DE2436110B2 - Vorrichtung zur Feststellung von Herstellungsfehlern in einer bewegten Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung von Herstellungsfphlern in einer bewegten Materialbahn nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer solchen aus der US-PS 30 61 731 bekannten Vorrichtung wird das Meßsignal unmittelbar mit dem Referenzsignal verglichen und kann ferner eine Integrierstufe vorgesehen werden, um eine Häufung von Abweichungen des Meßsignals, die vom Referenzsignal abgeleitete Schwellenwerte nicht überschreiten, zuerkennen.

Aus der US-PS 34 27 462 ist es bekannt, bei der fotoelektrischen Fehlerabtastung eine Kalibriereinrichtung mit einem Strahlungsabschwächungsfilter vorgegebenen Schwächungsgrades zu verwenden.

Aus der US-PS 34 93 769 ist es bekannt, unter Berücksichtigung der Anstiegssteilheit, der Höhe und der Dauer der Fehlerimpulse nach verschiedenen Fehlerklassen zu unterscheiden.

Aus der US-PS 30 26 415 ist es bekannt, das Meßsignal zu differenzieren. Es findet bei dieser Vorrichtung jedoch keine gleichzeitige Differentiation des Referenzspannungssignals statt. Das Referenzspannungssignal wird außerdem durch eine Spannungsquelle erzeugt und ist in seiner Höhe unabhängig von dem optischen System und der das Meßsignal verstärkenden Elektronik.

Aus der US-PS 3105151 ist es bekannt, eine Integrierstufe vorzusehen. Es wird dabei das Meßsignal unmittelbar aufintegriert, wodurch Schwankungen des optischen oder elektronischen Systems zur irrtümlichen Auslösung eines Fehlersignals führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß kurz- und langzeitiger Schwankungen der Systemparameter auf die Feststellung von Herstellungsfehlern auszuschalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zum Erkennen von sich über eine Vielzahl von Abtastzeilen erstreckenden und durch die Zunahme des Gleichanteils des Meßsignals charakterisierten Fehlern ist in Anspruch 2 angegeben.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bereits relativ geringfügige Herstellungsfehler der Materialbahn festgestellt werden können und ein breiter Bereich von Fehlerarten erfaßt wird. Dadurch, daß die Vorrichtung sowohl in Transmissions- als auch in Reflexionsbetriebsweise verwendet werden kann, können sowohl lichtdurchlässige als auch lichtundurchlässige Materialbahnen auf Herstellungsfehler überprüft werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in einem Blockschaltbild die Vorrichtung zur Feststellung von Herstellungsfehlern in einer bewegten Materialbahn,

Fig. IA in einer schematischen Seitenansicht das Transmissionskanal- und Reflexionskanal-Überprüfungssystem, das für eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung verwendet wird, die zum Überprüfen einer durchlaufenden Röntgenfilmbahn dient,

Fig. IB in einer schematischen Darstellung die Strahlungsabschwächungsfilter-Untergruppe für die automatische Kalibrierung, die in dem Reflexionskanal von Fig. IA verwendet wird,

Fig. 2 in einem schematischen Grundriß den Wandernder-Lichtfleck-Abtaster, den Laser, das Filter für die automatische Kalibrierung (AUTOCAL) und die Untergruppe des die Strahlung zuführenden Stabsammlers für den Strahlungs-Transmissions-Kanal von Fig. IA,

Fig.3 in einem Diagramm die elektrischen Signalwellenformen, die in den einzelnen Teilen der Schaltung von F i g. 1 bestehen und aufeinanderfolgende Figuren, links für die normales (annehmbares) Produkt und rechts für ein fehlerhaftes Produkt,

Fig.4 in einem Blockschaltbild die Anordnung der Digital-Logik- und der Torschaltung,

Fig.5 in einem Blockschaltbild den Detektor für scharfrandige Fehler (SED) und die zugeordneten elektrischen Signal wellenformen,

Fig.5A in einem Blockschaltbild eine bevorzugte Ausführungsform eines Spitzendetektors für die automatische Kalibrierung (AUTOCAL),

F i g. 6 in einem Blockschaltbild einen Detektor und Processor für diffusrandige Fehler (DED) zusammen mit den dazugehörenden elektrischen Signalwellenformen,

F i g. 7 in einem Blockschaltbild einen Detektor für Fehler größeren Umfangs oder über einen größeren Zeitraum bestehende Fehler (PDD, protracted duration defect), beim Beispiel eines Röntgenfilmes entsprechend einem Emulsionsfehler (EF) oder einer Überlappung, zusammen mit einem Hilfs-Haltestromkreis und

F i g. 7A in einem Diagramm die elektrischen Signalwellenformen, die in bestimmten Teilen der in F i g. 7 dargestellten Schaltkreisanordnung existieren.

Zusammengefaßt stellt die Erfindung ein Analog-Digit al-Überprüfungssystem dar, das eine Einrichtung enthält, die automatisch Abtastzeile für Abtastzeile Nachweisschaltkreise für scharfrandige, diffusrandige und länger anhaltende Fehler neu kalibriert oder eicht. Diese Schaltkreise' empfangen von einem einzigen Photodetektoraufbau (für jeden Kanal) Informationssignale, das Kalibrieren und das Nachweisen und Identifizieren der Fehler werden jedoch unter Verwendung zweier entsprechender, jedoch unterschiedlicher Formen des gleichen Kalibrierungssignals durchgeführt, so daß jede die nachteiligen Auswirkungen kurzzeitiger und langzeitiger Systemparameterschwankungen bei der Auswertung bestimmten Fehlerklasse ausschaltet.

Gemäß den Fig. 1, IA, IB und 2 verwendet der insgesamt mit 20 bezeichnete Lichtpunkt-Abtaster eine Laserquelle 40, der auf einen mehrfach facettierten rotierenden Spiegelreflektor 36 gerichtet ist, der zusammen mit einer nichtdetailliert dargestellten, ein Strahlenbündel formenden Optik ein stark kollimiertes Abtaststrahlenbündel erzeugt. Dieses Bündel schwenkt einen Strahlungslichtfleck 21 mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit, um sicherzustellen, daß aufeinanderfolgende Abtastungen in einer für die vollständige Überprüfung des Produktes ausreichenden Weise überlappen, quer über die durchlaufende Produktbahn 22.

Während jeder Abtastung überstreicht das Bündel unmittelbar vor der Abtastung der Bahn ein Abschwächungsfilter 23Λ, das die automatische Kalibrierungseinrichtung darstellt, die im folgenden als »AUTOCAL-Filter« bezeichnet wird. Dieses erzeugt das Kalibriersignal, das zu dem Analogdetektor 24 für scharfrandige Fehler und den Processor 25 für diffusrandige Fehler geleitet wird. Der Detektor 30 für Emulsionsfehler (er stellt bei dem Röntgenfilm-Überprüfungssystem den Detektor für Fehler größeren Umfangs oder nachhaltige Fehler dar) wird indirekt unter Bezugnahme auf das AUTO-CAL Kalibrierungs.'.ignal geeicht, wie es nachfolgend beschrieben wird.

Ein die Strahlung zuführender Stabsammler 32 leitet die Strahlungsenergie des Bündels, das durch das AUTOCAL-Filter 23Λ durchgelassen worden ist, und des Bündels, das von der durchlaufenden Produktbahn 22 reflektiert oder durchgelassen worden ist, zu einem Photomultiplier (PM) 33. Entsprechend den F i g. 3 und .<? ι wird hierdurch ein elektrisches Zeitfolgesignal A für jede Abtastung erzeugt, bei dem von links nach rechts ein AUTOCAL-Impuls 45 erscheint, dem ein Sockelsignal 46 des Produktes folgt Die AUTOCAL-Komponente 45 dieses Signals wird in der Schaltkreisanord-

Hi nung dazu verwendet, ein zugrundeliegendes Referenz-Spannungssignal und Ansprech- oder Empfindlichkeitswerte in den verschiedenen Fehler-Nachweisschaltkreisen für die Untersuchung des nachfolgenden Sockelbereichs des Produktes jeder Abtastwellenform aufzustel-

li len.

Fig. IA zeigt ein Dreikanal-Überprüfungssystem,bei dem das obere Bündel 21a und das untere Bündel 21c die durchlaufende Bahn 22 jeweils in der Reflexionsbetriebsweise abtasten, während das mittlere Bündel 21 b

->(i die Bahn in der Transmissionsbetriebsweise abtastet. Eine Mehrkanal-Überprüfung wird insbesondere für Produkte mit einem hohen Qualitätsstandard bevorzugt, wie z. B. Röntgenfilme, da Oberflächenfehler im allgemeinen schneller durch die Untersuchung der

>·> reflektierten Strahlung entdeckt werden, während interne Fehler zuverlässiger durch die Analyse der durchgelassenen Strahlung erkannt werden.

Im vorliegenden Fall wird der Film über große Walzen 22a und 22c durch das Überprüfungssystem

ίο gezogen und wird bei seinem Durchgang durch Leerlaufwalzen 22b und 22d stabilisiert. Die großen Walzen 22a und 22c in den Reflexions-Überprüfungskanälen sind mit einem nichtreflektierenden, abriebfesten Material überzogen, das im wesentlichen jede rückwärts

ii gestreute Strahlung von den darunterliegenden Walzenoberflächen verhindert. Diese Bahntransportwalzen sind so zueinander angeordnet, daß die Überprüfung der einen Seite der Bahn 22 in der Reflexionsbetriebsweise durch den untersten Kanal ausgeführt wird, während die

4(i Überprüfung der anderen Seite der Bahn in der Reflexionsbetriebsweise durch den obersten Kanal ausgeführt wird. Die dazwischenliegenden Leerlaufwalzen 226 führen die Bahn 22 in der Weise, daß sie vertikal durch den Weg 21 b des in der Transmissionsbetriebs-

■H weise abtastenden, horizontalen Bündels läuft.

Jeder Kanal von F i g. IA ist ein in sich abgeschlossenes Überprüfungssystem, das im Fall des oberen Kanals seinen eigenen Laser-Abtasteraufbau 20a, AUTOCAL-Filteraufbau 23a und Strahlung zuführenden Stabsamm-

■io ler 32a besitzt, die in der genannten Reihenfolge relativ zueinander angeordnet sind, wobei jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit die genauen Positionen der einzelnen Komponenten zueinander weggelassen wurden.

υ In ähnlicher Weise enthält der mittlere Transmissionskanal einen Laserabtaster 206, einen AUTOCAL-Filteraufbau 23ö und einen die Strahlung zuführenden Stabsammler 326, während der untere Kanal (Reflexion) einen Laserabtaster 20c, einen AUTOCAL-Filteraufbau

hii 23c und einen die Strahlung zuführenden Stabsammler 32centhält.

Die tatsächliche Konstruktion eines AUTOCAL-FiI-ter?ufbaus 23ac für einen Reflexions-Kanal ist in Fig. IB im Detail dargestellt, wobei der eigentliche

h> Abschwächungsfilter 23c/ vertikal gehalten innerhalb eines strahlenundurchlässigen Kastens 23e gezeigt ist, dessen offenes Ende zu dem dazugehörenden Laser-Abtasteraufbau zeigt, so daß es den Abtaststrahl 21 at·

aufnimmt. Der hinter dem Filter 23d angeordnete Spiegel 23f reflektiert die abgeschwächte Strahlung nach oben durch eine öffnung 23g zu dem die Strahlung zuführenden Stabsammler 32ac. Der Spiegel 23/ ist in der Weise angeordnet, daß eine Senkrechte auf seiner Oberfläche parallel zu einer Senkrechten auf der benachbarten, überprüften Oberfläche der Bahn 22 ist, so daß die reflektierten Strahlungsenergien der AUTOCAL- und Bahnabtastungen im allgemeinen entlang der gleichen longitudinalen Linie in den die Strahlung zuführenden Stabsammler 32ac eintreten. Auf diese Weise trifft der Abtaststrahl bei seiner seitlichen Schwenkbewegung zuerst auf das AUTOCAL-Filter und wandert von dort nach links, wie es durch den über di( Breite der Bahn 22 zeigenden Pfeil angedeutet ist, um die Querabtastung zu Ende zu führen, während die Bahn nach oben unter dem Stabsammler 32acund über die große Walze 22acweiterbefördert wird.

Die axiale Orientierung des die Strahlung zuführenden Stabsammlers gegenüber den transmittierten und reflektierten Strahlungsbündel ist durch die Position der reflektierenden Streifen 35a, 35bbzw. 35cdargestellt.

In F i g. 2 sind die wesentlichen Komponenten eines in der Transmissionsbetriebsweise arbeitenden Kanals in ihrer relativen Anordnung dargestellt. Der AUTOCAL-Filteraufbau 23 mit dem Abschwächungsfilter 23Λ ist hier auf der äußersten linken Seite gezeigt, wo er bei jeder gegebenen Abtastung als erstes überstrichen wird. Die Ränder der gerade überprüften Bahn 22 werden durch strahlungsundurchlässige Masken 41a und 41 b abgedeckt, die das Einführen diffusgestreuter Strahlung von den Rändern des Produktes in das Strahlungssammelsystem verhindern und daneben sicherstellen, daß keine Strahlung hoher Intensität direkt auf deni Photomultiplier 33 trifft. Störendes Fremdlicht istl unerwünscht, da es eine örtliche Amplitudenverzerrung an den Endpunkten des Sockelsignals und folglich eine Verschlechterung der Fehlerunterscheidungsfähigkeit des Überprüfungssystems verursacht.

Ein Abtastungsende-Detektor 34, typischerweise ein Silizium-Sonnenzellensensor, ist eine bevorzugte Einrichtung zum Einstellen vorgegebener Zeitdauern in dem Digital-Abschnitt des Systems, der nachfolgend beschrieben wird, und zeigt auch die relative Intensität des Abtastbündels 21 an.

F i g. 2 zeigt auch die Hauptkomponenten des Wandernder-Lichtfleck-Abtasters 20, der einen mehrfach facettierten, rotierenden Spiegel 36 und den ihm zugeordneten Laser 40 enthält. Die Abtastgeschwindigkeiten, die Lichtfleckgröße, die Wellenlänge und die Energie des Laserstrahls müssen für die Überprüfung von Röntgenfilmen sorgfältig so ausgewählt werden, daß der Überprüfungsstrahl nichtaktiv ist. Für die rote Strahlung eines 5mW He-Ne-Lasers ist eine Abtastfrequenz von 2400 Abtastungen/Sekunde oder eine Abtastung pro 417 Mikrosekunden bei einer Lichtfleckgröße von weniger als 1 mm Durchmesser verwendbar. Außerdem ist es zweckmäßig, mehrere geeignete Linsensysteme in den Strahlenweg zwischen dem Laser und dem Produkt einzusetzen, um die Lichtfleckabmessungen in Abhängigkeit von der Art des überprüften Produktes zu variieren. Wandernder-Lichtfleck-Abtastvcrfahren sind bekannt, z. B. aus US-PS 35 74 469.

Die Verwendung Strahlung sammelnder Stabsammlcrsysteme unterschiedlicher Größen und Formen zum Zuführen von Strahlungsenergie zu photoelektrischen Umsetzern ist bekannt. Spezielle Beispiele werden in US-PS 33 31 963 und US-PS 37 28 548 beschrieben.

Bei der Überprüfung breiter Produktbahnen auf kleine Fehler ist die Verwendung eines Stabsammlers besonders vorteilhaft, da hierdurch die Verwendung eines großen Spiegelsystems, wie es z. B. in US-PS ^r) 35 74 469 beschrieben wird, vermieden wird. Die zuletzt genannten, mehrfache Strahlungsreflektoren verwendende Systeme besitzen Nachteile, da sie das Signal-Rauschverhältnis verschlechtern.
Ein kegelstumpfförmiger, 3,96 m langer Acrylharz-

U) Stab 32 mit in Richtung zum photoelektrischen Wandler, d. h. der PM-Röhre 33, progressiv zunehmendem Querschnitt (typischerweise von 34,9 mm auf 76,2 mm Durchmesser) liefert einen flachen oder ebenen Sockelimpuls und verursacht annehmbare Transmissionsverluste, wenn er in Verbindung mit einer reflektierenden Endfläche 42 und einem sich verjüngenden, reflektierenden Streifen 35 mit einer mittleren Breite von 6,3 mm verwendet wird.
Die anfängliche Einjustierung der Position der PM-Röhre 33 oder der reflektierenden Endfläche 42 oder beider erzeugt den notwendigen, flachen Signalsockel, während der einfache, aufgemalte, sich verjüngende, reflektierende Streifen 35 entlang der Rückseite des die Strahlung zuführenden Stabsammlers 32 jede

r> zusätzliche Sockelunebenheit korrigiert, die durch Änderungen der Produktkonsistenz eingeführt wird. Für die Unterscheidungsverfahren, die in den Nachweisschaltkreisen für diffusrandige Fehler und Emulsionsfehler angewandt werden, ist es wesentlich, daß die

jo Ebenheit des Signalsockels aufrechterhalten bleibt.

Bei Mehrkanal-Überpriifungssystemen der in F i g. 1A gezeigten Art ist es nicht notwendig, aufeinanderfolgende Signale mit gleichen Abständen zwischen ihren AUTOCAL- und Sockelkomponenten

r> zu erzeugen. Die Anordnung der AUTOCAL-Filtergruppen 23a, 23i> und 23c gegenüber der Produktbahn 22 und den zugeordneten, die Strahlung zuführenden Stabsammlern 32a, 326 bzw. 32c ist nicht kritisch, vorausgesetzt jedoch, daß bei der Abtastung das AUTOCAL-Filter 23Λ vor dem Produkt 22 überstrichen wird.

Das AUTOCAL-Filter 23Λ kann aus sehr verschiedenen Materialien hergestellt sein, vorausgesetzt, daß es langzeitige Stabilität und eine Reproduzierbarkeit vor

-i') Kanal zu Kanal und von Maschine zu Maschine besitzt Dieses Filter soll eine unveränderliche Abschwächungseigenschaft gegenüber der Wellenlänge der Abtaststrahlung besitzen und ebenso ein AUTOCAL-Signal 45 (F i g. 3) ergeben, dessen Amplitude näherungsweise dei

w Sockelhöhe 46 des Standardproduktes nahekommt Kommerzielle Glas- und Gelatine-Abschwächungsfiltei neutraler Dichte wurden mit guten Ergebnissen verwendet. Wegen seiner von Natur aus zeitlich konstanten optischen Eigenschaften wird jedoch GIa:

« bevorzug).

Neutrale Abschwächungsfilter werden in der Photographie viel verwendet und sind als AUTOCAL-Bezugspunkte gut geeignet, da sie in einem breiten Bereich unterschiedlicher Abschwächungswerte, die die Refle-

Mi xions- und Transmissionsanforderungen des spezieller Produktes erfüllen, bereits zur Verfügung stehen und über eine große Bandbreite im wesentlichen unveränderliche Strahlungsabschwächungseigenschaften besitzen.

Hi Gemäß Fig. 1 ist eine geeignete Vorverstärkungs- und automatische Verstärkungssteuerungsstufe 43 zwischen der PM-Röhre 33 und den Fehlererkennungs schaltkreisen geschaltet. Diese Stufe verstärkt die

7 8

Signalamplitude und isoliert den Photomultiplier 33 von einer Anzahl von Parametern, wie es durch die folgende möglichen Belastungseffekten der nachfolgenden Über- Gleichung wiedergegeben wird: prüfungsstufen, während die automatische Verstärkungsregelung (AVR) sicherstellt, daß die Ausgangssi- /(x, 1) = K (s, t) P(x, t) gnalamplitude C innerhalb vorgegebener Grenzen ■> bleibt, damit Veränderungen der Laser-Intensität und wobei: des Wirkungsgrades der PM-Röhre das Verhalten des Systems nicht verschlechtern. I₀(t)R_f (I)G ₀ Jt)G_e{t)

Gemäß den Fig. 1 und 4 enthält der Digital-Logik- ^K ^'> ~ ^J)

und Torschaltkreis 44 einen Zählerabschnitt 44a, einen ι ο

Decoderabschnitt 446 und einen Logik-Abschnitt 44c wobei: und erzeugt alle Zeitgattersignale für den nachfolgend

beschriebenen Analog-Abschnitt. Ein nicht gezeigter χ = Entfernung quer über die Bahn

Schaltkreis innerhalb des Schaltkreises 44 konditioniert t = Zeit

die Fehlersignale zusätzlich in der Weise, daß durch sie is s = Breite des Lichtflecks und

ein Computer zum Einschalten einer Warnvorrichtung, P(x,t) ist die Produkteigenschaft

zum Auslösen der Kennzeichnung-, Schlitz- und Io(t) ist die Intensität der Strahlungsquelle

Schneidvorgänge, die notwendig sind, um an einer Ri(t) ist das Reflexionsvermögen des Abtastspiegels

geeigneten Stelle des Fertigstellungsvorganges ein Ga(t) ist der Gewinn des optischen Systems

fehlerhaftes Produkt von fehlerfreien oder annehmba- 20 GJt) ist der Gewinn des elektrischen Systems

ren Produkten zu trennen, und zum Ausführen einer B(s,t) ist die Strahlungsverteilung des wandernden

Datenanalyse auf Grund der entdeckten Fehler zu Lichtflecks über seine Breite, steuern.

F i g. 4 zeigt die notwendigen Ein- und Ausgänge des Beispiele von Ursachen für Schwankungen der Schaltkreises 44, die mit Buchstaben bezeichnet sind und 25 Lichtquellenintensität, loft), sind unter anderem: Stromden in F i g. 3 gezeigten Wellenformen entsprechen. Die Versorgungsänderungen und Alterung der Laser-Optik-Eingänge bestehen folglich aus den Zeitfolge-Vorver- und-Komponenten. Unterschiede im Reflexionsvermöstärkersignalen Q dem Emulsionsfehler-Signal Y, dem gen des Abtastspiegels, R(t) entstehen aus der Abtastungs-Nachweissignal B und den hochfrequenten Unebenheit der Oberflächen zwischen Spiegelfacetten stabilen Taktsignalen, die die zeitliche Koordination des 30 und der ungleichmäßigen Ansammlung von Staub und gesamten Überprüfungssystems bewirken. Das Abtast- Dunst auf diesen Oberflächen. Schwankungen des Nachweissignal B löst den Rücksetzimpuls G aus, Gewinns des optischen Systems, Gtft), haben ihren während die Kombination einer Vorderflanke des Ursprung in der Alterung der PM-Röhre, dem Staub auf AUTOCAL-Impulses 45, von Taktimpulsen, einem den die Strahlung zuführenden Stabsammlern oder den Zähler und geeigneten Decodern Flip-Flops setzt und 35 Eintritts- und Austrittsöffnungen des Abtastaufbaus, rücksetzt, um das AUTOCAL-Gattersignal H für während Schwankungen des Gewinns des elektrischen scharfrandige Fehler und das AUTOCAL-Gattersignal Systems, GJt), aus Veränderungen der Eigenschaften N für diffusrandige Fehler zu generieren. Das elektronischer Komponenten des Vorverstärkers und Überprüfungsgattersignal / und das Produktgattersi- der Detektorstufen entstehen. Die Strahlungsverteilung gnal Q werden in ähnlicher Weise gebildet, abgesehen 40 des Lichtfleckes, B(s,t), ist nicht über dessen Breite davon, daß die Vorderflanke des Produktsockels 46 konstant und ändert sich sehr geringfügig mit der anstelle des AUTOCAL-Signals 45 verwendet wird, um Abtastposition, d. h. mit der Winkelbeziehung des die Bildung dieser Gatter auszulösen. Das Emulsionsfeh- Bündels zu der Bahnoberfläche. Dies ist vor allem beim ler-Haltesignal XwWd in dem Moment ausgelöst, in dem Nachweis scharfrandiger (oder kleiner) Fehler wichtig, ein Emulsionsfehler Y erkannt wird oder, falls 45 und die Konstruktion des optischen Systems ermöglicht gewünscht, wenn ein diffusrandiger Fehler auftritt (nicht folglich eine große Bündellänge im Vergleich zur gezeigt). Zum Rekalibrieren der Emulsionsfehler-Schal- Produktbreite, um die Auswirkungen von B(s,t) soweit tung zu Beginn eines neuen Produktdurchlaufes löst die wie möglich zu verringern.

Bedienungsperson von Hand ein Emulsionsfehler-Reka- Da plötzliche Veränderungen der durchgelassenen

librierungssignal Z aus. Die Gattersignale oder Torsi- 50 oder reflektierten Strahlung Signale mit steilen Flanken

gnale, die, wie beschrieben, gebildet werden, haben erzeugen, die Fehlern mit scharfen Rändern entspre-

äußerst exakte Breiten, die benötigt werden, um chen, ist die Unterscheidung der differenzierten

ausgewählte Bereiche des AUTOCAL-Impulses und des (abgeleiteten) Signale das bevorzugte Verfahren zum

Sockelbereichs 46 des eine hohe Wiederholungsfre- Erkennen der scharfrandigen Fehlerklasse. Ein schmales

quenz besitzenden Vorverstärkerfolgesignals Cpassie- 55 Abtastbündel mit einem schmalen B(s,t)ist in der Lage,

ren zu lassen. In diesem Zusammenhang erfordert jede den schmalen Fehler zu bestimmen, der ein starkes

Abtastung, daß das AUTOCAL-Gattersignal N für Scharfrandiger-Fehler-Signal erzeugt wird, während ein

diffusrandige Fehler genau innerhalb die Grenzen des breiterer Lichtfleck mit einem breiteren B(s,t) auf den

AUTOCAL-Impulses 45 fällt, der 1 bis 2 Mikrosekunden gleichen Fehler schwächer anspricht,

schmal sein kann. t>o Der Detektor-Schaltkreis 24 für scharfrandige Fehler

F i g. 5 zeigt im Detail den Nachweis-Schaltkreis 24 differenziert demnach das Folgesignal C nach der

für scharfrandige Fehler, der Flecken mit scharfen Entfernung über die Bahn und erzeugt folgende

Rändern oder solche, die innerhalb der Begrenzung des Wellenform D: abtastenden Lichtflecks eingegrenzt werden können,

erkennt. Ein typischer scharfrandiger Fehler ist als das 65 d/(x,f) _ ^ #_{y (}> d P {x,0

gezackte Signal 50 in dem Sockel 46 der elektrischen dx dx Signalwellenform C gezeigt. Die Amplitude dieses

Sockelsignals 46 ist, ausgedrückt als /Ji₁(Jl eine Funktion wobei Pwieder die Produkteigenschaft ist.

Nach dem Differenzieren und Verstärken der Wellenform C durch den Differentiator 53 und den Verstärker 54 tritt der AUTOCAL-Gatterkreis 55 für scharfrandige Fehler in Tätigkeit und ermöglicht es dem AUTOCAL-Gattersignal H für scharfrandige Fehler, das durch den Digital-Logik- und Gatterkreis 44 erzeugt wird, die Höhe der Rückflanke 51 des differenzierten »AUTOCAL-Impulses in der Wellenform D zu prüfen. Dieser Wert ergibt die Höhe Vacal der Stufenfunktion E, die mit dem Auftreten des Rücksetzimpulses G des Abtastendes endet. Der bipolare Diskriminator 52 verwendet den normierten Wert Vacal der Stufenfunktion E, um Schwellenwerte 61 in der Wellenform F für das Erkennen von Spitzen D negativer, 56a, 56b und positiver, 60a, 60b, Polarität einzurichten, die sich aus der Differentiation der Wellenform C ergeben, wobei der normierte Vacal-Wert die Amplitude des AUTO-CAL-regulierten Schwellenwertes 61 in der Weise einstellt, daß die besonderen Produktspezifikationen erfüllt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung betreffen Fehlersignale positiver Polarität solche Fehler, die Signale erzeugen, die die Höhe des Sockels 46 zu vergrößern versuchen, und umgekehrt betreffen Fehlersignale negativer Polarität solche Fehler, die Signale erzeugen, die die Sockelhöhe zu verringern versuchen.

Der bipolare Diskriminator 52 kann zweckmäßigerweise zwei Spannungskomparatoren enthalten, die in der Weise geschaltet sind, daß jeder ein konstantes, unipolares, digitales Ausgangssignal erzeugt, wenn und solange sein betreffender positiver oder negativer Schwellenwert durch das Eingangs-Analogsignal überschritten wird.

Bei der Wellenform L von F i g. 5 erkennt man, daß die Impulse 56a' 56i>', 60a' und 606' der jeweiligen Spitze entsprechen, die den aufgestellten, normierten AUTOCAL-Schwellenwert 61 in der Wellenform F übersteigt. Da die AUTOCAL-Komponente 45 und die Sockelkomponente 46 des Folgesignals C beide durch die gleichen Einrichtungen differenziert und verstärkt werden, bleibt der Proportionalitätsfaktor K(s,t) des Systems unverändert, der dieser AUTOCAL-Signalkomponente, fACAi/x.t), und dieser Sockel-Signalkomponente, fpEci(x,t), zugeordnet ist, und verschwindet in dem Unterscheidungsverfahren. Dies erkennt man aus den folgenden Beziehungen, die die Arbeitsweise des bipolaren Diskriminators 52 festlegen:

Jx

d.v

> 0

wobei

fri-JxJ) = K{s,l)P_Pt:,lx,t)

f AVAlJlXJ) = K[S,l]P_M._A,<iX,l)

l'i'i.ίΑχ,ι) die Pmduk (eigenschaft und

l',tcii.(x,l) die Charaklerislik des AUTOCAL-Hllers

Da K (s,t) niemals Null wird, wird dieser Ausdruck nur Null, wenn

und

abs

einander gleich sind. Zu diesem Zeitpunkt löst der bipolare Diskriminator 52 ein digitales Ausgangssignal aus, das unabhängig von K(s,t) ist. Solange der Zustand »Fehler vorhanden« vorherrscht, hält die Ungleichung

abs

dP_PED(x,t)\

> <ibs

die Amplitude des digitalen Ausgangssignals unabhängig von Änderungen von JT(s;#unverändert.

Kurz- oder langzeitige Systemschwankungen haben daher im wesentlichen keine Auswirkung auf das Erkennen oder den Nachweis von scharfrandigen Fehlern. Da nur differenzierte Wellenformen verwendet werden, ist außerdem die Ebenheitsanforderung hinsichtlich des Produktsockels nicht wesentlich.

jo Die vergrößert dargestellten Wellenformen DD, HH und EE von F i g. 5 zeigen deutlicher die Entwicklung der AUTOCAL-Stufenfunktion EE (sie entspricht der Wellenform E). Die Differentiation des in der Signalwellenform C enthaltenen AUTOCAL-Signals 45 erzeugt scharfe Impulse der Vorder- und Rückflanke, auf welche die Amplitude des Rückflankenimpulses 51 während des AUTOCAL-Gattersignals ////für scharfrandige Fehler im wesentlichen geprüft wird. Es wurde das Rückflankensignal gewählt, da das Vorderflankensignal zu früh auftrtt, um durch Torimpulse gesteuert zu werden (es ist diese letztgenannte Flanke, die die Bildung des AUTOCAL-Torsignals HH für scharfrandige Fehler in dem digitalen Logik- und Gatterschaltkreis 44 einleitet). Der gehaltene, geprüfte Wert der differenzierten Rückflanke erzeugt die Stufenfunktion EE der Höhe Vacal. wodurch der normierte, absolute Diskriminator-Schwellenwert 61 eingestellt wird, der in der Wellenform Fdargestellt ist.
Die Gatterschaltung 62 (Fig.5) für scharfrandige

■in Fehler verwendet das Überprüfungsgattersignal /, um sicherzustellen, daß nur die Signale der nachgewiesenen scharfrandigen Fehler, ausgenommen solche, die in einem sehr schmalen Streifen (etwa 2,5 mm Breite) entlang des vorderen Randes des Produktes und

T₁ einschließlich des Impulses des hinteren Produktrandes, durch die Zähllogik 63 für scharfrandige Fehler registriert werden. Dies führt zu der Wellenform M, die die Impulse 56a", 56b" und 606" mitführt. Die Vorderflanke des Sockels 46 wird nicht von dem Tor

mi erfaßt, da sie ein Signal erzeugen würde, das als ein Fehler registriert würde, da die Logik so aufgebaut ist, daß das Rückflankensignal zur Erzeugung einer Eins-Zählung, wodurch ein normales Produkt angezeigt wird, einer Zählung von zwei oder mehr, wodurch ein

tr-, fehlerhaftes Produkt angezeigt wird, und einer Null-Zählung, wodurch eine Überlappung oder das Vorhandensein keines Produktes angezeigt wird, angenommen wird. Das Auftreten von Signalen für kleine Fehler oder

Überlappungen löst geeignete Alarmvorrichtungen und Signale aus und ebenso das Markieren und Verwerfen oder Ausstoßen des Produktes, falls dies benötigt wird, wie es allgemein bei 64 in F i g. 1 angedeutet ist.

F i g. 5A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des AUTOCAL-Torschaltkreises 55 für scharfrandige Fehler. Ein hochverstärkender Differentialverstärker 65, der die an dem Kondensator 66 liegende Spannung mit dem differenzierten Eingangssignal DD vergleicht, wird durch den Gatterbetätigungsschalter 71 während des i< > Vorhandenseins eines AUTOCAL-Gattersignals HH für scharfrandige Fehler eingeschaltet. Wie bereits bei F i g. 5 erwähnt, überlappt das AUTOCAL-Gattersignal HH für scharfrandige Fehler mit dem Rückflanken-Spike 51 des differenzierten AUTOCAL-Impulses 45. ι ·>

Immer wenn die Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen 65a und 656 des Differentialverstärkers 65, Vesa— Visb >0 ist, schaltet der Transistorschalter 70 ein und, wenn Vfea— Vesb ^O ist, so schaltet er ab. Da die Spannung an dem Kondensator 66 zu Beginn kleiner oder gleich dem Wert von DD ist, schaltet der Transistorschalter 70 ein und läßt die Spannung am Kondensator 66 dem Spike-Aufbau folgen. In dem Augenblick, indem der Spitzenwert erreicht wird und die Rückflanke dieses Spike an der Eingangsklemme 2> 65a zu erscheinen beginnt, geht der Wert der Potentialdifferenz Vesa— VW durch Null, worauf der Transistorschalter 70 öffnet und die Spannung am Kondensator 66 gehalten wird.

Auf diese Weise folgt die Spannung am Kondensator so 66 dem Signal-Spike 51 der differenzierten AUTOCAL-Rückflanke, bis der Spitzenwert erreicht ist. Das Ende des AUTOCAL-Gattersignals HH für scharfrandige Fehler schaltet den gatterbetätigten Schalter 71 ab, der seinerseits den Differentialverstärker 65 abschaltet, so r> daß die nachfolgenden differenzierten Impulse, die während einer bestimmten Abtastung angetroffen werden, unbeachtet bleiben.

Am Ende der Abtastung schließt der Rücksetzimpuls G den FET-Schalter 72 auf Masse, wodurch der Kondensator 66 in Vorbereitung auf die nächste Abtastung auf Masse entladen wird. Das Potentiometer 73 dient dazu, die Normierung der Amplitude Vacal der AUTOCAL-Stufenfunktion EE in der Weise vorzugeben, daß sie als ein Schwellenwert 61 der Produktqualitat in dem nachfolgenden bipolaren Diskriminator-Schaltkreis 52 dient Das Produktqualität-Potentiometer 73 soll so ausgewählt werden, daß es einen ausreichenden Wert besitzt, um während einer Abtastung ein merkliches Abfließen von Ladung von dem Kondensator 66 zur Masse zu verhindern. Zur zusätzlichen Isolierung kann eine Trennstufe (nicht gezeigt) in der Leitung benachbart dem Produktqualität-Potentiometer 73 eingesetzt werden.

Im Betrieb setzt die Bedienungsperson den Produkt- τ> qualität-Schwellenwert manuell auf einen vorgegebenen Wert, der auf früheren Ergebnissen umfangreicher statistischer Prüfungen des speziellen zu prüfenden Produkts basiert.

Im Gegensalz zu scharfrandigen Fehlern, die wie wi oben beschrieben, nachgewiesen und unterschieden werden, können Fehler mit diffusrandigen Eigenschaften, wie Pustel oder Schlieren, nicht in dieser Weise nachgewiesen werden. Noch eine weitere Art von Fehlern, die besonders schwierig nachzuweisen und ir> nicht durch Differenzieren des Produktsockels feststellbar ist, ist der länger andauernde Fehler, wovon ein Beispiel für photographische Filmerzeugnissc der Zustand einer unebenen oder ungleichmäßigen Emulsion ist, dessen Merkmal (1) ein geneigter Produktsockel oder (2) eine langsame Änderung der Sockelhöhe von Abtastung zu Abtastung ist. Das Nachweisen oder Erkennen von Fehlern größeren Umhangs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Emulsionsfehler-Schaltkreise beschrieben. In jedem Fall erfordert das konsistente Nachweisen jeder der drei Fehlerhauptkiassen, daß den kurzzeitigen und langzeitigen Schwankungen des Überprüfungssystems, die oben beschrieben wurden, besondere Aufmerksamkeit geschenkt wird.

Fig.6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform von Prozessor 25- und Detektor 26-Schaltkreisen für diffusrandige Fehler, wobei diese Schaltkreise die notwendige Kompensation ermöglichen, die zur konsistenten und gültigen Unterscheidung diffusrandiger Fehler notwendig ist, die nicht in die Klasse der Emulsionsfehler fallen. Die Funktion des Prozessors 25 für diffusrandige Fehler besteht darin, diese Kompensation oder Ausbalancierung zu bewirken und danach den benachbarten Detektor 26 für diffusrandige Fehler zum Diskriminieren dieser Fehlerart als eines Anteils der Produktsignalhöhe zu steuern. Die Arbeitsweise dieser beiden Schaltkreise wird unter Bezugnahme auf die dargestellten, charakteristischen elektrischen Signalwellenformen beschrieben.

Das vorverstärkte Eingangsfolgesignal C zeigt in Fig.6 einen scharfrandigen Fehler 74, der einem größeren, wellenlinienförmigen Produktfehler 75 überlagert ist, der über zwei aufeinanderfolgende Abtastperioden fi und h erscheint. Das Signal der zweiten Abtastperiode, das mit f₂ bezeichnet ist, zeigt infolge einer Änderung der einfallenden Beleuchtung, die typischerweise z. B. durch einen Unterschied im Reflexionsvermögen von zwei benachbarten Facetten des rotierenden Abtastspiegels verursacht wird, amplitudenreduzierte AUTOCAL- und Sockelkomponenten.

Die Amplitude des AUTOCAL-Impulses 45, A(t\), wird während des Intervalls des AUTOCAL-Gattersignals N geprüft und dann gehalten, um den AUTOCAL-Referenzwert P für diffusrandige Fehler zu erzeugen. Die Wellenformen CC, NN und PP, die den Wellenformen C, N bzw. P entsprechen, sind vergrößerte Darstellungen der AUTOCAL-Signalformen für diffusrandige Fehler. Der AUTOCAL-Prüf-Haltestromkreis 76 hält diesen Bezugswert, A(t\\ bis er durch den nächsten, A(t₂), ersetzt wird. Gleichzeitig folgt ein Nachlauf-Haltestromkreis 80 den Schwankungen des Produktsockels, P(x,t\), der infolge des Produktgattersignals Q durchgelassen wird, und hält den Produkt-Endwert P(x,t\), bis das nächste Produkt-Gattersignal Q auftritt, wodurch ffyfc) erzeugt wird, das in der Wellenform R gezeigt ist. Für die beschriebene Situation sinken infolge der Variierung der Abtastbeleuchtung der AUTOCAL-Wert P für diffusrandige Fehler und die Amplituden R des Produktsockels.

Unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zum Bilden der Differenz des Logarithmus zweier Faktoren, um den Logarithmus ihres Verhältnisses zu erhalten, werden die AUTOCAL-P- und Produktsockel-R-Signa-Ie für diffusrandige Fehler durch log-Verstärker 81 bzw. 82 logarithmisch verarbeitet und wird ihre Differenz durch den Differenzverstärker 83 gebildet, um den Logarithmus des Verhältnisses,

(-)\o_g[P(x,t)/A0%

der durch die Signalwellenform 5 dargestellt wird, zu bilden.

Da die P(x,t)- und A(t) -Signale beide durch den gleichen Systemproportionalitätsfaktor Kfs,^ beeinflußt werden, kürzt sich dieser Faktor bei der Bildung des Verhältnisses heraus und enthält die Wellenform 5 folglich die kalibrierte Fehlerinformation. Fehleramplituden können demnach als Anteil oder Bruchteil des Produktsignals, nicht des Produkt- plus Rauschsignalwertes, bestimmt werden.

Um dies zu erreichen, ist jedoch notwendig, durch passende Wahl des AUTOCAL-Strahlungsabschwächungsfilters 23Λ die Höhe des AUTOCAL-Signals Pfür diffusrandige Fehler so zu wählen, daß man den entsprechenden Gewinn erhält, der die Fehler als einen Bruchteil der Höhe des Produktsockelsignals mehr oder weniger hervorhebt (Die Wellenform 5 verdeutlicht den Fall, in dem die Fehler angehoben wurden.)

Jeder Unterschied zwischen Signalwerten Vi und Vi in der logverarbeiteten Verhältnis-Signalwellenform 5 während zwei aufeinanderfolgende Abtastperioden zeigt das Vorhandensein eines Emulsionsfehlers oder einer Überlappung an, was durch eine Änderung der Sockelhöhe ohne entsprechende Änderung der AUTO-CAL-Impulshöhe erkannt wird. Diese spezielle Klasse diffusrandiger Fehler wird durch den später beschriebenen Emulsionsfehlerdetektor erkannt.

Aus dem Vorausgehenden ergibt sich, daß jede anfängliche Unebenheit des Sockelbereichs des Folgesignals C bei nicht vorhandenem Produkt (wie man es bei der Transmissionsbetriebsweise sieht) zur Verzerrung der Signale für diffusrandige Fehler in einem oder mehreren Bereichen der Abtastung bei vorhandenem Produkt beiträgt Die genaue Einstellung der Elemente des die Strahlung zuführenden Stabsammlersystems 32, 35, 33 und 42 (Fig.2) ist daher notwendig, um ein ebenes Sockelsignal zu erzeugen.

Nach dem Durchgang durch ein Hochpaßfilter 84, das die Gleichspannungskomponente aus dem Eingangssignal 5 entfernt wird die Wellenform T erzeugt, die zu dem bipolaren Diskriminator 85 gelangt wo der Nachweis diffusrandiger Fehler durchgeführt wird. Solche Bereiche des Signals T, die die vorgegebenen Schwellenwerte 86 in der Wellenform Γ Γ übersteigen und in der Gatterschaltung 90 für diffusrandige Fehler innerhalb des Intervalls des Produktgattersignals Q auftreten, werden als positive, 74a, 75a oder negative 746,75fc diffusrandige Fehler klassifiziert. Man erkennt, daß die Impulsdauern die entsprechenden Fehlerausmaße wiedergeben. Diese Signale werden zu der Logik-Schaltung 91 des Detektors für diffusrandige Fehler geführt der wiederum geeignete Warnvorrichtungen oder Signale und Produktausstoßvorgänge 92 auslöst.

Es ist zwar nicht dargestellt, das Signal für diffusrandige Fehler kann jedoch dazu verwendet werden, das Haltesignal X für Emulsionsfehler zu veranlassen, die Empfindlichkeit des anschließend beschriebenen Emulsionsfehlerdetektors 30 zu verbessern.

Wie vorausgehend erwähnt, sind Emulsionsfehler schwierig nachzuweisen. (Emulsionsfehler sind ein Beispiel für eine der unterschiedenen Hauptklassen von Fehlern größeren Umfangs oder längerer Dauer.) F i g. 7 zeigt zusammen mit den in F i g. 7 A dargestellten auftretenden Signalwellenformen eine bevorzugte Ausführungsform eines Emulsionsfehlerdetektors 30 für die Unterscheidung dieser Fehlerart.

Die Signalwellenform A von Fig.7A stellt eine Aufeinanderfolge von vier Abtastungen in einem Transmissionskanal dar, bei welchem in den letzten beiden Abtastungen ein Emulsionsfehler 93 auftritt, im vorliegenden Fall ein Fehlen der Emulsion. Dieser Fehler ist sofort erkennbar, da die Sockelhöhe plötzlich s über die Höhe des AUTOCAL-Impulses 45 ansteigt (Umgekehrt würde ein vergleichsweise niedriges Sockelsignal eine dicke Emulsion oder eine Überlappung wiedergeben.) Jedoch weder der Detektor für scharfrandige Fehler noch der vorausgehend beschriebene Detektor für diffusrandige Fehler identifiziert diese Wellenform als fehlerhaft da das Differenzieren des Sockelsignals 93 kein scharfrandige Fehler betreffendes Signal erzeugt und kein entsprechendes Wechselspannungssignal, das diffusrandige Fehler anzeigt erzeugt wird, wenn man die logverarbeitete Wellenform Sdurch ein Hochpaßfilter 84 schickt

Der Emulsionsfehlerdetektor 30 arbeitet in dei Weise, daß er das augenblickliche, logverarbeitete und kalibrierte Signal S mit seinem zeitlich Ober mehrere Abtastungen gemittelten Wert U in der Weise vergleicht, daß die sich ergebende über die Zeit aufintegrierte Differenz zum Erkennen eines Fehlers verwendet wird. Wi- vorausgehend erwähnt, kann für verbesserte, zeitlich gemittelte Werte eine Einrichtung

2^r) (nicht gezeigt) verwendet werden, die beim Auftreten von Signalen W(Fig.6) für diffusrandige Fehler das Emulsionsfehler-Haltesignal JTauslöst Dies stellt sicher, daß im wesentlichen nur das fehlerfreie Produkt zur Bildung einer ein fehlerfreies Produkt wiedergebenden Vergleichsnorm verwendet wird.

Das logverarbeitete Verhältnissignal 5 (F i g. 7 und 7A), das von dem vorausgehend beschriebenen Prozessor 25 für diffusrandige Fehler erhalten wird, hat eine Anfangsamplitude Vo und gelangt über einen FET-Schalter Nr. 1, 94, der im Ruhezustand geschlossen ist zu einem Zeitmittelwert-Haltestromkreis 95. Das Ausgangssignal dieses Schaltkreises ist der über viele Bahnabtastungen zeitlich gemittelte Wert von S, der durch eine Wellenform i/mit einer Amplitude Vavb die etwa gleich V₀ ist, dargestellt ist

Die Differenz zwischen den Amplituden der beiden Signale 5 und LA wird durch den Differenz-Zeitintegrator-Schaltkreis 96 während der Zeitdauer, während dei dieser Schaltkreis durch das Produktgattersignal Q erregt ist, zeitlich integriert Am Ende jeder Produktabtastung schaltet der Rücksetzimpuls G den Integrator-Schaltkreis 96 in der Weise, daß sein Ausgangssignal zum Grundlinienwert zurückkehrt, wodurch der aufgesammelte Wert zur Erzeugung der Ausgangswellen· form V entladen wird. Wenn das Signal V di< eingestellten Schwellenwerte 100 der Wellenform Wir dem bipolaren Diskriminator 101 übersteigt wie es be 93a gezeigt ist, wird ein entsprechendes positive! Fehlersignal 93Z> in der Wellenform Y erzeugt Fehlersignale negativer Polarität erzeugen entspre chende negative Gegenstücke in der Wellenform Y, unc die Signaldauern entsprechen bei beiden Polaritäten dei Schwere der Fehler. Der Abschnitt 102 der Emulsions fehlerlogik nimmt das Emulsionsfehlersignal Kauf unc erzeugt als Antwort das entsprechende Alarm- unc Produktausstoß-Signal 109, wie es vorausgehenden füi die Klassen der scharfrandigen und diffusrandigei Fehler beschrieben wurde, und veranlaßt ebenso dei digitalen Logik- und Gatterschaltkreis 44c; ein Emul sionsfehler-Haltesignal Xzu erzeugen.

Das Signal X hat mehrere Wirkungen, nämlich (1 öffnet es den FET-Schalter Nr. 1,94, und (2) veranlaßt e den Zeitmittei-Hahestromkreis 95, die Mitteilung de

logverarbeiteten Signalverhältnisses S einzustellen und dieses Signal durch ein »fehlerfreies Produkt«-Referenzsignal XX mit der Amplitude Va ve zu ersetzen, das durch den Emulsionsfehler-Halte^ctromkreis 31 erzeugt wird. Mehrere Abtastungen nach dem Löschen des Emulsionsfehler-Zustandes läßt der digitale Logik- und Gatterschaltkreis 44 das Emulsionsfehler-Haltesignal X zu seinem Grundlinienwert zurückkehren, wodurch der FET-Schalter Nr. 1, 94, geschlossen wird und der Zeitmittel-Haltestromkreis 95 seine Arbeit wieder aufnimmt

Das Aufrechterhalten einer langzeitigen Stabilität der »fehlerfreies Produkt«-Signalamplitude XX ist notwendig, da dieser Wert für die Bedienungsperson die beste, innerhalb eines Produktlaufes verfügbare Information für gute Produktqualität ist. Da kurz- und langzeitige Schwankungen bereits berücksichtigt worden sind, stellt das Signal XX eine absolute Vergleichsnorm für das Transmissions- bzw. das Reflexionsvermögen eines fehlerfreien Produktes dar.

Zusätzlich erregt das Emulsicnsfehler-Haltesignal X den Emulsionsfehler-Haltestromkreis 31, der in der folgenden Weise arbeitet.

Das zeitgemittelte Signal U, das vom Emulsionsfehler-Detektorabschnitt 30 abgegeben wird, wird durch einen Verstärker 103 verstärkt und dann durch den Analog-Digital-Wandler 104 zu dem Zeitpunkt geprüft, in dem die Vorderflanke 105 der Emulsionsfehler-Stufen-Haltefunktion X passiert. Diese geprüfte Signalamplitude wird durch den Analog-Digital-Wandler 104, der das digitale Register 106 erregt und lädt, in digitale Form umgesetzt. Solange das Emulsionsfehler-Haltesignal X besteht, hält das Digital-Register 106 seinen geladenen Wert unverändert, und zwar ohne Rücksicht auf die nachfolgenden Signalschwankungen, die am Eingang des Analog-Digital-Wandlers 104 bestehen. Ein Digital-Analog-Wandler 107 überführt das digitale Registerausgangssignal wieder zurück in die analoge Form, die nach dem Durchgang durch den FET-Schalter Nr. 2, 108, nun das Referenzeingangssignal XX, Vave, ίο für ein fehlerfreies Produkt wird, und dieses Signal wird zu dem Emulsionsfehler-Nachweisabschnitt 30 geführt. Die Wellenform XX zeigt, daß sich das »fehlerfreies Produkt«-Referenzsignal bis zum Auftreten des Emulsionsfehler-Haltesignals -Yauf den Grundwert befindet, dann jedoch auf einen Wert Va vrspringt, der der letzten bekannten zeitgemittelten Signalamplitude 110 vor dem Erkennen des Emulsionsfehler-Zustandes 93 entspricht.

Der FET-Schalter Nr. 2, 108, der beim Auftreten des Emulsionsfehler-Haltesignals X schließt, bewirkt die Substitution des »fehlerfreies Produkt«-Referenzsignals XX für das zeitgemittelte, logverarbeitete Verhältnissignal S in dem Zeitmittelungs-Haltestromkreis 95. Das Ausgangssignal des Schaltkreises 95 wird nun das eine feste Amplitude besitzende »fehlerfreies Produkt«- Referenzsignal XX, das einen Wert besitzt, der gleich der Amplitude 110 des zeitlich gemittelten Signals t/zu dem Zeitpunkt ist, an dem die Vorderflanke 105 des Emulsionsfehler-Haltesignals ^durchläuft.

Anhand von F i g. 1 und insbesondere F i g. 3 läßt sich die Arbeitsweise des gesamten Überprüfungssystems wie folgt zusammenfassen.

Die Wellenformen in der linken Spalte von Fig.3 stellen die Signale dar, die sich aus den Laserbündel-Abtastungen eines normalen, annehmbaren Produktes ergeben, während die Wellenformen der rechten Spalte die Ergebnisse von Abtastungen eines fehlerhaften Produktes wiedergeben, wobei scharfrandige (kleine) 111, diffusrandige (große) 112 und Emulsions (113)-Fehler erscheinen. Jede Wellenform ist in alphabetischer Reihenfolge durch Buchstaben bezeichnet und entspricht den Signalen, die an den entsprechend bezeichneten Stellen von F i g. 1 vorhanden sind. Ein Laser-Optik-System 20 wird zur Erzeugung eine Wandernder-Lichtfleck-Abtftstung 21 über einen optischen AUTOCAL-Filteraufbau 23, der mit einem Filter einer bestimmten Strahlungsabschwächungs-Charakteristik ausgestattet ist, und danach über eine Produktbahn 22, die sich in der angezeigten Richtung bewegt, verwendet Die PM-Röhre 33 erzeugt eine aufeinanderfolgende Wellenform A der von dem Produkt durchgelassenen Strahlungsenergie und ihr durch den strahlungzuführenden Stabsammler 32 zugeleiteten Strahlungsenergie. (Die Fig. IA und IB zeigen eine Anordnung für das Sammeln reflektierter Strahlungsenergie.)

Ein unabhängiger Sonnenzellendetektor 34 für das Abtastende erzeugt ein Signal B, das ein Maß für die Leistung des Prüfstrahles ist und einen Rücksetzimpuls G auslöst, der durch den digitalen Logik- und Gatterschaltkreis 44 erzeugt wird. Der Höhenunterschied zwischen den beiden Abtastende-lmpulsen 114, 114a in der linksseitigen Wellenform zeigt eine Änderung der einfallenden Lichtmenge an, die auch die angegebene erhöhte Amplitude des AUTOCAL-Teils 45a und des Sockelteils 46a des ganz oben dargestellten Folgesignals A verursacht.

Der Vorverstärker und AVR-Schaltkreis 43 erzeugt eine invertierte, jedoch verstärkte sequentielle Wellenform Q die die Information der AUTOCAL-Komponente 45 und der Sockelkomponente 46 enthält, die zum Unterscheiden zwischen mehreren verschiedenen Fehlern notwendig ist, die oben in den aufeinanderfolgenden Stufen für scharfrandige Fehler, diffusrandige Fehler und Emulsionsfehler (sich über eine längere Dauer erstreckende Fehler) beschrieben wurden. Der digitale Logik- und Gatterschaltkreis 44 erzeugt ein AUTOCAL-Gattersignal H für scharfrandige Fehler, das zeitlich so gesteuert ist, daß es gerade den Durchgang der Rückflanke des differenzierten AUTO-CAL-Impulses 45 zuläßt. Unter Verwendung der Amplitude dieses Impulses als eines Referenzwertes wird das differenzierte Folgesignal C zuerst diskriminiert und dann durch das Prüfgattersignal /in der Weise gesteuert, daß positive und negative Signale K scharfrandiger Fehler erzeugt werden, die geeignete Alarmvorrichtungen 64 auslösen und die Verwerfung des Produkts bewirken. Da das Prüfgatter / den negativen Impuls 115 der Sockelrückflanke durchläßt, bedeutet eine Zählung von Eins ein normales Produkt. Das Vorhandensein eines negativen Fehlerspike 115 in der linksseitigen Wellenform K zeigt daher ein normales Produkt an, während die beiden negativen Fehlerspikes 115,11 la und das eine positive Fehlerspike Uli? in der rechtsseitigen Wellenform K das Vorhandensein wenigstens eines scharfrandigen Fehlers anzeigen. (Das Bestehen einzelner scharfrandiger Fehler kann, je nach der Schärfe der beiden Ränder des Fehlers, entweder durch einen oder zwei Fehlerspikes angezeigt werden. Während die Zählung der insgesamt wahrgenommenen Fehlerspikes nicht notwendigerweise mit der Gesamtzahl der bestehenden Fehler übereinstimmt, ist die Grundlage für die Verwertung des Produkts das Bestehen einzelner Fehlerspikes, wodurch es für fehlerhaftes Material möglich wird, als angenommenes Produkt die Prüfung zu durchlaufen.) Der

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17 .

Zustand »kein Spike« bei der aufeinanderfolgenden Abtastung weist auf einen Emulsionsfehler ähnlich einer Überlappung hin, da dann im wesentlichen kein transmittiertes Licht den Detektor erreicht; bei der Reflexionsbetriebsweise würde das »kein Spike«-Signal einen Zustand des NichtVorhandenseins eines Produktes, wie bei einem Bruch der Bahn oder einem Auslaufen der Walze, anzeigen.

Da der diffusrandige Fehler 112, der in den Wellenformen A und C gezeigt ist, nicht ein genügend starkes differenziertes Signal erzeugt, da die diffuseren Ränder eher eine Steigung als ein steil ansteigendes Signal erzeugen, wird er durch den Detektor 24 für scharfrandige Fehler nicht nachgewiesen. Um daher die Information für diffusrandige Fehler aus der sequentiellen Wellenform C zu gewinnen, verwendet der Prozessor 25 für diffusrandige Fehler das AUTOCAL-Gattersignal /V für diffusrandige Fehler, das durch den digitalen Logik- und Gatterschaltkreis 44 zum Überprüfen der Aplitude des AUTOCAL-Impulses 45 und zum Aufstellen eines AUTOCAL-Spannungsreferenzwertes erzeugt wird. Wie oben beschrieben, wird der Logarithmus des Verhältnisses dieses Referenzsignals, A(t), zu dem Produktsockelbereich des sequentiellen Signals C gebildet, das durch das Produktgattersignal Q gesteuert wurde, das durch den digitalen Logik- und Gatterschaltkreis 44 erzeugt wurde. Das normierte Ausgangssignal 5 des Logarithmus-Verhältnisses wird dem Detektor 26 für diffusrandige Fehler zugeführt, der die Gleichspannungskomponente ausfiltert, die verbleibende Wechselspannungskomponente diskriminiert und unter Verwendung des Produktgattersignals Q das diskriminierte Signal in der Weise steuert, daß diffusrandige Fehler-Signale Mc, 112a und 112/) in der Wellenform W erzeugt werden. Der Emulsionsfehler 113a, der in der rechtsseitigen Wellenform erscheint, wird nicht als ein diffusrandiger Fehler nachgewiesen, da er keine merkliche Wechselspannungskomponente enthält. (Wenn die Größe des seharfrandigen Fehlers 111, der von dem Detektor 24 für scharfrandige Fehler zur Erzeugung der Signale lila und 111 /> nachgewiesen wurde, den Schwellenwert 86 für diffusrandige Fehler [Wellenform ΓΓνοη F i g. 6] übersteigt, wird er auch als ein diffusrandiger Fehler 111c registriert.) Das Auftreten dieser Fehlersignale löst eine Alarmvorrichtung 92 aus und bewirkt die Verwerfung des Produktes, wie es oben bei dem Nachweissystem für scharfrandige Fehler beschrieben wurde.

Um aus dem kalibrierten Ausgangssignal 5 des Logarithmus des Verhältnisses die Emulsionsfehler-Information zu gewinnen, integriert der Emulsionsfehler-Detektor 30 die Differenz zwischen dem Produktsockelbereich des Signals S, das durch das Produktgattersignal Q geschaltet wird, und dessen zeitlichem Mittelwert U auf. Das Rücksetzsignal G beendet das Aufsammeln der Differenzsignale. Wenn der aufgesammelte Wert während einer Abtastung die vorgegebenen Schwellen-

K) werte übersteigt, wird ein .Emulsionsfehlersignal Y generiert, das seinerseits den digitalen Logik- und Gatterschaltkreis 44 veranlaßt, ein Emulsionsfehler-Haltesignal X abzugeben und die Alarmvorrichtung 109 und das Verwerfen des Produkts auszulösen, wie es

r> vorausgehend für scharfrandige und diffusrandige Fehlsr beschrieben wurde. Dieses Signal hält die weitere zeitliche Mittelwertbildung an und ersetzt das zeitlich gemittelte Ausgangssignal durch ein »fehlerfreies Produkt«-Referenzsignal XX, das in dem Emulsionsfehler-Haltestromkreis 31 erzeugt wurde. Das »fehlerfreies Produkt«-Referenzsignal XX stellt das zuletzt /aufgetretene, genau kalibrierte, zeitlich gemittelte ' Signal vor der den Fehler enthaltenden Abtastung dar. Das Emuisionsfehler-Haltesignal X und das »fehlerfreies Produkt«-Referenzsignal XX bleiben bestehen, bis der Emulsionsfehler-Zustand 113a nicht mehr existiert, worauf der digitale Logik- und Gatterschaltkreis 44 das Emulsionsfehler-Haltesignal X löscht, wodurch die zeitliche Mittelwertbildung des Signals S wieder

μ einsetzt.

Aus dem Vorausgehenden erkennt man, daß die Erfindung in vielen verschiedenen Ausführungsformen angewandt werden kann, die von der verwendeten Strahlungsquelle (d. h. davon, ob die emittierte Wellenlänge im infraroten, ultravioletten oder sichtbaren Bereich des Lichtes liegt,) der Bauart des Überprüfungskanals (d. h. von der Verwendung der Reflexions- oder Transmissions-Arbeitsweise oder beider) und der Bauart des Fehlerdetektors (d. h. von der Verwendung von Fehlerdetektoren für scharfrandige, diffusrandige, sich über eine größere Dauer erstreckende Fehler oder jeder beliebigen Kombination dieser Fehler) abhängen, die für die Überprüfung von Band- oder Bahnprodukten aus Papier, Polymerisat, Glas, Folien od. dgl. erforderlieh sind. Das Format der Fehlersignale ermöglicht es außerdem, die Funktionen auf einem Computer in einfacher Weise auszuführen, die zur Beschleunigung der Produktabgabe erforderlich sind.

Hierzu ⁽) Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung von Herstellungsfehlern in einer bewegten Materialbahn, mit einer -. ein Abtaststrahlenbündel erzeugenden Lichtquelle, Ablenkeinrichtungen für das Abtaststrahlenbündel zur Erzeugung eines die Materialbahn quer zu ihrer Bewegungsrichtung wiederholt zellenförmig abtastenden Lichtflecks, einer photoelektrischen Emp- ι ο fangseinrichtung für das von der Materialbann ausgehende Licht, welche Schaltkreise zum Unterscheiden scharfrandiger und diffusrandiger Fehler sowie Diskriminatorschaltungen aufweist, einer von dem Abtaststrahlenbündel jeweils zu Beginn einer π jeden Abtastung vor der Materialbahn beaufschlagten Kalibriereinrichtung zur Erzeugung eines für den Rest der Abtastzeile aufrechterhaltenen und als Bezugswert für das nachfolgend von der Materialbahn abgeleitete Meßsignal dienenden Referenzsi- >o gnals sowie einer an die photoelektrische Empfangseinrichtung angeschlossenen Identifizierungseinrichtung für fehlerhafte Materialbahnbereiche, d a durch gekennzeichnet,

daß zur Erkennung scharfrandiger Fehler die >> Schaltkreise eine von dem Referenz- und dem Meßsignal beaufschlagte Differenzierschaltung (53) und die Diskriminatorschaltungen eine Einrichtung (52) zum Vergleich des differenzierten Meßsignals mit vom Referenzsignal abgeleiteten Schwellwerten so aufweisen,

daß zur Erkennung diffusrandiger Fehler die Schaltkreise eine Einrichtung (81,82,83) zur Bildung des logarithmischen Verhältnisses aus Meß- und Referenzsignal und die Diskriminatorschaltungen π eine Einrichtung (85) zum Vergleich des logarithmischen Verhältnisses mit vorgebbaren Schwellwerten aufweisen und

daß die Kalibriereinrichtung aus einem Strahlungsabschwächungsfilter (23) vorgegebenen Schwä- 4ii chungsgrades besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen von sich über eine Vielzahl von Abtastzeilen erstreckenden und durch eine Zunahme des Gleichanteils des Meßsignals ·τ> charakterisierten Fehlern die Schaltkreise eine Einrichtung (96) zur Feststellung der Differenz zwischen dem momentanen logarithmischen Verhältnis und dem Mittelwert dieses Verhältnisses über mehrere vorhergehende Abtastzeilen sowie eine ~>o Integrierstufe (96) für diese Differenz und die Diskriminatorschaltungen eine Einrichtung (101) zum Vergleichen des Ausgangssignals der Integrierstufe (96) mit einem vorgegebenen Schwellwert enthalten. ">>