DE2208371A1 - Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlerstellen in dünnen Blechen, Folien o. dgl - Google Patents

Description

ITÜrnbere, den 22.2.72 18/Ka

COLUMBIA HSSKJiCH COEPORATIOi:, P.O.Box 485, Gaithersburg, StPte oi" My-rylan

"Vorrichtung zur Z/rii'.tlun^: -.on Fehlerstellen in dünnen Blechen, Folien o.dgl."

Lie Erfindung betrifft ein- Vorrichtung zur Ermittlung von Feillerstellen in dünnen Blecnen, Folien o. dgl. mit Ein- ■ i'ichti 115311 zur fotoelel'.'crisühen Erzeugung eines Signals bei Licht durchlauf; durch eine Fehlerstelle in dem Blech.

Eine solche Vorrichtung Is^ insbesondere geeignet zur Zahlung lind Xl^ssifizierung vor, feinen Löchern, Brüchen oder r-Uberrrissen in eine:.: Γογϊlaufenden Band aus Metall oc-er ■ nderej.i ;l?:teri?l, v;ie 2.B. aluminiumfolie.

Die Erfindung v.'ird ir.i v/esentlichen darin gesehen, daß Εγλ:;ι'·u^seinrichtungen für 0.--.Ώ Signcl vorgesehen sind, die .-.ii~ Einrichcunrjan zum Zählen und Analysieren des Signals entsprechend den Characteristika der Fehlerstelle versehen

c in ο.

DLt .'..ri -ittun^ unu'aiJt vorteilhafterweise einen Meßwertgeber u:':!i eine jteucreinhei\ und die Vorrichtung ist insbesondere . χ -Ol': 1 - i^uei: \'..erpr"run_:" sich bewegender Materiallängen v.'ÜLrcuo der ίτοόί.^Λυ.ι geeignet. Eine Lichtquelle ist auf ei .;..·; u ,'.,eile des IL tcric.lb'_:ndes, beispielsweise über ihm, an-

209837/0828

Für dat Auftrigivarhallnls gilt dia Gebührenordnung dar Daultchan PatantaüwiHlti—W. - ÖeiWitMtwd «r ivUtung und Zahkine: NOinbajrg. GaiprDcha am Farnapiadiaf kaban fcata· iachtmMWMndW WWtunfl. BAD ORiQINAL

geordnet, so daß auΓ das Material projeziertes Licht durch jede Fehlerstelle, wie z.B. Löcher, Brüche oder Kentenrisse in eine Abtasteinrichtung gel'-ngt. Ss kann die volle Breite des Materials oder ein schmalerer Breitenbereich als Stichprobe abgetastet werden, die οIs repräsentativ für die volle Breite angesehen wird.

Das Licht ist vorzugsv/eise ultraviolett, obwohl andere Bereiche des Spektrums ebenfalls verwendet v/erden können. Es ist besonders vorteilhaft, die Lichtquelle mit einer Frequenz oberhalb der in Licht- oder Snergieversorgungssystemen verwendeten Frequenz zu verwenden.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Blockdeagrar.m der erfindungsgernäßen Vorrichtung, Fig. 2 ein Blockdiagramm der Signalverarbeitungseinrichtung,

Fig. 3 ein Blockdiagranm der Analyse von Ermittlungen über eine vorgegebene Größe und

Fig. 4 ein Blockdiagramm der Analyse von in unterschiedlichen Größenabschnitten vorgenommenen Ermittlungen.

Eine Lichtquelle 1 ist über einem Streiten 2 angeordnet, die Licht durch jedes Loch 3 in den blattförmigen Streifen 2 sendet, wie in Fig. 1 dargestellt. Außer Löchern werden auch Bruchstellen, Kantenrisse u. dgl. ermittelt. Das durch das Loch 3 hindurchtrstende Licht tritt in eine ansonsten verschlossene Abtastvorrichtung 4 durch ein Fenster 5 ein·

209837/0828 - 3 - .

BAD ORIGINAL

Das Fenster 5 besteht aus einem Material, öe.': des von der Lichtquelle 1 durch den Streifen 2 iiindur eintretende Licht mit geringer Dämpfung durchlast, sber Licht anderer spaktraler Zusammensetzung zur Verringerung des Einflusses des Unicebungslichtes auf die Lochernittlung nicht durchlast. Des Lieht ist vorzugsweise ultraviolett, oLwohl Licht aus einem anderen Teil des Spektrums ebenfalls verwendet werden kann. Das Licht trifft auf eine Fotoelektronen-Vervielfacherrchre 6 auf und erzeugt ein Signal, dessen Frequenz von der Modulationsfrequenz der Lichtquelle abhängt und dessen Amplitude eine Funktion der durch das Loch hindurchgegangenen Lichtmenge ist. Die Frequenz der Lichtquelle wird vorzugsweise bei einer Frequenz gewählt, die ein 8KHz-Slgnrl ergibt; es krnn indessen ,Jede HoduIrtioncfrequenz von O für Gleichstrom bis zur oberen Ansprechgrenze der Lsinpe verwendet werden. Vorteilhafterweise ist die modulierte Frequenz der Lichtquelle weit entfernt von den 'Jrecx enzen von Umgebungslicht, die in allgemeinen in der Um^eLung auftreten ( C eis 4oo Ez). Die Amplitude des Signals ict eine Funktion derQuersehnittsflache des Loches senkrecht zum Licht weg von der Lichtquelle aus und der Empfindlichkeit der Fläche der lichtempfindlichen Kathode der Fotoeleiitronen-Ver^ielfälti^err'Jhre, r.uf die das Licht fällt. Innerhali: der Atta Steinrichtung ~ angebrachte reflektierende Flächen ode.' Linsen 7 kompensieren Stcreffekte, so daß die A:.v:liti;de cet. Auegengssigiials des Fotoelektronen-Vervielfältigers 1:_: ci.:em les'.i nmten Verhältnis zur Größe der Löcher steh' . Das Si£in i wird dann in einem Vorverstärker δ in der :'Xtt steinrichöi-ng verstärkt und einer Signalver'.-i-'teituügseinricliti-ris 9 in der otevereinhei': Io zugeführt. Die 3teuerei::hcl. Io =::thält auch eine Energie Versorgung Il für die Lieh c. ella 1 uiv"; beinhaltet

209837/0828

BAD

die notwendigen Schaltungen zur Modulation der Lichtquelle mit einem ausgewählten Frequenzwert, soweit dies gewünscht wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 1 ρIs UV-Lichtquelle ausgebildet, die mit 8 ooo Hz moduliert ist. In der Abtasteinrichtung 4 sind Prüflampen 12 angebracht und mit einer Prüfeinheit I^ verbunden, die zur Kalibrierung oder Überprüfung des Systems verwendet wird, wobei die Prüflampen 12 Lichtblitze von der gleichen Art erzeugen, wie sie von der Lichtquelle beim Durchgang durch ein Loch erzeugt werden.

Die Lichtquelle 1 und die Abtasteinrichtung 4 bilden einen Meßgröpenumformer 14. Es kann ein Spaltrohr 15 vorgesehen sein, um sicherzustellen, daß- das von der Lichtquelle 1 kommende Licht nahezu senkrecht auf das Materialband 2 auftrifft. Die Größe des Lichtkastens und die Größe des Fensters 5 können so aufeinander abgestimmt werden, daß die Überprüfung auf eine schmale geradlinige Zone des Il terialbandes 2 beschränkt ist. Dies ist besonders wichtig bei der Überprüfung von Material mit einer hohen Anordnungsdichte von Löchern. In einem solchen Fall könnte die Überprüfung einer breiten Zone zu einer Daueranzeige von Löchern oder zur Sättigung des Systems führen.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, Vorkehrungen zur seitlichen Bewegung der Einrichtung zu treffen, so defl die geradlinige zu untersuchende Zone an jedem beliebigen Punkt im Breitencereioh des Materialbandes ausgewählt v/erden kann.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, erzeugt die Signalverarbeituncseinrichtung 9 mehrere Fehlerstellen unterschiedlicher Größe repräsentierende Signale, die-in Zählwerke 16 eingegeben

209837/0828

BAD ORIGINAL

werden. iCin Blockdiagrainm der Signalverarbeitungseinrichtung ist in Fig. 2 wiedergegeben. Aufgabe der Signalverarbeitungseinrichtung ist die Speisung gesonderter Ausgangsleitungen für Locher unterschiedlicher Gi°ö:3e. Dies wird dadurch erreicht, daß das signal in Impulsform umgewandelt wird, wobei seine Amplitudeninformctioi": erhalten bleibt, und d'X dieser Impuls anschließend in einen Impulshöhananalysator das geeigneten Typs eingegeben wird. Der Impulshöhenanalysator kann so ausgelegt sein, dcß er Ausgangssignale auf jede Leitung für (a) entweder die Zahl der Löcher, die größer als ein vorgegebener Querschnitt sind, oder (b) die Zahl der Löcher innerhalb eines vorgegebenen Größenbereichs gibt. Diese beiden Verfahren sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

Die Ausgangssignale der Signalverarbeitungseinrichtung 9 können dann in gesonderte Zählwerke Io zur Speicherung der gewünschten Daten eingegeben werden. Die Zahl der erforderlichen Ausgangsleitungen und Zählwerke hängt von der Zahl der gewünschten Lochgrößenunterscheidungen innerhalb des Arbeitsbereichs des Systems ab. Die in den Zählwerken 16 gespeicherten Informationen können ständig ausgedruckt werden.

Am Eingang der Signalverarbeitungseinrichtung 9 ist das Lochsignal durch den Fotoelektronenvervielfältiger 6 ermittelt, ver stärkt und in die Steuereinheit Io als Impuls von 8ΚΗζ in Anwesenheit von "weißem Rauschen" eingegeben. Dieses Signal wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, in die Loehermittlungs- und Klassifizierungs-Schaltung und in die Dynodenspannungssteuerschaltung 17 eingegeben. Der Zweck der letzteren liegt in der Verringerung der Dynodenspannung in dem Fall, daß ein außergewöhnlich großes Loch auftritt oder die Materialbahn von dem

- 6 209837/0828

Fenster 5 abgezogen wird. Dies ist erforderlich, weil eine graße Lichtmenge die Fotoelektronenvervielfältigerröhre 6 beschädigen ' würde, während diese mit Dynodenspannung beaufschlagt ist. In der Detektorschaltung durchläuft das elektronische Signal einen Bandpaßverstärker oder -filter 21, um vom Umgebungslicht oder vom elektrischen Störsignal herrührende Signale zu unterdrücken, damit nicht fälschlich Löcher angezeigt werden. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 21 ist ein Impuls von 8ΚΗζ, der einem Demodulator 22 zugeleitet wird zur Erzeugung eines unipularen Impulses. Die Wellenform wird dann zu einem Tiefpaßfilter 23 geleitet. Dieser Filter glättet jede hochfrequente Schwankung in der Wellenform, um einen glatten Impuls zu erhalten. Zusätzlich wird jedes hochfrequente Rauschen, das den Bandpaßfilter 21 passiert haben könnte, auch bei sehr kleiner Amplitude weitgehend durch die Wirkung des Tiefpaßfilters 23 beseitigt. Wenn das Signal den Tiefpaßfilter 23 durchlaufen hat, wird es durch eine Treiberstufe 24 in einen Impulshöhenanalysator 25 zugeführt.

In dem Impulshöhenanalysator 25 wird das Signal in eine Reihe von Schwellwertschaltern T (Fig. 3 und 4) eingegeben. Jeder Schwellwertschalter T ist ein einseitiger Differenzverstärker, der einseitig vorgespannt ist. Wenn die Impulsamplitude größer ist als der von der vorgespannten Seite des Differenzverstärkers bestimmte Schwellwert, wird von dem Schwellwertschalter ein Ausgangsimpuls abgegeben. Daher können für viele Löcher Ausgangssignale von mehr als einem Schwellwertschalter T erwartet werden. Es kann wünschenswert sein, mindestens zwei verschiedene Arten von Daten von dem System zu erhalten. Wenn man die Zahl der Löcher erfahren will, die eine vorgegebene Größe überschreiten, werden die Ausgangssignale der Schwellwertschalter Tl, T2, T3» über impulsformer und Treiberetufen direkt

209837/0828 ,

BAD ORIGINAL

in Zählwerke l6 eingegeben, die Löcher unterschiedlicher Größe repräsentieren, wie sich aus Fiß. 3 ergibt. Wenn man die Zahl der Löcher innerhalb irgendeines vorgegebenen Größenbereichs als direkte Anzeige erfahren will - was !ELcht aus dem obigen abgeleitet werden kann - dann wird das Signal durch die in Pig. 4 dargestellte Schaltung geleitet. In diesem Fall werden die Hinterflanken der Ausgangssignale der Schwellwertschalter zur Ansteuerung monostabiLer Multivibratoren mit verschiedenen Impulslängen benutzt, wobei dem höchsten Schwellwert der breiteste Impuls der monostabilen Multivibratoren entspricht. Die Impulsbreite ändert

zu sich für alle Schwellwerte in direktem Verhältnis/deren Amplitude. Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung sind die Schwellwertschalter so angeordnet, daß Tl ^ T2}> Tj5, und die Multivibrator-Impulslängen sind so angeordnet, daß HfiyT2.yi!j)' Die Ausgangssignale der mono st ab ilen Vibratoren werden zur Betätigung von Sperrgattern benutzt, die dem Schwellwertschalter mit dem jeweils niedrigeren Schwellwert zugeordnet sind. Die Impulsweiten v/erden ausgewählt, so daß ein Impuls nur au¹.¹ der Ausgangs leitung für die höchste Schwelle liegt, die von den Signal durchlaufen wird. So kann man diese Impulse sofort voneinander getrennten Zählwerken zuleiten und damit eine direkte Infornirtion betreffendjüie Größe eines Loches erhalten.

Das System kann mittels standarisierter Lochgrößen oder geeichter Prüflampen geeicht werden. In jedem Fell kann des System in periodischen Zeitabständen mit der Prüflampe 12 überprüft werden. Die Prüflampe 12 sollte mit der gleichen Frequenz wie die Lichtwelle moduliert sein unö ebenfalls Licht im gleichen Spektralbereich aussenden.

- Ansprüche 209837/0828

Claims (1)

1. Ansprüche

   1.) Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlerstellen in dünnen

   echen, Folien o. dgl. mit Einrichtungen zur fotoelektrischen Erzeugung eines Signals bei Lichtdurchgang durch eine Fehlerstelle in dem Blech, dadurch gekennzeichnet, daß Empfangseinrichtungen für das Signal vorgesehen sind, die mit Einrichtungen zum Zählen und Analysieren des Signals, entsprechend den Charakteristika der Fehlerstelle versehen sind.

   2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur fotoelektrischen Erzeugung eines Signals eine auf einer Seite des Bleches angeordnete Lichtquelle und auf der anderen Seite des Bleches angeordnete Lichtempfangseinrichtungen umfaßt.

   3.) Vorrichtung.nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle oberhalb der Frequenz von Umgebungslicht moduliert ist.

   4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal eine von der Modulationsfrequenz des Lichtes abhängige Frequenz und eine Amplitude aufweist, die proportional den Charakteristika de-r durch das Signal repräsentierten Fehlerstelle ist.

   5.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle als UV-Lichtquelle ausgebildet ist.

   209837/0828

   β.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Klassifizierung des Signals entsprechend der Große der Fehlerstelle und Einrichtungen zur Bestimmung der Zahl von Fehlerstellen vorgesehen sind, die innerhalb eines vorgegebenen Großenbereichs auftreten.

   7.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Bestimmung der Zahl von Fehlerstellen, die mindestens eine vorgegebene Größe überschreiten, vorgesehen sind.

   8.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß Begrenzungen vorgesehen sind, um den zu untersuchenden Bereich der Folie auf einen schmalen geradlinigen Teil zu beschränken.

   9·) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungen seitlich verschiebbar sind.

   209837/0828

   Leerseite