DE2436110C3 - Vorrichtung zur Feststellung von Herstellungsfehlern in einer bewegten Materialbahn - Google Patents
Vorrichtung zur Feststellung von Herstellungsfehlern in einer bewegten MaterialbahnInfo
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Description
60
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung
von Herstellungsfehlerr) in einer bewegten
Materialbahn nach dem Oberbegriff des Patentansprudies 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,
zu erkennen.
Aus der US-PS 34 27 462 ist es bekannt, bei der fotoelektrischen Fehlerabtastung eine Kalibriereinrichtung
mit einem Strahlungsabschwächungsfilter i'orgegebenen
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 31 05 151 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 erziei'uaren 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 AMsführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert
Es zeigt
F i g. 1 in einem Blockschaltbild die Vorrichtung zur FeSiStellung 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,
F i g. 1B in einer schematischen Darstellung die
Strahlungsabschwächungsfilter-Untergruppe für die automatische Kalibrierung* die in dem Reflexionskanal
von F i gi i A verwendet wird,
Fig,2 in einem schematischen Grundriß den
WanderndepLichtfleck-Abtaster, den Laser* das Filter
für die automatische Kalibrierung (AUTOCAL) und die Untergruppe des die Strahlung zuführenden Stabsämmlers
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,
F i g. 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 Signalwellenformen,
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,
Fig.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. 7 A 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-Digital-Überprüfungssystem
dar, das eine Einrichtung enthält, die automatisch Abtastzeile für Abtastzeile
Nachweisschaltkreise für scharfrandige, diffusrandige und langer 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 Verwen- J5
dung 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 Abtastsirahlenbündel 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-Kalibrierungssigiial
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 5 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 Schaltkreisanordnung
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 aufzustellen.
F i g. 1A zeigt ein Dreikanal-Überprüfungssystem, bei
dem das obere Bündel 21 a und das untere Bündel 21 c die durchlaufende Bahn 22 jeweils in der Reflexionsbetriebsweise
Lbtasten, während das mittlere Bündel 2Xb die Bahn in der Transmissionsbetrif ',weise abtastet.
Eine Niehrkanai-uberprüfung wird ii>sb "sondere für
Produkte mit einem hohen Qualitätsstandard bevorzugt, wie z. B. Röntgenfilme, da Oberflächenfehler im
allgemeinen schneller durch die Untersuchung der reflektier.en 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 Überj>rüfungssystem
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
gestreute Strahlung von den darunterliegenden WaI-zenoberflächen verhindert Diese Bahntransportwalzen
sind so zueinander angeordnet, daß die Überprüfung der einen Seite der Bahn 22 in der Reflexionsbeiriebsv/eise
durch den untersten Kanal ausgeführt wird, während die Überprüfung der anderen Seite der Bahn in der
Refkxionsbetriebsweise durch den obersten Kanal ausgeführt wird. Die dazwischenliegenden Leeriaufwalzen
220 führen die Bahn 22 in der Weise, daß sie vertikal durch den Weg 21 b des in der Transmissionsbetriebsweise
abtastenden, horizontalen Bündels läuft.
Jeder Kanal von Fig. IA ist ein in sich abgeschlossenes
Überprüfungssystem, das im Fall des oberen Kanals seinen eigenen Laser-Abtasteraufbau 20a, AUTOCAL-Filteraufbau
23a und Strahlung zuführenden Stabsammler 32a besitzt, die in der genannten Reihenfolge relativ
zueinander angeordnet sind, wobei jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit dis genauen Positionen der
einzelr „n Komponenten zueinander weggelassen wurden.
In ähnlicher WeLe enthält der mittlere Transmis sionskanal einen Laserabtaster 2OZj, einen A UTOCA L-Filteraufbau
23i> und einen die Strahlung zuführenden Stabsammler 326, während der untere Kanal (Reflexion)
einen Laserabtaster 20c, einen AUTOCAL-Filteraufbau 23c und einen die Strahlung zuführenden Stabsammlsr
32c enthält
Die tatsächliche Konstruktion eines AUTOCAL-Filteraufbaus
23ac für einen Reflexions-Kanal ist in Fig. IB im Detail dargestellt, wobei der eigentliche
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 21ac
aufnimmt. Der hinter dem Filier 23c/ angeordnete
Spiegel 23/" reflektiert die abgeschwächte Strahlung
nach oben durch eine Öffnung 23gzu dem die Strahlung zuführenden Stabsamfnlef 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 32aceintreten. 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
die Breite der Bahn 22 zeigenden Pfeil angedeutet ist, um die Querabtastung zu Ende zu führen, während die
Bahn nach oben unter dem Stabsammler 32arund 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, 35b bzw. 35c dargestellt.
In F i g. 2 sind die wesentlichen Komponenten eines in der Transmissionsbetriebsweise arbeitenden Kanals in
ihrer relativen Anordnung dargestellt. Der A UTOCAL-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 der.i
Photomultiplier 33 trifft. Störendes Fremdlicht ist! 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-Abtastverfahren sind bekannt, z. B. aus US-PS 35 74 469.
Die Verwendung Strahlung sammelnder Stabsammlersystenie
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
■5 35 74 469 beschrieben wird, vermieden wird. Die zuletzt genannten, mehrfache Strahlungsreflekloren verwendende
Systeme besitzen Nachteile, da sie das Signal-Rauschverhältnis verschlechtern.
Ein kegelsturhpfförmiger, 3,96 m langer Acrylhafz-Stab 32 mit in Richtung zum photoeleklrischen 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 63 mm verwendet wirr!
Ein kegelsturhpfförmiger, 3,96 m langer Acrylhafz-Stab 32 mit in Richtung zum photoeleklrischen 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 63 mm verwendet wirr!
Die anfängliche Einjustierung der Position, der
in 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 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
Ebenheit des Signalsqckels aufrechterhalten bleibt
Bei Mehrkanal-Überprüfungssystemen der in Fig. IA gezeigten Art ist es nicht notwendig,
aufeinanderfolgende Signale mit gleichen Abständen zwischen ihren AUTOCAL- und Sockelkomponenten
zu erzeugen. Die Anordnung der AUTOCAL-Filtergruppen 23a, 236 und 23c gegenüber der Produktbahn
22 und den zugeordneten, die Strahlung zuführenden Stabsammlern 32a, 32b 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 jangzeitige Stabilität und eine Reproduzierbarkeit von
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 der Sockelhöhe 46 des Standardproduktes nahekommt
Kommerzielle Glas- und Gelatine-Abschwächungsfilter
neutraler Dichte wurden mit guten Ergebnissen verwendet Wegen seiner von Natur aus zeitlich
konstanten optischen Eigenschaften wird jedoch Glas bevorzugt
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 Reflexions- und Transmissionsanforderungen des speziellen
Produktes erfüllen, bereits zur Verfügung stehen und über eine große Bandbreite im wesentlichen unveränderliche
Strahlungsabschwächungseigenschaften besitzen.
Gemäß F i g. 1 ist eine geeignete Vorverstärkungs-
und automatische Verstärkungssteuerungsstufe 43 zwischen der PM-Röhre 33 und den Fehlererkennungsschaltkreisen
geschaltet Diese Stufe verstärkt die
7 8
Signalarnplitude und isoliert den Photomuitiplier 33 von einer Anzahl von Parametern, wie es durch die folgende
möglichen Beiastungseffekten der nachfolgenden Über- Gleichung wiedergegeben wird:
prüfungsstufen, während die automatische Verstärkungsregelung (AVR) sicherstellt, daß die Ausgangssi- f{x, t) = K(s, t)P(x, t)
gnalamplitude C innerhalb vorgegebener Grenzen 5
bleibt, damit Veränderungen der Laser-Intensität und wobei:
des Wirkungsgrades der PM-Röhre das Verhalten des
SystCifis nicht verschlechtern, „ I0 (t) Rf (() G0 (<) Gc (t)
prüfungsstufen, während die automatische Verstärkungsregelung (AVR) sicherstellt, daß die Ausgangssi- f{x, t) = K(s, t)P(x, t)
gnalamplitude C innerhalb vorgegebener Grenzen 5
bleibt, damit Veränderungen der Laser-Intensität und wobei:
des Wirkungsgrades der PM-Röhre das Verhalten des
SystCifis nicht verschlechtern, „ I0 (t) Rf (() G0 (<) Gc (t)
Gemäß den Fig. 1 und 4 enthält der Digital-Logik- ^ ~ &Js~t)
und Tofschaltkreis 44 einen Zählerabschnitt 44a, einen 10
Decoderabschnitt 44b und einen Logik-Abschnitt 44c wobei:
und erzeugt alle Zeitgattersignale für den nachfolgend
Decoderabschnitt 44b und einen Logik-Abschnitt 44c wobei:
und erzeugt alle Zeitgattersignale für den nachfolgend
beschriebenen Analog-Abschnitt Ein nicht gezeigter x = Entfernung quer über die Bahn
Schaltkreis innerhalb des Schaltkreises 44 konditioniert / = Zeit
die Fehlefsignale zusätzlich in der Weise, daß durch sie 15 s = Breite des Lichtflecks und
ein Computer zum Einschalten einer Warnvorrichtung, P(x,t) ist die Produkteigenschaft
zum Auslösen der Kennzeichnung-, Schlitz- und h(t) ist die Intensität der Strahlungsquelle
Schneidvorgänge, die notwendig sind, um an einer R/(t) ist das Reflexionsvermögen des Abtastspiegels „
geeigneten Sieiie des Feriigsieiiungsvorganges ein "Go(O ist tier Gewinn des optischen Systems
fehlerhaftes Produkt von fehlerfreien oder annehmba- 20 G^t) ist der Gewinn des elektrischen Systems
ren Produkten zu trennen, und zum Ausführen einer Q(s,t) ist die Strahlungsverteilung des wandernden
Datenanalyse auf Grund der entdeckten Fehler zu Lichtflecks über seine Breite,
steuern.
steuern.
Fig.4 zeigt die notwendigen Ein-und Ausgänge des Beispiele von Ursachen für Schwankungen der
Schaltkreises 44, die mit Buchstaben bezeichnet sind und 25 Lichtquellenintensität, k(t), 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
C 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, Go(O, 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, G^t), aus Veränderungen der Eigenschaften i
N für diffusrandige Fehler zu generieren. Das elektronischer Komponenten des Vorverstärkers und j:
Überprüfungsgattersignal / und das Produktgattersi- der Detektorstufen entstehen. Die Strahlungsverteilung |
gnal Q werden in ähnlicher Weise gebildet, abgesehen 40 des Lichtfleckes, Q(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 A"wird 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 Q(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 &(s,t) \st 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 θ(ε,ί) auf den
AUTOCAL-Impulses 45 fällt, der 1 bis 2 Mikrosekunden gleichen Fehler schwächer anspricht
schmal sein kann. 60 Der Detektor-Schaltkreis 24 für scharfrandige Fehler
Fig.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 Ek
abtastenden Lichtflecks eingegrenzt werden können,
abtastenden Lichtflecks eingegrenzt werden können,
erkennt Ein typischer scharfrandiger Fehler ist als das 65 " f(x,t) _ ^,_ {S dP(x,t)
gezackte Signal 50 in dem Sockel 46 der elektrischen d.x «■·».'! ^x
Signalwellenform C gezeigt Die Amplitude dieses
Signalwellenform C gezeigt Die Amplitude dieses
Sockelsignals 46 ist, ausgedrückt als f(x,t), 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 f'er 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 Rßcksetzimpuises G des
Abtastendes endet. Der bipolare Diskriminator 52 verwendet den normierten Wert Vacal der Stufenfunktion
£?, um Schwellenwerte 61 in der Wellenform F für das Erkennen von Spitzen D negativer, 56a, 566 und
positiver, 60a, 60b, Polarität einzurichten, die sich aus der Differentiation der Wellenform C ergeben, wobei
der normierte V^ott-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' 560', 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,
fpEr(x,t), zugeordnet ist, und verschwindet in dem
Unterscheidungsverfahren. Dies erkennt man aus den folgenden Beziehungen, die die Arbeitsweise des
bipolaren Diskriminators 52 festlegen:
dx
dx
> 0
wobei
J'P
fACAl(XJ) = K(s,t)PACAL{x,t)
und
PPED(x,t) die Produkteigenschaft und
Pacal{xJ) die Charakteristik des AUTOCAL-^ilters
ist
Da K (s,i) nien\uls Null wird, wird dieser Ausdruck
nur Null, wenn
abs (f
\dx
und
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 (J^-')
> flbs
ACAL\X·'!
die Amplitude des digitalen Ausgangssignals unabhängig von Änderungen von K(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.
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.
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 HH für scharfrandige Fehler
im wesentlichen geprüft wird. Es wurde das Rückflankensignal gewählt, da das Vorderflankensignal zu früh
auftritt, um durch Torimpulse gesteuert zu werden (es ist
diese letztgenannte Flanke, die die Bildung des AUTOCAL-Torsignals ////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 Fdärgestellt ist
Die Gatterschaltung 62 (Fig.5) für scharfrandige
Die Gatterschaltung 62 (Fig.5) für scharfrandige
so Fehler verwendet das Überprüfungsgattersignal /, um sicherzustellen, daß nur die Signale der nachgewiesenen
scharfrandigen Fehler, ausgenommen solche, die in einem sehr schmalen Streifen (etwa 24 mm Breite)
entlang des vorderen Randes des Produktes und 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", 566" und 606" mitführt. Die Vorderflanke des Sockels 46 wird nicht von dem Tor
erfaßt, da sie ein Signal erzeugen würde, das als ein Fehler registriert würde, da die Logik so aufgebaut ist,
daß das Rückflankensignai zur Erzeugung einer Eins-Zählung, wodurch ein normales Produkt angezeigt
wird, einer Zählung von zwei oder mehr, wodurch ein fehlerhaftes Produkt angezeigt wird, und einer NuIi-Zählung,
wodurch eine Überlappung oder das Vorhandensem 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
<<def 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 ι ο
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 Rückfianken-Spike
51 des differenzierten AUTOCAL-Impulses 45. Is
Immer wenn die Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen 65a und 656 des Differentialverstärkers 65,
Κ-;*— Vk-ίΛ
>0 ist. schaltet der Transistorschalter 70 ein und, wenn V«*- ^656 ^ 0 ist, so schaltet er ab. Da die
Spannung an t'sm 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 65a zu erscheinen beginnt, geht der Wert der
Potentialdifferenz V^3- V&b durch Null, worauf der
Transistorschalter 70 öffnet und die Spannung am Kondensator 66 gehalten wird.
Auf diese Weise folgt die Spannung am Kondensator 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
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-Stufeniunktion 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 Produktqualität-Schwellenwert
manuell auf einen vorgegebenen Wert, der auf früheren Ergebnissen umfangreicher
statistischer Prüfungen des speziellen zu prüfenden Produkts basiert
Im Gegensatz zu scharfrandigen Fehlern, die wie 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 nicht durch Differenzieren des Produktsockels feststellbar
ist, ist der langer andauernde Fehler, wovon ein
Beispiel für photographische Filmerzeugnisse der Zustand einer unebenen oder ungleichmäßigen Emulsion
ist, dessen Merkmal [I) ein geneigter Produktsockel oder (2) eine langsame Änderung der Sockelhöhe von
Abtastung zu Abtastung ist Das Nachweisen oder Erkennen von Fehlern größeren Umfangs wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf die Emulsionsfehler-Schaltkreise beschrieben. In jedem Fall erfordert das
konsistente Nachweisen jeder der drei Fehlerhauptklassen, daß den kurzzeitigen und langzeitigen Schwankungen
des Überprüfungssystems, die oben beschrieben wurden, besondere Aufmerksamkeit geschenkt wird.
F i g. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform von Prozessor 25- und Detektor 26-Schaltkreisen für
diffiisrandige 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 7ü für diffusrandige Fehler besteht darin, diese Kompensation
oder Ausbilancierung 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 F i g. 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 fe 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(U), 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 Weller formen
C, N bzw. P entsprechen, sind vergröberte
Darstellungen der AUTOCAL-Signalformen für diffusrandige Fehler. Der AUTOCAL-Prüf-Haltestromkreis
76 hält diesen Bezugswert, A(t\), bis er durch den nächsten, A(% ersetzt wird. Gleichzeitig folgt ein
Nachlauf-Haltestromkreis 80 den Schwankungen des Produktsockels, P(x,h), der infolge des Produktgattersignals
Q durchgelassen wird, und hält den Produkt-Endwert P(x,t\), bis das nächste Produkt-Gattersignal Q
auftritt, wodurch Pfx,t2) 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-Ä-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,
(-)\og[P(x,tyA(tJ\,
der durch die Signalwellenform S dargestellt wird, zu
bilden.
Da die P(x,t)- und Λφ-Signale beide durch den
gleichen Systemproportionalitätsfaktor ATfs^beeinfluBt
werden, kürzt sich dieser Faktor bei der Bildung des Verhältnisses heraus und enthält die Wellenform S
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
23Adie 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 S verdeutlicht
den Fall, in dem die Fehler angehoben wurden.)
Jeder Unterschied zwischen Signalwerten V\ und V7
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 speziell.- 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 (F i g. 2) ist daher notwendig, um ein ebenes Sockelsignal zu erzeugen.
Nach dem Durchgang durch ein Hochpaßfilter 84, das die Gleichspannungskomponente aus dem Eingangssignal
S entfernt, wird die Wellenform Γ 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 74f>. 756 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 Emuisionsfehler zu
veranlassen, die Empfindlichkeit des anschließend beschriebenen Emulsionsfehlerdetektors 30 zu verbes
sern.
Wie vorausgehend erwähnt, sind Emulsionsfehler schwierig nachzuweisen. (Emuisionsfehler sind cn
Beispiel für eine der unterschiedenen Hatiptklassen von
Fehlern größeren Umfangs oder längerer Dauer.) F i g. 7 zeigt zusammen mit den in F i g. 7A 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 Sockelhohe plötzlich über die Höhe des AUTOCAL-lmpulses 45 ansteigt
(Umgekehrt würde ein vergleichsweise niedriges Sockelsignai eine dicke Emulsion oder eine Überlappung
wiedergeben.) Jedoch weder der Detektor für scharfrandige Fehler noch der vorau-gehend 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 Emulsionsfehlerdetekiior 30 arbeitet in der
Weise, daß er das augenblickliche, logverarbeitete und kalibrierte Signal S mit seinem zeitlich über mehrere
Abtastungen gemittelten Wert U in der Weise vergleicht, daß die sich ergebende über die Zeit
aufintegrierte Differenz zum Erkennen eines Fehlers verwendet wird. Wie vorausgehend erwähnt, kann für
verbesserte, zeitlich gemittelte Werte eine Einrichtung (nicht gezeigt) verwendet werden, die beim Auftreten
von Signalen W (F i g. 6) für diffusrandige Fehler das Emulsionsfehler-Haltesignal Xauslöst Dies stellt sicher,
daß im wesentlichen nur das fehlerfreie Produkt zur Bildung einer em fehlerfreies Produkt wiedergebenden
jo Vergleichsnorm verwendet wird.
Das logverarbeitete Verhäitnissignal S (F i g. 7 und
7A), das von dem vorausgehend beschriebenen Prozessor 25 für diffusrandige Fehler erhalten wird, hat eine
Anfangsamplitude V0 und gelangt über einen FET-
ji 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 5, der durch eine Wellenform Umit einer Amplitude Vave, die
etwa gleich V0 ist, dargestellt ist.
Die Differenz /wischen den Amplituden der beiden Signale S und U wird durch den Differenz-Zeitintegrator-Schaltkreis
96 v. ährrr.d der Zeitdauer, während der
dieser Schaltkreis durch das Produktgattersignal Q erregt ist. zeitlich integriert. Am Ende jeder Produktab-•astung
schaltet der Rücksetzimpuls C den Integrator-Schaltkreis % in der Weise, daß sein Ausgangssignal
zum Grundlinienwert zurückkehrt wodurch der aufgesammelte Wert zur Erzeugung der Ausgangswellenform
V entladen wird. Wenn das Signal V die eingestellten Schwellenwerte 100 der Wellenform Win
dem bipolaren Diskriminator 101 übersteigt wie es bei 93a gezeigt ist. wird ein entsprechendes positives
Fehlersignal 93f> in der Wellenform Y erzeugt.
Fehlersignale negativer Polarität erzeugen entsprechende negative Gegenstücke in der Wellenform Kund
die Signaldauern entsprechen bei beiden Polaritäten der Schwere der Fehler. Der Abschnitt 102 der Emulsionsfehlerlogik
nimmt das Emulsionsfehlersignal Y auf und erzeugt als Antwort das entsprechende Alarm- und
Produktausstoß-Signal 109, wie es vorausgehenden für
die Klassen der scharfrandigen Und diffusrandigen Fehler beschrieben wurde, und veranlaßt ebenso den
digitalen Logik' und Gatterschaltkreis 44c; ein Emul·
sionsfehler-Haltesignäl Xzü erzeugen.
Das Signal X hat mehrere Wirkungen, nämlich (1) öffnet es den FET-Schalter Nr, 1,94, und (2) veranlaßt es
den Zeitmittel-Haltestromkreis 95, die Mitteilung des
logverarbeiteten Signalverhältnisses S einzustellen und dieses Signal durch ein »fehlerfreies Produkt-Referenzsignal
XX mit der Amplitude V^vezu ersetzen, das
durch den Emulsionsfehler-Haltestromkreis 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. I1 94, geschlossen wird und der
Zeitmittel-Haltestromkreis 95 seine Arbeit wieder aufnimmt
Das Aufrechterhalten einer langzeitigen Stabilität der »fehlerfreies Produkt«-Signalamplitude X^ 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 Ernulsionsfehler-Haltesigna! 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,
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
X auf den Grundwert befindet, dann jedoch auf einen Wert VA ve springt, der der letzten
bekannten zeitgemittelten Signalamplitude 110 vordem
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
5 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 U 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 LaserbündeUAbtastungen eines normalen, annehmbaren Produktes
ergeben, während die Wellenformeti 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-Abtastung 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 Prüfstrshles ist und einen Rücksetzimpuls
G auslöst, der durch den digitalen Logik- und Gatterschaltkreis 44 erzeugt wird. Der Höhenunterschied
zwischen den beiden Abtasiende-Impulsen 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
C1 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-Gattersigiiäi // für scharirandige 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 115,111 a und das eine positive Fehlerspike
1116 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 Fehierspikes, Wodurch es für fehlerhaftes Material möglich wird, als angenommenes
Produkt die Prüfung zu durchlaufen,) Der
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 N 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 S des Logarithmus-Verhältnisses wird
dem Detektor 26 für diffusrandige Fehler zugeführt, der die Gleichspannungskomponente ausfiltert, die verbleibende
Wechselspannungskomponente diskriminiert und unter Verwendung des Froduki-_,attersignals Q das
diskriminierte Signal in de- Weise steuert, daß diffusrandige Fehler-Signale tile; 112 -und H2b 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 scharfrandigen Fehlers 111, der von dem Detektor 24 für scharfrandige Fehler
zur Erzeugung der Signale 111a und 111£ nachgewiesen
wurde, den Schwellenwert 86 für diffusrandige Fehler [Wellenform TTvon F i g. 6] übersteigt, wird er auch als
ein diffusrandiger Fehler lllc 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 S 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 Produktgattersigna] 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 Schwellenwerte 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
vorausgehend für scharfrandige und diffusrandige Fehler 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
Frodukt«-Referenzsignal XX stellt das zuletzt /aufgetretene, genau kalibrierte, zeitlich gemittelte
' Signal vor der den Fehler enthaltenden Abtastung dar. Das Emulsionsfehler-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 S:gnals S wieder
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 dtr 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.
Hier/u l> Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:1, Vorrichtung zur Feststellung von Herstellungsfehlern in einer bewegten Materialbahn, mit einer ι ein Abtaststrahlenbündel erzeugenden Lichtquelle, Ablenkeinrichtungen für das Abtaststrahlenbündel zur Erzeugung eines die Materialbahn quer zii 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 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 abgeleime Meßsignal dienenden Referenzsignals sowie einer an die photoelektnsche 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 Differenziers-haltung (53) und die Diskriminatorschaltungen eine Einrichtung (52) zum Vergleich des differenzierten Meßsignals mit vom Referenzsignal abgeleiteten Schwellwerten jo lufweisen,daß zur Erkennung r'iffusra'diger Fehler die Schaltkreise eine Einrichtung (81,82,83) zur Bildung des logarithmischen Verhältnisse ·. aus Meß- und Referenzsignal und die Diskriminatorschaltungen eine Einrichtung (85) zum Vergleich des logarithmischen Verhältnisses mit vorgebbaren Schwellwerten «ufweisen unddaß die Kalibriereinrichtung aus einem Strahlungs- »bschwächungsfilter (23) vorgegebenen Schwächungsgrades 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 charakterisierten Fehlern die Schaltkreise eine Einrichtung (96) zur Feststellung der Differenz zwischen dem momentanen !ogarithmischen Verhältnis und dem Mittelwert dieses Verhältnisses über mehrere vorhergehende Abtastzeilen sowie eine Integrierstufe (96) für diese Differenz und die Diskriminatorschaltungen eine Einrichtung (101) zum Vergleichen des Ausgangssignals der Integrieritufe (96) mit einem vorgegebenen Schwellwert enthalten. ■>">
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