DE2151529A1

DE2151529A1 - Verfahren und vorrichtung zur optischen fehlerueberwachung von transparentem bahnmaterial

Info

Publication number: DE2151529A1
Application number: DE19712151529
Authority: DE
Inventors: Adolf Triller
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1971-10-15
Publication date: 1973-04-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zur optischen Behlerüerwachunb von transparentem Bahnmaterial Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine VorrichtuntJ zur optischen Behlerüberwachung von transparentem Bahnn'aterial, insbesondere von Folien mit doppelbrechenden Eigenschaften.
Es ist bekannt, Löcher odg Risse in Materialbairnen auf optischem Wege festzustellen. Die Durch Strahlung einer Fehlerstelle erfolgt entweder durch einen bewegten Lichtpunkt, der das Material zeilenweise abtastet oder durch ein breites Lichtband, das einen grösseren Teil der Bahn erfasst. In beiden Fällen müssen sich jedoch das Material und die in ihm enthaltenen Fehler ausreichend optisch unterscheiden, um erkannt und angezeigt werden zu können. Bei völlig transparenten Folieii stossen diese bekannten Verfahren auf Schwierigkeiten, weil z. B. zwischen einem Loch in der Folie und den übrigen Stellen kaum unterschieden werden kann.
Es ist schon versucht worden, durch die Verwendung von Ultraviolettlicht den gewünschten Kontrast zu erzielen. Praktisch konnte sich dieses Ver alren jedoch nicht durchsetzen, weil mit den erforderlichen Lichtquellen Schwierigkeiten auftraten.
Das Ziel der Erfindlln; besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung anzugeben, mittels der zumindest bei doppelbrechende Eigenschaften aufweisenden Bahnmaterials eine einfache und sichere Fehlerübewachung möglich ist. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass moderne Folien, um deren Uberwachung es sich meistens handelt, bei der Herstellung gereckt werden und dabei doppelbrechende Eigenschaften erhalten.
Ausgehend von dieser Erkenntnis sieht die Erfindung vor, dass die Bahn mit polarisiertem Licht beaufschlagt und das durch die Bahn gelangende Licht durch einen Analysator zur Beobachtungseinrichtung gelenkt wird. Die Erfindung nutzt also die den meisten modernen transparenten Folien inne~wohnende Eigenschaft der Doppelbrechung aus, um die Fehlererkennbarkeit zu vereinfachen.
Vorzugsweise wird linear polarisiertes Licht verwendet und der Analysator in Bezug auf das polarisierte Licht gekreuzt. Dies bedeutet, dass die Folie an den nicht fehlerhaften Stellen im allgemeinen hell oder bunt erscheint, während z. B. am Ort eines Loches ein schwarzer Punkt erscheint.
Eine bevorzugte Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens siaht vor, dass eine Lichtquelle, ein Kondensor und ein Polarisator hintereinander oder ein polarisierter Laser vor die Bahn geschaltet sind und dass hinter der Bahn im Strahlengang der Analysator und die Beobachtungseinrichtung vorgesehen sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen Bahn und Analysator oder vor die Bahn ein 3/4-Blättchen geschaltet ist, das um die optische Achse drehbar ist. Auf diese Weise kann durch geeignete Verdrehung des A/4-Blättchen die durch die doppelbrechende Folie erzeugte Phasenverschiebung wieder rückgängig -eiqacht werden, so dass die Bahn dunkel, nunmehr aber s. J.- Löcher in der Bahn nell erscheinen. In vielen Fällen wird es zweckmässig sei diese Anordnung zu venrenden. Durch geeignete Verdrehungen des #/4-Blättchens können aber auch geeignete Zwischenstellungen fixiert werden, bei denen z. B. farbige Bilder der Bahn gute Kontraste zu den Fenlern liefern.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass zwischen Bahn und Analysator oder vor die Bahn eine Kerr-Zelle (,eschaltet ist.
Auch mit einer derartigen Zelle kann die von der Bahn bewirkte Phasenverschiebunt in ähnlicher Weise wie durch das 0/4-Blättchen, jedoch mittels elektrischer Spannungen mehr oder weniger rückgängig gemacht oder unterstützt werden.
Besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung, bei der die bewerte Bahn von einem feinen polarisierten Lichtstrahl senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung abgetastet und das durch die Bahn gegangene Licht von einem Photoempfänger aufgenommen wird. Bei einer derartigen Anordnung kommt es besonders darauf an, dass der Photoempfänger bei Fehlern ein deutlich anderes Signal als im Normalfall erhält. Durch die erfindungsgemässe Verwendung polarisierten Lichtes wird dieser Zweck auch bei transparenten Folien voll erreicht.
Bei einer weiteren AusSührunCsform ist hinter der. Bahn ein fiohlspiegel angeordnet, welcher das durch die Bahn gelangende Licht durch die ijalln zurück in den Photoempfänger lenkt. bei dieser Ausführungsform wird nicht nur in vorteilhafter Weise ein wesentlich einfacher in dieser Gröse als eine Linse herstellbarer Hohlspiegel verwendet, sondern es wird das polarisierte Licht d-e Bahn gleich zweimal durchlaufen, so dass sich die Phasenverschiebunfben verdoppeln. Die erfindungsgemäss ausgenutzten Effekte werden also ebenfalls verdoppelt.
Die Ablenkung des Lichtstrahles erfolgt bevorzugt durch ein Spiegelrad, wobei die Polarisationsrichtung-parallel zur Drehachse des Spiegelrades verlaufen soll.
Bei Verwendung eines polarisierten Lasers ist ein »/2-Blättchen hinter den Laser geschaltet, um eindeutige Polarisationsverhältnisse zu erzielen.
Bevorzugt wird die erfindungsgemässe Vorrichtung bei der ualitätskontrolle von PVC-Folien angewendet.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 den Strahlengang einer Vorrichtung gemäss der Erfindung, welche mit einem breiten Lichtband arbeitet und Fig. 2 eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform, die mit einem feinen Abtastlichtstrahl arbeitet.
Nach Fig. 1 bewegt sich eine aus durchsichtigem Material mit doppelbrechenden Eigenschaften bestehende Folienbahn 11 in Richtung des Pfeiles f. Quer durch die Bahn verläuft ein optischer Strahlengang, der Von einer Lichtquelle 14 erzeugt wird. Ein Kondensor 15 erzeugt einen parallelen Strahlengang, der zunächst durch einen Polarisator 16 verläuft. Das so polarisierte Licht gelangt durch die Folie 11 und verläuft anschliessend durch einen zu dem Polarisator 16 gekreuzten Analysator 12.
Eine Beobachtungseinrichtuns 13, 7 , die im einfachsten Falle das menschliche Auge sein kann, dient zur i?ehlerfeststellunV.
Erfindungsgemäss kann in den Strahlengang in der dargestellten Weise auch noch ein 3/4-Blättchen oder eine Kerr-Zelle 13 eingeschaltet sein. Durch geeignete Einstellung des »/4-Blättchens 17 oder der Kerr-Zelle 18 kann die durch die Folienbalin 11 bewirkte Phasenverschiebung der beiden senkrecht aufeinanderstehenden Lichtvektoren weitgehend ausgeglichen werden, so das die Beobachtungseinrichtung 13 ein Hellsignal nur dann empfängt, wenn die Folie einen Fehler, z. B. ein Loch hat.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird ein polarisierter Laser 22 verwendet, dessen feiner Lichtstrahl zunächst in ein 2/2-Blättchen 23 eintritt. Im inschluss daran ist ein »/4-Blättchen 17 angeordnet. Das auf diese Weise zirkular polarisierte Licht fällt auf ein Spiegelrad 21, wobei der Reflexionspunkt sich im wesentlichen im Brennpunkt eines Hohlspiegels 20 befindet. Die Folienbahn 11 wird senkrecht zur Zeichnungsebene bewegt und durch die Drehung das Spiegelrades 21 zeilenweise abgetastet.
Das Licht des polarisierten Läditstrahles 19 verläuft durch die Folie 11, wird an dem Hohlspiegel 20 reflektiert und gelangt schliesslich durch den Analysator 12 in die als Photoempfänger 13' ausgebildete Beobachtungseinrichtung. Wird das »/4-Blättchen 17 so um die optische Achse gedreht, dass die normale Doppelbrechung der Folienbahn 11 gerade kompensiert wird, sieht der Photoempfänger 13' normalerweise dunkel. Sobald ein Loch in der Folie restgestellt wird, erscheint dem Photoempfänger 13' diese Stelle hell und er gibt ein entsprehendes Signal ab, das ein Zeichen für das Vorliegen eines Fehlers ist.
Die Kombination einer mit einem feinen Lichtstrahl arbeitenden Fehlerfeststellungs-Abtasteinrichtung mit der Verwendung polarisierten Lichtes ist auch deswegen besonders zweckmässig, weil wegen der geringen Ausdehnung des Licltstrahles nur kleinflächige Polarisatoren, inalysatoren, z»/4- und »/2-Blättchen zur Verfügung stehen müssen. Die erfindungsgemässe Vorrichtune; kann also aus bereits bestehenden Vorrichtungen durch relativ wenig kostspielige Änderungen entwickelt werden.
Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n 5 p r ü c ii e 1. Verfahren zur optischen Fehlerubenfac'nung von bransparentem Bahnmaterial, insbesondere Folien mit doppelbrechenden Ei£enschaften, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bahn (11) mit polarisiertem Licht beaufschlagt und das durch die Bahn gelangende Licht durch einen Analysator (12) zur Beobachtungseinrichtung (13) gelenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass linear polarisiertes Licht verwendet wird und der Analysator (12) in Bezug auf das polarisierte Licht gekreuzt ist.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Lichtquelle (14), ein Kondensor (15) und ein Polarisator (16) hintereinander oder an polarisierter Laser vor die Bahn (11) geschaltet sind und dass hinter der Bahn (11) im Strahlengang der Analysator (12) und die Beobachtungseinrichtung (13).vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass zwischen Bahn (11) und Analysator (12) oder vor die Bahn (11) ein 9/4-Blättchen (17) geschaltet ist, das um die optische Achse drehbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass zwischen Bahn (11) und Analysator (12) oder vor die Bahn (11) eine Kerr-Zelle (1) geschaltet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass der Analysator (12) um die optische Achse drehbar anordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ; e -k e n n z e i c h n e t , dass die bewegte Bahn (11) von einem feinen polarisierten Lichtstrahl (19) senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung abgetastet und das durch die Bahn gegangene Licht von einem Photoempfänger (13') aufCenommen wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass hinter der Bahn (11) ein Hohlspiegel (20) angeordnet ist, welcher das durch die Bahn (11) gelangende Licht durch die Bahn (11) zurück in den Photoempfänger (13') lenkt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Ablenkung des Lichtstrahles (19) durch ein Spiegelrad (21) erfolgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass die Polarisationsrichtung parallel zur Drehachse des Spiegelrades (21) verläuft.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass bei Verwendung eines polarisierten Lasers (22) ein »/2-1lättchen hinter den Laser (22) geschaltet ist.
12. Vorrichtunü nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n i e i c 11 n e t , dass sie bei der Qualitätskontrolle orl Folien anrgewendet wird.