DE19533041A1

DE19533041A1 - Method for detecting flaws during manufacture of transparent sheet

Info

Publication number: DE19533041A1
Application number: DE1995133041
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Haubold
Original assignee: LASER SORTER GmbH
Current assignee: Isra Vision Lasor GmbH
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-13

Abstract

A method for detecting flaws which cause optical diffraction/refraction during the manufacture of sheet material employs a laser beam projected normal to the sheet surface which sweeps through an arc across the full width of the material. Below the sheet two light-sensitive receivers (3a,3b) are aligned across its width separated by a screen (8) and provided with two apertures (5a,5b) in an otherwise opaque surface (4). A flow causing deflection of the beam through one of the apertures (5a or 5b) generates a signal from the corresponding receiver (3a or 3b) whereas edge effects caused by scatter due to sulphate migration affects both receivers equally so that signal subtraction reveals genuine flaws only.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektierung von optisch ablenkenden Fehlern in transparenten Materialien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for the detection of optically deflecting Defects in transparent materials according to the preamble of claim 1.

Optisch verformende Fehler werden bei transparenten Materialien wie z. B. Glas durch Prüfung in Transmission mit Dunkelfeld detektiert. Ein Laserstrahl wird über die Glasbahn gescannt und trifft nach der Durchstrahlung des Glases auf einen Empfänger, der mit einem durchgehenden Dunkelfeld versehen ist (Fig. 1a, b). Bei fehlerfreiem Glas bleibt der Strahl auf diesem Dunkelfeld, im Empfänger wird kein Signal erzeugt. Glasfehler, z. B. Blasen und Einschlüsse besitzen ein optisch verformendes Feld, das den Laserstrahl aus dem Dunkelfeld in das benachbarte Hellfeld lenkt und im Empfänger ein Signal erzeugt.Optically deforming errors are in transparent materials such as. B. Glass detected by testing in transmission with dark field. A laser beam is scanned over the glass web and, after the glass has been irradiated, strikes a receiver which is provided with a continuous dark field ( Fig. 1a, b). If the glass is free of defects, the beam remains on this dark field and no signal is generated in the receiver. Glass defects, e.g. B. Bubbles and inclusions have an optically deforming field that directs the laser beam from the dark field into the adjacent bright field and generates a signal in the receiver.

Die Empfindlichkeit einer derartigen Prüfanordnung hängt im Wesentlichen vom Abstand des Empfängers von der Glasbahn und von der Breite des Dunkelfelds ab. Praktische Versuche haben ergeben, daß bei einer Verkleinerung des Dunkelfeldes von 3,0 auf 2,5 mm die doppelte Anzahl von Fehlern, besonders von Fehlern mit geringer optischer Verformung, jedoch häufig mit relativ großem Kern, detektiert werden konnte.The sensitivity of such a test arrangement essentially depends on Distance of the receiver from the glass sheet and from the width of the dark field from. Practical tests have shown that when the Dark field from 3.0 to 2.5 mm double the number of errors, especially of defects with little optical deformation, but often with a relatively large one Core that could be detected.

Eine Vergrößerung des Abstandes des Empfängers zur Glasbahn ist ohne bauliche Änderungen in den meisten Fällen nicht möglich.There is no increase in the distance between the receiver and the glass sheet structural changes are not possible in most cases.

Kleinere Breiten des Dunkelfeldes erfordern hohe Anforderungen an die mechanische Stabilität und Genauigkeit der Scannereinheit. Mechanischer Verzug durch Temperatureinflüsse, Erschütterungen und Ungenauigkeiten in der Optik sind Störungen, die der Verkleinerung der Dunkelfeldbreite Grenzen setzen.Smaller widths of the dark field make high demands on the mechanical stability and accuracy of the scanner unit. Mechanical Delay due to temperature influences, vibrations and inaccuracies in the Optics are disturbances that limit the reduction of the dark field width put.

Vielfach wird in der Praxis die Empfindlichkeit des Scanners durch Signale begrenzt, die bei der Produktion von Flachglas an den Rändern von Sulfatschlacke entstehen. Untersuchungen haben gezeigt, daß an den Rändern der Prüfstrahl geringfügig gestreut wird. Das gestreute Licht fällt in beide Hellfelder und erzeugt ein positives Signal, das nicht von einem Glasfehler zu unterscheiden ist. In practice, the sensitivity of the scanner is often determined by signals limited to the edges of the production of flat glass Sulfate slag is formed. Studies have shown that on the edges the test beam is slightly scattered. The scattered light falls in both Bright fields and generates a positive signal that is not due to a glass defect is different.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Detektierung von optisch ablenkenden Fehlern in transparenten Materialien derart zu verbessern, daß nur von ablenkenden Fehlern ein Fehlersignal erzeugt wird.The invention has for its object a method for the detection of to improve optically distracting defects in transparent materials in such a way that an error signal is generated only from distracting errors.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei voneinander unabhängige Empfänger verwendet werden, daß je ein Empfänger auf jeder Seite des Dunkelfeldes angeordnet wird und daß zur Auswertung die Differenz der Ausgangssignale beider Empfänger gebildet wird.According to the invention, this object is achieved in that two of each other independent receivers are used, one receiver on each Side of the dark field is arranged and that for evaluation the difference the output signals of both receivers is formed.

Unter Empfänger ist hier die Empfangsoptik mit zugehöriger Elektronik verstanden.The receiver optics with associated electronics is under receiver Roger that.

Dadurch, daß erfindungsgemäß je ein Empfänger auf jeder Seite des Dunkelfeldes angeordnet ist, d. h. jedes Hellfeld seine eigene Empfängeroptik mit zugehöriger Elektronik aufweist, wird bei streuenden Fehlern, wie z. B. Sulfatschlacke, in beiden Empfängern ein Signal erzeugt. Durch einfache Subtraktion der beiden Ausgangssignale werden diese Fehler eliminiert.The fact that according to the invention one receiver on each side of the Dark field is arranged, d. H. each bright field has its own receiver optics associated electronics, is used for scattering errors such. B. Sulfate slag, a signal is generated in both receivers. By simple Subtracting the two output signals eliminates these errors.

Ein Glasfehler hat dagegen immer Bereiche, in denen der Strahl lediglich abgelenkt wird. Man erhält demnach nur von ablenkenden Fehlern ein Signal. Da die Ablenkung bei Glasfehlern im einlaufenden Teil sich von der Ablenkung im auslaufenden Teil unterscheidet, läßt sich zusätzlich die Vermessungs genauigkeit des Scanners erhöhen.A glass defect, on the other hand, always has areas in which the beam only is distracted. A signal is therefore only received from distracting errors. There the distraction with glass defects in the incoming part differs from the deflection in the discontinued part, the surveying can also be done increase the accuracy of the scanner.

Bevorzugt wird dieses Verfahren bei der Detektierung von Glas, insbesondere Flachglas verwendet.This method is preferred for the detection of glass, in particular Flat glass used.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend eingehend beschrieben werden. Es zeigt:Further features of the invention result from the figures that follow be described in detail. It shows:

Fig. 1a, b einen Scanner nach dem Stand der Technik, Fig. 1a, b a scanner according to the prior art,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Empfängeranordnung, Fig. 2 shows a receiver arrangement according to the invention,

Fig. 3a die Ausgangssignale bei Sulfatschlacke und Fig. 3a, the output signals for sulfate slag and

Fig. 3b die Ausgangssignale bei optisch verformenden Fehlern. FIG. 3b, the output signals at optically deforming errors.

Fig. 1a zeigt eine Detektierung von optisch ablenkenden Fehlern in einem transparenten Material 1 hier eine Glasbahn, nach dem Stand der Technik. Ein Laser 6 erzeugt einen Laserstrahl 2, der von einem sich drehenden Umlenkspiegel 7 fächerförmig auf das transparente Material 1 gescannt wird. Nach Durchstrahlung des transparenten Materials 1 (siehe auch Fig. 1b) trifft der Laserstrahl 2 auf einen Empfänger 3. Bei optisch einwandfreiem Material 1 trifft der Laserstrahl auf ein Dunkelfeld 4, mit dem der Empfänger 3 mittig abgedeckt ist. Bei optisch ablenkenden Fehlern wird der Laserstrahl 2 auf das dem Dunkelfeld 4 benachbarte Hellfeld 5 abgelenkt und gelangt in den Empfänger 3 und erzeugt dort ein Ausgangssignal. Fig. 1a shows a detection of visually distracting errors in a transparent material 1 here is a glass sheet, according to the prior art. A laser 6 generates a laser beam 2 , which is scanned in a fan shape onto the transparent material 1 by a rotating deflecting mirror 7 . After the transparent material 1 has been irradiated (see also FIG. 1b), the laser beam 2 strikes a receiver 3 . In the case of optically perfect material 1 , the laser beam strikes a dark field 4 with which the receiver 3 is covered in the center. In the case of optically deflecting errors, the laser beam 2 is deflected onto the bright field 5 adjacent to the dark field 4 and reaches the receiver 3 and generates an output signal there.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Empfängeranordnung gezeigt. Es werden hier zwei voneinander unabhängige Empfänger 3a, 3b verwendet, wobei je ein Empfänger auf jeder Seite des Dunkelfeldes 4 angeordnet ist. Jedem Empfänger 3a, 3b ist demnach auch ein eigenes Hellfeld 5a, 5b zugeordnet. Jeder Empfänger erzeugt ein Ausgangssignal E₁, E₂ (siehe Fig. 3). Damit die durch ein Hellfeld 5a, 5b einfallenden Strahlen nicht auch im benachbarten Empfänger ein Signal auslösen, sind die beiden Empfänger 3a, 3b durch eine Trennwand 8 optisch getrennt.A receiver arrangement according to the invention is shown in FIG . Two mutually independent receivers 3 a, 3 b are used here, one receiver being arranged on each side of the dark field 4 . Each receiver 3 a, 3 b is accordingly also assigned its own bright field 5 a, 5 b. Each receiver generates an output signal E₁, E₂ (see Fig. 3). So that the rays incident through a bright field 5 a, 5 b do not also trigger a signal in the adjacent receiver, the two receivers 3 a, 3 b are optically separated by a partition 8 .

Fig. 3a zeigt die beiden Ausgangssignale E₁, E₂ der Empfänger 5a, 5b beim Auftreffen auf den Rand einer Glasbahn, wo sich Sulfatschlacke befindet. Sulfatschlacke erzeugt eine diffuse Streuung des Laserstrahls, wodurch der Laserstrahl in beide Hellfelder 5a, 5b abgelenkt wird, und Signale E₁ und E₂ erzeugt (siehe die Spitze in den Signalen E₁ und E₂). Erfindungsgemäß werden die Signale E₁ und E₂ subtrahiert, so daß bei Sulfatschlacke, d. h. bei diffus streuenden Fehlern, das Differenzsignal E₁-E₂ kein Signal zeigt. Fig. 3a shows the two output signals E₁, E₂ of the receiver 5 a, 5 b when hitting the edge of a glass sheet where there is sulfate slag. Sulfate slag generates a diffuse scattering of the laser beam, whereby the laser beam is deflected into both bright fields 5 a, 5 b, and generates signals E 1 and E 2 (see the tip in the signals E 1 and E 2). According to the invention, the signals E 1 and E 2 are subtracted, so that with sulfate slag, ie with diffusely scattering errors, the difference signal E 1-E 2 shows no signal.

In Fig. 3b ist die Detektierung einer optischen Verformung gezeigt. Optische Verformungen lenken den Laserstrahl entweder in das Hellfeld 5a oder in das Hellfeld 5b ab. Somit wird entweder im Signal E₁ oder im Signal E₂ ein Meßwert erzeugt. Die Subtraktion der beiden Signale, d. h. E₁-E₂ erzeugt gleichfalls ein Signal, entweder mit positivem oder mit negativem Vorzeichen.In Fig. 3b, the detection of an optical deformation is shown. Optical deformations deflect the laser beam either into the bright field 5 a or into the bright field 5 b. Thus, a measured value is generated either in the signal E₁ or in the signal E₂. The subtraction of the two signals, ie E₁-E₂ also generates a signal, either with a positive or with a negative sign.

Claims

1. A method for the detection of optically deflecting defects in transparent materials (1) with a laser beam (2) which scans the transparent material (1) and impinges on a receiver (3) after the irradiation of the transparent material (1) is provided with a dark field ( 4 ), the beam ( 2 ) remaining on the dark field ( 4 ) in the case of flawless material ( 1 ) and being deflected in the event of errors by this onto the non-darkened area (bright field) of the receiver ( 3 ), thereby featured,

- that two mutually independent receivers ( 3 a, 3 b) are used,
- That one receiver ( 3 a, 3 b) is arranged on each side of the dark field ( 4 ) and
- That the evaluation (E₁-E₂) of the output signals (E₁, E₂) of the two receivers ( 3 a, 3 b) is formed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the transparent material ( 1 ) is a glass, in particular a flat glass.