DE2828480A1

DE2828480A1 - Verfahren und vorrichtung zur feststellung von unregelmaessigkeiten in bewegten materialbahnen

Info

Publication number: DE2828480A1
Application number: DE19782828480
Authority: DE
Inventors: Sinaai Belgien Ir Beeck
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1979-01-11
Also published as: GB2004057A; US4226538A; BE868526A; FR2396287A1; GB2004057B; FR2396287B1; JPS5414293A

Description

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AGFA-GEVAERT 5090 Leverkusen, Bayerwerk

AIiTIENGESELLSCHAFT

Patentabteilung HRS-kl

2 8. JUN11978

Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Unregelmäßigkeiten in bewegten Materialbahnen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung von Unregelmäßigkeiten in bewegten Materialbahnen. Die Erfindung kann durch Verwendung einer Strahlungsquelle, einer Lenkungseinrichtung der Strahlung auf das Material sowie einer Photozellenreihe zur Feststellung von Abweichungen in der Strahlung an verschiedenen Stellen der Materialbahn nach Durchlassen der Strahlung durch bzw. nach Abfangen der Strahlung von der genannten bewegten Materialbahn durchgeführt werden.

Eekannte Geräte arbeiten bei der Ermittlung von fleckenartigen Unregelmäßigkeiten zufriedenstellend, da der Durchgang eines Fleckens und die Strahlungszone der Materialbahn ein plötzliches und somit relativ hohes Frequenzsignal im Ausgang der entsprechenden Photozelle verursacht.

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Das Signal,- das von der Photozelle, deren Verstärkerschaltung nit Wechselstrom gespeist ist, herrührt, wird ohne erhebliche Verformung weitergeleitet und verstärkt.

Ss ist hierbei jedoch eine Änderung im Ausgangssignal einer Zelle nicht feststellbar, solange sich der Fleck im Strahlengang befindet. Treten keine Abweichungen auf, so ist das Signal elektrisch als ein Gleichstromsignal anzusehen, das infolgedessen im wechseistrom-geschalteten Verstärker nicht verstärkt wird.

Fleckenartige Unregelmäßigkeiten können in einem bewegten Bandmaterial durch Verwendung von Gleichstromverstärkerschaltungen für Photozellen ermittelt v/erden. Zur Erreichung einer sicheren Funktion der Gleichstroinschaltung sind jedoch komplizierte und teure Schaltungen erforderlich. Darüber hinaus muß die Strahlungsquelle sorgfältig gesteuert werden, um eine absolut konstante Abstrahlung sicherzustellen, damit ein konstanter Gleichstrciuausgangspegel bei der Photozelle eingehalten wird. Aus diesem Grunde wird eine solche Gleichstromschaltung für die in Frage stehenden Prüfeinrichtungen in der Praxis nicht benutzt.

Bekannt ist auch eine Lösung, wobei die Photozellenreihe in Längsschwingungen versetzt wird. Durch diese Schwingungen werden die durch einen Fleck hervorgerufenen, viel oder wenig durchlassenden und/oder reflektierenden Zonen von einer Photozelle auf die nächstliegende übertragen. Erstreckt sich ein Fleck über mehrere Photozellen, so geht der Fleckenrand auf die nächste Photozelle

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über. Die Schwingung der Zellenreihe bewirkt eine Modulation des Ausgangssignals aller Photozellen, 'und zvar durch ein Signal, dessen Frequenz derjenigen der schwingenden Photozellen gleichkommt. Die beschriebene Anordnung arbeiter bei der Suche nach fleckenartigen Fehlern zufriedenstellend, weist aber doch folgende Nachteile auf: die elektrischen Anschlüsse der einzelnen Photozellen an festen Schaltungen müssen flexibel sein, um die Hin- und Herbewegung der Photozellenreihe zu ermöglichen; solche flexiblen Anschlüsse erfordern eine sehr sorgfältige Auslegung, und sind trotzdem durch eventuelle Kabelschäden unzuverlässig im Dauerbetrieb. Darüber hinaus enthält die oszillierende Photozellenreihe keine Mittel um die betreffenden Winkelempfindlichkeiten der verschiedenen Photozellen genau miteinander auszugleichen; es kann also geschehen, daß eine bestimmte Zone des Bandmaterials verschiedene Ausgangssignale abgibt, und zwar in Abhängigkeit der Photozelle, durch welche sie während der Oszillierung der Zellenreihe "gesehen" wird.

Schließlich erzeugt als Folge der nicht gleichmäßigen Winkelempfindlichkeit einer Zelle eine gegebene Bandnaterialzone ein Ausgangssignal auf eine bestimmte Photozelle, wobei dies von der jeweiligen seitlichen Lage der Zelle während ihres Oszillierens abhängig ist, oder anders ausgedrückt - das Ausgangssignal der Zelle ist mit einer gewissen Einschränkung eine Funktion des Winkels, in welchem die gegebene Bahnmaterialzone von der Zelle "gesehen" wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes

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Verfahren und eine Vorrichtung für das Auffinden von Unregelmäßigkeiten oder anderen, insbesondere streifenförmigen Fehlern in einem bewegten Bandmaterial zu schaffen, Vielehe die Nachteile der obengenannten Vorrichtung und ihrer Anwendung vermeiden.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die sich auf einfacher Weise in vorhandenen, photoelektrischen Einrichtungen zum Detektieren von Flecken in laufenden Materialbahnen einbauen läßt und die Detektionsleistung solcher Geräte auch auf streifenfömigen Fehlern erweitert.

Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist weiterhin das Schaffen einer Vorrichtung, dessen Ausgangssignal ein FM-Signal sein kann, und zwar mit einer relativ breiten Abtastung, in welcher ein begrenztes Frequenzband die aufzufindenden Fehler mit genügender Genauigkeit erfaßt, wobei sich das breite Band weit über das Band erstreckt, in welchem sich die meisten durch Materialflattern verursachten Störfrequenzen (ca. 10 bis 30 Hz) befinden.

Erfindungsgemäß wurde ein neuartiges Prüfverfahren für Bandmaterial zur Feststellung von Fehlern (z.B. flecken- und streifenartigen Unregelmäßigkeiten), die die strahlur.gsdurchlässigen bzw. -abfangenden Eigenschaften des Bandmaterials beeinflussen, oder zur Bestimmung der Lage solcher Fehler entwickelt, wobei die Materialbahn in ihrer eigenen Ebene über einen projizierten Strahlungsweg verschoben wird, der sich mit der Ebene des Bandmaterials in einem Bereich schneidet, der in mindestens einer Richtung in diese Ebene hineinragt, und wobei die Strahlung

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durch verschiedene Abschnitte einer Anzahl von nebeneinander entlang der genannten Schneidezone liegenden zu-V7achsahnliehen Unterzonen wechselweise durchgelassen bzw. abgefangen wird, wobei die sich ergebende, modulierte Strahlung von einer Reihe von Photozelien erfaßt wird, die alle mit einem Überwachungsfeld versehen sind, dessen Länge, gemessen in Richtung der angegebenen Zonenrichtung, eine ganze Zahl als Mehrfaches einer der genannten Zuwachszonen ergibt, wobei modulierte Wechsel-Stromsignale von den Photozellen abgeleitet v/erden.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Srfassung von flecken- und streifenförmigen Unregelmäßigkeiten in einem bewegten Bandmaterial besteht aus einer Strahlungsquelle zur Lenkung von elektromagnetischer Energie über mindestens ein Teil der Materialbahnbreite, aus einer Reihe festangebrachtet, strahlungsempfendlicher Photozellen, die entsprechend der Querrichtung zum Eandmaterialverlauf gleichmäßig verteilt sind, um die Strahlung von der Energiequelle nach Modulation dieser S tr ah-lung durch das bewegte Bandmaterial zu empfangen, aus einer Rastereinrichtung, die im Strahlungsbereich in Richtung auf die Photozellen hin angeordnet ist, um ein periodisches Abfangen und ein periodisches Durchlassen de; Strahlung entlang den benachbarten Zonen, die in einer zu den Photozellen parallelen Richtung angeordnet sind, zu ermöglichen, und Mitteln zur Kontrolle der Rastereinrichtung zum Steuern der Wechsel zwischen Strahlung abfangenden und Strahlung durchlassenden Zonen, wobei die Rasterperiode l/X-mal der Feldlänge einer Photozelle entspricht (mit X als ganze Zahl) und mindestens gleich 5 beträgt.

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Der Begriff "streifenförmige Unregelmäßigkeiten" beschränkt sich nicht nur auf solche Fehler, die als strichartige Markierungen und ähnliche bekannt sind. Er umfaßt ebenfalls solche Fehler, die als Flecken au.ftreten und als nachhaltige Fehler betrachtet werden können, die infolgedessen elektrische Gleichstromsuchsignale erzeugen.

Der Befriff "Feldlänge einer Photozelle" bedeutet die Länge, die man über die Schnittlinie des Überwachungs— ID feldes einer Photozelle und die Ebene eines Rasters erreicht, wobei die genannte Länge auf der Ebene genessen wird, und zwar in einer zur Photozellenreihe parallel verlaufenden Richtung.

Der Begriff "Rasterperiode" bedeutet die Länge von nur einer Rasterperiode, d.h. die Gesamtlänge einer die Strahlung durchlassenden und einer angrenzenden, die Strahlung auffangenden Zone.

Der Begriff "Materialbahn" wird hier für eine Vielzahl von verschiedenartigem Streifenmaterial benutzt, das abschnittsweise oder kontinuierlich der Vorrichtung zugeführt werden kann, sowie für Bahnen, die mehrere hundert Meter lang sind oder endlos hergestellt v/erden.

Der Begriff "Modulation der genannten Strahlung durch das sich weiterbewegende Bandmaterial" wird ebenso für die Durchlassung der Strahlung durch das Bandmaterial angewandt, wobei sich die Strahlungsquelle und die strahlungsempfindlichen Zellen auf verschiedene Seiten

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der bewegten Materialbahn befinden, als auch für die Reflexion der Strahlung auf einer Zone der Materialbahn, wobei die Strahlungsquelle und die Photozellen auf einer Seite der Materialbahn angebracht sind.

Die Rastereinrichtung besteht aus einen beweglichen Gitter, das mit einer Vielzahl, wechselweise die Strahlung auffangenden Flächen und von strahlungsdurchlessenden Flächen versehen ist und das so angebracht ist, daS eine beschränkte, seitliche Bewegung auf seiner eigenen Ebene möglich ist, aus einem stationären Gitter., das mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist, deren Lage der Lage der Photozellen entspricht, so daß das Gitter die Funktion einer Blende übernehmen kann, in dain die Winkelempfindlichkeit aller Photozellen auf eine ganze Zahl von Perioden des beweglichen Gitters beschränkt wird, sowie aus einer Einrichtung zur Inschwingungsetsung des beweglichen Gitters über eine Strecke, die mindestens einer Periode des beweglichen Gitters entspricht.

Die Photozellen werden mit einer beschränkten Bewegungsmöglichkeit in einer Richtung senkrecht zur Ebene des stationären Gitters verschoben, um eine genaue Einstellung der Winkelempfindlichkeit aller Zellen in übei~einstimmung mit einer gleichen Flächenanzahl des beweglichen Gitters zu erreichen.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

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Fig. 1 ein schertiatisches Perspektivbild der optischen Einrichtung in einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Geräts,

Fig. 2 die optische Einrichtung aus Fig. 1 mit Sicht auf eine Ebene senkrecht zu der des zu prüfen

den Filir.s und die Strahlungslinie auf den Film, wobei die Strahlungsquelle und die Linsen nicht berücksichtigt wurden,

Fig. 3 einen Teil eines Films mit einem streifenförmi-"i° gen Fehler der sich hinter einem Raster in einer

ersten Position bewegt, und

Fig. 4 den gleichen Filmabschnitt wie in Fig. 3, wobei jedoch der Raster um eine Zone nach rechts verschoben wurde,

Fig. 5 ein Abschnitt auf der Linie 5-5 in Fig. 6 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 6 ein Ausschnitt aus der Linie 6-6 der Ausführungsform gemäß Fig. 5,

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Teil beweglichen Raster der Ausführungsform aus Fig. 5 und Fig. 6 auf der

Linie 7-7 in Fig. 5, und

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung der Winkelempfindlichkeit einer Photozelle in einer senkrecht und quer zum Film verlaufenden Ebene.

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Entsprechend der schematischen Darstellung der optischen Einrichtung in Fig. 1 und 2 wird die Strahlung aus einer Strahlungsquelle 10 durch eine zylindrische Linse 11 gebündelt, um eine transversale Strahlungslinie 12 auf einer Materialbahn 13 zu bilden, wobei die Materialbahn durch eine nicht gezeigte Vorrichtung transportiert und senkrecht nach oben geführt wird.

. Bei ihrem Durchgang durch die Materialbahn 13 wird die Strahlung in Abhängigkeit von den Absorptionseigenschaften des Bandmaterials bzw. von einer oder mehreren auf einem Film aufgebrachten Schichten abgeschwächt. Die so an der gegenüberliegenden Seite der Materialbahn 13 gebildete Strahlungslinie wird mittels einer Reihe von strahlungsempfindlichen Photozellen 14 analysiert, die in gleichen Abständen in Querrichtung der Bahn verteilt sind.

Zwischen der Materialbahn 13 und den strahlungsempfindlichen Photozellen 14 ist im Strahlungsweg in Richtung auf die Zeilen hin ein Raster 15 vorgesehen, um ein periodisches Auffangen und Durchlassen der Strahlung an benachbarten Flächen zu ermöglichen, die in einer Richtung parallel zu den Photozellen verteilt sind und deren Breite gleich sein kann.

Gemäß der Abbildung nach Fig. 2 besteht der Raster aus einem Gitter 16, das mit einer Vielzahl von benachbarten, die Strahlung auffangenden Flächen 17 und die Strahlung durchlassenden Flächen 18 versehen ist. Das Gitter kann in einer Richtung parallel zum Film und zur Photozelien-

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reihe entsprechend Pfeil 19 seitlich bewegt werden-

Darüber hinaus befindet sich zwischen dem beweglichen Gitter 16 und den Photozellen 14 ein stationäres Gitter 20, das mit Strahlungsdurchlassenden Flächen 21 und Strahlungsabsorbierenden Flächen 22 versehen ist. Die strablung-sdurchlassenden Flächen 21 stircmen mit der Lage der entsprechenden Photozellen überein, so daß das stationäre Gitter 20 eine Blende bildet, die das Überwachunsfeld alier Zellen auf einer Fläche eingrenzt, die aus der Zellenreihe 14 und der Strahlungsiinie 12 besteht. Das Überwachungsfeld einer Zelle wird in der Fig. 2 durch den Winkel ς/, angegeben. Es kann festgestellt werden, daß die Winkelempfindlichkeit so ausgebildet ist, daß eine leichte Überlappung der durch die Zellen "gesehenen" Flächen sowie durch die Überlappungsstrecke a. in Fig. 2 angegeben, stattfindet.

Eine solche leichte Überlappung kann auch auf der Fläche des beweglichen Gitters auftreten. Aus Gründen der Vereinfachung jedoch wurde diese Überlappung in Fig. 2 nicht dargestellt.

Erfindungsgemäß entspricht die Rasterperiode der Rastereinrichtung 1/x-mal der Feldlänge einer Photozelle. Diese Länge ist in der Fig. 2 mit dem Buchstaben L gekennzeichnet, und im vorliegenden Beispiel ergibt sich also X = 2, da jede Photozelle zwei Perioden des beweglichen Gitters 16 deckt.

Es ist ersichtlich, daß die von einer Photozelie empfangene Strahlungsmenge halb so groß ist, wie sie es beini

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Fehlen des Rasters sein würde. Dies wird in der Fig. schematisch dargestellt, und zwar durch eine Zone 23 auf einer Strahlungslinie 12, die auf eine Zelle 14 übertragen wird, und durch eine Zone 24 mit einer gleichen Länge, deren Strahlung jedoch auf ihrem Weg zu einer Zelle 14 durch die Fläche 17 des Rasters abgefangen wird.

Da das bewegliche Gitter 16 in Pfeilrichtung 19 schwingt, z.B. durch einen Motor 26 über Arm 27 betätigt (siehe auch Fig. 1) wird die Strahlung von Zone 23 durch die Flächen 17 des Gitters 16 wechselweise aufgefangen, v/ährend die Strahlung von Zone 24 wechselweise durch die Flächen 18 des Gitters 16 durchgelassen v/erden. Der gleiche Vorgang findet bei all den anderen ensprechenden Zonen auf der Strahlungslinie 12 statt.

In den Fig. 3 und 4 wird die Ermittlung eines streifenförmigen Fehlers 28 auf der Materialbahn 13 mittels des beschriebenen Aufbaus dargestellt. Mit 13 ist ein Abschnitt bezeichnet, auf welchem eine Strahlungslinie - gestrichelt - von hinten projiziert wird und ir.it 16 ein Raster mit einem beweglichen Gitter wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Das Gitter ist ein wenig oberhalb des Bahnabschnitts 13 angeordnet, und das Auge des Betrachters nimmt in der Tat die Stelle einer Photozelle ein.

Bei der Materialbahn kann es sich z.B. um einen Träger aus Polyäthylenterephthalten handeln, auf der eine Haftschicht bzw. eine oder mehrere andere Schichten, z.B.

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lichtempfindliche/ photographisehe Schichten, aufgetragen sinä. Aufgrund der streifenförmigen unregelmäßigkeit 28, die sich etwa in der Mitte des dargestellten Filmteils befindet und die möglicherweise durch eine scharfe Kante oder ähnliches verursacht wurde, wobei die Filmschicht beim Transportieren abgekratzt wurde, gilt der FiIn als beschädigt. Es ist offensichtlich, daß die Helligkeit der Strahlungslinie 12, die an der Fiirr.oberflache dem Augen des Betrachters gegenüber erzeugt wird, größer sein wird an der Stelle, an der die Linie 12 durch den Streifen 23 gekreuzt wird, da die Strahlungsabsorption durch die verschiedenen Filmschichten dort geringer ist als an jedem anderen Punkt auf der Linie 12. Wird nun das bewegliche Gitter 16 rach rechts über eine der Breite

1,5 einer Rasterfläche entsprechenden Distanz (siehe Fig. 4} verschoben, so ist die betreffende Stelle des Streifens für das Auge verdeckt. Die Bewegung des Gitters 16 übt also einen Modulationseffekt auf die Helligkeit eines jeden Punktes der durchgelassenen Strahlungslinie aus.

Das bei Findung eines Streifens erzeugte, spezifische Signal besteht aus einem FM-Signal mit breitem Hub.

Die Frequenz, die erreicht wird, wenn der Raster die Höchstgeschwindigkeit erreicht, wird durch die Formel gegeben.

max

hierbei bedeutet:

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A - Schwingungsamplitude des Rasters f - Schwingungszahl des Rasters
L - Feldlänge einer Photozelle

X - Anzahl der durch eine Photozelle gegebenen Rasterperioden.

unter Betriebsbedingungen wie z.B. A = 10 iran,
f = 5 Hz
L =18 mm,
10X= 18,

f = 314 Hz.
max

Dies bedeutet, daß die Schwingungsfrequenz des Rasters relativ niedrig gehalten werden kann, wobei die mechanische Belastung auf die beweglichen Teile, die mit dem Quadrat der Geschwindigkeit steigt, keine besonderen Probleme verursacht.

Bei dieser Frequenz von 314 Hz handelt es sich nicht um die höchste von der Schwingung verursachte Frequenz. Es kann gezeigt werden, daß·z.B. durch die Fourier-Analyse weitaus höhere Frequenzen im Abtastbereich des FM-Signal-Hubs enthalten sind. Der große Vorteil des breiten Hubs jedoch liegt in der Tatsache, daß ein relativ großer Frequenzbereich zur Verfügung steht, wobei ein gegebenes Band oder Bänder mit größeren Amplituden vorhanden ist bzw. sind als die anderen Frequenzen, so daß derart ausgeprägte Bänder genügend Information enthalten, um sie zu Messzwecken zu verwenden, während die anderen Frequenzbereiche herausgefiltert werden können. Dies ist von großem

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Interesse, wenn es darum geht, die Frequenzen im Bereich von TO bis 30 Hz auszuschalten, die eine große Menge an Amplituden enthalten, welche durch Bandflattern hervorgerufen werden und die die Messung von streifenartigen Fehlern, bei denen es sich in Wirklichkeit um Signale mit vergleichsv/eise sehr niedriger Frequenz handelt, erheblich stören können.

Eine Äusführungsforra. einer Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nun unter Angabe von zahlreicheren Konstruktionsmerkmalen in Fig. 5 und 5 beschrieben.

In Fig. 5, die lediglich die linke Seite einer Vorrichtung zur Prüfung eines horizontal ablaufenden Films 30 darstellt, bildet eine senkrechte Wand 31 einen oder zwei seitlich voneinander stehende Träger, zwischen denen die Beleuchtungseinrichtung 32, der Raster 33 und die Photozellenreihe 34 aufgebaut sind.

Die Beleuchtungseinrichtung 32 besteht aus einer Vielzahl von benachbarten Köpfen 36 in Form von sogenannten Fischschwanzenden, wie sie bei Fiberrohroptiken 37 zu finden sind. Die Optiken 37 besitzen ein rundes Profil und enden an der unteren Fläche der Köpfe 36 als eine einzelne Reihe von benachbarten Fibern. Die FiberrohroptiJcen 37 von mehreren Köpfen können zusammengebracht werden, so daß ihre freien Enden durch eine geeignete Lichtquelle beleuchtet werden können, z.B. durch ein Lampengehäuse mit einer Glühbirne. Ein solches Lampengehäuse sollte ebenfalls hierfür übliche Wärme- und Spektralfilter sowie eine Kühleinrichtung beinhalten.

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Jeder der Köpfe 36 ist mittels Bolzenpaare 39 auf einer viereckigen Grundplatte 38 befestigt. Die Grundplatten werden einstellbar auf einem gemeinsamen Träger 40 mittels drei Zug- und Druckschraubenpaaren ähnlich der Zugschraube 41 und der entsprechenden Druckschraube 42, wie auf der linken Seite von Fig. 5 dargestellt, befestigt. Die Seitenflächen 43 der Köpfe 36 sind bis auf die äußersten eingeschlossenen Glasfibern geschliffen, so daß die Anordnung der Köpfe mit ihren sich berührenden Seitenflächen und ihre sorgfältige Einstellung mit den dazugehörigen Einstellschrauben eine ununterbrochene, gerade Strahlungslinie erzeugen, wie in der Schnittansicht/ Fig. 6, 44, gezeigt wird.

Das Bild der Strahlungslinie wird auf dem Film 30 mittels zwei halbzylindrischen Linsen 45 und 46 gebündelt, um eine Strahlungslinie 47 auf den Film 30 zu erzeugen. Die Bildschärfe der erwähnten Linie 47 auf dem Film hängt von der präzisen Lage des Films in der Bildebene der Linsen 45 und 46 ab, und es versteht sich also, daß der Filmweg durch die Prüfeinrichtung je nach aera, mittels Filntragerollen, die nahe am Prüfgerät angeordnet sind, einer Filmspanneinrichtung und einer Filmführung sorgfältig gesteuert werden muß. Die vorhin beschriebene Beleuchtungseinrichtung 32 befindet sich in einem Gehäuse, das mit Ausnahme der Öffnung für die Linsen 45 und 46 absolut lichtundurchlässig gebaut ist.

Die Rastereinrichtung 33 besteht aus einem länglichen, rechteckigen Rahmen 50 aus Aluminium oder ähnlichem Material, in dessen öffnung ein Glasstreifen 51 einzemen-

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tiert ist, an dessen Oberfläche eine vorher belichtete und in Form eines Rasters ausgebildete, photographische Schicht angebracht wurde, wobei dieser Raster aus einer Vielzahl von durchsichtigen und undurchsichtigen Fläeher, gleicher Breite - wie in Fig. 7 dargestellt - bestehtDer Rahmen 50 wird an beiden Seitenenden durch lineare Präzisionskugellager getragen, ähnlich wie das Lager 52, das in den Fig. 5 und 7 dargestellt ist. Dieses Lager erlaubt eine lineare Bewegung des Rasters in einer Richtung parallel zum Film und zur Photozellenreihe. Die Rasterschwingung in der angegebenen Richtung erfolgt über einen kleinen Elektromotor 53, mit dem der bewegliche Teil eines linearen Lagers über eine Kuarbel 54 und eine Kurbelwelle 55 verbunden ist.

5 Die Rasterxnrichtung 34 der Photozellen besteht aus einem festen Block 56 aus Leichtmetall, der zwischen den seitlichen Tragwänden 31 mittels Schrauben (ähnlich den Schrauben 57) angebracht ist. Der Block 56 ist mit einer Vielzahl von nahe aneinander liegenden Bohrungen 58 versehen, die in einer Reihe parallel zur auf den Film projezierten Strahlungslinie verlaufen. Zylindrische Halter 59, die an ihrem oberen Ende mit einer Photozelle 60 ausgerüstet sind, können in dem leicht verengten, unteren Teil der Bohrungen 58 gleitend eingepaßt werden, wobei ihre axiale Lage mittels Innensechskantschrauben (wie Schraube 61) fixiert werden kann.

Die obere Seite des Blocks 56 ist mit einer Vielzahl von in gleichen Abständen liegenden Querrillen versehen, in denen Vierkantstangen 62 mit Druck eingebracht

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werden. Mit ihren gegenüberliegenden Grenzflächen 63 und 64 (siehe Figur 8) und mit der Lage des empfindlichen Teils 65 einer Photozelle bestimmen diese Stangen entlang der Achse 66 einer Bohrung 58 das Überwachungsfeld o<ü. einer Photozelle. Die Figur 8 zeigt weiterhin einen Teil des Rasters, und aus Gründen dar Klarheit wurde die Stärke der photographischen Schicht 69 auf den Glasstreifen 51, d.h. 5,u, erheblich vergrößert gezeichnet, um die durchlässigen und die auffangenden Zonen, die den Raster bilden, zu zeigen. Es versteht sich, daß die axiale Einstellung des Zellenhalters 59 eine Einstellung der Winkelansprechung der Zelle ermöglicht zwecks Deckung einer ganzen Zahl von Rastarperioden, d.h. einer gleichen Anzahl von Strahlung durchlassenden und Strahlung absorbierenden Flächen. Der Grund für die leichte Überlappung der benachbarten, zu untersuchenden Filmflächen wird nun verständlich, weil es die einzige Möglichkeit ist, die Feldlänge einer Photozelle - wie sie vorhin beschrieben wurde - so einzustellen, daß sie einer ganzen Zahl von Rasterperioden entspricht, ohne Gefahr zu laufen, daß eine enge Längszone des Films sich außerhalb des Überwachungsfeldes zweier benachbarter Photozellen befindet.

Die Winkelempfindlichkeit einer Zelle in einer Ebene senkrecht zu der wie oben beschriebenen und ebenfalls senkrecht zur Ebene des Films ist absolut unkritisch, da eine Zelle lediglich die Linie 47, Fig. 6, abtasten können muß. Aus diesem Grunde, und um zu verhindern, daß Streustrahlung zufällig eine Photozelle erreichen könnte, ist das Abtastfeld einer Zelle auf einen ziemlich kleinen Winkel ß verkleinert worden. Dieser Winkel wird

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durch die gegenüberliegenden Ränder zweier länglicher lichtundurchlässiger Abschirmungen 67 und 68 bestimmt.

Ir. der Praxis geschieht die Einstellung des beschriebener. Gerätes in zwei Schritten, wobei der Film 30 unbewegt bleibt. Zunächst werden die bereits beschriebenen Bsieuchtungsköpfe 36 so eingestellt, daß sie einen geraden Lichtstrahl auf dem Film erzeugen. Diese Einstellung kann mit einfacher Sichtkontrolle des Lichtbalkens auf dem Film vorgenommen werden.

Als zweites wird jede einzelne der photoeiektrischen Zellen für sich justiert. Diese Justierung wird durchgeführt, indem die Verstärkerausgänge der verschiedenen Zellen einer nach dem anderen mit einem Oszilloskop verbunden werden. Die Halterung 59 der entsprechenden Seile wird solange verschoben, bis das auf derrt Oszilloskopschirm entstehende Signal, das durch die Schwingung des Rasters 33 erzeugt wird, die kleinste Auslenkung zeigt. Dieses zeigt an, daß die entsprechende Photozelle eine ganze Zahl von Rasterperioden überdeckt, so daß Bewegung des besagten Rasters keine Veränderung der Strahlungsmenge bewirkt, die in die Phctozeller gesendet wird. Hier und dort auftretende Unregelmäßigkeiten im Ausgangssignal der Photozelle können durch Ungenauigkeiten in der Rastereinrichtung, durch Bewegung des Rasters in einer oder mehreren Ebenen, für die die Photozelle nicht axial justiert wurde, auf treten.

Die Ausgangssignale der Verstärker der verschiedenen

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Photozellen können gefiltert, begrenzt, summiert, differenziert v/erden usw. , um eine Aussage über Art und Schwere eines entdeckten Fehlers zu machen, Wir beziehen uns auf die britischen Patentschriften 1 343 115 und 1 379 593, in welchen weitere Einzelheiten über die elektronischen Gegebenheiten einer Vorrichtung zur Auffindung von Fehlern in einer bewegten Materialbahn angegeben sind.

Die nachfolgenden Daten geben Auskunft über das hier beispielsweise beschriebene Gerät:

Anzahl der Photozellen. 16

Abstand zwischen zwei benachbarten Zellen 13,5 mm Phorozelle: Siliciumphotozelle SD2O24D, (Spectronics, USA)

Durchschnittswert für Winkel o- 10°.

Winkel ß 2,5

Länge L des Feldes 18 mm

Breite der Bestrahlungslinie auf dem Film 0,3 mm Breite der Abstrahlungsgebiete des Rasters 0,5 mm Breite der Strahlung abfangenden Flächen

des Rasters 0,5 mm

Anzahl der Rasterperioden pro Photozelle 18 Schwingungsamplitude des Rasters 20 mm

MotorUmdrehungen pro Sekunde 5

Niederfrequenzempfindlichkeit der den Photozeilen nachgeschalteten Verstärkerkreise 6 dB/okt. abfallend unterhalb 25 Hz Frequenzband für ausreichende Information zum Auffinden von streifen- und fleckenförmigen

Unregelmäßigkeiten · ' 200 Hz bis 300 Hz

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Die Vorrichtung, so wie sie der vorliegenden Erfindung entspricht, ist nicht durch die aufgeführte Darstellung festgelegt.

Die Befestigung und der Antrieb des Rasters kann auch auf anderen Wegen durchgeführt werden. Es kann z.B. die Befestigung des Rasters durch Ersetzen der Kugellager an beiden Enden des Rasters durch Blattfedern erfolgen. Ein Ende jeder Blattfeder kann dabei an einem Ende des Rasters 33 und das andere Ende dieser Feder an einem festen Punkt des Gerätes angebracht werden, so daß ein Schwingen des Rasters senkrecht zur Materialbahntransportrichtung erfolgen kann.

Das Schwingen des Rasters kann durch einen Elektromagneten bewirkt v/erden, der eine der Blattfedern anzieht.

Der Elektromagnet kann mit dem verstärkten Signal aus einem elektromagnetischen Positionstransduktor erregt werden. Durch Einbau einer Mitkopplung zum Verstärker läßt sich ein selbstschwingendes System erstellen, dessen Frequenz durch die Masse der bewegten Teile und die Elastizität der Federn bestimmt wird. Angenommen, die Masse dieser Rastereinrichtung sei, da die Masse der linearen Kugellager und der Verbindungselemente fehlen, geringer als die des in Fig. 5 und 6 gezeigten, so kann der Raster bei gleicher Energiezufuhr schneller schwingen als nach Fig. 5 und 6. Eine höhere Schwingfrequenz bewirkt eine Verringerung der Schwingairplitude, ura die gleiche Zahl von Wechseln zwischen Strahlungsabfangen und Strahlungsdurchlassen in Richtung auf die Phctozellen zu erzielen. Schwingfrequenzen von 20 Hz bei

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einer Amplitude von 10 mm können leicht erreicht v/erden.

Eei näherer Betrachtung der Bewegung der beschriebenen Rastereinrichtung ergibt sich, daß die Geschwindigkeit der Bewegung absolut nicht gleichmäßig ist, sondern im Gegenteil sich von Null in den extremen Außenstellungen des Rasters auf ein Maximum in der Mittelstellung des Rasters erhöht. Die Modulationsfrequenz der Signale der Photozelle ändert sich entsprechend, und es ist einäeutig, daß in den extremen Außenstellungen des"' Rasters überhaupt keine Modulation auftritt. So ist es möglich, für eine vorgegebene Materialbahngeschwindigkeit und eine vorgegebene Rasterschwingfrequenz die Länge eines streifenförmigen Fehlers zu berechnen, die ein elektrisches Signal erzeugt, welches aufgrund der unteren Grenzfrequenz nicht durch den Wechselspannungsverstärker einer Photozelle gelangt. Die Längenausdehnung eines solchen Streifens ist sehr begrenzt, um nicht zu sagen, daß ihre Ausdehnung nur wenige Male die eines Fleckenfehlers ausmacht. Aus diesem Grunde ist die oben gemachte Aussage auch nur von theoretischem Interesse.

Dennoch ist es möglich, eine Rastereinrichtung zu erstellen, dessen verschiedene Zonen eine konstante Bewegungsfrequenz aufweisen.

Eine erste Lösung wäre z.B. eine Scheibe/ die parallel zur Ebene der Materialbahn rotiert, und die zwischen der Bahn und der Photozellenreihe 34 angebracht ist, und so die Rasterreihe 33 ersetzt. Die Achse der Scheibe befin-

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der sich dabei seitlich von einem Rand des Filius. Die Scheibe kann aus durchsichtigem Material, z.B. Glas, hergestellt sein, dessen eine Oberfläche eine spiralförmige Rille aus strahlungsundurchlässigera Material trägt. Diese Spirale verläuft von Mittelteil der Scheibe in einer großen Anzahl Windungen gleichen Abstands zu ihrem Rand. Dabei entspricht der Radius des mit der Spirale versehenen Teils der Länge der Strahlungslinie auf dem Film. Die Drehung der Scheibe mit gleichbleibender Geschwindigkeit bewirkt, daß die nebeneinander liegenden Strahlung und durchlassende Strahlung abfangenden Zonen das Winkelfeld der Photozellen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in- ihrer Richtung parallel zu der Strahlungslinie auf der Materialbahn durchlaufen. Sicherlieh ist dieser Aufbau sehr umständlich zu installieren und deshalb nur für Materialbahnen mit verhältnismäßig kleinen Formaten bis höchstens 35 mm Breite gedacht.

Eine zweite Lösung mag durch elektro-optische Systeme gegeben sein, wie z.B. Flüssigkeitskristallgeräte, die auf elektrische Felder ansprechen, wobei sie wechselweise Strahlung durchlassen, Strahlung absorbieren oder Strahlung abfangen. So kann die Rasterexnrichtung 33 nach Fig. 5 und 6 durch einen länglichen Fiüssigkeitskristallraster ersetzt werden, der eine große Anzahl von benachbarten Strahlung durchlassenden und Strahlung abfangenden Zonen erzeugt und seine Struktur durch Steuerung von außen in Längsrichtung des Rasters ändern kann.

Die Anwendung dieser Art von gesteuerten Rastern ist

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sehr attraktiv, da die neuen Mikro-Ätztechniken es erlauben hohe Genauigkeit bei den säulenähnlichen Miniaturelektroden zu erzielen, die nacheinander erregt und abgeschaltet werden, um ein fortlaufender Strahlungsmuster zu erhalten, das seinerseits völlig frei von Verzerrungen ist. Weiterhin sind diese Flüssigkeitskristallraster aufgrund ihrer niedrigen Arbeitsspannung mit integrierten Schaltungen zusammenschaltbar, und können so direkt angesteuert werden. Die integrierten Schaltungen sind für den gewünschten Rasterlauf programmierbar.

Aus dem Vorhergehenden wird ersichtlich, daß der Begriff "Rastereinrichtung" sehr umfassend verstanden werden muß und die obengenannten Lösungen Eins und Zwei in sich vereinigt.

In den hier zuvor beschriebenen Beispielen waren die Strahlung durchlassenden und die Strahlung abfangenden Zonen gleich breit. Dies muß nicht zwingend so sein,-um ein einwandfreies Funktionieren des Gerätes im Sinne der Erfindung zu gewährleisten, da auch unterschiedliche Breiten zulässig sind. Die einzig kritischen Bedingungen sind die folgenden: alle Perioden des Rasters müssen absolut gleich sein, und das Winkelfeld jeder Photozelle muß eine ganze Zahl von Perioden des Rasters überdecken.

Die Strahlungslinie auf der Materialbahn kann ebenfalls nicht nur durch Glasfiberoptiken erzeugt werden. Z.B. kann eine Reihe von ausgerichteten, stabförmigen Lampen genommen werden, oder es kann der Ausschnitt einer sphärischen Linse verwendet werden, um das Licht einer einzelnen, weißleuchtenden Glühlampe zu bündeln.

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Das erfindungsgemäße Gerät kann auch verwendet werden, uiTi Materialien statt durch Durchdringen nunmehr durch Reflexion prüfen zu können. In diesem Falle sollte die Strahiungslinie vorzugsweise dort auf das Material projiziert werden, wo dieses mit einer Rückseite über eine Rolle läuft, wodurch Störungen bei der Reflektion verhindert werden.

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e e r s e i f e

Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Feststellung von unregelmäßigkeiten in bewegten Materialbahnen (z.B. flecken- und streifenartigen Fehlern), die die strahiungsdurchlässigen oder -abfangenden Eigenschaften des Bandmaterials beeinflussen, oder von der Lage solcher Fehler, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Transport des Material in seiner eigenen Ebene über einen projizierten Strahlungsweg umfaßt, der die Ebene des Bandmaterials in einem Bereich, der mindestens in einer Richtung in dieser Ebene hineinragt, schneidet, daß die Strahlung durch verschiedene Abschnitte einer Anzahl von nebeneinander entlang der genannten Schneidezone 5 liegenden zwachsähnlichen Unterzonen wechselweise durchgelassen bzw. abgefangen wird, wobei die sich ergebende modulierte Strahlung von einer Reihe von Photozellen erfaßt wird, die alle mit einem Überwachungsfeld versehen sind, dessen Länge, gemessen in Richtung der angegebenen Zonenrichtung, eine ganze Zahl als Mehrfaches einer der genannten Zuwachszonen ergibt, wobei modulierte Wechselstromsignale von den Photozellen abgeleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidezone die Form einer Linie besitzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie senkrecht zur Ablaufrichtung des Materials verläuft.

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4. Vorrichtung zur Feststellung von flecken- und streifenfönaigen Unregelmäßigkeiten in bewagten Kater!alfa ahnen bestehend aus einer Transporteinrichtung für die Materialbahn, einer Lichtquelle, die die elektromagnetische Energie über zumindest einen Teil der Breite der Bahn lenkt, einer Reihe fest angebrachtet, strahiungsempfindlicher Photozellen, die gleichmäßig über die Bahnbreite verteilt sind zur Aufnahme der Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein Raster im Strahlungsbereich in Richtung auf die Photozellen hin, so angeordnet ist, daß im periodischen Wechsel benachbarte Rasterflächen Strahlung abfangen und Strahlung durchlassen, wobei diese Flächen parallel zur Richtung der Photozellen laufen, und daß für das Raster

- eine Einrichtung zur Kontrolle und zur Steuerung der Wechsel zwischen Strahlung abfangenden und Strahlung durchlassenden Zonen vorhanden ist, wobei die Rasterperiode mindestens gleich 1/X-mal der Feldlänge einer Photozelle ist und wobei X eine ganze Zahl und mindestens gleich 5 ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß X größer ist als 10.
6. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raster gleichgroße Zonen für Strahlungsdurchlassung und Strahlungsabfangung aufweist.

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7. Gerät nach den Ansprüchen 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dar Raster ein längliches, bewegliches Gitter enthält, das in eine Anzahl strahlirngsdurchlässiger und strahlungsabfangender Zonen aufgeteilt und seinem Aufbau nach seitlich begrenzt in einer Ebene beweglich ist und weiterhin ein feststehendes Gitter vorliegt, dessen Öffnungen mit der Position der Photozellen in ihrer Lage übereinstirixsr..,-so daß dieses Gitter als Diaphragma wirkt und die Feldlänge einer jeden Photozelle auf eine ganse An- - zahl von Perioden des beweglichen Rasters begrenzt, wobei schließlich das Gerät eine Einrichtung unfaßt, die das bewegliche Gitter in zumindest einer Periodenlange des Gitters gleichgroße Schwingungen versetzt.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingfrequenz für das bewegliche Gitter mindestens 5 Hz beträgt.
9. Gerät nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Photozellen so angebracht sind, daß sie im begrenzten Maße in der Senkrechten zur Ebene des f es teilenden Gitters beweglich sind., um somit für jede Zelle die Feldlänge individuell so einstellen zu können, daß sie einer ganzen Zahl von Rasterperioden entspricht.
10. Gerät nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle elektromagnetischer Energie so angeordnet ist, daß sie auf den Bandmaterial die Strahlung linienförmig projiziert.

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11. Gerät nach den Ansprüchen 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Photozellen so angeordnet sind, daß sie sich überdeckende Zonen auf dem Bandmaterial überstreichen.

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