DE2318532B2

DE2318532B2 - Anwendung des Schattenverfahrens zur kontinuierlichen optischen Kontrolle der Oberflächenqualität eines Glasbandes

Info

Publication number: DE2318532B2
Application number: DE19732318532
Authority: DE
Inventors: Mario Dipl.-Ing. 5105 Laurensberg Roth; Hans-Peter Dipl.-Phys. Dr. 5100 Aachen Siemonsen; Johann 5120 Herzogenrath Winandy
Original assignee: Saint Gobain Industries SA
Current assignee: Saint Gobain Industries SA
Priority date: 1972-04-24
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2318532A1; FR2182254A5; DE2318532C3; BE798636A; ES413703A1

Description

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Die Erfindung betrifft die Anwendung des Schattenverfahrens zur kontinuierlichen optischen Kontrolle der Oberflächenqualität eines G'asbi. ides.

Bei Floatglas können optische Fehler an der Oberfläehe auftreten, die bei Ziehglas und bei geschliffenem und poliertem Glas in dieser Form nicht bekannt sind. Sie sind bedingt durch die besonderen Eigenarten des Herstellungsprozesses, bei dem das Glasband auf einer Metallbadoberfläche gebildet wird. Diese spezifischen Fehler, die man als sehr geringfügige Wellungen der Oberfläche in bestimmten Vorzugsrichtungen ansehen kann, sind unter der Bezeichnung »Float-Distorsion« bekannt.

Man weiß, daß derartige Fehler sowohl auf der oberen Seite als auch auf der Badseite, d. h. auf der auf dem Metallbad aufliegenden Glasoberfläche vorkommen können. Sie haben jeweils eine andere Ursache. Distorsionen auf der Badseite sind in der Regel auf gerichtete Strömungen im Bad zurückzuführen, während Distorsionen auf der oberen Oberfläche in der Regel dann auftreten, wenn die Kontaktfläche des Regelschiebers, mit dem der auf das Metallbad auffließende flüssige Glasstrom begrenzt und reguliert wird, nicht mehr absolut eben ist, sondern infolge mechanischer, thermischer und/oder chemischer Beanspruchungen beeinträchtigt ist. In diesem Fall werden dem Glasstrom in seiner Längsrichtung Streifen eingeprägt, die später nicht mehr vollständig ausheilen, sondern zu den beschriebenen Fehlern führen.

Zur kontinuierlichen optischen Kontrolle der Oberflächenqualität eines Glasbandes unmittelbar im Anschluß an seine Herstellung ist es bekannt, das Glasband auf seiner gesamten Breite mit einem quer zur Bewegungsrichtung de» Glasbandes und schräg auf das Glasband gerichteten Lichtstrahlen zu beleuchten und die vom Glasband reflektierten Lichtstrahlen unter solchen Winkeln zu beobachten, unter denen das Glas band wesentlich schmaler erscheint als bei Beobaehtun· gen in normaler Richtung (vgl. GB-PS 974 635)^ Dabei werden allerdings die Eigenschaften beider Oberflächen erfaßt. Denn bekanntlich dringt beim Eintritt der Lichtstrahlen aus einem optisch dünneren in ein optisch dichteres Medium ein Teil der Lichtstrahlen in das optisch dichtere Medium ein, der dann an der gegenüberliegenden Grenzfläche wieder teilweise reflektiert wird Während bei Einfallswinkeln bis etwa 60" die Intensität des an der Rückseite des Glasbancies reflektierten Lichtes stark überwiegt, nimmt mit zunehmendem Einfallswinkel die Intensität des an der Vorderseite reflektierten Lichtes zu. Bei einer im Einfallswinkel von etwa 75° ist das Reflexionsvermögen an beiden Seiten etwa gleich groß, und oberhalb 80° überwiegt der an der Vorderseite reflektierte Anteil. Der an der Rückseite des Glasbandes reflektierte Anteil läßt sich jedoch auch bei noch größerem Einfallswinkel nicht völlig ausschalten, so daß sich in jedem Fall die BiHer beider Oberflächen überlagern.

Die Güte der Oberfläche läßt sich besser im Schattenbild erkennen, das eine weit entfernte Lichtquelle, die nahezu paralleles Licht aussendet, auf einem Schirm beim Durchfallen durch die Scheibe erzeugt (vgl. Hand buch der Werkstoffprüfung, 2. Auflage, 3. Band: Die Prüfung nichtmetallischer Baustoffe, Berlin —Göttingen-Heidelberg 1957. S. 595). Dabei wirken die Unebenheiten wie Sammel- bzw. Zerstreuungslinsen und ergeben ein Muster heller und dunkler Streifen oder Flecken auf dem Schirm.

Bei der Prüfung von durchsichtigen Bahnen, insbesondere Kunststoffbahnen ist es ferner bekannt, linear polarisiertes Licht zur Fehlerfeststellung zu verwenden (vgl. DT-OS 2 043 876). Die Fehlersteilen verändern nämlich die Polarisationsrichtung des Lichtes, so daß sie sich mit Hilfe von auf jeder Seite der Bahn angeord neten Polarisationsfiltern feststellen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die optische Kontrolle von Floatglas so Zv verbessern, daß die optische Qualität einer oder beider Oberflächen erfaßt werden kann, um rasch sichere Aussagen über die Ursachen des Fehlers machen zu können. Auf diese Weise sollen die Fehler noch im Fabrikationsstadium erkannt werden, damit unverzüglich die entsprechenden Maßnahmen zur Beseitigung des Fehlers getroffen werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Anwendung des Scha» ten verfahren·» zur kontinuierlichen optischen Kontrolle der Oberflächenqualität eines auf seiner gesamten Breite schräg und quer zu seiner Bewegungsrichtung beleuchteten und in reflektiertem Licht unter solchen Winkeln beobachteten Glasbandes, unter denen es wesentlich schmaler erscheint als bei einer Beobachtung in normaler Richtung unmittelbar im Anschluß an seine Herstellung unter Heranziehung von parallel zur Glasoberfläche linear polarisiertem, unter Winkeln zwischen 57 und 85° einfallendem Licht.

Dadurch wird erreicht, daß die im Schattenbild sichtbaren Aufhellungen und Verdunklungen, die die in Längsrichtung des Glasbandes verlaufenden Streifen räumlich zusammengedrängt und deshalb kontrastreicher wiedergeben, nur die Oberflächenqualität der beleuchteten Seite des Glasbandes anzeigen.

Aus den Fresnelschen Reflexionsformeln ergibt sich nämlich, dafl bei Verwendung von parallel zur Glasebene linear polarisiertem Licht ein größerer Anteil des Lichtes an der Eintrittsfläche reflektiert wird Bei den angegebenen Einfallswinkeln trifft darüber hinaus der

in das Glas eingedrungene Lichtanteil die Grenzfläche stets unter einem Winkel, der größer oder gleich dem Totalreflektionswinkel ist, so daß infolgedessen allenfalls ein kleiner Bruchteil des Lichtes wieder aus der Eintrittsfläche austritt Auf diese Weise trägt also die der Lichtquelle abgewandte Oberfläche des Glasbandes nur unwesentlich zur Abbildung bei.

Es besteht deshalb die Möglichkeit, die Oberseite und die Unterseite des Glasbandes gleichzeitig durch getrennte Einrichtungen zu beleuchten, wobei die beiden Bildschirme des Glasbandes angeordnet sind, so daß sie gleichzeitig überwacht werden können. Dadurch kann man sofort erkennen, auf welcher Oberfläche sich die festgestellten Fehler befinden.

Ferner kann das Schattenbild durch Lichtmeßeinrichtungen, insbesondere durch eine sich quer über das Schattenbild erstreckende Reihe von lichtelektrischen Wandlern, wie Fotowiderständen, Fototransistoren od. dgl. erfaßt werden, die beim Überschreiten vorgegebener Grenzwerte ein Signal geben.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend an Hand zweier in den Abbildungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Von den Abbildungen zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, mit dein die obere Oberfläche erfaßt, und

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel, mit dem die beiden Oberflächen getrennt erfaßt werden.

Das im Querschnitt dargestellte Glasband 1 wird nach seiner Herstellung im Floatbad auf Transportrollen 2, die in seitlichen Stützen 3 gelagert sind, durch eine Kühlstrecke zu der Schneidstation transportiert. Dort wird das kontinuierliche Glasband 1 in große Glastafeln unterteilt. Die Breite des Glasbandes 1 schwankt je nach der Dicke des Glasbandes zwischen 2,5 und 3,5 m.

Vor der Schneidstation wird an geeigneter Stelle die Kontrolle des Glasbandes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommen. Mit Hilfe einer Beleuchtungseinrichtung 4 wird das Glasband 1 auf seiner ganzen Breite unter einem spitzen Winkel bestrahlt. Die Beleuchtungseinrichtung 4 ist eine Quecksilberhochdrucklampe mit kleinem Brennfleck. Der öffnungswinkel des Gehäuses ist so eingestellt, daß gerade die ge-

S samte Breite des Glasbandes 1 erfaßt wird. Der Einfallswinkel «2 der Achse des Lichtbündels zur Oberfläche des Glasbandes beträgt etwa 80°, die Einfallswinkel αι und &i an den Kanten 83 bzw, 72°. Vor der Beleuchtungseinrichtung 4 ist ein Polarisationsfilter 6 angeordnet, durch das die Lichtstrahlen senkrecht zur Einfallsebene, d.h. parallel zur Glasoberfläche, linear polarisiert werden.

Im Strahlengang des reflektierten Lichtes ist der Bildschirm 5 in etwa senkrechter oder leicht auf das Glasband zu geneigter Stellung angeordnet Das Schattenbild des Glasbandes wird auf eine Breite von etwa I m zusammengedrückt, wodurch die Fehler stärker hervortreten, und außerdem die gesamte Glasbandbreite bequem von einer einzigen Person überblickt werden kann.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform des neuen Verfahrens wird das Glasband 10 auf seiner Oberseite von der Beleuchtungseinrichtung 14 und auf seiner Umcrseite von der Beleuchtungseinrichtung 24 bestrahlt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Glasbandes sind die Bildschirme 15 und 25 angeordnet. Die Einrichtungen 14, 15 und 24. 25 sind symmetrisch zur Ebene des Glasbandes 10 angeordnet. Infolgedessen können die beiden Bildschirme 15 und 25 von ein und derselben Person überwacht werden. Vor den Beleuchtungseinrichtungen 14 und 24 ist jeweils ein Polarisationsfilter 16 bzw. 26 angeordnet, das dafür sorgt, daß die Lichtstrahlenbündel senkrecht zur Einfallsebene, d. h. parallel zur Glasoberfläche, linear polarisiert sind.

Auf diese Weise entsteht auf dem Bildschirm 15 ein Schattenbild, das im wesentlichen die Oberflächenstruktur der oberen Oberfläche des Glasbandes wiedergibt, während das Schattenbild auf dem Bildschirm 25 die Oberflächenstruktur der unteren Oberfläche des Glasbandes wiedergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

U Anwendung des Schattenverfahrens zur kontinuierlichen optischen Kontrolle der Oberflächen- qiiaütät eines auf seiner gesamten Breite schräg und quer zu seiner Bewegungsrichtung beleuchteten und in reflektiertem Licht unter solchen Winkeln beobachteten Glasbandes, unter denen es wesentlich schmaJer erscheint als bei einer Beobachtung in normaler Richtung unmittelbar im Anschluß an seine Herstellung unter Heranziehung von parallel zur Glasoberfläche linear polarisiertem, unter Winkeln zwischen 57 und 85° einfallendem Licht
2. Anwendung nach Anspruch 1, bei der die Obersehe und die Unterseite des Glasbandes gleichzeitig durch getrennte Einrichtungen beleuchtet werden, wobei die beiden Bildschirme auf derselben Seite des Glasbandes angeordnet sind, so daß sie gleichzeitig überwacht werden können.
3. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der das Schattenbild durch Lichtmeßeinrichtungen insbesondere durch eine sich quer über das Schattenbild erstreckende Reihe von lichtelektrischen Wandlern, wie Fotowiderständen, Fototransistören od. dgl. erfaßt wird, die beim Überschreiten vorgegebener Grenzwerte ein Signal geben.