DE2400904C3 - Vorrichtung zur Kontrolle des Farbeindruckes von mit einer extrem dünnen Metallschicht überzogenen Glasscheiben - Google Patents
Vorrichtung zur Kontrolle des Farbeindruckes von mit einer extrem dünnen Metallschicht überzogenen GlasscheibenInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle des Farbeindrucks von mit einer extrem dünnen
Metallschicht überzogenen Glasscheiben, wobei ein Lichtbündel unter geringem Einfallswinkel auf die zu
untersuchende Glasscheibe für gewisse genau festgelegte Wellenlängen ausgestrahlt wird und in einer
Empfangseinrichtung die Änderungen oder Schwankungen in der Lichtstärke des reflektierten Teils des
Lichtbündels gemessen werden.
Es sind seit langem Vorrichtungen zur Homogenitätskontrolle metallischer, sehr dünner auf Glas abgeschiedener
Schichten bekannt, bei denen Änderungen oder Schwankungen in der Lichtstärke des reflektierten Teils
eines Lichtbündels, das unter geringem Einfallwinkel auf die zu untersuchende Oberfläche gesandt wird, für
gewisse, genau festgelegte Wellenlängen gemessen werden.
Bei der vorliegenden Erfindung geht es darum, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine laufende
Produktionskontrolle von transparenten Farbüberzügen auf Glasscheiben möglich ist. Dabei kommt es im
wesentlichen auf die Farbe des Überzugs an. Die Glasscheiben müssen nämlich immer genau denselben
Farbeindruck erwecken, da Scheiben aus den verschiedensten Produktionen durchaus in ein und demselben
Objekt zum Einbau kommen können und daher Abweichungen im Farbton nicht hinnehmbar sind. So is
es beispielsweise undenkbar, eine große Fassade mi Abmessungen von mehreren zehn Metern in der Höh(
und mehreren zehn Metern in der Breite mit großer Glastafeln zu verkleiden, ohne daß die Gewähr gegeber
ist, daß diese Glastafel den gleichen Farbeindrud
erwecken. Ein scheckiges Aussehen des Gebäude; infolge unterschiedlicher Farbtöne der Glastafel·
würde vom Bauherrn mit Sicherheit nicht akzeptier werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll somii die Aufgabe gelöst werden, unter Konstanthaltung dei
Schichtdicke des aufgetragenen Materials zu einen ganz bestimmten Farbeindruck zu kommen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemä£ darin, daß die Empfangseinrichtung einen Strahlenteilei
mit drei Ausgängen aufweist, durch welche dre Teilbündel des reflektierten Lichtbündels jeweils über
ein monochromatisches Filter auf eine fotoempfindliche Zelle geworfen werden, deren Ausgänge in ihrer
Beziehung zueinander als Maß für den einzuhaltender Farbeindruck dienen.
1st somit die Energieanzeige für bestimmte Wellenlängen konstant, so kann daraus geschlossen werden,
daß auch der Farbeindruck auf mehreren, in einer Produktionsanlage entsprechend bearbeiteten Scheiben
konstant ist.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnungen
näher erläutert werden.
Die Zeichnungen zeigen in
F i g. 1 eine Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,
F i g. 2 die eigentliche Meßvorrichtung,
F · g. 3 das elektrische Schaltbild der Meßvorrichtung
und die
F i g. 4 und 5 repräsentative Kurven für die Änderungen des Reflektionsvermögens als Funktion der
Wellenlänge für gegebene Schichten.
In Fig. I ist mit 1 eine Glasscheibe mit halbreflektierender Schicht 2 bezeichnet, die auf einem Gestell 3
angeordnet ist.
Die Glasscheibe 1 wird während der Kontrolle translatorisch mit gleichförmiger Geschwindigkeit in
einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene bewegt.
Die Meßvorrichtung 4 nach der Erfindung ist auf einem Träger 5 angeordnet.
Sie wird während der Messung längs der Gleitschienen 6 mit Hilfe eines Motors 7 hin- und herbewegt. Die
Gleitschienen 6 haben die gleiche Neigung bezüglich der Vertikalen — beispielsweise 9° — wie das Gestell 3.
Die Meßvorrichtung 4 wird durch Verstärkereinrichtungen 8, Anzeigegeräte 9 und Schreiber 10 vervollständigt.
F i g. 2 läßt schematisch die Arbeitsweise der Meßvorrichtung 4 erkennen, die im wesentlichen zwei Teile
umfaßt.
Die Lichtausstrahlungseinrichtung 11 enthält eine Projektionslampe 12, beispielsweise eine Joddampflampe
von 24 Volt und 250 Watt, und eine Blende 13. Dieser Blende ist eine Loch- oder Schlitzscheibe 14 zugeordnet,
welche das Lichtbündel auf eine bestimmte Frequenz moduliert, um beim Empfang störende Lichtnebeneffekte
auszuschalten. Ferner ist eine Linse 15 vorgesehen, die das ausgesandte Lichtbündel in ein Parallelbündel
sammelt.
Die Empfangseinrichtung 16 enthält einen Strahlenteiler 17 mit drei Ausgängen, drei Filter 18, 19 und 20
sowie drei fotoempfindliche Zellen 21,22,23, bei denen
es sich beispielsweise um Fotovervielfacher handeln kann.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Das Parallellichtbündel 24, das beispielsweise auf eine Frequenz von 400Hz moduliert ist, wird unter einem
Einfallswinkel von 5° auf die hirsichtlich ihres Farbeindrucks zu kontrollierende Oberfläche der
Schicht 2 der Glasscheibe 1 geworfen.
Das reflektierte Lichtbündel 25 trifft senkrecht auf die Fläche 26 des Strahlenteilers 17 auf. Die beiden
halbreflekiierenden Grenzflächen 27 und 28 werfen unter rechtem Winkel zum Lichtbündel 25 einen Teil
desselben auf die monochromatischen Filter 18 und 19.
Der nicht abgelenkte Teil des reflektierten Lichtbündels 25 trifft unmittelbar auf das monochromatische
Filter 20.
Die monochromatischen Filter 18, 19, 20 lassen nur Licht genau bestimmter Wellenlängen durch und sind in
Abhängigkeit von der Art der reflektierenden Schicht 2 gewählt.
Die aufgenommene Strahlung erzeugt in den Fotovervielfachern 21,22,23 elektrische Ströme, deren
Stärke direkt proportional der Stärke der Strahlung ist.
Insbesondere erzeugt jede Unregelmäßigkeit in der Schicht 2 und jede Veränderung der Farbtönung eine
Veränderung in der von einem der Fotovervielfacher 21,22,23 gelieferten elektrischen Stromstärke.
Diese Unregelmäßigkeiten oder Veränderungen sind somit charakteristisch für die Qualität der Schicht 2.
Die von den Fotovervielfachern 21,22,23 abgegebenen
elektrischen Ströme werden durch Verstärker 8 verstärkt und dann auf anzeigende oder schreibende
Geräte 9 bzw. 10 gegeben.
Sie können auch mit Sollwerten verglichen werden und beim Überschreiten bestimmter Differenzgrenzwerte
optische oder akustische Warnsignale auslösen.
Man kann mit ihnen auch eine selbsttätige Steuerung der Oberflächenbehandlung der Scheibe 1 durchführen.
F i g. 3 zeigt schematisch die elektrische Schaltung.
Diese umfaßt einen Versorgungsteil und einen InformationsauswertungsteiL
Der Versorgungsteil enthält eine Hochspannungsquelle 29 von beispielsweise 1 2 kV zur Stromversorgung
der Fotovervielfacher 21, 22 und 23 sowie eine Gleichstromquelle 30 von beispielsweise 24 Volt zur
Speisung der Projektionslampe 12. einen Transformator mit einer Spannung von 42 Volt auf der Sekundärseite
zur Speisung des mit 3000 Umdr./Min. laufenden Synchronmotors, der die Loch- cder Schlitzscheibe 14 in
Umlauf versetzt.
Der Informationsauswertungsteil enthält einen Meßverstärker und Anzeigegeräte sowie Schreiber.
Der Verstärker 8 besteht aus drei parallelen, unter sich gleichen Kanälen.
Jeder Kanal behandelt das von einem Fotovervielfaeher
21,22,23 gelieferte Signal. Die Ausgangsspannungen
der Fotovervielfacher sind über Eichpotentiometer 31,32,33 an Selektionsverstärker 34,35,36 angeschaltet
Diese Verstärker sind mit Hilfe von Operationsverstärkern aufgebaut und werden als Breitbandfilter
verwendet. Die mittlere Frequenz liegt bei etwa 400 Hz. Die Ausgangssignale des jeweiligen Verstärkers werden
gleichgerichtet und an den Kompensationsschreiber und die Anzeigevorrichtung übertragen.
Da der Verstärker für kleine Ausgangssignale nicht linear arbeitet, wird der Punkt Null des Schreibers auf
1,3 Volt eingestellt
Der Meßbereich für jeden Kanal liegt praktisch bei 15
bis 50%.
Die F i g. 4 und 5 zeigen Beispiele von Reflektionskurven
unter im wesentlichen normalem Einfallswinkel an Schichten von Eisen- und/oder Chromoxid als Funktion
der Wellenlänge für verschiedene Färbungsgrade: schwach - normal - stark.
Die für die Kontrolle der Schichten auf der Basis von Chrom und Eisen gewählten charakteristischen Wellenlängen
sind solche von 439η.τι und 766nm. Zur Kontrolle von Schichten auf Chrombasis liegen die Wellenlängen
bei 360nm.429nm und 766nm.
Für die erste Wellenlänge von beispielsweise 360nm ist es möglich, ein Filter 360nm/30nm (Breite in mittlerer
Höhe) sowie einen Fotovervielfacher vom Typ 931 A/RCA zu verwenden.
Fur die zweite Wellenlänge von beispielsweise 439nm
verwendet man ein Filter von 439nm/10nm (Breite in mittlerer Höhe) und ebenfalls einen Fotovervielfacher
vom Typ 831 A/RCA.
Für die dritte Wellenlänge von beispielsweise 766nm verwendet man ein Filter von 766nm/10nm (Breite in
mittlerer Höhe) sowie einen Fotovervielfacher vom Typ 7164R/RCA.
Man stellt fest, daß es bei Verwendung dieser Wellenlängen möglich ist, eine extrem empfindliche
Information bezüglich der Homogenitäts- oder Farbänderungen der Oberflächenschicht in Übereinstimmung
mit dem durch das Auge gewonnenen Eindruck zu erhalten.
Für die Genauigkeit der Messungen ist es wichtig, daß die Fotovervielfacher auf konstanter Temperatur von
beispielsweise etwa 400C gehalten werden, was ohne Schwierigkeiten möglich ist, wenn man sie in Kammern
isoliert und mit Hilfe eines Thermostats und einer Heizeinrichtung auf diesem Wert hält.
Aufgrund dieser Vorkehrungen ist es möglich, in den Messungen eine ausgezeichnete Empfindlichkeit und
eine Genauigkeit in der Größenordnung von ±0,5% η erhalten. Es ist auf diese Weise möglich, die Homogenität
der Schicht bei der Herstellung halbreflektierendei Verglasungen wesentlich zu verbessern.
Hierin 5 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Kontrolle des Farbeindrucks von mit einer extrem dünnen Metallschicht überzogenen
Glasscheiben, wobei ein Lichtbündel unter geringem Einfallswinkel auf die zu untersuchende
Glasscheibe für gewisse genau festgelegte Wellenlängen ausgestrahlt wird und in einer Empfangseinrichtung
die Änderungen oder Schwankungen in der u> Lichtstärke des reflektierten Teils des Lichtbündels
gemessen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung (16) einen Strahlenteiler (17) mit drti Ausgängen aufweist,
durch welche drei Teilbündel des reflektierten Lichtbündels (25) jeweils über ein monochromatisches
Filter (18, 19, 20) auf eine fotoempfindliche Zelle (21,22,23) geworfen werden, deren Ausgänge
in ihrer Beziehung zueinander als Maß für den einzuhaltenden Farbeindruck dienen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Strahlenteiler in Richtung des reflektierten Lichtbündels (25) hintereinander angeordnete
halbreflektierende Grenzflächen (27, 28) aufweist, die zwei Teilbündel auf seitlich von dem
Strahlenteiler (17) liegende fotoelektrische Zellen (21,22) umlenken und das dritte Teilbündel auf eine
mit ihnen in Flucht liegende dritte fotoelektrische Zelle (23) durchtreten lassen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Lichtbündel (24)
ausstrahlende Einrichtung (11) und die Empfangseinrichtung
(16) auf der gleichen Seite der zu kontrollierenden Oberfläche angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß ver
der das Lichtbündel ausstrahlenden Einrichtung (11) ein Frequenzmodulator (14) angeordnet ist.
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