Design of a measurement system for visual aspect: dull, shiny and shadow lines

Efraïm Locquet
Het ontwerp van een meetsysteem die het mogelijk maakt om matblinkende lijnen op te meten. Dit gebeurt door behulp van een visiesysteem.

Opmeten van matblinkende lijnen

Als producent ben je verantwoordelijk voor de kwaliteit van je producten. Is de kwaliteit van je product niet hoog genoeg zal dit leiden tot klachten van uw klanten, wat ook steeds vaker gebeurt doordat klanten strenger worden. Om klachten te voorkomen meet men de eigenschappen van een product op. Hierbij moet de meetwaarde kleiner of groter zijn dan een grens voordat het product goedgekeurd wordt voor de verkoop. Maar er bestaat nog niet voor alle eigenschappen van een product een doeltreffend meetsysteem. Daarom is het belangrijk dat er hiervoor een meetsysteem ontwikkeld wordt.

Bij een extrusieproces kunnen er matblinkende lijnen optreden. Deze strepen lopen altijd over de volledige lengte van een profiel en veranderen nauwelijks in loop van de tijd. Deze matblinkende lijnen zorgen voor een storend visiekarakter en leiden daarom tot klachten. Hiervoor bestaat er echter nog geen meetsysteem daarom moet er een volledig nieuw meetsysteem ontwikkeld worden om deze matblinkende lijnen op te meten. Matblinkende lijnen zijn dus strepen over de lengte van een geëxtrudeerd profiel. Deze strepen komen van stand doordat het licht op deze plaats op een andere manier weerkaatst wordt. Er ontstaat met andere woorden een contrastverschil. Deze matblinkende lijnen kunnen nu variëren in twee verschillende parameters namelijk in de grootte van het contrastverschil en de breedte. Uit ervaring weet men dat deze twee parameters niet of nauwelijks variëren in de lengte van het extrusieproces. Daarom neemt men voor het extrusieproces een staal af waarbij men de matblinkende lijnen gaat gaan opmeten. Wordt het staal goedgekeurd kan het extrusieproces van start gaan, wordt het staal afgekeurd dan moeten de instelparameters van de extrusiemachine aangepast worden totdat de matblinkende lijnen voldoende gereduceerd worden totdat het volgend staal goedgekeurd wordt.

Hoe meet je nu matblinkende lijnen op? Wel om deze lijnen te gaan opmeten zal er een foto genomen worden van het test staal. De foto wordt in een digitale zwart-wit foto genomen dus in grijswaarden. Iedere grijswaarde heeft een waarde gelegen tussen 0 en 255. Waarbij 0 staat voor zwart en 255 voor wit terwijl een grijze kleur een waarde heeft gelegen tussen 0 en 255. Er zal een lijn getrokken worden over de foto en deze lijn zal dan ook geanalyseerd worden. De bedoeling is dat alle grijswaarden op deze lijn dezelfde waarde hebben, is dit zo dan is er geen contrastverschil aanwezig op het geëxtrudeerde profiel. In werkelijkheid is dit niet zo door aanwezigheid van strepen en dus matblinkende lijnen over het profiel. Deze matblinkende lijnen zijn een stuk donkerder dan de rest van het profiel. Hoe groter het contrastverschil van de matblinkende lijn hoe groter deze daling in grijswaarden. Het is nu de bedoeling om de twee parameters van de matblinkende lijnen te gaan opmeten namelijk de grootte van het contrastverschil alsook de breedte van de lijnen. Hierbij zal de grootte van het contrastverschil opgemeten worden door de grootte van het grijswaarde-verschil te gaan berekenen. Om dit te gaan berekenen wordt er gebruik gemaakt van buigpunten in de functie die bepaald worden via een complex algoritme.

Hier dient nu een score aan een matblinkende lijn toegekend te worden. Deze score hangt af van de twee parameters namelijk de breedte van de matblinkende lijn en de grootte van het contrastverschil. Er wordt verondersteld hoe groter het contrastverschil hoe groter de score maar bij de breedte is dit iets lastiger. Veronderstel twee matblinkende lijnen met éénzelfde grootte van contrastverschil maar met een verschillende breedte. In eerste instantie lijkt het logisch hoe breder de lijn hoe storender dit is maar bij een brede lijn is de verandering minder steil dan bij een dunne matblinkende lijn daarom kan het zijn dat een dunne matblinkende lijn storender is dan een brede matblinkende lijn. Een oneindige dunnen lijn is dan weer niet zichtbaar voor het menselijk oog daarom zal er gebruik gemaakt worden van de contrastsensitiviteitsfunctie opgesteld door Campbell en Robson. De contrastsensitiviteit geeft de zichtbaarheid weer van een sinusvormig contrastverschil in functie van de frequentie weer. Het product van de contrastsensitiviteit met de grootte van het grijswaardeverschil is een maat voor het storend karakter van de matblinkende lijn.

De score van het product is dus afhankelijk van de score van de matblinkende lijnen. Er wordt verondersteld dat de score afhankelijk is van drie variabelen namelijk de meest storende matblinkende lijn, het contrast over het hele profiel en het aantal matblinkende lijnen. De meest storende matblinkende lijn zal voor een groot deel de score van het product vastleggen. Er wordt verondersteld dat de score een lineaire combinatie is van deze drie variabelen. Om de gewichten toe te kennen aan deze variabelen werd er gebruik gemaakt van de hoofdcomponentenanalyse opgesteld door Pearson.

De betrouwbaarheid van het meetsysteem werd getoetst door middel van een measurement system analyse. Uit de resultaten kwam uit dat het meetsysteem betrouwbaar meet als er iedere keer op dezelfde plaats gemeten wordt maar onbetrouwbaar wordt wanneer er op verschillende plaatsen gemeten wordt. Dit wil zeggen dat de veronderstelling dat de matblinkende lijnen niet variëren in functie van het extrusieproces niet klopt. Dit wil dan ook zeggen dat op één plaats meten en dan zeggen dat de aanwezigheid van matblinkende lijnen aanvaardbaar zijn niet kan. Moest het meetsysteem aangepast worden waardoor er niet meer plaatselijk maar over een grotere afstand gemeten kan worden kan het wel zijn dat het meetsysteem wel betrouwbaar wordt en dan ook toegepast kan worden als een meetsysteem voor matblinkende lijnen.

Bibliografie
  1. Absorptie_(natuurkunde). (2018, 5 11). Opgehaald van wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Absorptie_(natuurkunde)
  2. Briers, G. H. (2013). Statistics for engineers. Harlow: Pearson.
  3. Cognex. (2018, 11 27). in-sight-2000-vision-sensors. Opgehaald van cognex: https://www.cognex.com/products/machine-vision/vision-sensors/in-sight-…
  4. contrast. (2019, 03 5). Opgehaald van wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Contrast
  5. contrast-sensitivity-vs-spatial-frequency. (2019, 03 10). Opgehaald van blog.kasson: https://blog.kasson.com/the-last-word/contrast-sensitivity-vs-spatial-f…
  6. Deceuninck. (2018, 10 15). Opgehaald van wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Deceuninck
  7. Deceuninck. (2018, 11 21). what. Opgehaald van deceuninck: http://www.deceuninck.be/nl/what
  8. Digital_photography. (2018, 11 30). Opgehaald van wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_photography
  9. Elektromagnetische_straling. (2018, 2 18). Opgehaald van wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_straling
  10. Grayscale. (2018, 9 6). Opgehaald van wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Grayscale
  11. Kemro K2 KeMotion. (2010, 01 01). 100 West Big Beaver Road, Troy, MI 48084, US.
  12. Kumar, R. (2019, 03 25). medium. Opgehaald van understanding-principle-component-analysis: https://medium.com/@aptrishu/understanding-principle-component-analysis…
  13. Ledlamp. (2018, 3 14). Opgehaald van wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Ledlamp
  14. lichtbron D65. (2018, 02 19). Opgehaald van wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Lichtbron_D65
  15. Light-emitting_diode. (2018, 12 4). Opgehaald van wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode
  16. Merken, V. (2008). Buitenschrijnwerk in PVC. Brussel.
  17. node20. (2019, 03 18). Opgehaald van cg.tuwien: https://www.cg.tuwien.ac.at/research/theses/matkovic/node20.html
  18. Powell, V. (2019, 03 23). principal-component-analysis/. Opgehaald van setosa.io: http://setosa.io/ev/principal-component-analysis/
  19. Reflectie_(straling). (2018, 3 14). Opgehaald van wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Reflectie_(straling)
  20. Refractive_index. (2018, 11 23). Opgehaald van wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index
  21. Smith, L. (2002). A tutorial on Principal Components Analysis. 27.
  22. spatial frequency. (2019, 03 15). Opgehaald van psy.vanderbilt: http://www.psy.vanderbilt.edu/courses/hon185/SpatialFrequency/SpatialFr…
  23. Wave_impedance. (2018, 9 13). Opgehaald van wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Wave_impedance

 

Universiteit of Hogeschool
Industrieel ingenieur: elektromechanica
Publicatiejaar
2019
Promotor(en)
Pol Coudeville
Kernwoorden
Share this on: