DE1573497A1

DE1573497A1 - Device for testing and sorting of web or sheet products

Info

Publication number: DE1573497A1
Application number: DE19651573497
Authority: DE
Inventors: Heinz Voigt
Original assignee: Feldmuehle AG
Current assignee: Feldmuehle AG
Priority date: 1965-11-23
Filing date: 1965-11-23
Publication date: 1970-03-05
Also published as: NL6602024A

Description

Vorrichtung zur Prüfung und Sortierung von bahn- oder blattförmigen Erzeugnissen.Device for testing and sorting sheet-like or sheet-like items Products.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung und Sortierung von bahn- oder blattförmigen Erzeugnissen wie Papier, Karton, Filmen und Folien auf Fehlerstellen, bei der das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen als Strahlenbündel die Oberflächen des Erzeugnisses linienförmig abtastet und die durch Fehler stellen bewirkten änderungen des von dem Erzeugnis reflektierten und/ oder durchgelassenen Lichtes für die Anzeige und/ oder Sortierung nutzbar gemacht werden.The invention relates to a device for testing and sorting of products in web or sheet form such as paper, cardboard, films and foils for flaws in which the light from one or more light sources as a bundle of rays scans the surfaces of the product in a linear fashion and pinpoints the defects caused changes of the reflected and / or transmitted by the product Light can be used for display and / or sorting.

Die Prüfung von blattförmigen Erzeugnissen wie Papier, Earton, Filmen und Folien. auf optisch erkennbare Abweichungen, wie beispielsweise Schmutzflecken, Löcher und Falten und die Aussortierung solchen, mit Fehlern behafteten Materials wird auch heute noch häufig durch das meschliche Auge und von Hand vorgenommen. Dieses Verfahren stellt im Zeitalter der automation und des s Arbeitskräftemengels einen Anachronismus dar. Es sind deshalb schon verschiedene Vorschläge gemacht worden, um das menschliche Auge durch optische Einrichtungen .u ersetzen, wobei Änderungen des Reflektionsvermögens der Oberfläche für die Anzeige und möglichst auch die Sortierung ausgewertet werden sollen.Testing of sheet-like products such as paper, earthenware, films and foils. for visually recognizable deviations, such as dirt stains, Holes and folds and the sorting out of such faulty material is still often done by the human eye and by hand. In the age of automation and the shortage of manpower, this process represents represents an anachronism. Various proposals have therefore already been made to replace the human eye with optical devices .u, making changes the reflectivity of the surface for the display and, if possible, also the sorting should be evaluated.

In die Praxis selbst haben bisher - vor allem bei der Prüfung von mit großer Geschwindigkeit die Vorrichtung durchlaufenden Bahnen und Blätter - lediglich solche Prüf- uni Sortiervorrichtungen Eingang gefunden, die mit einem fliegenden Lichtpunkt arbeiten, wie er vorteilhaft von einer stehenden Lichtquelle aus durch ein rasch umlaufendes Spiegelrad erzeugt wird. Das von diesem Lichtpunkt auf der zu prüfenden Oberfläche aus reflektierte Licht wirkt dann auf lichtempfindliche Einrichtungen, vorzugsweise Fotomultiplier, ein und der dort erzeugte eleR-trische Strom betätigt Registriervorrichtungen für die Fehlermeldung und/ oder ScI'altvorrichtungen für das Aussondern der mit Fehlern behafteten Erzeugnisse. Damit nur die Signale als Fehlermeldung weitergegeben werden, die einen bestimmten Wert überschreiten, macht man hierbei üblicherweise von einen Abschneidestufe Gebrauch, die je e nach den Qualitätsanforderungen an das betreffende E-zeugnis auf einen beliebigen Wert einstellbar ist. Df e von einer Abschneidestufe weitergegebenen Impulse werden dann gegebenenfalls nach nochmaliger Verstä@kung an Registriervorrichtungen für die Fehlermeldung weiteregeben, beispielsweise Zählvorrichtungen, Markierungseinrichtungen oder magnetische Aufzeichn'rngsbänder. Besonders zwecksmäßig betätigen diese Impulse zusätzlich Schaltvorrichtungen, die das Aussondern derjenigen Erzeugnisse bewirken, die mit den durch die Impulse Im Ausgang der Abschneidestufe ermittelten Fehlern behaftet sind.In practice itself have so far - especially when testing webs and sheets passing through the device at high speed - merely Such testing uni sorting devices found the entrance with a flying Light point work as it would be advantageous from a standing light source a rapidly rotating mirror wheel is generated. That from this point of light on the The surface to be tested from reflected light then acts on light-sensitive Facilities, preferably photomultiplier, and the electrical generated there Strom operates registration devices for the error message and / or switching devices for sorting out defective products. So only the signals are passed on as an error message that exceeds a certain value, one usually makes use of a cut-off stage, which depends on the the quality requirements for the relevant e-certificate to any value is adjustable. Df e pulses passed on by a cut-off stage are then possibly after further reinforcement of the registration devices for the error message give others, for example counting devices, marking devices or magnetic ones Recording tapes. Particularly for the purpose of this, these impulses also actuate switching devices, which cause the segregation of those products that are affected by the impulses Errors found in the output of the cutoff stage are afflicted.

Beispielsweise bestehen diese Schaltvorrichtungen in W@ichen, durch die ein mit Fehlern behafteter Bogen einer anderen Ablage zugeführt wird als ein fehlerfreier Bogen, so daß von vornherein eine Trennung in fehlerfreie Bogenstapel und solche, die mit Fehlern behaftet sind, erfolgt. Dabei kann für die Prüfung rnd Sortierung von bereits in Einzelbogen vorliegendem Material, wie z.B. Bogenstapeln als auch von bahnförmigem Material in Rollenform ausgegangen werden. Im zuletzt genannten Fall ist die Prüfeinrichtung häufig mit einem Sortierquerschneider gekoppelt. Eine- solche Prüf- und Sortiervorrichtnng ist beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1 o98 739 beschrieben.For example, these switching devices exist in W @ ichen, through a sheet with defects is fed to a different tray than a sheet flawless sheet, so that a separation into flawless sheet stacks from the outset and those that are flawed. In doing so, rnd Sorting of material that is already available in individual sheets, such as stacks of sheets as well as web-like material in roll form can be assumed. Im last mentioned In this case, the testing device is often equipped with a sorting cross cutter coupled. Such a testing and sorting device is for example in the German Auslegeschrift 1 098 739 described.

Da solche elektronisch optischen Prüf- - und Sortiervorrichtungen in weit stärkerem Maße in sich selbst Fehlerquellen bergen als das menschliche Auge, schwankt auch bei einem ideal gleichmäßigen und fehlerfreien Erzeugnis die sich aus dem reflektierten Licht ergebende Stromkurve zwischen Höchst- und Mindestwerten (Storpegel). Um sicherzustellen, daß die Auswerteeinrichtung zwischen diesen apparativ bedingten Unregelmäßgikeiten und tatsächlichen Fehlern einwandfrei unterscheidet, muß dieser Störpegel sehr klein gehalten werden. Nur dann kann die Abschneidestufe so nahe an diesen Störpegel angenähert werden, daß ach no-ch kleine oder weniger intensive Fehler wie Grautöne sicher erfaßt werden. Aus diesem Grund soll der kleine Llichtpunkt, der in sehr großer Geschwindigkeit zeilen--weise-das zu prüfende und sortierende Erzeugnis abtastet, sehr klein und scharf umgrenzt und in seiner Helligkeit sehr gleichmäßig und von sehr hoher Leuchtdichte sein. Es ist bisher nur mit @öchstdrucklampen mit möglichst punktförmiger Lichtquelle und durch Einschaltung einer ganzen Reihe optischer Hilfsmittel wie Blenden und Linsen möglich gewesen, einen kleinen Lichtfleck mit aber seine ganze Fläche gleichmäßiger Helligkeit, scharfen, Grenzen und vor alles sehr hoher Deuchtdichte zil erzielen. Insbesondere war es notwendig, das Licht des durch Blenden und Linsen auf den rotierenden Spiegel -fokussierten Lichtstrahles durch eine nnmittelbar vor der zu prüfen den Fläche zwischengeshaltete Stablinse nochmals zu sammeln. Since such electronic optical testing and sorting devices contain sources of error in themselves to a far greater extent than the human eye, fluctuates even with an ideally uniform and fault-free product Current curve between maximum and minimum values resulting from the reflected light (Storpegel). To ensure that the evaluation device between these apparatus correctly distinguishes between irregularities and actual errors, this interference level must be kept very small. Only then can the cut-off level can be approximated so close to this interference level that alas small or less intensive errors such as gray tones can be reliably detected. Because of this, the little one should Point of light that lines at very high speed - wise - that to be tested and sorting product scans, very small and sharply delineated and in its brightness be very uniform and of very high luminance. So far it has only been possible with @öchstdrucklampen with a point-like light source as possible and by switching on a whole series Optical aids such as diaphragms and lenses have been possible to create a small light spot but with its entire surface of uniform brightness, sharp, boundaries and in front achieve everything very high density zil. In particular, it was necessary to use the light of the light beam focused on the rotating mirror through diaphragms and lenses by a rod lens held in between directly in front of the surface to be examined to collect again.

Durch alle diese zwischen der Lichtquelle und der abzutastenden Bahn eingeschalteten optischen Mittel wird eine solche Prüfiind Sortiereinrichtung jedoch technisch sehr aufwendig und damit auch kostspielig. Abgesehen von dissen wirtschaftlichen Nachteilen sind damit aber auch technische Schwierigkeiten verbunden, weil durch materialmäßig oder konstruktionsmäßig bedingte Unregelmäßigkeiten in den optischen Mitteln Stromsobwankungen austreten können, die schließlich bei der Auswertung einen Fehler auch dort vortäuschen, wo gar keiner vorliegt. Through all of these between the light source and the web to be scanned Such a test is carried out when the optical means are switched on Sorting device however, technically very complex and therefore also expensive. Except for disses economic disadvantages are also associated with technical difficulties, because due to material or construction-related irregularities in the optical means current fluctuations can emerge, which ultimately in the Evaluation to simulate an error even where there is none.

So stellt allein schon die Anfertigung einer Stablinse von mehreren Metern ein technisches Problem dar. Man hat mit den verschiede@sten Mitteln versucht, diese Fehlerquellen auszuschalten, beispielsweise dadurch, daß man die Stromverlaufskirrve über die ganze Breite der zu prüfenden Bahn bei einem fehlerfreien Material aufgenommen hat und bei der Auswertung jeweils-mit dieser Norikurve vergleicht. Das bedingt aber weitere elektronische Einrichtungen, so daß dadurch die Vorrichtung noch aufwendiger in ihren technischen Mitteln und kostspieliger wird.The production of one rod lens alone is one of several Meters poses a technical problem. Various means have been used to to eliminate these sources of error, for example by the fact that the Stromkurvekirrve recorded over the entire width of the web to be tested with a defect-free material and compares each with this Nori curve during the evaluation. That requires but further electronic devices, so that this makes the device even more complex in their technical means and becomes more expensive.

Es wurde nun gefunden, daß sich der große Aufwand an optischen und elektronischen Mitteln einsparen läßt und alle diese Schwierigkeiten bei einer Vorrichtung zur Oberflächenprüfung und Sortierung von blattförmigen Erzeugnissen wie Papier, Karton, Filmen und Folien auf Fehlerstellen, bei der das Dicht einer oder mehrerer Lichtquellen als Lichtstrahlbündel die Oberflache des bahn- oder blattförmigen Erzeugnisses linistweise abtastet und Änderungen des reflektierten vnd/ oder durchgelassenen Lichtes für die Anzeige und/ oder Sortierung nutzbar gemacht werden, dadurch beseitigen lassen, daß erfindungsgemäß für die Erzeugung eines kleinen Lichtfleckes gleichmäßiger Helligkeit und hoher Leucht-dichte eine Xaser-Lichtquelle Verwendung findet. Die Verwendung eines Laserstrahles, der an sich bekannt und bisher vornehmlich in der Nachrichtentechni1 : und für Reproduktionsverfahren angewendet oder vorgeschlagen worden st, hat den Vorteil, daß von vornherein ein sehr intensiver und sehr stark gebündelter Lichtstrahl vorliegt, der atif der zu prüfenden und zu sortierenden Fläche einen kleinen Lichtfleck scharfer Begrengung, gleichmäßiger Helligkeit und vor allem hoher Leuchtdichte ergibt, ohne daß auf dem ganzen Strahlengang von der Laser-Lichtquelle bis zur abzutastenden Bahn irgendwelche optischen Mittel notwendig sind, wie das bisher auch bei Lichtquellen äußerstgroßer Helligkeit wie Höchstdrucklampen erforderlich war.It has now been found that the great expense of optical and Can save electronic means and all these difficulties in a device for surface inspection and sorting of sheet-like products such as paper, Cardboard, films and foils for defects where the seal of one or more Light sources as a bundle of light rays the surface of the web or sheet-like product linearly scanned and changes in the reflected and / or transmitted Light can be made usable for display and / or sorting, thereby eliminate let that according to the invention for the generation of a small light spot more uniform Brightness and high luminance a Xaser light source is used. the Use of a laser beam, which is known per se and so far mainly in the Telecommunications: and applied or proposed to reproductive processes st has the advantage of being a priori a very intense one and a very strongly bundled light beam is present, the atif of the to be tested and to sorting surface a small light spot of sharp delimitation, more uniform Brightness and, above all, high luminance results without affecting the entire beam path any optical means from the laser light source to the path to be scanned are necessary, as has so far been the case with light sources of extremely high brightness such as High pressure lamps was required.

I5t der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darüberhinaus der Vorteil verbunden, daß durch den Wegfall lichtschluckender optischer Teile, die bisher zur Dichtbündelung benutzt werden mußten, eine erheblich größere Leuchtdichte au ! dem Papier erzielt werden kann. Dieses hat zur Folge, daß der sogenannte Stör- oder Rauschpegel sehr schmal gehalten werden kann, und daß dadurch eine sehr erhebliche Verbessung derFehlerfindung und der Konstanz der Empfindlichkeitseinstellung erreicht wird.Another advantage is the device according to the invention connected that by the elimination of light-absorbing optical parts that were previously used for Dense bundling had to be used, a significantly higher luminance au! to the Paper can be achieved. This has the consequence that the so-called sturgeon or Noise level can be kept very narrow, and that is a very significant one Improvement of the error detection and the constancy of the sensitivity setting achieved will.

Je geringer die Leuchtdichte in dem projezierten Lichtfleck ist, um so weiter ist das "Rauschen" und um so mehr kleinere Fehler werden durch das Rauschen" überdeckt und können nicht gefunden werden. Durch die gesteigerte Leuchtdichte verringert sich aber die Höhe des "Rauschens" beträchtlich, so daß die kleinsten Behlerimpulse, welche bisher nicht aus dem Rauschen herausragten, über dem "Rauschen" stehen und so als Fehlerimpulse weitergegeben werden können.The lower the luminance in the projected light spot, um so on is the "noise" and the more minor errors are caused by the noise " covered and cannot be found. Reduced by the increased luminance but the level of the "noise" is considerable, so that the smallest error impulses, which so far have not stood out from the noise, are above the "noise" and so can be passed on as error impulses.

Durch die Verwendung einer Laser-Lichtquelle im Sinne der Erfindung und die damit verbundenen Einsparungen, ergeben sich auch gänzlich neue konstruktive Möglichkeiten, und die Vorrichtungen Sür die Prüfung und Sortierung von blattförmigen Erzeugnissen können auf wesentlich kleineren Raum konzentriert werden, als das bisher möglich war.By using a laser light source within the meaning of the invention and the associated savings, there are also completely new constructive ones Possibilities and the devices for the examination and sorting of sheet-shaped Products can be concentrated in a much smaller space than before was possible.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß es durch die hohe Intensität des Lichtstrahles und die große Lauch@dich@-in dem abtastenden Lichtfleck möglich wird, die bi@herige Abschirmung gegen von außen her in die Prüf- uni Sortiervorrichtung einfallendes Leicht gänzlich wegzulassen. Auch damit ergeben sich bauliche #Vereinfachungen und Einsparungen an Material.Another advantage of the invention is that it is through the high intensity of the light beam and the large leeks @ you @ -in the scanning light spot it becomes possible to use the previous shielding against the outside in the test uni sorting device to omit incident light entirely. This also results in structural simplifications and savings in material.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung einer Laser-Lichtquelle zur Oberflächenprüfung und Sortierung -blattförmiger Erzeugnisse liegt darin, daß es sich beim Laserlicht um monochromatisches Licht handelt, d h. Licht einer ganz bestimmten Wellenlänge.Another benefit of using a laser light source for Surface inspection and sorting of sheet-shaped products lies in the fact that it the laser light is monochromatic light, i.e. Light of a very specific one Wavelength.

Dalurch ist es möglich, die Laser-Lichtquelle ganz nach den Anforderungen auszuwählen, die hinsichtlich der zu prüfenden. blattförmigen Erzeugnisse gestellt werden, so daß es hiermit auch möglich ist, die bisher bekannten Prüf- und Sortiervorrichtungen für Spezialzwecke einzusetzen. Beispielsweise wird man bei der Prüfung von fotographischem Material, was üblicherweise für das sichtbare Spektrum besonders empfindlich ist, eine Laser-Lichtquelle verwenden, deren Licht außerhalb des sichtbaren Bereichs liegt, die aber trotzdem noch auf Fehlerstellen im Material eindeutig anspricht.Dalurch it is possible to change the laser light source entirely according to the requirements select the ones with regard to the to be examined. sheet-shaped products put so that it is also possible to use the previously known testing and sorting devices use for special purposes. For example, one becomes in the examination of photographic Material that is usually particularly sensitive to the visible spectrum, Use a laser light source whose light is outside the visible range which, however, still clearly responds to defects in the material.

Da es sich beim Laser-Li'chtstrahl nicht um divergente nicht strahlen, sondern um parallele handelt, hat die erfindungsgemäße Laser-Lichtquelle vorzugsweise eine räumliche Ausdehnung, die der des abtastenden Lichtfleckes entspricht. Wenn beispielsweise ein Kristall als Lichtquelle Verwendung findet, so hat er zweckmäßig die Form eines Stäbohens von 1 - 2 mm . Da sich einzelne Abtastlinien lückenlos aneinanderreihen und sogar etwas überschneiden müssen, um nicht geprüfte Zwischenräume zu vermeiden, ist es vorteilhaft, dem Lichtfleck die Borm beines Quadrates zu geben. Damit können die tberdeckungszonen wesentlich kleiner gehalten werden als das bei den bisher kreisförmigen Lichtpunkten der Fall war.Since the laser light beam is not a divergent one, but rather parallel ones, the laser light source according to the invention preferably has a spatial extent that corresponds to that of the scanning light spot. if For example, if a crystal is used as a light source, it is useful the shape of a rod of 1 - 2 mm. Since individual scan lines are seamless string together and even have to overlap slightly to create spaces that have not been checked To avoid it, it is advantageous to give the light spot the shape of a square. This means that the coverage zones can be kept much smaller than with was the case with the previously circular points of light.

Das von der Oberfläche reflektierte Licht wird nach vorbekannten Verfahren, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von optischen $ainmeleinri chtungen einer li chtempfindlichen Vorrichtung, zweckmäßig einem Fotomultiplier zugeführt und der dort erzeugt@ Strom an Auswerte- und Sortiervorrichtungen weitergegeben.The light reflected from the surface is generated according to known methods, optionally with the interposition of optical $ ainmeleinri a light-sensitive device, expediently a photomultiplier and the power generated there is passed on to evaluation and sorting devices.

Es liegt im Rahmen dieser Erfindung, statt des von der Oberfläche des Erzeugnisses reflektierten Lichtes, das durch die Bahn beispielsweise bei Löchern oder ihrer Opazität wegen hindurchtretende Licht auf lichtempfindliche Vorrichtungen einwirken zu lassen. Auch eine kombinierte Auswertung, sowohl des reflektierten, wie des durchgelassenen Lichtes, ist möglich.It is within the scope of this invention rather than the surface light reflected from the product passing through the web, for example in the case of holes or light penetrating light-sensitive devices because of their opacity let it take effect. A combined evaluation, both of the reflected, like the transmitted light is possible.

Die hohe Leuchtdichte des Lichtfleckes, wie er durch die erfindungsgemäß verwendete Laser-Lichtquelle erzeugt wird, hat dabei den Vorteil, daß bei Papier das durchtretende Licht noch sostark ist, daß auch Einschlüsse innerhalb der Bahn infolge der Änderung der Lichtstärke des durchgelassenen Lichtes noch erfaßt werden können.The high luminance of the light spot, as achieved by the invention used laser light source is generated, has the advantage that with paper the light passing through is so strong that there are also inclusions within the path can still be detected due to the change in the luminous intensity of the transmitted light can.

Claims

Claim.

Device for testing and sorting sheet-like and sheet-like Products such as paper, cardboard, films and foils on defects where the Light from one or more light sources as light beam bundles the surface of the web or sheet-shaped product is scanned line by line and changes in the reflected and / or transmitted light made usable for display and / or sorting are characterized in that they are more uniform for generating a small light spot Brightness and high luminance a laser light source is used,