DE1218755B

DE1218755B - Vorrichtung zur fortlaufenden Feststellung optischer Fehler in einem laufenden Glasband

Info

Publication number: DE1218755B
Application number: DEC25728A
Authority: DE
Inventors: Jean Paul Gaffard
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1960-12-13
Filing date: 1961-12-13
Publication date: 1966-06-08
Also published as: BE611395A; ES272940A1; GB1000458A; NL272308A; US3338130A; FR1282634A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIn

Deutsche Kl.: 42 k-46/07

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

1218 755
C25728IXb/42k
13. Dezember 1961
8. Juni 1966

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fortlaufenden Feststellung optischer Fehler in einem laufenden Glasband mit einer auf der einen Seite des Glasbandes angeordneten Lichtquelle, die über ein Objektiv auf einem ihren Abmessungen entsprechenden spiegelnden Fleck abgebildet wird, von dem das vom Bild ausgehende Licht durch das Glasband auf einen auf der anderen Seite des Glasbandes angeordneten Spiegel fällt, der es auf den spiegelnden Fleck zurückwirft, wodurch durch Fehler im Glas- ίο band abgelenktes Licht an den Begrenzungen des spiegelnden Flecks vorbei auf eine Fotozelle fällt.

Prüfeinrichtungen ähnlicher Art sind bereits (durch die USA.-Patentschriften 2 735 331 und 2 889 737) bekanntgeworden, die aber nur die gleichzeitige Prüfung der gesamten Glasscheibe erlauben. Dies bedeutet, daß zwar die Scheibe in ihrer Gesamtheit überprüft werden kann, nicht aber kleinere Fehlerbereiche festgestellt, lokalisiert und registriert werden können.

Darüber hinaus ist auch eine Vorrichtung (deutsche Auslegeschrift 1 036 537) bekanntgeworden, mit der Materialbahnen kontinuierlich abgetastet werden können. Diese Vorrichtung ist jedoch nur so ausgelegt, daß sie dunkle Stellen auf der zu untersuchenden Oberfläche der Bahn feststellt. Hierbei wird eine Fotozelle voll beleuchtet, lediglich eine durch Fehler verursachte Veränderung der Helligkeit wird registriert. Eine solche Anordnung ist offensichtlich viel zu unempfindlich und für die Untersuchung der optischen Qualität von Glasscheiben völlig ungeeignet.

Erfindungsgemäß soll dagegen eine Einrichtung geschaffen werden, mit der auf großen Glasscheiben Fehlerbereiche festgestellt und registriert werden können, damit in einem späteren Arbeitsgang die großen Scheiben unter Berücksichtigung der festgestellten Fehler unterteilt werden können.

Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit Lichtquelle und Abbildung auf einen spiegelnden Fleck dadurch erreicht, daß im Wege des Lichtes vom spiegelnden Fleck zum das Licht durch das Glasband auf den spiegelnden Fleck zurückwerfenden Spiegel vor dem Glasband ein den Fleck auf den Spiegel abbildendes Objektiv und ein den Lichtstrahl quer zum Glasband bewegendes, an sich bekanntes Spiegelsystem angeordnet ist. Für die optischen Mittel zur zeilenweisen Abtastung quer zur laufenden Bahn wird ein selbständiger Schutz nicht begehrt.

Vorzugsweise ist der Spiegel als Zylinderspiegel und das Spiegelsystem als Drehspiegel ausgebildet, Vorrichtung zur fortlaufenden Feststellung
optischer Fehler in einem laufenden Glasband

Anmelder:

Compagnie de Saint-Gobain, Neuilly-sur-Seine

(Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier,

Patentanwälte, Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:
Jean Paul Gaffard, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 13. Dezember 1960 (846 757) - -

dessen Achse parallel zur Laufrichtung des Glasbandes liegt und mit der Achse des Zylinderspiegels zusammenfällt.

Besonders vorteilhaft arbeitet man, wenn der Spiegel ein zum Glasband paralleler Planspiegel ist und das Spiegelsystem aus zwei unter 45° zur Glasbandebene geneigten und in fester Lage zueinander angeordneten Spiegeln besteht und der Spiegel um eine zur Glasbandebene senkrechte Achse drehbar ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die kontinuierliche Überwachung der Oberflächenqualität einer Glasscheibe unter spezieller Ausbildung der Blende, die der Vorrichtung einen robusten Aufbau mit einem minimalen apparativen Aufwand verleiht, ermöglicht werden. Wegen der leichten Dejustierungsmöglichkeit der bekannten optischen Meßeinrichtungen muß dieser Vorteil als besonders bedeutend angesehen werden. Auch kann das Phasenkontrast- oder das Interferenzkontrastverfahren angewendet werden, indem die Platte aus durchsichtigem Glas, in der der spiegelnde Fleck erzeugt wird, durch eine Phasenlamelle oder eine Platte aus doppelbrechenden Prismen ersetzt wird. Dadurch kann die Vorrichtung in sehr kurzer Zeit den verschiedensten Anforderungen bei der Prüfung von Glasscheiben angepaßt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht auf dem Prinzip der Messung des durch die Fehler innerhalb des zu untersuchenden Körpers oder der Politur ge-

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streuten Lichtes. Hierbei wird die Scheibe von einem von einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlenbündel bestrichen, welches durch einen auf der anderen Seite der durchsichtigen Scheibe, der Lichtquelle gegenüber angeordneten Spiegel auf sich selbst reflektiert wird, wobei ein Trennelement auf der Seite der Lichtquelle in den Weg der zurückkehrenden Lichtstrahlen eingeschaltet ist. Demzufolge kehren, wenn kein Fehler an der abgetasteten Stelle vorhanden ist, die Lichtstrahlen nach der Lichtquelle zurück, während sie infolge ihrer Zerstreuung an einer Fehlerstelle ein in fester Stellung gegenüber der Lichtquelle angeordnetes, lichtempfindliches Organ erregen.

Der ausgeleuchtete Bereich, auf welchem das Lichtstrahlenbündel auf den reflektierenden Spiegel auf der anderen Seite des Glasbandes auftrifft, kann als Hilfslichtquelle angesehen werden. Wenn das von der ersten Lichtquelle kommende Lichtstrahlenbündel verschoben wird, so kommt die entsprechende Verschiebung des ausgeleuchteten Bereiches der Schaffung einer unendlich ausgedehnten Hilfslichtquelle gleich, durch welche sämtliche Punkte des Bandes aufeinanderfolgend erhellt und untersucht werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun an Hand der Zeichnungen erläutert werden, in denen

F i g. 1 die Gesamtanordnung einer ersten Ausführungsform und

Fig.2 die Gesamtanordnung einer zweiten Ausführungsform in Ansicht zeigt.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, fallen die von einem durch eine Lampe mit Wolframfaden ausgeleuchteten Spalt 1 ausgehenden Strahlen von genau bestimmten Dimensionen auf einen Lichtkondensor 2 auf. Eine Platte 3 aus durchsichtigem Glas, die in ihrem mittleren Bereich einen spiegelnden Fleck 4 für die Ablenkung der Strahlen aufweist, ist so angeordnet, daß das durch den Lichtkondensor 2 erzeugte Bild des Spaltes auf dem Fleck 4 gebildet wird, der die Abmessungen dieses Bildes besitzt. Dieser Fleck reflektiert das Lichtstrahlenbündel nach einem Objektiv 5, welches die Lichtstrahlen auf einen sich drehenden oberhalb des Glasbandes 7 angeordneten Spiegel 6 überträgt, dessen Rotationsachse 10 parallel zu der Richtung der Fortbewegung des Bandes liegt. Die schnelle Drehbewegung des Spiegels ermöglicht ein aufeinanderfolgendes Bestreichen des ganzen Glasbandes 7 durch das Lichtstrahlenbündel, wobei die Geschwindigkeit dieser Bewegung in Abhängigkeit von der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Bandes und dem Querschnitt des Lichtstrahlenbündels so bemessen wird, daß keine Stelle des Glasbandes von diesem unbestrichen bleibt.

Unterhalb des Glasbandes ist ein zylindrischer Spiegel 8 für das Lichtstrahlenbündel angeordnet, der z.B. reflektierend oder diffundierend wirken kann und dessen Achse mit der Rotationsachse 10 des Spiegels zusammenfällt. Die Aufgabe dieses Spiegels besteht darin, das Lichtstrahlenbündel nach seinem Durchtritt durch das Glasband zurückzuwerfen. Das Lichtstrahlenbündel fällt auf den Spiegel 6 auf und das Objektiv 5 konzentriert es auf den spiegelnden Fleck 4 der Platte 3.

Hinter der Platte 3 ist ein lichtempfindliches Organ9, das z.B. eine fotoelektrische Zelle sein kann, an die eine Aufzeichnungsvorrichtung angeschlossen ist, so angeordnet, daß das Lichtstrahlenbündel, falls es bei seinem Durchtritt durch das Glasband auf keine Fehlerstelle auf trifft, durch den Fleck 4 vollkommen reflektiert wird, so daß die Zelle durch das Lichtstrahlenbündel nicht erregt wird. Wenn im Gegensatz hierzu das Lichtstrahlenbündel bei seinem Durchtritt durch das Glasband auf eine Fehlerstelle auftrifft, so wird ein Teil der Strahlen abgelenkt und an außerhalb des Fleckes 4 liegenden Stellen konzentriert. Diese Strahlen durchdringen dann den durchsichtigen Teil der Platte 3 und gelangen zur Einwirkung auf die Zelle 9.

Es ist in diesem Zusammenhang zu bemerken, daß das durch den rotierenden Spiegel 6 gebildete Organ zur Ablenkung der Strahlen auch aus einem Prisma oder einem System von beweglichen Prismen sowie jeder anderen Vorrichtung bestehen kann, die die beschriebene Aufgabe des Spiegels zu erfüllen in der Lage ist.

In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, den Spiegel fest in bezug auf das optische System anzuordnen. So kann man z.B., um das Bestreichen jedes Punktes des Bereichs zu bewirken, die Gesamtanordnung um eine Achse schwingen oder sich um eine Achse drehen lassen. Diese Achse liegt dann im wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung des Glasbandes. Es ist dann von Vorteil, das optische System, das gemäß Fig. 1 oberhalb des durchsichtigen Glasbandes liegt, um 90° zu verdrehen. In diesem Fall wird die optische Apparatur so verschoben, daß das aus dem Objektiv 5 austretende Lichtstrahlenbündel parallel zu der Bewegungsrichtung des Glasbandes wandert und seine Achse mit der Achse 10 der Fig. 1 zusammenfällt. Der Spiegel 6, dessen wirksame Fläche dann das Lichtstrahlenbündel in einem festen Winkel schneidet, reflektiert dieses wie im vorher beschriebenen Fall auf den Zylinderspiegel 8. Die Schwingung oder Kreisbewegung der Gesamtheit um die Achse 10 ermöglicht ein vollkommenes Bestreichen des Glasbandes.

Es ist ferner möglich, auf den Spiegel 6 zu verzichten, indem nämlich die gesamte optische Anordnung so getroffen wird, daß das von dem Objektiv 5 kommende Lichtstrahlenbündel auf das Glasband auffällt. In diesem Fall ermöglicht eine Bewegung der optischen Gesamtanordnung das Bestreichen der gesamten Fläche des Glasbandes.

Fig.2 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung. Der zylinderförmige Spiegel bei der vorher beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung wird in diesem Fall durch einen zu dem Glasband parallelliegenden planen Spiegel 14 ersetzt. Die ortsfeste Gesamtheit, die aus der durch einen Spalt gebildeten Lichtquelle, den Linsen, der Platte mit dem spiegelnden Fleck und dem lichtempfindlichen Organ besteht, ist ebenso ausgebildet wie im Fall der Vorrichtung nach F i g. 1, jedoch unter solcher Anordnung im Raum, daß das aus dem Objektiv 5 austretende Lichtstrahlenbündel vertikal zu dem Glasband und dem Spiegel 15 gerichtet ist. Der Spiegel 6 der Fig. 1 ist durch eine aus zwei in Bezug aufeinander feste Spiegeln und 12, die sich in horizontaler Richtung um eine durch den Mittelpunkt des Spiegels 11 gehende vertikale Achse 15 drehen, bestehende Anordnung ersetzt. Die beiden Spiegel sind in Bezug aufeinander so orientiert, daß das auf den Planspiegel 14 auftreffende Lichtstrahlenbündel ebenfalls vertikal gerichtet ist. Das Lichtstrahlen-

bündel beschreibt dann Kreise, wobei die Winkelgeschwindigkeit der Rotation der beiden Spiegel so bemessen werden kann, daß sämtliche Stellen des Glasbandes erfaßt werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist die optische Gesamtanordnung, die aus der durch einen Spalt gebildeten Strahlenquelle, den Linsen, der Platte 3 und dem lichtempfindlichen Organ besteht, fest. Jedoch ist es aus Vereinfachungsgründen auch möglich, diese Gesamtheit mit den beiden Spiegeln um die Achse 15 umlaufen zu lassen, was es ermöglicht, die gesamte oberhalb des Bandes befindliche optische Einrichtung in ein und demselben Gehäuse unterzubringen.

Die Glasplatte 3, welche den spiegelnden Fleck 4 trägt, kann auch eine Phasenlamelle oder ein Filter mit doppelt brechenden Prismen sein.

Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen eignen sich insbesondere zur Ermittlung derjenigen Mangel, wie von Wellungen und Riefen, die erkenn- ao bar werden, weil sie die Lichtstrahlen nicht absorbieren. Wenn Einschlüsse, welche im Gegensatz hierzu die Lichtstrahlen absorbieren, lokalisiert werden sollen, so wird die Platte 3 durch ein Trennelement, das aus einem halbreflektierenden Spiegel besteht, ersetzt. In diesem Fall durchdringt ein Teil des durch den Spiegel 6 abgelenkten Lichtstrahlenbündels den halbreflektierenden Spiegel, um auf die Fotozelle 9 aufzutreffen. Dieser Teil des Lichtes verringert sich im Falle des Vorhandenseins eines absorbierenden Einschlusses im Wege der Strahlen.

Wie oben bereits erläutert wurde, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Feststellung der Fehler in einem durchsichtigen Glasband bestimmt. Sie kann besonders für die Ermittlung von Politurfehlern verwendet werden, weil auch solche Mangel das Licht zerstreuen. Im Falle dieser Anwendung kann das Bestreichen des Bandes in Fortfall kommen und man kann sich darauf beschränken, mit einem Lichtstrahlenbündel von konstanter Richtung zu arbeiten, durch dessen Verhalten die mittlere Qualität der Politur entlang einer Erzeugenden der Fortbewegungsrichtung des Glasbandes ermittelt wird.

In einem beispielsweisen Fall bewegte sich ein Glasband, während es durch ein pinselartiges Lichtstrahlenbündel von quadratischem Querschnitt mit 2,5 cm Seitenlänge in der in F i g. 1 dargestellten Weise bestrichen wurde, mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min. Die Zahl der Abtastvorgänge je Minute betrug also 120. Das gegebene optische Signal war proportional zu der Bedeutung des Fehlers. Seine Dauer betrug bei einem punktartigen Fehler 0,67 Millisekunden.

Das Grundgeräusch, das hierbei auftrat, war eine Folge des das Signal überlagernden parasitären Lichtes. Es konnte durch Verwendung von elektrischen Filtern, die lediglich das für das Signal zweckmäßige Frequenzband in der Größenordnung von 1000 bis 000 Hz durchlassen, beseitigt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur fortlaufenden Feststellung optischer Fehler in einem laufenden Glasband mit einer auf der einen Seite des Glasbandes angeordneten Lichtquelle, die über ein Objektiv auf einem ihren Abmessungen entsprechenden spiegelnden Fleck abgebildet wird, von dem das vom Bild ausgehende Licht durch das Glasband auf einen auf der anderen Seite des Glasbandes angeordneten Spiegel fällt, der es auf den spiegelnden Fleck zurückwirft, wovon durch Fehler im Glasband abgelenktes Licht an den Begrenzungen des spiegelnden Flecks vorbei auf eine Fotozelle fällt, dadurch gekennzeichnet, daß im Wege des Lichts vom spiegelnden Fleck (4) zum das Licht durch das Glasband (7) auf den spiegelnden Fleck (4) zurückwerfenden Spiegel (8) vor dem Glasband (7) ein den Fleck (4) auf den Spiegel (8,14) abbildendes Objektiv (5) und ein den Lichtstrahl quer zum Glasband (7) bewegendes, an sich bekanntes Spiegelsystem (6,10; 11, 12) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (8) ein Zylinderspiegel und das Spiegelsystem ein Drehspiegel (6) ist, dessen Achse (10) parallel zur Laufrichtung des Glasbandes (7) liegt und mit der Achse des Zylinderspiegels (8) zusammenfällt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (14) ein zum Glasband (7) paralleler Planspiegel ist und das Spiegelsystem aus zwei unter 45° zur Glasbandebene geneigten und in fester Lage zueinander angeordneten Spiegeln (11,12) besteht und der Spiegel (11) um eine zur Glasbandebene senkrechte Achse (15) drehbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 036 537;

britische Patentschrift Nr. 717 233;

USA.-Patentschriften Nr. 2 393 631, 2 735 331,
889 737;

Ergebnisse der exakten Naturwissenschaften,
Bd. 20, 1942, S. 304, 316 bis 319, 364, 365.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 578/243 5. 66 ® Bundesdruckerei Berlin