DE19544481A1 - Beleuchtungseinrichtung mit Halogen-Metalldampflampen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung zur Sichtbarmachung von Fehlern in oder auf Materialien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Detektierung von Fehlern auf oder in Materialien wie Glasbahnen, Transparentfolien, Papierbahnen etc. mit Kameras, werden hohe Anforderungen an die Beleuchtung gestellt. Bei in der Regel kurzen Belichtungszeiten muß die Lichtintensität sehr hoch sein. Lange Lebensdauer, hohe Stabilität und Rauschfreiheit sind weitere Anforderungen an ein Beleuchtungssystem.

In der Vergangenheit wurden recht gute Erfahrungen mit Halogenglühlampen gemacht. Die Lebensdauer dieser Lampen beträgt ca. 2000 Stunden, der Wirkungsgrad ist jedoch recht niedrig, die Wärmeentwicklung sehr hoch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß bei erhöhter Lichtausbeute die Beleuchtungseinrichtung extrem langlebig und stoßfest ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lampen Halogen- Metalldampflampen sind.

Halogen-Metalldampflampen sind hochwertige Lichtquellen, die sich durch hohe Lichtausbeute auszeichnen. Metallzusätze in der Gasentladung erhöhen die Lichtausbeute um den Faktor 4 gegenüber Glühlampen. Ihre Stoßfestigkeit entspricht etwa einer stoßfesten Glühlampe.

Zur Formung des erzeugten Lichtstrahls sind die Lampen vorfeilhafterweise im Brennpunkt eines elliptischen Spiegels oder auch Parabolspiegels angeordnet.

Reicht die Lichtintensität einer Lampe nicht aus, werden sinnvollerweise zumindest zwei Lampen benachbart angeordnet, wobei sich deren Lichtstrahlen in der zu prüfenden Ebene überlappen.

Durch die Anordnung einer lichtstreuenden Scheibe mit möglichst hoher Transparenz oder einer Optik vor den Lampen kann die Beleuchtung je nach Anwendungsfall noch verbessert werden.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben werden.

In Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung dargestellt. Da bei der Anwendung von Zeilenkameras nur eine Zeile bzw. bei TDI-Kameras nur wenige Zeilen betrachtet werden, kann das Licht auf eine verhältnismäßig schmale Linie konzentriert werden. Zur Fokussierung dient ein elliptischer Spiegel oder Parabolspiegel 5. Die hohe und gleichmäßige Ausleuchtung der Prüflinie wird durch die Aneinanderreihung von einer variablen Anzahl von Lichtquellen bzw. Lampen 3 erreicht, die in der Prüfebene überlappen. Die Restwelligkeit der Beleuchtung hängt von der Diffusorwirkung des Prüfmaterials und dem Abstand der einzelnen Lichtquellen 3 ab. Sie kann durch den zusätzlichen Einsatz einer eindimensional lichtstreuenden Scheibe 6 bzw. durch aneinandergereihte Zylinderlinsen verbessert werden.

Die Fig. 2 bis 9 zeigen verschiedene Variationen der Beleuchtung in Abhängigkeit von der Prüfaufgabe.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur diffusen Prüfung. Das zu prüfende Material 1 wirkt als Diffusor. Mit dem Bezugszeichen 2 ist in allen Figuren eine Kamera bezeichnet. Die Lampe 3 befindet sich in einem elliptischen Spiegel 5. Der Lichtstrahl ist mit dem Bezugszeichen 4 angedeutet.

Wie in Fig. 3 gezeigt, kann bei glänzender Oberfläche bei sehr schmaler Reflexionskeule die Anordnung einer Streuscheibe 6 zwischen Lichtquelle 3 und Prüflinie 1 erforderlich sein.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung zur Detektion von ablenkenden Fehlern in spiegelnder Reflexion. Zwischen Lampe 3 und dem zu untersuchenden Material 1 ist eine Streuscheibe 6 mit einem Dunkelfeld 8 angeordnet.

In Fig. 5 wird eine Transmissionsprüfung von z. B. Papier 1 gezeigt. Es können Schmutz und Dünnstellen durch die Signalrichtung unterschieden werden, der Fehlertyp Loch ist jedoch problematisch, da die Kamera 2 je nach Position eines Lochs direkt in eine Lampe 3 (Signal positiv) oder neben eine Lampe 3 (Signal negativ) blickt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Variante, die beim Fehlertyp Loch positive Signale erzeugen. In Fig. 6 befindet sich eine schwach dämpfende Streuscheibe 6 direkt unterhalb der Bahn 1; in Fig. 7 befindet sich ein schwach dämpfender lichtstreuender Streifen 6 auf der Austrittsscheibe der Beleuchtungseinheit oder zwischen der Austrittsscheibe und dem Material.

In Fig. 8 wird eine Prüfung im Hellfeld für absorbierende Fehler in transparenten Materialien 1 gezeigt. Sollen neben den absorbierenden Fehlern auch ablenkende Fehler gefunden werden, muß das Hellfeld verkleinert werden.

Fig. 9 zeigt eine Prüfanordnung, die eine Prüfung im Dunkelfeld ermöglicht. Sie dient zur Detektierung von ablenkenden Fehlern.

Vorwiegend bei der Prüfung in diffuser Transmission bei schnell laufenden Bahnen 1 kann es vorkommen, daß die Lichtintensität nicht ausreicht. Hier besteht die Möglichkeit, (siehe Fig. 10) durch Zylinderlinsen bzw. eine Optik 7, das Licht 4 auf einen schmaleren Streifen zu fokussieren und damit die Intensität zu vervielfachen.

Die einzelnen Beleuchtungsquellen 3 sind in einer bevorzugten Ausführungsform in einem Gehäuse 9 (siehe Fig. 1) installiert. Die Länge des Gehäuses 9 hängt jeweils von der Prüfbreite ab. Vorteilhafterweise können die Beleuchtungseinrichtungen auch aus Einzelscheinwerfern hergestellt werden. Diese werden verschiebbar auf einer Schiene befestigt, deren Länge von der Prüfbreite abhängig ist. Ein solches Beleuchtungssystem würde sich durch hohe Flexibilität auszeichnen und weitere Konstruktionsarbeiten überflüssig machen.

Vorteile eines solchen Systems sind:

• 1. Anpassung an Prüfbreite nur durch Ablängen der Befestigungsschiene,
• 2. Veränderung der Lichtintensität durch Verändern der Anzahl der Lampen bzw. durch Austausch der Lampentypen (150/400 W),
• 3. optimale Zugänglichkeit zu den Leuchten und Lampen bei Pflege, Instandsetzung und
• 4. wiederkehrende Konstruktionsarbeiten für die Beleuchtungseinheit entfallen.

Claims (4)

1. Beleuchtungseinrichtung zur Sichtbarmachung von Fehlern in oder auf Materialien (1) mit Halogenlampen und Kameras (2), welche die Fehler detektieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenlampen Halogen- Metalldampflampen (3) sind.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen (3) zur Fokussierung des erzeugten Lichtstrahls (4) im Brennpunkt eines elliptischen Spiegels oder Parabolspiegels (5) angeordnet sind.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Lampen (3) benachbart angeordnet sind, deren Lichtstrahlen (4) sich in der zu prüfenden Ebene überlappen.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Lampen (3) eine lichtstreuende Scheibe (6) oder eine Optik (7) angeordnet ist.