DE2911177A1 - Verfahren zur oberflaechenpruefung von kalten, durchlaufenden baendern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• BESCREIBUNG:
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Gattung.
• Ein derartiges Verfahren ist nach "Stahl und Eisen", 1976, Seiten 1312 bis 1316, bekannt. Bei in Nachwalzstraben auftretenden Geschwindigkeiten bis 1800 m/min kann man durch dieses Verfahren die vorkommenden Fehler qualitativ feststellen; indes ist hierfür ein erheblicher elektronischer und optischer Aufwand unvermeidlich. Zur Anwendung gelangen Diodenzeilen mit parallelen Ausgängen und jeweils 100 Fotodioden aufeiner Siliciumscheibe von 35,6 mm Länge. Eine derartige Fotodiode erlaubt die Abtastung eines Bandes von 0,2 m Breite bei einer Auflösung von 2 mm/Diode. Eine Meßeinheit erfordert hierfür ein Objektiv, die erwähnte Diodenzeile und einen elektronischen Aufbau von 10 Steckkarten mit je 10 Verstärkerschaltungen, weiterhin mit mindestens 10 Hochpaßschaltungen und mit mindestens 10 Schwellwertschaltungen. Da in der Praxis Bandbreiten bis 2 m abgetastet werden müssen, werden Meßeinheiten in einer entsprechenden Anzahl, also insgesamt 10 Stück, benötigt, wofür die vorstehend benannten Teile also in zehnfacher Menge anfallen. Aus optisch-geometrischen Gründen Iät sich weiterhin der beträchtliche Platzbedarf für die Anwendung eines derartigen Meßverfahrens auch dann nicht verkleinern, wenn anstelle der erwähnten Steckkarten miniaturisierte elektronische Bauteile verwendet werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine für dessen Ausführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, wodurch sich der optische und elektronische Aufwand sowie gleichfalls der Platzbedarf ohne Verringerung der erzielbaren Leistung beträchtlich verringern läßt.
• Dies ist nach dem erfirtdungsgemaßen Verfahren möglich, wie es im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 vorgeschlagen und in den Kennzeichnungsteilen der Unteransprüche 2 bis 6 weite'en-twickelt wird.
• Zur Durchführunq dieses Verfahrens eignet sich vor allen die itit dem Unteranspruch 7 vorgeschlagene Vorrichtung.
• Somit wird für die Abtastung eines gleichfalls 2 m breiten Bandes nur noch ein Bruchteil der nach dem Stande der Technik hierfür ei'-forderlich gewesenen Einrichtung benötigt. Anstatt insgesamt lr Meheinheiten. verwenden zu müssen, kommt man mit einer einzigen Meßeinheit aus. Die Verwendung einer selbstabtastenden Diodenzeile mit 2048 Dioden in einer 26 mm langen Zeile erlaubt eine Auflösung bis zu 1 mm/Diode,die somit zusätzlich noch erheblich besser als die bekannt gewesene ist. Neben der genannten Diodenzeile wird nur ein einziges Objektiv benötigt. Der Aufwand an elektronischen Mitteln beschränkt sich auf eine einzige Signalaufbereitungsschaltung für die Diodenzeilenkamera anstatt der bislang erforderlich gewesenen 1000 Verstärker; ferner wird anstelle der 1000 Hochpaßschaltungen nur ein Rekursivfilter benötigt, und schließlich können auch die 1000 Schwellenwertschaltungen durch einen Schwellenwetschalte (Trigger) ersetzt werden. Der serielle Ausgang bzw. der Signalverlauf der Diodenzeile bildet mithin im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Signalverarbeitung nicht nur ein in seiner Leistung verbessertes System, sondern vor allem die Grundlage für eine wirtschaftliche und raumsparende Gesta-ltung des Meßgerates.
• Bei dem erfindundsgemä.en Verfahren steht also jeweils ein auszuwertender Signalwert einem umlaufenden Signalwert gegenüber, so daß die Differenz beider Werte sowohl positiv als auch negativ sein kann. Dies ermöglicht die Verwendung der parallel geschalteten Schieberegister, die eingangsseitig und ausgangsseitig nach dem Vorschlag des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 mit der Rechenschaltung in Verbindung stehen. Diese eigenet sich insbesondere in einer Ausführungsform, mit welcher der Signalverlauf der Diodenzeile als Eingangswert derart ausgewertet wird, daß je ein mininel auflissharer Digitalschritt zurn an Ausgang der Schieberegister ans Lebenden digitalen Signal subtrahiert oder addiert wird. Man erreicht somit vor allem eine Begrenzung der Anderung des umlaufenden Signals mit nur sehr kleinem Schaltungsaufwand.
• Selbst bei sehr großen, möglichen Differenzen zwischen ansziiwertendem Signalwert und umlaufendem Signalwert ist die mögliche Änderung des umlaufenden Signalwertes nur ein minimal auflösbarer Schritt.
• Nach dem Vorschlag des Unteranspruches 3 kommt man für die Addition bzw. Subtraktion in besonders zuverlässiger Weise zu Steuersignalen' somit kann man die Anderung des umlaufenden Signalwertes lediglich mit dem Vorzeichen der genannten Differenz steuern.
• Nach dem Vorschlag des Unteranspruchs 4 bedarf der Eingangswert des Signalverlaufs tür den erforderlichen Vergleich nicht zunächst der Digitalisierung, sondern man kann stets zwei dem Charakter gleiche Signale gegenüberstellen.
• Die weitere Ausbildung nach dem Vorschlag des Unteranspruchs 5 ermöglicht es, Anderungen eines häufig wiederkehrenden, sonst gleichen Signalverlaufs kennenzulernen, indem der Differenzwert zwischen dem auszuwertenden Wert des Signal verlaufs der Diodenzeile und dem umlaufenden Signalwert als Ausgangswert behandelt wird.
• Um beim Auftreten eines Fehlers sofort die geeigneten Maßnahmen zu treffen, ist es zweckniäßig, wenn neben der üblichen Anzeige ein besonderes Alarmsignal ausgelöst wird, sowie der genannte Differenzwert eine einstellbare Schwelle überschreitet.
• Für die Durchführung des erfindundsgemäßen Verfahrens ist die im Anspruch 7 vorgeschlagene Vorrichtung besonders zweckmäßig. Hiermit gelingt es einerseits, sehr viel Licht auf die Diodeirzei le zti über tragen, so daß die Abtastfrequenz der Diodtnzeile entsprechend hocti gewählt werden kann. Somit dürfte eine maxinrale Abtastfreriuenz von 10 MHz erreichbar sein. Zusätzlich hat die vorgeschlagene Art der Beleuchtung noch den Vorteil, daß bei Ablenkung des Lichtes infolge eines Fehlers auf der Oberfläche des Bandes die durch diese Ablenkung gestreute Strahlung aus der öffnung der Optik ausgenlendet wird, indem sie seitlich neben die offene Optik fällt. Die Fehlerstelle wird auf diese Weise besonders dunkel, so daß sich eine Kontraststeiger'urig erreichen läßt, die wiederum einen Beitrag zur Vergröi3erIJllca des Abstandes von Signal höhe zur Rauschhöhe leistet.
• Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die schemat@@@ Zeichnung Bezug genommen, die sowohl den optischen Teil als auch den eIeS-tronischen Teil des neuen Verfahrens darstellt.
• Von der Lichtquelle 1 wird eine Fresnel-Linse 2 beleuchtet. die ihrerseits dds schematisch im Querschnitt dargestellte, durchlaufende Band 3 gleichmäßig ausleuchtet. Der Strahlengang ist etwas breiter als es der maximalen Bandbreite entspricht, so daß auch noch Schwankungen in der Lage des drirchlauftrider Bandes 3 erfaßt werden. Die Durchlaufrichtung des Bandes 3 besteht dabei senkrecht zur Zeichenebene.
• Mittels der Sammellinse 4 wird ein Bild des Bandes 3 auf die Diodenzeile 5 geworfen, so daß die einzelnen Fotodioden dieser Zeile belichtet werden.
• Die Diodenzeile wird mit an sich bekannten Mitteln elektrisch abgetdstet.
• wobei die Abtastfrequenz zwischen 1 und 10 MHz liegt. Die Abtastschaltung ist als solche bekannt und zeichnungsgemäß daher nicht dargestellt.
• Der abgetastete Eingangswert des Signalverlaufs wird auf die Komparatoren 10 und 12 geschaltet, denen zugleich der vom DA-Wandler 9 herrührende, analoge Betrag des umlaufenden Signalwertes 6 beaufschlagt ist. Außerdem wird die Differenz des Wertes des Signalverlaufs der Diodenzeile 5 und des umlaufenden Signalwertes 6 in einem Differenzverstärker mit dem Differenzausgang 14 ermittelt.
• Uie Komparatoren 10 und 12 sind ausgangsei@ig an die Rechenschaltung 7 angeschlossen. Von dort führen die Ausgangswerte zu den parallel geschalteten Schieberegistern 30, welclle mit einer Eingang leitung 8 für das Schiebetaktsignal versehen sind.
• Der Ausgang aus den Schieberegistern 30 ist einerseits auf die Rechenschaltung 7 zurückgeschaltet und andererseits an den bereits erwähnter DA-Wandler 9 angeschlossen.
• Die acht Schieberegister 30 übertragen ausgangsseitig die digitale Information 60 über eine Rechenschaltung 7 einerseits auf ihre eigener Eingänge, während sie andererseits den DA-Wandler 9 steuern. Die Rechenoperation +1 wird über den übertragungseingang der Addierschaltung über das unwichtigste Bit erzeugt. Die Rechenoperation -1 wird in bekannte Weise dadurch erzeugt, daß nicht die Zahl 1 subtrahiert wird, sondern daß das 2-er-Komplement der Zahl 1 addiert wird.
• Die Lichtquelle 1 erfährt dank der Anordnung der Fresnel-Linse 2 in dem Objektiv des Abbildungssystems, welches der Einfachheit halber nur durch die Sanimellinse 4 bezeichnet ist, eine Abbildung, dank welcher die infolge Fehlstellen oder dergleichen abgelenkten Strahlen dazu führen, daß in der schon beschriebenen Weise der Kontrast erheblich gesteigert wird.
• L e e r s e i t e

Claims (7)

1. Verfahren zur Oberflächenprüfung von kalten, durchlaufenden Bändern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens PATENTANSPRüCHE: l.) Verfahren zur Oberflächenprüfung von kalten, durchlaufenden Blechbändern, insbesondere beim Kaltwalzen, wobei das Bild der Oberfläche auf eine einer Abtastung unterliegende Diodenzeile fällt und der Diodenstrom einer fortlaufenden Auswertung unterliegt, dadurch kennzeichnet, daß die Diodenzeile selbstabtastend ist und mit einer Frequenz abgetastet wird, die wenigstens gleich dem Quotienten der Bandgeschwindigkeit durch die auf dem Band bestehende Bilderstreckung in der Bandbewegungsrichtung ist, und daß der durch Abtastung gebildete und sich zeitlich wiederholende Signalverlauf in einer Schaltung ausgewertet wird, die zur Speicherung des Signalsverlaufs aus einem taktweise fortschaltbaren Speicher, insbesondere aus parallel geschalteten Schieberegistern besteht, auf deren Eingang der Ausgang einer Rechenschaltung und deren Ausgang auf den Eingang der Rechenschaltung geschaltet ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverlauf der Diodenzeile als Eingangswert in der Rechenschaltung derart ausgewertet wird, daß je ein minimal auflösbarer Digitalschritt zum am Ausgang der Schieberegister anstehenden digitalen Signal subtrahiert oder addiert wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch oekennzeichnet, daß der Eingangswert des Signal sverl aufs der Diodenzeile mit dem Ausgang der Speicherschaltung verglichen wird, und daß der Differenzbetrag als Addition bzw. Subtraktion auf die Rechenschaltung derart geschaltet wird, daß ein Additionssteuersignal bei einem über dem an den Schieberegisterausgängen anstehenden Signalwert liegenden auszuwertenden Wert des Signalverlaufs gebildet wird, und daß ein Subtraktionssteuersignal bei einem unter dem an den Schieberegisterausgängen anstehenden Signalwert liegenden, auszuwertenden Wert des Signalverlaufs gebildet wird.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswert des Signal verlaufs der Diodenzeile mit dem Ausgangswert eines DA-Wandlers verglichen wird, dessen Eingang vom Ausgang der Schieberegister gespeist wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom Eingangswert des Signalverlaufs der Diodenzeile der analogisierte Wert hinter dem Ausgang der Schieberegister subtrahiert und der Differenzwert ausgewertet wird.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn der Differenzwert eine einstellbare Schwelle überschreitet.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen l bis 6 für Band mit gerichteter, spiegelnder Reflektion, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodenzeile (5) mittels einer fokussierenden Optik beleuchtet ist, die ein Bild der Lichtquelle (1) im Objektiv des Abbildungssystems erzeugt.