TR2024016271A2

TR2024016271A2 - OPTICAL BASED IMAGING SYSTEM

Info

Publication number: TR2024016271A2
Application number: TR2024/016271
Authority: TR
Inventors: D Kta Alper; Sava Zzet
Filing date: 2024-11-19
Publication date: 2025-01-21

Abstract

Buluş; kumaş ve kumaş yapısındaki esnek malzemelerin ve ambalaj, cam gibi esnek olmayan malzemelerin yüzeylerindeki hataları tespit etmek için geliştirilmiş entegre optik tabanlı görüntüleme sistemiyle ilgilidir. Buluşumuz, kumaş ve kumaş yapısındaki esnek malzemelerin ve ambalaj, cam gibi esnek olmayan malzemelerin yüzeylerindeki hata tespiti geleneksel yöntemlerden çok daha verimli hale getirirken, hata tespit sürecini kısaltmaktadır ve yüksek başarımlı çalışmayı sağlamaktadır. Böylece, buluşumuz üretim verimliliğini artırmakta ve hata oranını düşürmektedir.The invention is related to an integrated optical-based imaging system developed to detect defects on the surfaces of flexible materials in fabric and fabric structure and inflexible materials such as packaging and glass. Our invention makes defect detection on the surfaces of flexible materials in fabric and fabric structure and inflexible materials such as packaging and glass much more efficient than traditional methods, shortens the defect detection process and provides high-performance work. Thus, our invention increases production efficiency and reduces the error rate.

Description

TARIFNAME OPTIK TABANLI GÖRÜNTÜLEME SISTEMI TEKNIK ALAN Bulus; kumas ve kumas yapisindaki esnek malzemelerin ve ambalaj, cam gibi esnek olmayan malzemelerin yüzeylerindeki hatalari tespit etmek için gelistirilmis entegre optik tabanli görüntüleme sistemiyle ilgilidir. Bulusumuz, kumas ve kumas yapisindaki esnek malzemelerin ve ambalaj, cam gibi esnek olmayan malzemelerin yüzeylerindeki hata tespitini geleneksel yöntemlerden çok daha verimli hale getirirken, hata tespit sürecini kisaltmaktadir. Böylece, bulusumuz üretim verimliligini artirmakta ÖNCEKI TEKNIK Endüstride, malzemelerin üzerindeki hatalarin tespiti, üretim kalitesi açisindan son derece önemli bir yere sahiptir. Geleneksel hata tespit yöntemleri, operatöre dayali olup, düsük verimlilik ve yüksek hata oranlari ile sonuçlanmaktadir. Tekstil endüstrisinde, kumas hatalarinin tespiti sirasinda yasanan zorluklardan biri aydinlatma ve görüntüleme sistemlerinin yetersizligidir. Tek yönlü aydinlatma, kumasin üzerinde farkli açilardan yansiyan isigin etkisini göz ardi etmekte ve bu nedenle leke, dügüm, kat izi vb. ayirt edilmesi zor olan hatalarin tespitini zorlastirmaktadir. Ayrica, kumas rengi, hata tespitinde ek zorluklar yaratmaktadir. Bu sorunlar hata tespit sürecini zaman alici ve verimsiz hale getirmektedir. Bilinen teknikte kumas yüzeyindeki hatalari tespit etmek için bir aydinlatma sistemi kullanilan bulusta, kumasa dogru isik yayilmakta ve isik algilama birimi kumastan yansiyan isinlari algilamaktadir. Ayrica, sistemde farkli renklerde isik yayan en az bir ikinci isik kaynagi bulunmaktadir. Bu sistemde, isik kaynaginin sabit bir açida ve kumasin tek yönünden gelen isikla tespit yapilmasi söz konusudur. Dairesel örme kumasini düzlestirmek için bir silindire ve düzlestirilmis kumasi sarma islemi için alt kisimda yer alan bir silindire sahip olan farkli bir bulusta, sistemin örme tekstil kumasi dijital bir kamera ile senkronize bir sekilde takip edilirken, ön ve arka isik kaynaklari kullanilarak kumasin farkli taraflari aydinlatilmaktadir. Burada da yine, isik kaynaklari sabit yerlerde konumlandirilmis olup, yalnizca kumasin her iki tarafinda aydinlatma yapilmaktadir. Ek olarak, üretim sirasinda kumas yüzeyinde kirisiklik gibi yüzey deformasyonlari ile karsilasilmamaktadir. Ancak depolama ve üretim transferi sürecinde kumaslar deformasyona ugrayabilmektedir. Dolayisiyla, sistem bu tarz problemlerin çözümünde yardimci olamamaktadir. Bilinen teknikte bir görüntü alma modülü ve isik kaynagi kullanarak kumas üzerindeki hatalari tespit etmek için bir sistem tanimlanmistir. Sistem, birden fazla alan tarama kamerasi ve halka seklinde bir isik kaynagi ile kumasin sürekli izlenmesini ve analiz edilmesini saglamaktadir. Bu sistemde, isik kaynagi tek bir dalga boyunda isik yaymakta olup, isik kaynaklari kumasin tüm yüzeyini optimize edecek sekilde dinamik olarak ayarlanmamaktadir. Bir diger bulusta ise kumas kusurlarini otomatik olarak tespit edip siniflandirmak için bir sistem sunulmaktadir. Burada incelenecek kumasin görüntüsü alinarak, sinir agi modeli ile kusur türü ve boyutlari belirlenmektedir. Bu sistemde de, dijital kameralarda isiktaki degisiklikler kontrol edilerek kumas yüzeyi incelenmektedir. Görüldügü üzere, bilinen teknikte malzemelerin kalite kontrolünde kullanilan aydinlatma ve görüntüleme teknolojileri ile ilgili farkli yöntemler ve sistemler bulunmaktadir. Bununla beraber, isik kaynaklarinin ayarlanabilir açilarda ve ayarlanabilir yüksekliklerde konumlandiran, isik frekansinin malzemenin rengine göre optimize edilmesini ve malzeme üzerindeki fark edilmesi zor olan hatalarin daha belirgin hale getirilmesini saglayan sistemlere ihtiyaç duyulmaktadir. BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Bulus; kumas ve kumas yapisindaki esnek malzemelerin ve ambalaj, cam gibi esnek olmayan malzemelerin yüzeyindeki hatalari tespit etmek için gelistirilmis entegre optik tabanli görüntüleme sistemiyle ilgilidir. Bulusumuz malzemelerin yüzeylerindeki hata tespitini geleneksel yöntemlerden çok daha verimli hale getirirken, hata tespit sürecini kisaltmaktadir. Böylece, bulusumuz üretim verimliligini artirmakta ve kusur tespiti sirasinda hata oranini düsürmektedir. Bulusumuzla, isik kaynaklari ayarlanabilir açilarda ve ayarlanabilir yüksekliklerde konumlandirilmaktadir. Bu ayar otomatik veya manuel olarak yapilabilir. lsik frekansinin malzeme yüzeyinin rengine göre optimize edilmesi ve malzeme yüzeyi üzerindeki fark edilmesi zor olan hatalarin daha belirgin hale getirilmesi saglanmaktadir. Ayrica, endüstriyel bir kameradan alinan görüntünün farkli boyutlara getirilerek algoritmanin ihtiyaci olan birden fazla parçalara ayrilmasi ile yapay zekâ algoritmalarinin hizli ve dogru tespit yapma yeteneginin artirilmasi, malzeme yüzeyi kontrolü sürecinde verimlilik ve dogruluk saglamaktadir. SEKILLER LISTESI Sekil 1. Optik Tabanli Görüntüleme Sisteminin Genel Görünümü Sekillerde Yer Alan Numaralarin Karsiliklari 1. Optik tabanli görüntüleme sistemi Alt isik Ayarlanabilir açili ve ayarlanabilir yükseklikteki isiklar Malzeme yüzey düzenleyici Bilgisayar Malzeme Üst isik Hassas en ölçüm kenar tespit sistemi BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Bulusumuz olan optik tabanli görüntüleme sistemi (1); alt isik (2) ayarlanabilir açili ve ayarlanabilir yükseklikteki isiklar (3), kamera (4), malzeme yüzey düzenleyici (5), bilgisayar (6), malzeme (7), üst isik (8) ve hassas en ölçüm kenar tespit sistemi bilesenleriyle karakterizedir. Optik tabanli görüntüleme sistemi (1), ayarlanabilir açili ve ayarlanabilir yükseklikteki isiklar (3) üst isik (8) ve bir alt isigi (2) içeren aydinlatma sistemini senkronize bir sekilde kullanarak, kumas ve kumas yapisindaki esnek malzemelerin ve ambalaj, cam gibi esnek olmayan malzemelerin (7) yüzey kontrolünü yapmaktadir. Bu malzemenin (7) yüzeyi kamera (4) ile incelenirken, ilk olarak ayarlanabilir açili ve ayarlanabilir yükseklikteki isiklar (3) ve üst isik (8) devreye girerek esnek ve esnek olmayan malzemenin (7) yüzeyini farkli açilarda ve yüksekliklerde konumlandirilarak aydinlatmaktadir. Ayarlanabilir açili ve ayarlanabilir yükseklikteki isiklar (3) ve üst isik (8) kaynaklarinin kapanmasinin hemen ardindan alt isik (2) devreye girerek malzemenin (7) alt yüzeyin aydinlatilmasi ve hatalarin tespitini saglamaktadir. Esnek ve esnek olmayan malzemenin (7) ilk olarak hassas en ölçüm kenar tespit sistemiyle (9) eni milimetre cinsinden tespit edilir. Bu hassas en ölçüm kenar tespit sistemi (9), malzemenin (7) kenarlarini dogru bir sekilde tespit ederek, malzemelerin (7) konumunun hassas bir biçimde saptanmasina olanak tanir. Ardindan malzeme (7), malzeme yüzey düzenleyici (5) tarafindan üzerindeki kirisiklik ve katlanma gibi hatalar düzeltilerek görüntüleme alanina girer. Malzeme (7) üzerindeki hatalarin daha belirgin hale gelebilmesi için ayarlanabilir açili ve ayarlanabilir yükseklikteki isiklar (3) farkli açilarda ve farkli yüksekliklerde konumlandirilmistir. Kontrol edilen malzemenin (7) rengine göre isik frekansi degistirilerek, ayarlanabilir açili ve ayarlanabilir yükseklikteki isiklar (3) ve üst isik (8) kaynaklarinin malzemenin (7) en net incelenebilecegi doyum noktasina ulasmasi saglanmaktadir. Ayarlanabilir açili ve ayarlanabilir yükseklikteki isiklar (3) ve üst isik (8) kaynaklarinin frekanslari malzeme (7) rengine göre degisim göstermektedir. Malzemenin (7) yüzeyinin ayarlanabilir açili ve ayarlanabilir yükseklikteki isiklar (3) ve üst isik (8) kaynaklari kullanilarak kamera (4) ile görüntülenmesi, sabit bir isik kaynagi ile incelenen bir malzemenin (7) yüzey görüntüsünden daha homojen bir görüntü özelligi sunmaktadir. Eger isik malzemeye (7) sadece dik bir açi ve sabit bir konumdan gelirse, leke, dügüm, kat izi vb. ayirt edilmesi zor olan yüzey hatalari genellikle fark edilemez. lsik açilarinin ve yüksekliklerinin ayarlanabilir olmasi, malzemenin (7) üzerindeki küçük düzensizliklerin üzerinde isik yansimalari ve gölgeler olusturmaktadir. Bu da hatalarin belirginlesmesine ya da aslinda hata olmayan ancak hata gibi görünebilecek yüzey düzgünsüzlüklerinin görüntülenmesine olanak tanimaktadir. lsik açilarinin ayarlanabilir olmasi, malzemenin (7) çesitli yüzey özelliklerini daha iyi aydinlatarak hatalarin tespitini kolaylastirmaktadir. Ayrica, malzemenin (7) hassas en ölçüm kenar tespit sistemi (9) tarafindan eni ve konumu sürekli izlenmekte ve anlik olarak rapor edilmektedir. Malzeme yüzey düzenleyici (5) de esnek bir malzemede katlanma, kirisiklik vb. hatalari düzeltmek için kullanilmaktadir. Malzeme yüzey düzenleyici (5), esnek malzemelerde katlanma, deformasyon gibi hatalarin düzeltilmesinde kritik bir rol oynamaktadir. Bulusta bu tür hatalarin önlenmesine veya giderilmesine yardimci olarak, malzemenin dogru bir sekilde kontrol edilmesini saglamaktadir. Malzemenin (7) üzerindeki hatalari ve anormal durumlari belirlemek için gelismis algoritmalar kullanilmaktadir. Yapay zeka teknikleri ile entegre edilen optik tabanli görüntüleme sistemi (1), üretim sürecindeki hatalarin hizli ve dogru bir sekilde tespit edilmesine olanak tanimaktadir. Bulusta iki katmanli bir yapay zeka bulunmaktadir. Birinci katman anormalligi algilamakta, ikinci katman ise anormalligin gerçek kusur olup olmadigina karar vermektedir. Bu özelligi ile birinci katman yapay zeka, ikinci katman yapay zekayi egiten ve gelistiren konumdadir. Görüntü iyilestirme islemi sirasinda kameradan (4) alinan görüntü birden fazla parçaya bölünerek algoritmanin ihtiyaci olan farkli parçalara ayrilmasi islemi sistem bilgisayari (6) tarafindan yapilmaktadir. Görüntünün, algoritmanin ihtiyaci olan farkli parçalara bölünmesi, her bir görüntü pikselinin islenmesinin daha hizli ve verimli olmasini saglamaktadir. Ayrica, sistem bilgisayari (6) tarafindan birden fazla parçaya bölünen görüntü üzerinde islem yapan algoritmalarin hatalari daha iyi, hizli ve dogru tespit etmesini saglamaktadir. Algoritma, özellikle detaylarin daha iyi görünmesini ve analizlerin daha dogru bir sekilde yapilmasini mümkün kilmaktadir. TRDESCRIPTION OPTICAL BASED IMAGING SYSTEM TECHNICAL FIELD The invention relates to an integrated optical-based imaging system developed to detect defects on the surfaces of fabrics and flexible materials in fabric structure and non-flexible materials such as packaging and glass. Our invention makes the defect detection on the surfaces of fabrics and flexible materials in fabric structure and non-flexible materials such as packaging and glass much more efficient than traditional methods, while shortening the defect detection process. Thus, our invention increases production efficiency PREVIOUS ART In the industry, the detection of defects on materials has an extremely important place in terms of production quality. Traditional defect detection methods are operator-based, resulting in low efficiency and high error rates. One of the difficulties experienced during the detection of fabric defects in the textile industry is the inadequacy of lighting and imaging systems. Unidirectional lighting ignores the effect of light reflected from different angles on the fabric and therefore makes it difficult to detect faults that are difficult to distinguish such as stains, knots, folds, etc. In addition, the fabric color creates additional difficulties in detecting faults. These problems make the fault detection process time-consuming and inefficient. In the known technique, an illumination system is used to detect faults on the fabric surface, in the invention, light is emitted towards the fabric and the light detection unit detects the rays reflected from the fabric. In addition, there is at least one second light source in the system that emits light in different colors. In this system, the light source is at a fixed angle and the detection is made with light coming from a single direction of the fabric. In a different invention, which has a cylinder for flattening the circular knitted fabric and a cylinder at the bottom for winding the flattened fabric, the system's knitted textile fabric is synchronously monitored with a digital camera, while different sides of the fabric are illuminated using front and back light sources. Here again, the light sources are positioned at fixed locations and only both sides of the fabric are illuminated. In addition, surface deformations such as wrinkles are not encountered on the fabric surface during production. However, fabrics may be deformed during storage and production transfer. Therefore, the system cannot help in solving such problems. In the known technique, a system has been defined to detect defects on the fabric using an image acquisition module and a light source. The system provides continuous monitoring and analysis of the fabric with multiple area scanning cameras and a ring-shaped light source. In this system, the light source emits light at a single wavelength and the light sources are not dynamically adjusted to optimize the entire surface of the fabric. Another invention presents a system to automatically detect and classify fabric defects. Here, an image of the fabric to be examined is taken and the type and dimensions of the defect are determined with the neural network model. In this system, the fabric surface is examined by controlling the changes in light with digital cameras. As can be seen, there are different methods and systems related to the lighting and imaging technologies used in the quality control of materials in the known technique. However, there is a need for systems that position the light sources at adjustable angles and adjustable heights, optimize the light frequency according to the color of the material and make the defects on the material that are difficult to notice more obvious. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention is related to an integrated optical-based imaging system developed to detect defects on the surface of flexible materials such as fabric and fabric structure and non-flexible materials such as packaging and glass. Our invention makes defect detection on the surfaces of materials much more efficient than traditional methods, while shortening the defect detection process. Thus, our invention increases production efficiency and reduces the error rate during defect detection. With our invention, light sources are positioned at adjustable angles and adjustable heights. This adjustment can be made automatically or manually. Optimizing the light frequency according to the color of the material surface and making the defects that are difficult to notice on the material surface more obvious is provided. In addition, by dividing the image taken from an industrial camera into multiple pieces required by the algorithm by bringing it to different sizes, increasing the ability of artificial intelligence algorithms to make fast and accurate detection provides efficiency and accuracy in the material surface control process. LIST OF FIGURES Figure 1. General View of the Optical-Based Imaging System Correspondences of the Numbers in the Figures 1. Optical-based imaging system Bottom light Adjustable angle and adjustable height lights Material surface editor Computer Material Upper light Precise width measurement edge detection system DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Our invention, the optical-based imaging system (1); is characterized by the components of bottom light (2), adjustable angle and adjustable height lights (3), camera (4), material surface editor (5), computer (6), material (7), upper light (8) and precise width measurement edge detection system. The optical-based imaging system (1) uses a synchronized illumination system consisting of adjustable-angle and adjustable-height lights (3), an upper light (8) and a lower light (2) to perform surface inspection of fabrics and flexible materials in fabric structure and non-flexible materials such as packaging and glass (7). While the surface of this material (7) is examined with the camera (4), first the adjustable-angle and adjustable-height lights (3) and the upper light (8) are activated and illuminate the surface of the flexible and non-flexible material (7) by positioning them at different angles and heights. Immediately after the adjustable-angle and adjustable-height lights (3) and the upper light (8) sources are turned off, the lower light (2) is activated to illuminate the lower surface of the material (7) and to detect any defects. The width of the flexible and non-flexible material (7) is first determined in millimeters by the sensitive width measurement edge detection system (9). This precise width measurement edge detection system (9) allows the precise location of the materials (7) to be determined by accurately detecting the edges of the material (7). Then, the material (7) enters the imaging area after errors such as wrinkles and folds are corrected by the material surface regulator (5). Adjustable angle and adjustable height lights (3) are positioned at different angles and heights to make the errors on the material (7) more visible. By changing the light frequency according to the color of the material (7) being checked, the adjustable angle and adjustable height lights (3) and the upper light (8) sources are ensured to reach the saturation point where the material (7) can be examined most clearly. The frequencies of the adjustable angle and adjustable height lights (3) and the upper light (8) sources vary according to the color of the material (7). The imaging of the surface of the material (7) with the camera (4) using adjustable angle and adjustable height lights (3) and upper light (8) sources provides a more homogeneous image feature than the surface image of a material (7) examined with a fixed light source. If the light comes to the material (7) only from a perpendicular angle and a fixed position, surface defects that are difficult to distinguish such as stains, knots, folds, etc. are usually not noticed. The adjustable light angles and heights create light reflections and shadows on small irregularities on the material (7). This allows the flaws to become apparent or surface irregularities that are not actually flaws but may appear to be flaws to be displayed. The adjustable light angles facilitate the detection of flaws by better illuminating the various surface features of the material (7). In addition, the width and position of the material (7) are continuously monitored by the precise width measurement edge detection system (9) and reported instantly. The material surface editor (5) is also used to correct errors such as folding, wrinkling, etc. in a flexible material. The material surface editor (5) plays a critical role in correcting errors such as folding and deformation in flexible materials. The invention helps to prevent or eliminate such errors, allowing the material to be controlled accurately. Advanced algorithms are used to determine errors and abnormal conditions on the material (7). The optical-based imaging system (1), integrated with artificial intelligence techniques, allows for fast and accurate detection of errors in the production process. The invention has a two-layer artificial intelligence. The first layer detects the abnormality, and the second layer decides whether the abnormality is a real defect. With this feature, the first layer artificial intelligence is in a position to train and develop the second layer artificial intelligence. During the image enhancement process, the image taken from the camera (4) is divided into multiple pieces and the process of separating them into different pieces needed by the algorithm is carried out by the system computer (6). Dividing the image into different pieces needed by the algorithm ensures that each image pixel is processed faster and more efficiently. In addition, it enables the algorithms that process the image divided into multiple pieces by the system computer (6) to detect errors better, faster and more accurately. The algorithm enables the details to be seen better and the analyses to be done more accurately. TR