Способ контроля полосы прозрачного материала на наличие дефектор и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способу проверки-полосы прозрачного материала , в частности листового стекла , на наличие в ленте дефектов, таких как инородные тела или газовые пузыри, в котором проводят зондирование материала по.ширине сканирующим световым лучом, регистрацию проходящего и/или отраженного лучей и преобразование их интенсивностей в электрические сигналы. Для повышения. О) С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А3 (51)4 G 01 N 21 89

1 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3467495/24-25 (22) 28.07.82 (31) P 3129808.7; P 3223215.2 (32) 29.07.81, 22.06.82 (33) РЕ (46) 07.12.86. Бюл. № 45 (7l) Фельдмюле АГ (DE) (72) Вольфганг Хаубольд и Герхард

Фарвик (DE) (53) 535.242(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

G 0l N 1969.

Заявка ФРГ ¹ 2411407, кл. G 01 И 21/48, 1974, (54) СПОСОБ КОНТ1 ОЛЯ ПОЛОСЫ ПРОЗРАЧНОГО МАТЕРИАЛА НА НАЛИЧИЕ ДЕФЕ|(ТОВ

И УСТРО1(СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способу проверки полосы прозрачного материала, в частности листового стекла, на наличие в ленте дефектов, таких как инородные тела или газовые пузыри, в котором проводят зондирование материала по.ширине сканирующим световым лучом, регистэацио проходящего и/или отраженного лучей и преобразование их интенсивностей в электрические сигналы. Для повышения.

1276268 надежности контроля предложено дополнительно регистрировать луч, вы ходящий из торца полосы в процессе сканирования, преобразовывать его интенсивность в электрические импульсы, величину которых использовать для оценки, Устройство для осуществления способа содержит блок сканирования 2, фотоприемники 5 и 6, восИзобретение относится- к способу и устройсту контроля полосы прозрачного материала, в частности листового стекла на наличие дефектов, таких как инородные тела или газовые пузыри.

Целью изобретения является повышение надежности контроля путем определения дефектов, не приводящих к поверхностной деформации материала, в частности газовых пузырей, расположенных приблизительно в центре полосы материала, таких что они покрыты более толстыми по сравнению с ними слоями материала, l5

Если в ленте стекла имеются включения в виде внутреннего пузырька или мелкого камешка, то попадающий световой луч отклоняется во внутрен-. нем пузырьке или на поверхности ка- 20 мешка и направляется дальше в материал. Сам материал действует в этом случае в качестве световода, Поскольку, как внутренние пузырьки, т,е ° газовые пузырьки, так и включения камешков, в основном, имеют шарообразную форму, то попавший иа них или проникший в них световой луч отражается по меньшей мере один раз параллельно линии сканирования материала ЗО и таким путем попадает на правую или левую кромку полосы материала, где он проявляется как кратковременно сверкающая светлая световая точка.

Обычно листовое стекло имеет вследствие наличия небольших следов железа в стекломассе слегка зеленоватую окраску, которая видна лишь при рассмотрении листового стекла с торца. Из-за того, что световой луч должен пройти в стекле относительно длинный путь до момента своего попринимающие отраженный н/или проходящий свет и блок оценки 7. Новым является введение по меньшей мере одного дополнительного фотоэлектронного умножителя 8, расположенного у торцовой поверхности полосы 1 на уровне линии сканирования зондирующим лучом. 2 с. ф-лы и 9 з.п. ф-лы, 5 ил. явления. сбоку, это стекло действует как цветной светофильтр, т.е, если при наличии зеленой окраски на стекло попадает красный свет, то после прохождения определенного отрезка пути в стекле он под действием фильтра исчезает, иными словами отфильтровывается. Свет с длиной волны, соответствующей окраски стекла, не отфильтровывается, а подвергается лишь обычному поглощению и потому достигает боковых поверхностей с небольшими потерями.

Применение излучателя, излучающего свет того же цвета, что и контролируемая полоса материала, дает возможность выбирать излучатель меньшей мощности и тем самым снизить затраты на энергию и материалы, но при этом одновременно достичь оптимального эффекта.

Все прозрачные материалы поглоща,ют известную часть проходящего сквозь них света, т,е. при наличии относительно широких полос листового стекла, ширина которых часто превышает

3 м, при появлении внутреннего пузырь. ка, т.е. газового пузырька в центре ленты, свет, отраженный от него,. должен пройти расстояние около 1,5 м до одной из двух сторон, прежде чем его уловит фотоэлектрический преобразователь, в частности фотоэлектронный умножитель. Вследствие этого происходит значительное поглощение света, т.е. беэ дополнительного усиления посылаемого фотоэлектронным умножителем импульса нельзя точно судить об уже выявленном дефекте, С другой стороны, при перемещении светового луча по направлению к кромке полосы материала сигнал ошибки становится все

1276268 более отчетливым, в том числе и тогда, когда размер выявленного дефекта остается неизменным и его расположение в полосе идентично расположению дефекта, выявленного в центре полосы. К тому же контролируемая полоса материала, т,е. плавающее стекло никогда не бывает чистым на 100Х.

Это означает, что как на верхней стороне, так и на нижней стороне мо- 1Î гут иметься частички пыли, которые также могут отражать . луч в стекле. Таким образом, постоянно наблюдается известный уровень шума, причем этот уровень шума изменяется, т,е. при сканировании в центре полосы он значительно меньше, чем при сканировании на краю полосы, так что дефекты в центре полосы могут находиться в пределах уровня шума, на- 2О олюдающегося на краю полосы,При этом важно дифференцированно подавлять уровень шума и учитывать поглощение со стороны полосы прозрачного материала так, чтобы однородный и равный по размеру,цефект на краю давал те же электрические сигналы, что и соответствующий дефект в центре полосы материала.

Поэтому каждый электрический импульс, соответствующий интенсивности выходящего из торца луча, сравнивают с эталонным значением, соответствующим мгновенному положению светового луча, и по превышению этого значения судят о наличии дефектов.

Эталонное значение вводят в накопитель. Эта форма выполнения рекомендуется в том.случае, когда проверяется лишь один материал, например, один сорт стекла, так что полоса ма— териала не претерпевает изменения изза состава и толщины. В этом случае достаточно зарегистрировать однажды эталонную кривую поглощения материала и ввести ее в накопитель. 45

Под термином электронные накопители понимают полупроводниковые запоминающие устройства, различающиеся в зависимости от применяемой схемотехники. Помимо регистров сдвига мо- о гут применяться постоянные и оператив ные накопители или программируемые накопители. Программируемые накопители представляют собой постоянные накопители, которые в зависимости 55 от технологического процесса имеют требуемую конфигурацию в двоичном коде, что, например, может производиться путем выжига определенных соединений в полупроводниковой схеме, Это программирование нельзя вернуть в исходйое состояние, т.е. после пуска накопителя невозможно изменение однажды введенной информации и тем самым невозможно и нежелательно изменение его состояния. Как вторая возможность программирования накопителей используется емкость высокоизолированных стробирующих электродов, которые в результате ультрафиолетового облучения разряжают и вследствие повторного приложения соответственно высокого напряжения снова заряжают, т.е ° могут программироваться.

В логическом устройстве блока оценки сравнивают электрический импульс, соответствующий интенсивности выходящего из торца луча, с эталонным значением, соответствующим мгновенному положению светового луча, и по превышешпо этого значения судят о наличии дефектов ° При этом можно использовать несколько программных накопи— телей, соответствующих различным кривым, т.е, различные полосы материала можно проверять согласно предварительному выбору подходящего накопителя. В этом случае целесообразно применять в качестве накопителя оперативные накопители, которые, могут программироваться.

Введение эталонной ленты обеспечивает постоянное. получение точнык значений, так как в качестве эталонной ленты применяется идентичная лепта материала.

Оценка импульсов осуществляется посредством триггерного порога. Для этого эталонная кривая поглощения вводится в программный накопитель, При использовании этого метода достигается абсолютная независимость от скорости, к тому же он не допускает колебаний. Применение нескольких программных накопителей дает возможность программировать проверку окращенных стекол.

Дополнительное расположение одного фотоэлектронного умножителя вдоль контролируемой полосы прозрачного материала позволяет обнаруживать внутренние пузырьки. При этом фотоэлектронный умножитель расположен на уровне линии сканирования световым лучам поверхности материала, поскольку световой луч, попадающий на полосу стекла, отражается в разные сто1276268 роны, отрезок, параллельный линии развертки, является кратчайшим отрезком, так что из всех точек, где световой луч выходит в зоне кромки материала, зона линии сканирования имеет наибольшее значение яркости и тем самым дает наиболее сильный и ясный сигнал, Свет, направляемый внутренним пузырьком или включением в материале, 1б выходит на необработанной кромке полосы материала и здесь рассеивается.

Он идет как вбок, так и вверх и вниз, так что его перехват при расположении фотоэлектронного умножителя толь- 1 ко сбоку сопряжен с трудностями;Благодаря простому расположению зеркальной поверхности под продольной кромкой большая часть световой энергии, выходящей из необработанного торца полосы материала, попадает на зеркало и отражается на расположенном над полосой материала фотоэлектронном умножителе, на который дополнительно попадает свет, выходящий непосредственно вверх, Вследствие этого значительно улучшается перехват света.

Благодаря выполнению насечек на эталонной ленте при оценке число

30 сигналов соответствует числу насе-. чек. Каждый сигнал имеет свое значение в зависимости от расстояния до центра полосы материала, так как по мере приближения к концу эталонной ленты, т.е ° к ее узкой стороне,поглощается меньше света и тем самым в фотоэлектронный умножитель поступает более сильный сигнал.

Благодаря расположению насечек на одинаковом расстоянии одна от 4б другой этот сигнал можно одновременно испольэовать для определения местоположения дефектов, причем интервал, равный 5-10 мм, позволяет достичь высокой степени точности при 4 выявлении дефектов

Матированная полоса вдоль эталонной ленты представляет собой поверхность, образованную в результате пескоструйной обработки, или прозрачную клейкую ленту, нанесенную на эталонную ленту, Как поверхность пескоструйной обработки, так и прозрачная клейкая лента, расположенная под эталонной лентой, дают воэможность для входа света в эталонную ленту и тем самым его передачи к концам и попадания в фотоэлектронный умножитель. В отличие. от ранее рассмотренных насечек в преобразователе не образуется токовый сигнал, а при попадании светового луча на эталонную ленту возникает определенное напряжение, величина которого меняется. Это напряжение является наименьшим тогда, когда световой луч достигает центра эталонной ленты, где имеет место самое сильное поглощение. По этой причине. по обе стороны от эталонной ленты также установлены фотоэлектронные умножители, поскольку от одного края ленты материала до другого доходит лишь немного световой энергии. Характеристическая кривая умножителей берет таким образом свое начало для каждого из обоих умножителей в центре полосы материала и имеет при этом значение, которое чуть больше нуля и за1ем возрастает по мере приближения светового луча к краю полосы.

Для оценки общей ширины полосы следует при этом учитывать результаты, полученные с обоих фотоэлектронных умножителей, в результате чего создается полная характеристическая кривая.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 — устройство с эталонной лентой1 на фиг. 3 — расположение зеркальной поверхности под продольной кромкой полосы, на фиг,4 .— отдельные сигналы от боковых фотоэлектронных умножителей в виде характеристической кривой; на фиг, 5 — кривая с сигналом ошибки, образующаяся в результате контрполярности кривой.

Полоса материала 1 движется под блоком 2 сканирования с помощью валков 3, приводимых в действие от электродвигателя 4. Блок 2 сканирования включает фотоприемник 5 для отраженного света и фотоприемник 6 для пропускаемого света. Оба фотоприемника соединены с блоком 7 оценки, к которому подведены также фотоэлектронные умножители 8 и 9, расположенные сбоку от полосы материала.1.

Лазерный излучатель 10 находящийся в блоке 2 сканирования, имеет делитель 11 лучей, отражающий от вращающегося круглого зеркала 12 два луча 13 и 14. Луч 13 отражается в виде световой точки 15, луч 14 — в виде световой точки 16 и вследствие вращения круглого зеркала 12 в качестве сканирующего луча 17 проходит образом производится оценка при использовании эталонной ленты 18, имеющей матированную полосу или клейкую ленту. При этом свет, проходя вдоль матированной полосы или клейкой ленты, входит в эталонную ленту 18 и выходит из нее на концах

20, где он попадает на фотоэлектронные умножители 21. Вместо импульса здесь образуется напряжение, изменяющееся по мере прохождения эталонного луча, причем это напряжение можно представить .в виде характеристической кривой.

На фиг. 4 представлена кривая

38 поглощения, проходящая через пики 39 отдельных импульсов, формируемых эталонным лучом 37 через насечки 19 в эталонной ленте 18. Под кривой поглощения изображена кривая 40 уровня шума. Кривая уровня шума является результатом загрязнения стекла сверху или снизу и не имеет никакого значения. Однако ясно показывает, что на краях ленты уровень шума значительно выше, так что он накладывается на дефекты, которые могут возникнуть в центре полосы.

На фиг. 5 показана контрполярность кривой 38 поглощения, полученной над эталонной лентой 18 с клейкой лентой, с расположенной над ней кривой 41 зондирования, На кривой

41 зондирования имеется сигнал 42 ошибки, .абсолютная величина которого меньше, чем значения на краю кривой; Контрполярность образует кривую

43 контрполярности, на которой отчетливо выступает сигнал 42 ошибки.

1. Способ контроля полосы прозрачного материала на наличие дефектов, включающий сканирование полосы по ширине зондирующим световым лучом, регистрацию проходящего и/или отраженного от полосы световых лучей преобразование их интенсивностей в электрические сигналы и определение по величинам сигналов наличия дефектов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, дополнительно регистрируют луч, выходящий иэ торца полосы в процессе сканирования, преобразуют его интенсивность в электрические импульсы, величину которых используют при определении наличия дефектов, 7 1276268 8 по всей ширине полосы материала l.

Луч 13, отраженный в виде точки 15, одновременно проходит над эталонной лентой 18 и через насечку 10 входит в нее. У концов 20 эталонной ленты

18 расположено по одному фотоэлектронному умножителю 21 и 22, которые принимают свет, выходящий из эталонной ленты 18, и передают его в блок

7 оценки. f0

Если в полосе материала 1 появляется дефект в виде внутреннего пузырь.ка 23, то сканирующий луч 17, как

1отраженный сканирующий луч 24, не попадает на фотоприемник 5, в основ- 15 ном отводится, в качестве светового луча 25 и 26 проходит вдоль линии

27 сканирования к торцовой поверхности 28 полосы материала 1, где он входит в фотоэлектронные умножители 20

8 и 9, которые направляют полученный сигнал в блок 7 оценки. Фотоэлектронные умножители соединены с блоком 7 оценки кабелем 29 или 30, фотоэлектронные умножители 21 и 22 — анало- 25 гично кабелем 31 и 32, Электрическая линия 33 проходит между фотоприемником 5 и блоком 7 оценки.

Если сканирующий луч 17 попадает на внутренний пузырек 23, то свет

30 отклоняется от внутреннего пузырька

23 и выходит в зоне торцовой поверхности 28 полосы материала 1. Поскольку выходящий свет не определен, то в зоне кромки полосы материала 1 на передвижной опоре 34 расположена установленная горизонтально зеркальная поверхность 35 и установленная вертикально зеркальная поверхность

36, причем обе поверхности установлены так, что они направляют падаю- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я щий на них свет в фотоэлектронныйумножитель 8, расположенный над кромкой полосы материала.

Частичный луч 13 образует на вращающемся круглом зеркале 12 световую 5 точку 16. Образованный ею эталонный луч 37 зондирует эталонную ленту

18 и через насечки 19 входит в нее.

Тем самым через каждую насечку 19 в фотоэлектронном умножителе 21 про- >0 изводится сигнал, который регистрируется в блоке оценки и сравнивается с соответствующими значениями, определенными с помощью фотоэлектронных умножителей 8 и 9. При отсутствии M дефекта в полосе материала 1 определенные значения идентичны, т,е, друг от друга не отличаются. Аналогичным

1 2 76268

2. Способ поп. 1, о тл ич аю шийся тем, что сканирование осуществляют световым лучом того же цвета„ что и контролируемая полоса.

3. Способ по пп ° и 2, о т л ич а ю шийся тем, что электрический импульс, соответствующий интенсивности выходящего из торца луча, сравнивают с эталонным значением, соответствующим мгновенному положению светового луча, и по превышению этого значения судят о наличии дефектов.

4. Способ по пп, 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что из зондирующего Луча дополнительно формируют контрольный световой луч, сканируют им эталонную бездефектную ленту материала, регистрируют свет, выходящий из торца эталонной ленты, преобразуют его интенсивность в электрический импульс, а наличие дефектов определяют путем сравнения эталонного импульса с импульсом, соответствующим интенсивности света, выходящего из торца контролируемой полосы.

5. Устройство для контроля полосы прозрачного материала на наличие де- gp фектов, содержащее блок сканирования полосы зондирующим световым лучом и фотоприемники, расположенные на пути отраженного и/или проходящего через полосу лучей, соединенные с блоком оценки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, в него дополнительно введен по меньшей мере один фотоэлектронный умножитель, расположенный по 40 крайней мере у одной торцовой поверхности полосы.

G. Устройство по и. 5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что фотоэлектронный умножитель расположен на уровне линии сканирования зондирующим световым лучом поверхности материала.

7, Устройство по п. 5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введена по меньшей мере одна зеркальная поверхность,расположенная под продольной кромкой полосы, а оптически связанный с ней фотоэлектронный умножитель расположен над продольной кромкой °

8. Устройство по пп. 5-7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введена эталонная лента из бездефектного материала, соответствующая контролируемой полосе по толщине, цвету и составу или идентична ей, длина которой равна ширине полосы, и фотоэлектронные умножители, расположенные у концов ленты.

9. Устройство по п. 8, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что эталонная лента снабжена насечками, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга параллельно контролируемои полосе.

10. Устройство по п. 9, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что насечки расположены на расстоянии друг от друга 5-10 мм.

11. Устройство по п. 8 о т л ич а ю щ е е с я тем, что эталонная лента снабжена матированной полосой вдоль всей длины.

П р и о р и т е т п о п у н к т а м:

29.07.81 по пп, 1, 2, 5, б

22.06,82 по пп, 3, 4, 7-11, !

276268

1276268

Составитель Ю.Гринева

Техред А.Кравчук Корректор М.Максимишинец

Редактор С,Патрушева

Заказ 6586/60 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4