliche Daten 8 zu der Fehlstelle angezeigt, die dem Qualitätsingenieur bei der Beurteilung der Fehlstelle dienlich sind.

Bezugszeichenliste

1 Materialband

2 Visualisierungsvorrichtung 3 Markierungseinheit

4 Oberflächeninspektionssystem

5 Positionsmarker

6 Fehlstelle

7 Markierung

8 zusätzliche Daten

9 Lesevorrichtung

10 Erkennungsvorrichtung

11 Spulvorrichtung

12 Datenbank