DE2409593B2

DE2409593B2 - Verfahren zur bestimmung von fehlern in glas

Info

Publication number: DE2409593B2
Application number: DE19742409593
Authority: DE
Inventors: Robert Joseph Coraopolis Pa. Obenreder (V.StA.)
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1973-05-31
Filing date: 1974-02-28
Publication date: 1976-08-19
Also published as: CA1004058A; FR2231964B1; IT1004964B; ES423335A1; DE2409593A1; US3792930A; JPS5017884A; FR2231964A1; ES423334A1; BE810176A; BR7401322D0; GB1466118A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Fehlern in Glas, bei welchem eine erste Oberfläche des Glases von einem ersten Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle auf der Seite der ersten Glasoberfläche ausgeht, abgetastet und der von dieser ersten Oberfläche reflektierte Lichtstrahl von einer ersten Detektoreinrichtung aufgefangen wird und bei welchem eine zweite, der ersten gegenüberliegenden Oberfläche des Glases von einem zweiten Lichtstrahl, der von einer zweiten Lichtquelle auf der Seite der zweiten Glasoberfläche ausgeht, abgetastet und der von dieser zweiten Oberfläche reflektierte Lichtstrahl von einer zweiten Detektoreinrichtung aufgefangen wird.

Bei den bekannten Float-, Walz-, Fließ- und Ziehverfahren zur Herstellung von Glas können im Glas Fehler auftreten, wodurch das Glas ungenügende optische Eigenschaften aufweist. Unter den optischen Mangeln, die bei der Herstellung auftreten können, befinden sich Oberflächenfehler und Schwankungen des Brechungsindexes im Glas. »Oberflächenfehler« sollen hier allgemein Schwankungen der Oberflächenebenheit, d. h. Konturen in den Oberflächen des Glases bezeichnen. »Auf Schwankungen des Brechungsindexes beruhende Fehler« sollen hier allgemein Unregelmäßigkeiten bzw. Schwankungen in der Zusammensetzung des Glases bezeichnen, wie etwa Schlieren und Einschlüsse im Glas, wie etwa Blasen. Sandteilchen oder Steinchen. Allgemein lenken Schwankungen des Brechungsindexes Lichtstrahlen von einem vorgegebenen Strahlengang ab.

Wie bekannt ist, venjrsachen Oberflächenfehler im Glas Bildverzerrungen, da konvexe Teile, z. B. das Bild verkleinern und konkave Teile das Bild vergrößern. Auf Schwankungen des Brechungsindexes beruhende optische Fehler verzerren das von dem Glas entworfene Bild auch dann, wenn die Oberflächen völlig eben sind. Treten Oberflächenfehler oder auf Schwankungen des Brechungsindexes beruhende Fehler in hohem Maße auf, so setzen sie die funktioneile Wirkung des Glases als Fenster herab und lenken von der architektonischen Schönheit des Glases ab.

Zur Ermittlung der Fehlerquelkii bei der Herstellung is« es daher wünschenswert, die Art der optischen Fehler im Glas festzustellen, nämlich, ob sie auf Schwankungen des Brechungsindexes oder aber auf Unebenheiten. Konturen oder Graten in der Oberfläche des Glases beruhen. Falls die optischen Fehler im Glas von Schwankungen des Brechungsindexes herrühren, sind die betroffenen Verfahrensschritte Chargenvorbereitung, Schmelzen oder Aufbereitung. Beruhen die optischen Fehler auf Konturen in der Oberfläche des Glases, so ist der Verfahrensschr'.t des Formens zu überprüfen.

Aus der DT-OS 21 54 086 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt. Allerdings können mit diesem bekannten Verfahren nur die Oberflächenfehler konkret bestimmt werden. Bei einem in Fig.4 dieser DT-OS 21 54 086 dargestellten Verfahren wird zwar auch pauschal die Gesamtsumme aller Fehler gemessen, eine Spezifizierung dieser Gesamtfehler in einzelne konkrete Fehlerarten, was zur Behebung der Fehlerursachen im obigen Sinne erforderlich ist, ist mit diesem bekannten Verfahren jedoch nicht möglich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein schnelles und wirtschaftliches Verfahren der in Frage stehenden Art zu schaffen, mit welchem sofort festgestellt werden kann, ob optische Störungen im Glas ihrt Ursache in Oberflächendefekten oder in inneren Defekten haben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Licht eines der beiden Lichtstrahlen oder eines weiteren Lichtstrahls, das durch das Glas so hindurchtritt, daß sein Austrittspunkt mit dem Auftreffpunkt des Lichtstrahls auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Glases übereinstimmt, von einer dritten Detektoreinrichtung aufgefangen wird, daß die Abtastung des Glases durch die Lichtstrahlen synchron erfolgt und daß die Ausgangssignale der ersten und zweiten Detektoreinrichtung addiert werden und das sich ergebende Summensignal von dem Ausgangssignal der dritten Detektoreinrichtung subtrahiert wird.

Mit diesem Verfahren kann die spezielle Ursache einer optischen Störung unmittelbar und einfach nach Oberflächendefekten und inneren Defekten getrennt bestimmt werden, so daß ein gezieltes Einwirken auf den Herstellungsvorgang zur Beseitigung der Fehlerquellen in einfacher und v/irtschaftlicher Weise möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

24 Π9

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer optischen Vorrichtung zur Überwachung eines Stückes Glas.

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltungsanordnung, die auf Signale der optischen Vorrichtung anspricht,

Fig.3, 4 und 5 diagrammartige Darstellungen von Streifenblättem, die ein Fehlerprofi! jeder Oberfläche eines Stückes Glas, ein optisches Gesamtfehlerprofil des Stückes Glas, ein uesamtobertlachen-Fehlerprofil als Suirme beider Fehlerprofile der Oberflächen des Stückes Glas sowie ein inneres Fehlerprofil des Stückes Glas darstellen,

F i g. 6 eine schematische Darstellung eines Oberflächenfehler-Analysators und eines Gesamtfehier-Analysators, die einen Teil des Stückes Glas überwachen, und

F i g. 7 eine schematische Darstellung des Oberflächen-Analysators und des Gesamtfehler-Analysators bei der Überwachung bzw. Inspektion eines Abschnitts des Stückes Glas mit einem konkaven Oberflächenteil.

Die Gesamtdicke eines Stückes Glas ist hier für die Zwecke der Erfindung als aus zwei dünnen Linsen bestehend angenommen, die an der uureh die Mittellinie des Glases verlaufenden Ebene in optischem Kontakt miteinander stehen. Die optische Gesamtleistung ist dann gleich der Summe der optischen Leistungen der beiden Linsen, die an jedem Punkt proportional der Oberflächenkrümmung oder den Oberflächenkonturen sind, falls keine inneren Schwankungen des Brechungsindexes auttreten. Anders ausgedrückt: Bei Abwesenheit innerer Schwankungen des Brechungsindexes werden optische Fehler des Glases lediglich duich Oberflächenkonturen in den äußeren Oberflächen der Linsen ven/rsacht. Diese Annahme kann durch Gleichung 1:

P₁ = Ps, r P_s. (Il

ausgedrückt werden, wobei

Pt die optische Gesamtleistung der in optischem Kontakt befindlichen dünnen Linsen ist,

Ps\ der optische Leistungsanteil aufgrund der Krümmung der äußeren Oberfläche der ersten Linse, und

Pv der optische Leistungsanteil aufgrund der Krümmung der äußeren Oberfläche der zweiten Linse ist.

Glas weist jedoch außerdem Schwankungen des Brechungsindexes auf. die von unterschiedlichen Glaszusammensetzungen verursacht werden und Schlieren bilden sowie durch Einschlüsse im Glas, wie etwa durch Steinchen oder Blasen entstehen. Anders ausgedrückt: Schwankungen des Brechungsindexes veranlassen das Licht, von einem vorgegebenen Strahlengang abzuweichen, wodurch optische Fehler auch dann auftreten, wenn keine Unebenheiten oder Konturen in der ODerfläche vorhanden sind. Geht diese zusätzliche Komponente in Gleichung 1 ein, so ergibt sich:

Pt =

(2)

wobei Pj. Ps\ und P_s? die oben definierten Größen darstellen, und Pi der innere optische Leistungsanteil aufgrund von Schwankungen des Brechungsindexes ist. Gleichung 2 läßt sich umformen in Gleichung 3:

P₁ = P₁ - (/>,, + P_S1)

(3)

Mittels geeigneter Vorrichtungen, die im folgenden beschrieben werden, läßt sich (1) die optische Gesamtleistung des Glases unter Berücksichtigung der Oberflachenkontur oder Oberflächenkrümmung und Schwankungen des Brechungsindexes, (2) die optische Leistung der ersten Oberfläche unter Berücksichtigung von Oberflächenkonturer, in der ersten Oberfläche und (3) die optische Leistung der zweiten Oberfläche unter Berücksichtigung von Oberflächenkonturen in der zweiten der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche messen, wodurch die innere optische Leistung unter Berücksichtigung von Schwankungen des Brechungsindexes bestimm? werden kann.

In F i g. 1 sind ein erster Oberflächenfehler-Analysator 10 in der Nähe einer ersten Oberfläche 12 eines Stückes Flachglas 14, ein zweiter Oberflächenfehler-Analysator 16 in der Nähe einer zweiten Oberfläche 18 des Stückes Glas und ein Gesamtfehler-Analysator 20. dessen Komponenten sich sowohl auf der ersten und der zweiten Oberfläche des Stückes Glas befinden, angebracht.

Der erste Oberflächenfehler-Analysator 10 weist im wesentlichen eine lichterzeugende Einrichtung 22, auf, wie z. B. einen Laser, der einen Lichtstrahl 24 durch ein Filter 26 auf die Oberfläche 12 unter einem spitzen Auftreffwinkel von z. B. 30° richtet, damit ein Lichtstrahl 28 auf einen Positions-Abtastfotodetektor 30 reflektiert wird. Konturen in der Oberfläche 12 des Glases 14 verschieben den reflektierten Strahl 28 entlang der Oberfläche des Fotodetektors 30. Vom Detektor 30 erzeugte Signale werden mittels eines Kabels 32 einer elektrischen Schaltungsanordnung 34 (Fig. 2) zugeführt, die das Signal verarbeitet und ein Fehlerprofil 36, 37 oder 38 (Fig. 3, 4 und 5) der Oberfläche 12 erzeugt. Das Fehlerprofil zeigt die optische Leistung der Oberfläche 12 unter Berücksichtigung von Konturen in der Oberfläche 12 entlang eines Abtastweges 41. Der erste Oberflächenfehler-Analysator 10 liegt in einer Ebene senkrecht zur Oberfläche 12 und zum Abtastweg 41, wie in F i g. 1 dargestellt.

Der zweite Oberflächenfehler-Analysator 16 weist im wesentlichen eine lichterzeugende Einrichtung 39 auf. wie z. B. einen Laser, der einen Lichtstrahl 40 durch ein Filter 42 auf die Oberfläche 18 unter einem spitzen Winkel von z. B. 30° richtet, um einen Lichtstrahl 44 auf einen Positions-Abtastfotodetektor 46 zu reflektieren. Konturen in der Oberfläche 18 des Glases 14 verschieben den reflektierten Strahl 44 entlang der Oberfläche des Fotodetektors 46. Vom Detektor 46 erzeugte Signale werden mittels eines Kabels 48 einer elektrischen Schaltungsanordnung 50 (siehe Fig. 2) zugeführt, die die Signale verarbeitet, um ein Fehlerprofil 52, 53 oder 54 der Oberfläche 18 (siehe F1 g. 3, 4 und 5) zu erzeugen. Dieses Fehlerprofil zeigt die optische Leistung der Oberfläche 18 unter Berücksichtigung von Konturen in der Oberfläche 18 längs eines Abtastweges 57, der parallel zum Abtastweg 41 verläuft. Der zweite Fehler-Analysator liegt in einer Ebene senkrecht zur Oberfläche 18 und parallel zum Abtastweg 57, wie in F i g. 1 dargestellt.

Der Gesamtfehler-Analysator 20 weist eine lichterzeugende Einrichtung, wie z. B. einen Laser 22 auf, der einen Lichtstrahl 24 auf die Oberfläche 12 des Glases 14 richtet. Der Lichtstrahl tritt aus der Oberfläche 18 als durchgelassener Lichtstrahl 55 aus. Der durch das Glas hindurchgetretene Lichtstrahl 55 passiert ein Filter 56 und trifft auf die Oberfläche eines Positions-Abtastfotodetektors 58. Konturen in den Oberflächen 12 und 18 sowie Schwankungen des Brechungsindexes verschieben den durch das Glas hindurchgetietenen Lichtstrahl

55 entlang der Oberfläche des Fotodetektors 58. Vom Fotodetektor 58 erzeugte Signale werden mittels eines Kabels 60 einer elektrischen Schaltungsanordnung 61 (Fig. 2) zugeführt, die die Signale verarbeitet und ein optisches Gesamtfehlerprofil 62,63 und 64 (siehe F i g. 3, 4 und 5) des Stückes Glas entlang der Abtastwege 41 und 57 erzeugt. Das optische Gesamtfehlerprofil zeigt die optische Leistung des Stückes Glas unter Berücksichtigung von Konturen in den Oberflächen 12 und 18 sowie Schwankungen des Brechungsindexes des Stükkes Glas 14 entlang der Abtastwege 41 und 57. Durch die oben beschriebene Anordnung des ersten Fehler-Analysators 10 und des zweiten Fehler-Analysators 16 relativ zu den Abtastwegen 41 und 57 tritt keine Interferenz des reflektierten Strahles 44 des zweiten Fehleranalysators mit dem durch das Glas hindurchgetretenen Strahl des Gesamtfehler-Analysators 20 auf.

Für den Fachmann liegt es auf der Hand, daß der Gesamtfehler-Analysator auch mit einer separaten Lichtquelle verbunden werden kann. Aus ökonomischen Erwägungen kann der Laser 22 jedoch dazu benutzt werden, einen sowohl für den ersten Oberflächenfehler-, Analysator 10 als auch für den Gesamtfehler-Analysator 20 bestimmten Lichtstrahl zu erzeugen.

Wie im fügenden genauer beschrieben wird, werden die Oberflächen-Fehlerprofile 36, 37, 38 und 52, 53, 54 aufsummiert, um Gesamtoberflächen-Fehlerprofile 65, 66 bzw. 67 (Fig. 3, 4 und 5) zu erhalten. Das Gesamtoberflächen-Fehlerprofil 65, 66 bzw. 67 wird dann vom optischen Gesamtfehlerprofil S2, 63 bzw. 64 subtrahiert, um ein inneres Fehlerprofil 68,69 bzw. 70 zu erhalten (F i g. 3,4 und 5), das die auf Schwankungen des Brechungsindexes beruhenden optischen Fehler des Glases zeigt. Auf diese Weise können optische Fehler, also Beeinträchtigungen der optischen Leistung eines Stückes Glas, die auf Schwankungen des Brechungsindexes sowie Konturen in der Oberfläche 12 und Konturen in der Oberfläche 18 beruhen, bestimmt werden.

Die in Fig. 1 gezeigten Polarisationsfilter 26, 42 und

56 werden zur Steuerung der Intensität des auf die Positions-Abtastfotodetektoren 30, 46 und 58 auftreffenden Lichtes verwendet. Die Positions-Abtastfotodetektoren 30, 46 und 58 können von bekannter Bauart sein.

Die Intensität des auf die Fotodetektoren 30, 46 und 58 aufgreifenden Lichtes wird oberhalb eines Minimalpegels von z. B. 80 Mikrowatt gehalten und derart eingestellt, daß (1) das schräge Auftreffen der Lichtstrahlen 24 und 40 auf die Oberflächen 12 bzw. 18 und (2) die verschiedenen Ebenen, in denen die Lichtstrahlen 24 und 40 liegen, kompensiert werden, so daß die Fehlerprofile der Oberflächen 12 und 18 direkt aufsummiert werden können, um ein Gesamtoberflächen-Fehlerprofil zu erhalten, das vom optischen Gesamtfehlerprofil subtrahiert werden kann, um das innere Fehlerprofil zu erhalten. Hierbei liegt der erste Oberflächenfehlei-Analysator 10 in einer Ebene senk recht zur Oberfläche 12 und zum Abtastweg 41, um den Lichtstrahl 24 unter einem spitzen bzw. schiefen Auftreffwinkel von z. B. 30° auf die Oberfläche 12 zu riehtin, und der zweite Oberflächenfehler-Analysator 16 liegt in einer Ebene senkrecht zur Oberfläche 18 und parallel zum Abtastweg 57, um den Lichtstrahl 40 unter einem spitzen bzw. schrägen Auftreffwinkel von z. B. 30° auf die Oberfläche 18 zu richten.

Die Detektoren 30, 46 und 58 werden wie folgt eingestellt Das Ausgangssignal eiiies jeden Detektors wird auf einen Anfangsspannungswert in Abhängigkei von der Position von /.. B. 50 Volt pro 2,54 cm eingestellt Wenn dann die Lichtstrahlen 2(J, 40 bzw. 55 auf die Detektoren 30, 46 bzw. 58 auftreffen, werden die Filtei 26, 42 bzw. 56 auf ein Prozent des ursprünglich gewählten Wertes eingestellt, um (1) das schräge oder schiefe Auftreffen der Lichtstrahlen 24 und 40 auf die Oberflächen 12 und 18 und (2) die verschiedenen Ebenen, in denen die Lichtstrahlen 24 und 40 liegen, zu

ίο kompensieren. Unter Zugrundelegung der Parameter dieses Beispiels wird das Filter 26 derart eingestellt, daß das Ausgangssignal des Detektors 30 114% des ursprünglichen Wertes, d. h. 57 Volt pro 2,54 cm, beträgt, das Filter 42 wird derart eingestellt, daß das Ausgangssignal des Detektors 46 86% des ursprünglichen Wertes, d. h. 43 Volt pro 2,54 cm, beträgt, und das Filter 56 wird derart eingestellt, daß das Ausgangssignal des Detektors 91 % des ursprünglichen Wertes, d. h. 45,5 Volt pro 2,54 cm, beträgt.

In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß das Stück Glas relativ zu den Oberflächenfehler-Analysatoren und dem Gesamtfehler-Analysator verschoben wird, um das Stück Glas abzutasten. Die Erfindung soll jedoch nicht hierauf begrenzt sein.

Ebenso können auch die Oberflächenfehler-Analysatoren und der Gesamtfehler-Analysator synchron relativ zum Glas verschoben werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 6 soll nun im folgenden die Betriebsweise des Gesamtfehler-Analysators 20 beschrieben werden. Die Lichtquelle 22, etwa ein kontinuierlicher Laser oder eine Wolfram-Halogen-Fadenlampe mit Linsen zur Fokussierung des Lichtstrahles 24, richtet den Lichtstrahl 24 durch das Filter 26 auf das Stück Glas 14 entlang des Abtastweges 41. Der

Lichtstrahl 24 trifft auf die Oberfläche 12 im allgemeinen punktförmig auf und tritt (1) als Lichtstrahl 55 durch das Glas entlang des Abtastweges '57 in Richtung des Detektors 58 hindurch, wird (2) als Lichtstrahl 2« von der Oberfläche 12 in Richtung des Detektors 30 reflektiert und wird (3) in Form sekundärer Lichtstrahlen 71 nach Durchtritt durch die erste Oberfläche 12 von der zweiten Oberfläche 18 auf ein lichtundurchlässiges Glied 72 reflektiert. Der reflektierte Strahl 28 und die zweiten reflektierten Strahlen 71 werden im Zusammenhang mit dem ersten Oberflächenfehler-Analysator 10 genauer beschrieben. Obwohl die Lichtstrahlen als einzelne gerade Linien dargestellt sind, können auch divergierende und konvergierende Strahlen vorgezogen werden. Die Fotodetektoren 30,46 und 58 sprechen

jedoch auf den Flächenschwerpunkt des Lichtstrahles an, und daher sind die Lichtstrahlen als einzelne Linien dargestellt.

Wie besonders Fig.6 zu entnehmen ist, passiert der durch das Glas hindurchgetretene Lichtstrahl 55 das

Filter 56 und trifft in der Mitte des Fotodetektors 58 auf. Ist der Brechungsindex des Stückes Glas gleichförmig und befinden sich keine Oberflächenkonturen in der Oberfläche 12 oder 18 des Stückes Glas 14, so trifft der durchgelassene Lichtstrahl 55 kontinuierlich im Mittelteil des Fotodetektors 58 auf, während das Stück Glas von links nach rechts verschoben wird, wie es Fig. 6 zu entnehmen ist Tritt der Lichtstrahl durch eine Oberflächenkontur einer der beiden Oberflächen hindurch oder ändert sich der Brechungsindex, so trifft

der durchgelassene Lichtstrahl 55 auf den Positions-Fotodetektor 58 an einem anderen Punkt als dem Mittelpunkt auf.
In Fig.6 ist das Stück Glas 14 ohne jegliche

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Konturen in den Oberflächen 12 und 18 und ohne Schwankungen des Brechungsindexes dargestellt. Der Lichtstrahl 24 trifft auf die Oberfläche 12 unter einem Winkel A zu einer senkrecht zur Oberfläche 12 verlaufenden Linie ,V auf. Der Lichtstrahl 24 tritt durch das Glas 14 unter einem Winkel B zu der Normalen N hindurch und tritt aus dem Glas unter einem Winkel C zu einer senkrecht zur zweiten Oberfläche 18 des Stückes Glas verlaufenden Linie O an dem Punkt aus, an dem der durchgelassene Strahl 55 aus der Oberfläche 18 austriu.

Der durchgelassene Strahl 55 weist einen Winkel D zu der Normalen O auf und trifft auf die Mitte des Fotodetektors 58. Liegen keine Schwankungen des Brechungsindexes oder Krümmungen der Oberflächen vor, und verlaufen die Oberflächen im allgemeinen parallel, so ist der Winkel B gleich dem Winkel C, und die Normalen O und N verlaufen parallel zueinander. Der Winkel A würde daher gleich dem Winkel D sein. Weist das Stück Glas Schwankungen des Brechungsindexes auf, während die anderen Parameter konstant bleiben, so ist der Winkel B nicht gleich dem Winkel C, sondern ändert sich mit den Änderungen des Brechungsindexes. Wird das Stück Glas von links nach rechts verschoben, wie in Fig. 6 zu erkennen ist, und steigt der Brechungsindex, so bleibt der Winkel B in diesem Falle am Eintrittspunkt des Lichtstrahles 24 fixiert, und der Winel Cwiru aufgrund des Gradienten des Brechungsindexes größer, wodurch der Winkel D größer als der Winkel A wird. Der durchgelassene Strahl würde daher zur linken Seite der Mitte des Detektors 58 verschoben, wie aus Fi g. 6 zu ersehen ist. Nimmt der Brechungsindex ab, während das Stück Glas von links nach rechts verschoben wird, wie in Fig.6 dargestellt, so bleibt der Winkel B in diesem Falle am Eintrittspunkt des Lichtstrahls 24 fixiert, und der Winkel Cwird entsprechend dem Gradienten des Brechungsindexes kleiner, wobei der Winkel D abnimmt. Der durchgelassene Strahl 55 würde nun zur rechten Seite des Mittelpunktes des Fotodetektors 58 verschoben werden, wie aus F i g. 6 zu ersehen ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 soll die weitere Beschreibung nun die Auswirkungen von Konturen in den Oberflächen 12 und 18 auf den durchgelassenen Strahl 55 erläutern. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist ein konkaver Teil 74 in der Oberfläche 12 ausgebildet. Die Oberfläche 18 weist keine Oberflächenkrümmung auf, und das gezeigte Stück Glas zeigt keine Schwankungen des Brechungsindexes.

Der Lichtstrahl 24 trifft auf eine Außenfläche des konkaven Teils 74, die von rechts nach links schräg nach unten abfällt, wie aus Fig. 7 zu ersehen ist. Eine Ebene 76 tangiert den Auftreffpunkt des Lichtstrahls 24 auf die abfallende Außenfläche des konkaven Teiles 74. Die Ebene 76 wird im Gegenuhrzeigersinn von der Oberfläche 12 um einen Winkel £ weggedreht wie aus F i g. 7 zu ersehen ist Der Auftreffwinkel A ' zu der senkrecht zu der Ebene 76 verlaufenden Linie N' ist größer als der Winkel A, und zwar um einen Betrag, der gleich der Drehung der Ebene 76 ist d.h, gleich dem Winkel £ Für kleine Winkel ist der Winkel fl'nun um die Größe-^ größer als der Winkel B; der Winkel C ist um einen Betrag

(N-I)

kleiner als der Winkel C wobei £der Drehwinkel der Ebene 76 und /Vder Brechungsindex des Glases ist. Wie zu erkennen ist, ist diese Annahme für kleine Winkel gültig, da der Drehwinkel der Ebene 76, der Winkel E, im allgemeinen für Flachglas kleiner als 1 ° ist. In F i g. 7 ist die Drehung der Ebene 76 zwecks deutlicher Darstellung übertrieben groß gezeichnet.

Der durchgelassene Lichtstrahl 55 tritt aus der

Oberfläche 18 unter einem Winkel D'zur Normalen O aus. Der Winkel D' ist um einen Betrag (W-I) · E

ίο kleiner als der Winkel D. Der durch das Glas hindurchtretende Strahl 55 trifft nun rechts vom Zentrum des Detektors 58 auf. Die Verschiebung des Strahls 55 vom Zentrum des Fotodetektors 58 ist gleich (N- 1) · £ multipliziert mit dem Abstand zwischen dem Detektor 58 und der Oberfläche 18 des Stückes Glas.

Falls es vorgezogen wird, die Ebene 76 im Uhrzeigersinne entsprechend F i g. 7 zu drehen, d. h., trifft der Lichtstrahl 24 auf eine von links nach rechts schräg nach unten verlaufende Außenfläche des konkaven Teils 74, so würde der durchgelassene Lichtstrahl 55 links vom Zentrum des Detektors auftreffen. Obwohl bisher lediglich Konturen in der Oberfläche 12 behandelt wurden, läßt sich die Beschreibung natürlich auch auf Konturen in der Oberfläche 18 erstrecken. Die bisherige Beschreibung ist auf Auswirkungen von Schwankungen des Brechungsindexes und von Konturen in den Oberflächen des Stückes Glas auf den durchgelassenen bzw. durch das Glas hindurchtretenden Strahl gerichtet worden. Die Verschiebung des durch das Glas hindurchtretenden Strahls entlang der Oberfläche des Detektors 58 aus dessen Zentrum zeigt eine Änderung des Brechungsindexes in dem Stück Glas und/oder Oberflächenkonturen in den Oberflächen 12 und 18 des Stückes Glas an. Unter Bezugnahme auf Gleichung 3 gibt der Gesamtfehler-Analysator die auf Änderungen des Brechungsindexes und/oder Konturen in den Oberflächen beruhenden optischen Fehler, d. h. Pt, an. Zur Bestimmung innerer optischer Fehler des Glases, d. h. zur Bestimmung von Pi, ist es daher erforderlich, die auf Konturen in den Oberflächen 12 und 18 beruhenden optischen Fehler zu bestimmen, d. h. also Ps\ und P₅₂.

Konturen in den Oberflächen 12 und 18 werden durch Verwendung der Oberflächenfehler-Analysatoren 10 und 16 bestimmt (siehe Fig. 1).

In F i g. 1 richtet der Laser 22 des Oberflächenfehler-Analysators 10 den Lichtstrahl 24 entlang des Abtastweges 41 im allgemeinen als einen Punkt auf die Oberfläche 12, um (1) den Lichtstrahl 55 auf den Detektor 58 zu richten, (2) den Lichtstrahl 28 von der Oberfläche 12 in Richtung des Detektors 30 zu reflektieren und (3) den zweiten Lichtstrahl 71 von der zweiten Oberfläche 18 durch die erste Oberfläche auf das lichtundurchlässige Bauteil 72 zu reflektieren. Der Laser 39 des Oberflächenfehler-Analysators 16 richtet den Lichtstrahl 40 entlang des Abtastweges 57 im allgemeinen als einen Punkt auf die Oberfläche 18, um (1) einen Lichtstrahl 78 durch das Glas auf das lichtundurchlässige Bauteil 72 zu richten, (2) den Lichtstrahl 44 von der Oberfläche 18 in Richtung des Detektors 46 zu reflektieren und (.3) zweite Lichtstrahlen 80 von der ersten Oberfläche 12 durch die zweite Oberfläche 18 auf ein lichtundurchlässiges Bauteil 82 zu reflektieren.

Das lichtundurchlässige Bauteil 72 schirmt den Detektor 30 vor dem zweiten Strahl 71 und dem durchgelassenen Strahl 78 ab. Das lichtundurchlässige Bauteil 82 schirmt den Detektor 86 vor dem zweiten

609 534/356

Wh.-

684

10

Strahl 80 ab. Der Strahlengang des durchgelassenen Lichtstrahls vom Laser 39 kann vorzugsweise von dem lichtundurchlässigen Bauteil 72 blockiert werden, d? lediglich ein Gesamtfehler-Analysator verwendet wird. Zur besseren Abschirmung der Detektoren 30 und 46 vor den zweiten Strahlen und dem durchgelassenen Strahl und zur Verhinderung von Interferenz mit den reflektierten Strahlen 28 und 44 und dem durchgehenden Strahl 55, wird empfohlen, daß bei Glasdicken über 2,4 mm der Einfallwinkel eines jeden Oberflächenfehler-Analysators annähernd zwischen 0 und 30° liegt und bei Glasdicken von weniger als 2,4 mm der Einfallwinkel größer als 30°, z. B. 30 bis 45°, ist. Es wurde festgestellt, daß ein Einfallwinkel von 30° eine befriedigende Leistungsfähigkeit für Glasdicken bis herab zu 1,6 mm ergibt.

Der Laser 22 und der Positions-Fotodetektor 32 sind in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet, der gleich dem Abstand zwischen dem Laser 39 und dem Fotodetektor 46 ist. Die Abstände zwischen dem Oberflächenfehler-Analysator 10 und der Oberfläche 12, dem Oberflächenfehler-Analysator 16 und der Oberfläche 18 sowie dem Fotodetektor 58 und der Oberfläche 18 sind gleich. Obwohl dies zur praktischen Verwendung der Erfindung nicht erforderlich ist, erleichtert diese Anordnung doch die Anwendung der Erfindung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird vorgezogen, daß der Lichtstrahl 40 vom Laser 39 auf die Oberfläche 18 an dem Punkt auftrifft, an dem der durchgehende Strahl 55 aus der Oberfläche 18 ausiritt. Obwohl die Erfindung nicht hierauf begrenzt sein soll, weist eine solche Anordnung den Vorteil auf, daß die von den Oberflächenzähler-Analysatoren 10 und 16 erzeugten Oberflächen-Fehlerprofile und das von dem Gesamtfehler-Analysator 20 erzeugte optische Gesamtfehlerprofil leicht Punkt für Punkt entlang des Abtastweges miteinander verglichen werden können.

Die Wirkungsweise der Oberflächenfehler-Analysatoren 10 und 16 ist ähnlich, daher soll hier nur ein Oberflächenfehler-Analysator, nämlich der Oberflächenfehler-Analysator 10, beschrieben werden, wobei die Ausführungen auch für den anderen Oberflächenfehler-Analysator gelten.

Entsprechend F i g. 6 trifft der Lichtstrahl 24 auf die Oberfläche 12 des Stückes Glas auf, um einen Lichtstrahl 28 auf die Mitte der Oberfläche des Positions-Fotodetektors 30 zu reflektieren. Der Einfallwinkel A ist gleich dem Reflexionswinkel G. Wie bereits erwähnt trifft der durchgehende Strahl 55 in der Mitte des Fotodetektors 58 auf, wie in F i g. 6 gezeigt. Weisen die Oberflächen 12 und 18 des Stückes Glas 14 keine

20

2*

₄o

_4S Oberflachen 12 und 18 des Stückes Glas sind flach, wie durch die reflektierten Strahlen 28 und 44 in der Mitte der Detektoren 30 bzw. 46 angezeigt wird. Wendet man nun Gleichung 3 an, so ergibt sich, daß />_v, und Ps₂ gleich Null sind und P₁ gleich P₁ ist, wodurch angezeigt wird, daß die optischen Fehler des Stückes Glas auf Schwankungen des Brechungsindexes beruhen.

W.rd entsprechend FIg. 7 das Glas von links nach lecnts verschoben, so bewegt sich der konkave Teil 74 hinter den Lichtstrahl 24. Der Lichtstrahl 24 trifft zuerst aiii die in F1 g. 7 von rechts nach links schräg nach unten verlaufende Außenfläche des konkaven Teils 74 auf. Die Ebene 76 tangiert den Einfallpunkt des Lichtstrahles auf der abfallenden oder geneigten Außenfläche des konkaven Teils 74. Wie Fig. 7 zu entnehmen ist, wird nt π Τ Γ ^Geg^enuh|-zeigersinn von der oberen

?\Z 5^e \l ^{Um einen Winkel} ^E weggedreht. Ist die Lichtquelle 22 stationär, erhält man einen Einfallwinkel

eineTdf °w^r ί\ *? ^Einfallwinkel A ist, und zwar um einen dem Winkel E entsprechenden Betrag (siehe auch FinfM ■ υ⁶', ^RefIexionswinkel C bleibt gleich dem _ten Sr'S οί' ^{Der Winkel zwischen} denf reflektier-OhP f ,o^{8 Und der Normalen} N zur oberen Oberfläche 12 in F i g. 7 nimmt um einen Gesamtbetrag

Der Ϊ nT^{m Wlnkel 2} · ^£<^{siehe ebenfa}"s Fig.6) zu Setektcr -,Tv ?^{rahl 28 trifft auf die} Oberfläche des Verst hTph " ? ^{VOn der Mitte}"inie auf, wobei der und Hp t^6SWf^{el gleich dem} doppelten Drehwinkel Oberf,I,_h ^A^^d|'^{eich der Entfer}""ng mischen der Oberflache 12 und dem Detektor 30 multipliziert mit

Wie bereits erwähnt, wird der in Fig 7 dareestellte

D^Lr£s^e58^{de Strahl 55 ZUr rechten} Seife der Eed« Ab ΪηΗ ν ^Un ^e"l^{en Betrag ab}geienkt, der gleich dem ziert mi^d7^^m,?^et^^{ktOr 58 zur} Oberfläche 18 multipliäunJiW /^1St· ^{Befinden sic}h die Detektoren 30, bzw ?8 so i^{g 6}H ν ^Abstanden von den Oberflächen 12 bzw. 18, so ist die Verschiebung des Strahls 28 aus der

größer als die Verschiebung des 55 aus der Mitte des Detektors 58. und zwar um einen Betrag, der gleich ^, ist Gleichung 3 laß, sich daher umformen in Gleichung4:

^P>= Pr-P=-

N-

(4)

C^r^^e

^iS

beschrieben definiert sind, eistung der Oberfläche 12 Reflexionsleistung der Oberfläche

reflektierten Strahhn 28 und 44 und der durchgehende

Strahl 55 in der Mitte der Fotodetektoren 32.36 bzw. 58 («ehe ebenfalls F_lg.l). Unter Verwendung von Gleichung 3 und Betrachtung der Verschiebung der reflektierten Strahlen 28 und 44 und des durchgehenden Strahls 55 von der Mitte der Fotodetektoren 32 46 und als auf Oberflächenkonturen und Schwankung des 60 BrechungsmdexesberuhendeFehlerergibtsich.daßdJ Glas optisch einwandfrei ist Dies bedeutet genauer

ψ-TJf }*^G]eich™e 3 die Größen P_n P₅₁ und P_s gleich Null sind. -

„ Es sei nun angenommen, daß das Stück Glas eine 6₅ \nderong_ des Brechungsindexes aufweist wie sie H„rch ^^'^"gd^d^chgehenden Strahles 55 aus ler M,tte des Detektors 58 angezeigt wird. Die

ν ,7 -^fak- - - ^daß die

des' DeTeS^ ^dur _f ^chgehenden Strahls aus der Mitte Sch der v_P ⁵?.^a"^fg^rund ™n OberHächenkonturen S,d£a_U derSl^"^{8 der} ^ktierten Strahlen 28 von Konnfrt ^ ^{der Dete}^oren 30 und 46 aufgrund N- 1 ^" '"^dei? Oberflächen 12 bzw. 18 isfund ~T~ i"ii und ^ZLI _p

und

sind.

mert sind.

^ang^en°n™en, daß die Oberfläche 18 keine aufweist dh i Λ'ι

Λ'-ι

_v gn™en, daß die Obe

Konturen aufweist daher i -t α τ
Null Die V κ- ~2~ *"* ^*

der Mitte St?^{g d}" ^durchgehenden Strahls aus zwischen dem S ΐ°" ^{58 ist} g^Iei^ dem Abstand mDMpSm nriÄ ^{Ä U}"^{d der} Oberfläche 18 ι™ I)-E Die Verschiebung des

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reflektierten Strahls 28 aus der Mitte des Detektors 30 ist gleich otm Abstand zwischen dem Detektor 30 und

der Oberfläche 12 multipliziert mit

,V - I

(2E).

Befinden sich die Detektoren 46, 58 und 30 in gleichen Abständen von den Oberflächen 18 bzw. 12, so ist Pi gleich Null. Daher beruhen optische Fehler des Glases auf Konturen in der Oberfläche 12.

Trifft der Lichtstrahl 24 auf die in Fig. 7 von links nach rechts abwärts verlaufende Oberfläche des ι ο konkaven Teils 74 auf, so würde die Ebene 76 die Oberfläche am Auftreffpunkt tangieren und nun im Uhrzeigersinn von der oberen Oberfläche 12 um einen Winkel E weggedreht werden. In diesem Falle würde der Einfallwinkel A (siehe Fig.6) um einen Betrag gleich dem Winke! E verkleinert werden. Die gesamte Verringerung des Winkels zwischen dem reflektierten Strahl 28 und der Normalen zu der oberen Oberfläche 12 in Fig. 7 würde gleich 2 · E sein. Der reflektierte Strahl 28 trifft auf die Detektoroberfläche rechts von der Mitte des Detektors 30 auf. In ähnlicher Weise würde der durchgehende Strahl 55 zur linken Seite des Fotodetektors 30 um einen Betrag gleich (N- 1) ■ E verschoben werden.

Bei der praktischen Anwendung der Erfindung wird das Stück Glas 14 analysiert, um zu bestimmen, ob optische Fehler auf Oberflächenkonturen oder Schwankungen des Brechungsindexes beruhen. Durch Verwendung von Gleichung 4 ist es nunmehr möglich, festzustellen, ob optische Fehler auf Oberflächenkontu- to ren oder Schwankungen des Brechungsindexes beruhen.

Durch Beobachtung der Position der reflektierten Strahlen 28 und 44 und des durchgehenden Strahls 55 auf der Oberfläche der Detektoren 30, 46 bzw. 58 und durch Bewegung des Glases 14 mit einer konstanten Geschwindigkeit können Fehlerprofile der Oberflächen 12 und 18 und ein optisches Gesamtfehlerprofil des Glases hergestellt werden.

Weist der Detektor und die Lichtquelle eines jeden Oberflächenfehler-Analysiersystems einen vorgegebenen Abstand zueinander und zu einer Oberfläche des Stückes Glas auf, so verschiebt jede Verschiebung des Stückes Glas in Richtung der Lichtquelle und des Detektors oder von der Lichtquelle und vom Detektor weg den reflektierten Strahl zur rechten bzw. zur linken Seite der Mitte des betreffenden Detektors, wie aus Fig. 6 zu ersehen ist. Durch Anordnung eines Oberflächenfehler-Analysators auf jeder Seite der Oberflächen 12 und 18 würde eine Verschiebung des Glasbandes oder Glasstreifens in Richtung eines Oberflächenanalysators oder von einem Oberflächenanalysator weg durch die Verschiebung des Glasbandes oder Glasstreifens vom zweiten Oberflächenanalysator weg bzw. in Richtung des zweiten Oberflächenanalysators ausgeglichen. Es sei angenommen, daß das Fehlerprofil der Oberfläche 12 eine Verschiebung des reflektierten Strahls aufgrund von Unebenheit der oberen Oberfläche und einer Verschiebung der Oberfläche 12 in Richtung des Analysator 10 zeigt. Das Fehlerprofil der Oberfläche 18 zeigt eine Verschiebung des reflektierten Strahls aufgrund von Unebenheit der Oberfläche 18 und einer Verschiebung der Oberfläche 18 vom Analysator 16 weg. Eine Addition der beiden Profile würde die Verschiebung des Glasbandes oder Glasstreifens ausgleichen und ein Gesamtoberflächen-Fehlerprofil für die Oberflächen 12 bzw. 18 ergeben, das die optischen Fehler der Oberflächen 12 bzw. J8 des Stückes Glas 14 zeigt Wie ein Fachmann leicht erkennen wird, beeinflußt eine Verschiebung des Glases in Richtung des Detektors 58 oder vom Detektor 58 weg nicht die Position des durchgehenden Strahles 55 auf der Oberfläche des Detektors 58. Aufgrund dieses Merkmals eignet sich die Erfindung als ständige oder on-line-1 ns pektions vorrichtung.

In Fällen, in denen eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als wahlweise oder off-line-Inspektionsvorrichtung gewünscht wird, kann das Stück Glas in eine Halterung eingespannt werden.

Obwohl es nicht erforderlich ist, wird doch empfohlen, die reflektierten und durchgehenden Lichtstrahlen 28, 44 bzw. 54 vom umgebenden Raumlicht optisch zu isolieren. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Lichtstrahlen 28, 44 und 54 durch Rohre verlaufen, so daß verhindert wird, daß im Raum vorhandenes Streulicht die Fotodetektoren beeinflußt. In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltungsanordnungen 34, 50 und 61 gezeigt, die die Signale der Positions-Abtastfotodetektoren 30, 46 bzw. 58 umwandeln. Die Schaltungsanordnungen 34, 50 und 61 sind ähnlich im Aufbau und in der Wirkungsweise, weswegen die Beschreibung sich auf die Schaltungsanordnung 34 beschränkt und auch auf die Schaltungsanordnungen 50 und 61 anwendbar ist, solange nichts anderweitiges ausgeführt ist.

Das von dem Detektor 30 abgegebene Signal ist zu schwach für eine Linearisierung in einem Funktionsgenerator 84. Das vom Positions-Abtastfotodetektor ^O mittels der Leitung 32 empfangene Signal zeigt die Position des reflektierten Strahls 28 auf der Oberfläche des Detektors an, d. h. also, eine Ausgangsspannung als Funktion der Position des reflektierten Strahls auf der Detektoroberfläche. Das verstärkte Signal wird sodann dem Funktionsgenerator 84 zugeführt, der das verstärkte Eingangssignal verarbeitet, um das Verhältnis zwischen der Positionsspannung und dem verstärkten Detektorsignal zu linearisieren. Das verstärkte linearisierte Ausgangssignal des Funktionsgenerators wird einem Dämpfungsglied 88 zugeführt.

Die mit den Oberflächenfehler-Analysatoren !0 bzw. 16 verbundenen Dämpfungsglieder 88 und 90 der Schaltungsanordnungen 34 bzw. 50 setzen das verstärk-

N — 1
te linearisierte Signal um einen Faktor ■- ^— herab. Das

mit dem Gesamtfehler-Analysator 20 verbundene Dämpfungsglied 92 der Schaltungsanordnung 61 dämpft das Signal um einen Faktor 4. Auf diese Weise wird die Differenz zwischen der Verschiebung des durchgehenden Strahls 55 aufgrund von Oberflächenkontiiren und den reflektierten Strahlen 28 und 44 aufgrund von Oberflächenkonturen kompensiert (siehe Gleichung 4).

Das von den Dämpfungsgliedern 88, 90 und 92 gedämpfte Signal wird Differenzierschaltungen 94, 96 bzw. 98 zugeführt z.B. Differenzierschaltungen mix einem Operationsverstärker, weiche das Signal nach der Zeit differenziert oder genauer gesagt die Änderungsrate der Spannung nach der Zeit Wird das Glas mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt so kann die Zeit au» die Position der Lichtstrahlen 28, 44 und 55 entlang der Abt?.itwege 41 brw. 57 bezogen werden. Ein von den Differenzierschaltungen oder Differenziergliedern 94, 96 und 98 der Schaltungsanordnungen 34, 50 bzw. 61 abgegebenes Ausgangssigna! wird einem die Spannung aufzeichnenden Streifenblattschreiber 100 mittels Kabeln 102, 104 bzw. 106 zugeführt Die Ausgangssignale der Differenzierschaltungen 94, % und 98 veranlassen den Streifenblattschreiber 100, das

Fchierprofit Jb₁ 37 oder 38 für die Oberfläche 12. das Fehlerprofil 52, 53 oder 54 für die Oberfläche 18 bzw. das optische Gesamtfehlerproftl 52, 63 oder 64 für Jas Stück Glas 14 aufzuzeichnen (siehe F i g. 3.4 oder 5).

Σίη ähnliches Signal, vue das dem Streifenbiattschreiber iOO, etwa einem sechskanaligen Bürsten-Streifenblattschreiber, zugeführte Signal wird von den Differenziergliedern 94 und % einem Addierer-Subtrahierer 108. mittels Leitungen HO bzw. 112 zugeführt. Die Signale für gleiche Punkte des Abtastweges werden aufsummiert und dem Streifenbiattschreiber 100 mittels einer Leitung 114 sowie einem Addierer 116 mittels eines Kabels 118 zugeführt. Der Streifenbiattschreiber zeichnet ein Gesamtoberflächen-Fehlerprofil 65, 66 oder 67 auf. das die Summe der Oberflächen-Fehlerprofile 36 und 52,37 und 53 bzw. 3S und 54 darstellt (siehe F i g. 3.4 oder 5).

Das von dem Differenzierglied 98 der Schaltungsanordnung 61 abgegebene Signal wird dem Addierer-Subtrahierer 116 mitteis des Kabels 12Ci zugeführt. Der Addierer subtrahiert das aufsummierte Signal des Addierers 108 von dem Signal des Differenziergliedes 98. Das Signal wird mittels eines Kabels 122 dem Streifenbiattschreiber 100 zugeführt, um das innere Fehlerprofil 68, 69 oder 70 (siehe Fig. 3, 4 oder 5) aufzuzeichnen, das die Fehler des Glases aufgrund von Schwankungen des Brechungsindexes angibt. Weisen die Dämpfungsglieder 88, 90 und 92 verschiedene Dämpfungs- oder Reduktionsfaktoren auf, so kann die Oberflächenabweichung des reflektierten Strahls aufgrund von Oberflächenkonturen vorzugsweise eingestellt werden, so daß die Subtraktion d'is Oberflächenfehlerprofüs vom optischen Gesamtfehierprofil die auf Schwankungen des Breehungsindexes beruhenden optischen Fehler des Glases bezeichnet, wie von dem inneren Fehlerprofil gezeigt wird.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbaren Positions-Abtastfotodetektoren zeigen die Position eines Lichtstrahls auf der Detektoroberfläche als eine Spannungsfunktion an. Fällt der Lichtstrahl in der Mitte des Detektors ein, so wird eine Bezugsspannung von Null aufgezeichnet. Auf einer Seite der Mitte auftreffende Lichtstrahlen werden von einer negativen Spannung bezeichnet und auf der entgegengesetzten Seite der Mitte auftreffende Lichtstrahlen werden von einer positiven Spannung bezeichnet. Wird der Lichtstrahl aus der Mitte des Detektors verschoben, steigt die Spannung positiv oder negativ an. je nachdem, in welcher Richtung die Verschiebung des Strahls erfolgt. Das von den Detektoren 30, 46 und 58 abgegebene Spannungssignal wird von den Schaltungsanordnungen 34, 50 bzw. 61 weiterverarbeitet, um dem Streifenbiattschreiber, dzrr, Addier.,, 1108 und dem Subtrahierer 116 ein Signal zuzuführen, das die Änderungsrate der Spannung, bezogen auf die Zeit, bezeichnet. Wird die Verschiebung des Stückes Glas mit einer festgesetzten, konstanten Geschwindigkeit vorgenommen, so bezieht sich die Zeit auf die Position entlang der Abtastwege 41 und 57.

In den F i g. 3, 4 und 5 zeigen die Oberflächen-Fehlerprofile 36, 37, 38 und 52, 53, 54 konkave und konvexe Teile für die Oberflächen 12 bzw. 18. Vorzugsweise können Unebenheiten als sinusähnliche Kurve dargestellt werden, wobei der konvexe Teil durch die erste Hälfte der Sinuskurve, d. h. durch eine positive Spannung und konkave Teile durch Jie zweite Hälft der Sinuskurve, d. h. durch eine negative Spannun bezeichnet werden. Die Amplitude der Krümmun während einer Meßspanne wird durch die Spannung¹ änderung, bezogen auf die Zeit, angezeigt.

Die optischen Gesamtfehlerprofile 62, 63 und 6 zeigen konkave und konvexe Teile für die Oberfläche 12 und 18 sowie Schwankungen des Brechurigsindexe im Glas 14. Da die Profile 62, 63 und 64 di

ίο Verschiebung des durchgehenden Strahls 55 aus de Mitte des Detektors 58 aufgrund von Konturen in dei Oberflächen 12 und 18 und aufgrund von Schwankungei des Brechungsindexes im Glas zeigen folgt das optisch» Gesamtfehlerprofil vorzugsweise nicht jeder festgesetz ten Kurvenform.

Die Gesamtoberflächen-Fehlerprofile 65, 66 und %', sind die algebraische Summe der Oberflächen-Fehler profile 36,37,38 bzw. 52,53,54.
Die inneren Fehlerprofile 68, 69 ind 70 zeigen die optische Leistung des Glases unter Berücksichtigung von Schwankungen des Breehungsind;xes als Änderungen der aufgezeichneten Spannung.

In Fi g. 3 ist ein Teil eines Streifenblattes dargestellt das einen Abschnitt eines Stückes Flachglas mit optischen Fehlern zeigt, dargestellt durch das optische Gesamtfehlerprofil 62. Bei einem Vergleich der Oberflächen-Fehlerprofile 36 und 52 mit dem inneren Fehlerprofil (58 läßt sich erkennen., dait die Konturen in den Oberflächen des Glases in höherem Maße zu optischen Fehlern des Glases beigetragen haben als Änderungen des Brechungsindexes. Daher bedarf offensichtlich der Ferfahrensschrilt des Formens einer Überprüfung.

In F i g. 4 ist ein Teil eines Streifenblattes dargestellt, das einen Abschnitt eines Stückes Glas mit optischen Fehlern zeigt, dargestellt durch das optische Gesamtfehlerprofil 6.3. Aus einem Vergleich der Oberflächen-Fehlerprof Ie 37 und 53 mit dem inneren reh!ei profil 69 läßt sich erkennen, daß Änderungen oder Schwankungen des Breehungsindexes in höherem Maße zu optischen Fehlern des Glases beitragen als Konturen in den Oberflächen des Glases. Daher sind die offensichtlich einer Prüfung zu unterziehenden Verfahrensschritte die Chargenvorbereitung, das Schmelzen oder die Aufbereitung.

In F i g. 5 ist ein Teil eines Streifenblattes dargestellt, das einen Abschnitt eines Stückes Glas mit optischen Fehlern zeigt, dargestellt durch das optische Gesamtfehlerprofil 64. Aus dem Vergleich der Oberflächen-Fehlerprofile 38 und 54 mit dem inneren Fehlerprofil 70 ist zu ersehen, daß sowohl Schwankungen des Breehungsindexes als auch Konturen in den Oberflächen des Glases zu optischen Fehlern des Glases beitragen. Daher bedürfen offensichtlich die Verfahrensschritte der Chargenvorbereitung, des Schmelzens. der Aufbereitung und des Formens einer Überprüfung.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nunmehr Flachglas analysiert werden, um einmal die auf Konturen in den Oberflächen 12 und Ϊ8 beruhenden optischen Fehler und zum anderen die auf Schwankungen des Breehungsindexes beruhenden optischen Fehler aufzuzeigen, die entweder durch Änderungen in der Zusammensetzung, etwa durch Schlierenbildung, oder aber durch eingeschlossene Sandteilchen, Steinchen

6< oder Blasen entstehen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung von Fehlern in Glas, bei welchem eine erste Überfläche des Glases von ein im ersten lichtstrahl, der von einer Lichtquelle auf der Seite der ersten Glasoberfläche ausgeht, abgetastet und der von dieser ersten Oberfläche reflektierte Lichtstrahl von einer ersten Detektoreinrichtung aufgefangen wird und b.ei welchem eine zweite, der ersten gegenüberliegende Oberfläche des Glases von einem zweiten Lichtstrahl, der von einer zweiten Lichtquelle auf der Seite der zweiten Glasoberfläche ausgeht, abgetastet und der von dieser zweiten Oberfläche reflektierte Lichtstrahl von einer zweiten Detektoreinrichtung aufgefangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Licht eines der beiden Lichtstrahlen oder eines weiteren Lichtstrahls, das durch das Glas so hindiTchtritt, daß sein Austrittspunkt mit dem Auftreffpunkt des Lichtstrahls auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Glases übereinstimmt, von einer dritten Detektoreinrichtung aufgefangen wird, daß die Abtastung des Glases durch die Lichtstrahlen synchron erfolgt und daß die Ausgangssignale der ersten und zweiten Deiektoreinrichtung addiert werden und das sich ergebende Summensignal von dem Ausgangssignal der dritten Detektoreinrichtung subtrahiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Detektoreinrichtung von solchem Licht des ersten Lichtstrahls, das von der zweiten Oberfläche zurück durch die erste Oberfläche reflektiert wird, daß die zweite Detektoreinrichtung von solchem Licht des zweiten Lichtstrahls, das von der ersten Oberfläche zurück durch die zweite Oberfläche reflektiert wird, und daß die dritte Detektoreinrichtung ebenfalls von solchem auf sie hinzielenden Licht abgeschirmt wird.

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