DE19544481A1

DE19544481A1 - Lighting device with metal halide lamps

Info

Publication number: DE19544481A1
Application number: DE1995144481
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Haubold; Thomas Zimmermann
Original assignee: LASER SORTER GmbH
Current assignee: LASER SORTER GmbH
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1997-06-05
Also published as: GB9624701D0; GB2307752A; FR2741698A1

Abstract

A material 1 (eg. paper) is passed through on inspection/scanning area including at least one halogen-metal vapour lamp 3 and a camera 2. The lamp 3 is arranged at the focal point of an elliptical or parabolic mirror 5.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung zur Sichtbarmachung von Fehlern in oder auf Materialien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a lighting device for the visualization of Defects in or on materials according to the preamble of claim 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.When detecting defects on or in materials such as glass sheets, Transparencies, paper webs etc. with cameras are very demanding placed on the lighting. With generally short exposure times, the Light intensity be very high. Long life, high stability and Noise immunity is another requirement for a lighting system.

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.In the past, the experience with halogen lamps has been quite good made. The lifespan of these lamps is approx. 2000 hours However, the efficiency is quite low and the heat development is very high.

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.The invention is therefore based on the object of a lighting device to improve according to the preamble of claim 1 so that at increased Luminous efficacy the lighting device is extremely durable and shockproof.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lampen Halogen- Metalldampflampen sind.According to the invention, this object is achieved in that the lamps are halogen Metal halide lamps are.

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.Metal halide lamps are high quality light sources characterized by high Mark the light output. Metal additives in the gas discharge increase the Luminous efficacy by a factor of 4 compared to incandescent lamps. Your shock resistance corresponds approximately to a shockproof light bulb.

Zur Formung des erzeugten Lichtstrahls sind die Lampen vorfeilhafterweise im Brennpunkt eines elliptischen Spiegels oder auch Parabolspiegels angeordnet.To shape the light beam generated, the lamps are advantageously in the Focal point of an elliptical mirror or parabolic mirror arranged.

Reicht die Lichtintensität einer Lampe nicht aus, werden sinnvollerweise zumindest zwei Lampen benachbart angeordnet, wobei sich deren Lichtstrahlen in der zu prüfenden Ebene überlappen. If the light intensity of a lamp is not sufficient, it makes sense at least two lamps arranged adjacent, with their light rays overlap in the level to be checked.

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.By arranging a light-scattering disc with the highest possible The lighting may vary depending on transparency or optics in front of the lamps Use case to be improved.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben werden.Further features result from the figures, which are described below will.

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.In Fig. 1 the basic structure of a lighting device is shown. Since only one line is viewed when using line scan cameras or only a few lines when using TDI cameras, the light can be concentrated on a relatively narrow line. An elliptical mirror or parabolic mirror 5 is used for focusing. The high and uniform illumination of the test line is achieved by stringing together a variable number of light sources or lamps 3 that overlap in the test plane. The residual ripple of the lighting depends on the diffuser effect of the test material and the distance between the individual light sources 3 . It can be improved by the additional use of a one-dimensionally light-scattering disk 6 or by means of cylindrical lenses strung together.

Die Fig. 2 bis 9 zeigen verschiedene Variationen der Beleuchtung in Abhängigkeit von der Prüfaufgabe. Figs. 2 to 9 show different variations of the lighting in response to the inspection task.

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. Fig. 2 shows an arrangement for the diffuse examination. The material 1 to be tested acts as a diffuser. The reference numeral 2 denotes a camera in all figures. The lamp 3 is located in an elliptical mirror 5 . The light beam is indicated by reference number 4 .

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.As shown in FIG. 3, the arrangement of a diffusing screen 6 between the light source 3 and the test line 1 may be necessary for a shiny surface with a very narrow reflection lobe.

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. Fig. 4 shows an arrangement for the detection of deflecting errors in specular reflection. A diffusing screen 6 with a dark field 8 is arranged between the lamp 3 and the material 1 to be examined.

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.In Fig. 5, a transmission test of z. B. Paper 1 shown. Dirt and thin spots can be distinguished by the signal direction, but the hole type of error is problematic since, depending on the position of a hole, the camera 2 looks directly into a lamp 3 (signal positive) or next to a lamp 3 (signal negative).

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. FIGS. 6 and 7 show a variant, which generate positive when error type hole signals. In Fig. 6 there is a weakly damping lens 6 directly below the web 1 ; in Fig. 7 is a weakly-absorbing light diffusing strip 6 is on the exit wheel of the lighting unit, or between the output disc and the 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.In FIG. 8, a check in the bright field for absorbing errors in transparent materials 1 is shown. If, in addition to the absorbing errors, distracting errors are also to be found, the bright field must be reduced.

Fig. 9 zeigt eine Prüfanordnung, die eine Prüfung im Dunkelfeld ermöglicht. Sie dient zur Detektierung von ablenkenden Fehlern. Fig. 9 shows a test arrangement which enables a test in the dark field. It is used to detect distracting errors.

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.Predominantly when testing in diffuse transmission for fast-moving webs 1 , the light intensity may not be sufficient. Here there is the possibility (see FIG. 10) of cylindrical lenses or optics 7 to focus the light 4 on a narrower strip and thus to multiply the intensity.

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.In a preferred embodiment, the individual lighting sources 3 are installed in a housing 9 (see FIG. 1). The length of the housing 9 depends on the test width. The lighting devices can advantageously also be produced from individual headlights. These are slidably attached to a rail, the length of which depends on the test width. Such a lighting system would be highly flexible and would make further construction work unnecessary.

Vorteile eines solchen Systems sind:The advantages of such a system are:

1. Adaptation to the test width only by cutting the fastening rail to length,
2. Change the light intensity by changing the number of lamps or by exchanging the lamp types (150/400 W),
3. optimal accessibility to the lights and lamps during maintenance, Repair and
4. recurring construction work for the lighting unit omitted.

Claims

1. Lighting device for visualizing errors in or on materials ( 1 ) with halogen lamps and cameras ( 2 ) which detect the errors, characterized in that the halogen lamps are metal halide lamps ( 3 ).

2. Lighting device according to claim 1, characterized in that the lamps ( 3 ) for focusing the generated light beam ( 4 ) in the focus of an elliptical mirror or parabolic mirror ( 5 ) are arranged.

3. Lighting device according to claim 1 or 2, characterized in that at least two lamps ( 3 ) are arranged adjacent, the light beams ( 4 ) overlap in the plane to be checked.

4. Lighting device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a light-scattering disc ( 6 ) or optics ( 7 ) is arranged in front of the lamps ( 3 ).