DE3806384A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen von laufenden transparenten bahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von laufenden transparenten Bahnen auf im wesentlichen längs in der Bahn verlaufende Bruchstellen durch Abtasten der zu prüfenden transparenten Bahn mit einem Lichtstrahl, Erfassen des transmittierten Lichtes unterhalb der transparenten Bahn, Umsetzen der erfaßten Lichtwerte in elektrische Impulse und Auswerten der Impulse in einem Rechner.

Das Prüfen von laufenden transparenten Bahnen, also von Bahnen, die aus transparenten Kunststoffen oder aus Glas bestehen und die im Anschluß an ihre Erzeugung in Platten bzw. Scheiben aufgetrennt werden, ist insbesondere auf dem Gebiet der Glasprüfung inzwischen sehr verbreitet.

Geprüft werden dabei üblicherweise die Oberflächen auf Verformungen, Kratzer oder Einschlüsse, wie aus DE-OS 33 38 804, DE-OS 24 60 077, DE-OS 32 08 040, DE-OS 32 08 039, DE-OS 32 08 038, DE-OS 32 23 215 und DE-OS 31 29 808 bekannt. Die Prüfung erfolgt durch Abtastung der Bahn mit einem fliegenden Lichtpunkt, wobei die reflektierten und/oder durchgelassenen, sich durch auftretende Fehler ändernden Lichtwerte von fotoelektrischen Wandlern aufgenommen und in elektrische Impulse umgesetzt werden. Diese Impulse werden analysiert und daraus Fehlersignale abgeleitet.

Diese bisher übliche Art der Abtastung läßt aber das Erkennen von längs zur Laufrichtung der Materialbahn verlaufenden Brüchen nicht zu. Da diese Brüche insbesondere bei der Glasherstellung auftreten, soll nachfolgend die Erfindung am Beispiel der Längsbruchfindung an laufenden Glasbahnen erläutert werden, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.

Unter Längsbruch im Sinne der vorliegenden Erfindung sind nicht nur Brüche zu verstehen, die exakt parallel zur Längskante des Glases auftreten, es sind auch Abweichungen davon zulässig, da der Bruch nie als gerade Linie auftritt, sondern im wesentlichen wellenförmig verläuft. Ausgeschlossen sind lediglich die sehr selten auftretenden quer zur Laufrichtung der Glasbahn verlaufenden Querbrüche.

Bei Längsbrüchen im Glas unterscheidet man zwei Arten, nämlich den offenen Bruch und den geschlossenen Bruch. Als offener Bruch wird dabei ein Längsbruch bezeichnet, bei dem zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Glasteilen ein deutlich sichtbarer Luftspalt vorhanden ist, d. h., daß sich die beiden Teile einer Glasscheibe bereits voneinander wegbewegt haben. Diese Art des Bruches ist insbesondere, wenn der Luftspalt bereits größere Dimensionen angenommen hat und im Bereich von oberhalb 0,5 mm liegt, auch mit herkömmlichen Prüfaggregaten zu erkennen. Die Bildung des Luftspaltes erfolgt aber über eine größere Strecke, d. h. der Längsbruch kann nicht frühzeitig erkannt werden.

Beim sogenannten geschlossenen Bruch liegen die beiden Teile des Glases noch nahtlos aneinander. Evtl. geht der Bruch auch noch nicht durch die volle Materialdicke, sondern erstreckt sich beispielsweise von der Oberseite in Richtung Unterseite der Glasbahn, ohne die Unterseite bereits erreicht zu haben. Ein Finden dieses Fehlers ist mit herkömmlichen Aggregaten absolut ausgeschlossen.

Diese geschlossenen Brüche treten in einem viel früheren Stadium der Glaserzeugung auf, weshalb man bemüht ist, gerade sie zu erfassen, um das Auftreten von Ausschuß weitgehend zu verhindern, also frühzeitig den oder die zu Ausschuß führenden Fehler zu erkennen und zu beseitigen.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, Längsbrüche, insbesondere geschlossene Brüche, bei der Abtastung einer transparenten laufenden Bahn mit einem fliegenden Lichtpunkt zu erkennen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Prüfen von laufenden transparenten Bahnen auf längs in der Bahn verlaufende Bruchstelle durch Abtasten der zu prüfenden transparenten Bahn mit einem Lichtstrahl, Erfassen des transmittierten Lichtes unterhalb der transparenten Bahn, Umsetzen der erfaßten Lichtwerte in elektrische Impulse und Auswerten der Impulse in einem Rechner mit dem kennzeichnenden Merkmal, daß ein Lichtstrahl, ausgehend von einem seitlich neben der laufenden transparenten Bahn angeordneten Punkt unter einem sich kontinuierlich ändernden spitzen Winkel über die Bahnbreite geführt und unter der Bahn eine Projektionsebene angeordnet wird, auf die der fliegende Lichtpunkt des Strahles eine Abtastlinie projeziert, die von einem fotoelektrischen Wandler in Impulse umgesetzt und dem Rechner zugeführt wird, der beim Auftreten einer Intensitätsabnahme durch Schattenrisse in der projezierten Abtastlinie in Kombination mit dem kurzfristigen Auftreten eines Lichtreflexes im bereits durch den Strahl abgetasteten Bereich während eines Abtastzyklus ein Fehlersignal auslöst.

Bei der Abtastung der transparenten Bahn wandert der fliegende Lichtpunkt, ausgehend von einer Seite der Bahn, quer über die Bahn bis zur anderen Seite, d. h. der Lichtstrahl tritt - legt man als Beispiel Glas zugrunde - unter der glasspezifischen Brechung durch die Bahn hindurch und, da der Lichtstrahl unter einem spitzen Winkel über die Breite der Bahn geführt wird, trifft er bei Vorhandensein eines Längsbruches auf eine Fläche auf, d. h. optisch gesehen tritt er aus einem dichten Medium - Glas - in ein dünneres Medium - Luft - ein und von diesem wieder in ein dichteres Medium - Glas. Beim Auftreffen auf diese Fläche, die sich mehr oder weniger über die gesamte Dicke des Glases erstreckt, wird der Strahl reflektiert, d. h., das reflektierte Licht erscheint in dem Bereich der Abtastlinie, der von dem Lichtstrahl bereits durchlaufen wurde. Dieser Vorgang tritt bei jedem, also auch bei einem unvollständigen, Bruch auf.

Die Abtastlinie auf der Glasbahn stellt sich auf der Projektionsebene als Lichtband dar, das im Bereich des Längsbruches einen Schattenriß aufweist, während gleichzeitig mit Auftreten des Schattenrisses eine "Doppelbelichtung" des Bereiches registriert wird, den der Lichtstrahl bereits durchwandert hat. Die Doppelbelichtung ist in Verbindung mit dem Schattenriß ein eindeutiges Zeichen für eine Bruchstelle im transparenten Material. Sie kann also vom Rechner als Fehler ausgewiesen und registriert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Abtastung unter einem Winkel zwischen 20 und 85 Grad. Der niedrigere Winkel liegt dabei logischerweise an der dem Sender abgewandten Seite der transparenten Materialbahn. Besonders bevorzugt ist dabei ein Bereich, der zwischen 30 und 75 Grad liegt.

Der Längsbruch im Glas verläuft, bezogen auf die Oberfläche, nicht genau unter einem Winkel von 90 Grad, sondern kann auch hier, wie beim Längslauf, eine Welle bilden oder unter einer Schräge verlaufen. Um zu einer Reflexion des abtastenden Lichtstrahles zu kommen, muß der Lichtstrahl jedoch unter einem Winkel auftreffen, wobei dieser Winkel so bemessen sein muß, daß der Strahl deutlich erkennbar in den bereits abgetasteten Bereich reflektiert wird. Damit ist es erstrebenswert, den Winkel recht spitz zu wählen. Auf der anderen Seite vergrößert jedoch ein spitzer Winkel erheblich die Ausmaße nach der Projektionsebene, so daß hier durch konstruktive Überlegungen eine Begrenzung erfolgen muß.

Das Verfahren zum Prüfen von laufenden transpartenten Bahnen wird zweckmäßig mit einer Vorrichtung durchgeführt, die im wesentlichen aus einem Sender zur Erzeugung eines Lichtstrahles und einem Empfänger für das durch die transparente Bahn durchgetretene Licht besteht, die das kennzeichnende Merkmal aufweist, daß der Sender außerhalb einer der Längsseiten oberhalb der transparenten Bahn, der Empfänger quer zur Laufrichtung der transparenten Bahn oberhalb dieser angeordnet und dem Empfänger eine Projektionsebene zugeordnet ist, die sich unterhalb der zu prüfenden transpartenten Bahn quer zu deren Laufrichtung erstreckt. Der Empfänger erhält daher seine Lichtimpulse nicht direkt durch den Abtaststrahl, wie das beim Stand der Technik üblich ist, sondern empfängt sie als reflektiertes Licht von der Projektionsfläche, weil auf dieser die Schattenrisse einer Bruchkante klar als Bereich verminderter Lichtintensität auftreten und gleichzeitig das zweite Signal, das zur Fehleranzeige herangezogen wird, also das Signal, das durch Reflexion des fliegenden Lichtpunktes an der Bruchfläche abgeleitet und in den bereits abgetasteten Bereich zurückgeworfen wird, ebenfalls auf der Projektionsfläche als Lichtblitz erfaßt wird.

Um dabei die, wenn auch seltener auftretenden Längsbrüche im Randbereich einer Bahn erfassen zu können, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Projektionsebene sich beidseitig über die Breite der transparenten Bahn hinaus erstreckt.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Empfänger geneigt angeordnet ist, d. h. unter einem Winkel zur transparenten Materialbahn steht, wobei gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Empfänger parallel zum längsten, die transparente Bahn an der dem Sender abgewandten Seite noch berührenden Lichtstrahl angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Lichtweg innerhalb geringer Toleranzen konstant zu halten, wodurch die Meßergbnisse ohne zusätzliche Rechnerarbeit miteinander vergleichbar sind, d. h. der Lichtverlust ist, wenn die Wegstrecke, die das Licht zurücklegen muß, im wesentlichen gleich ist, vernachlässigbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in der Vorderansicht eine Glasbruchprüfanlage,

Fig. 2 ein Detail in der Seitenansicht,

Fig. 3 die Anlage als perspektivische Übersichtszeichnung.

Aus einer nicht dargestellten Floatglasanlage wird als transparente Bahn (1) Glas auf einer Rollenbahn (19) in Richtung des Pfeiles (14) geleitet, wobei der Motor (20) die einzelnen Rollen (21) antreibt. Oberhalb der Rollenbahn (19) ist der Sender (11) angeordnet, der aus dem Laserstrahler (18), dem Spiegelpolygon (17) und dem Spiegelradmotor (22) besteht.

Der aus dem Laserstrahler (18) austretende Lichtstrahl (3) trifft auf einen Spiegel (23) des Spiegelpolygons (17) und wird von diesem auf die transparente Bahn (1) geleitet, wo er die Abtastlinie (5) bildet. Nach Durchtreten der transparenten Bahn (1) trifft der Lichtstrahl (3) auf die Projektionsebene (4) auf und erzeugt hier das Lichtband (16). Beim Passieren der Bruchstelle (2) wird der Lichtstrahl (3) an der Fläche der Bruchstelle (2) reflektiert, so daß noch einmal Licht auf dem bereits vom Lichtstrahl (3) durchlaufenen Bereich der Projektionsebene (4) fällt, was als Lichtreflex (9) erkennbar ist, gleichzeitig aber auf der Projektionsebene (4) das Lichtband (16) einen Schattenriß (8) aufweist.

Das von der Projektionsebene (4) reflektierte Licht, also das Lichtband (16) inklusive des doppelbelichteten Bereiches des Lichtbandes (16) und der Schattenriß (8) werden vom Empfänger (12) aufgenommen, in dem hinter einer Abdeckscheibe (24) fotoelektrische Wandler (6) angeordnet sind. Die von den fotoelektrischen Wandlern (6) erzeugten Impulse werden über eine Impulsleitung (10) an den Rechner (7) weitergeleitet, der überprüft, ob die transparente Bahn (1) über ihre Breite (15), also zwischen den Längsseiten (13), eine Bruchstelle (2) aufweist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Prüfen von laufenden transparenten Bahnen auf im wesentlichen längs in der Bahn verlaufende Bruchstellen durch Abtasten der zu prüfenden transparenten Bahn mit einem Lichtstrahl, Erfassen des transmittierten Lichtes unterhalb der transparenten Bahn, Umsetzen der erfaßten Lichtwerte in elektrische Impulse und Auswerten der Impulse in einem Rechner, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstrahl ausgehend von einem seitlich neben der laufenden transparenten Bahn angeordneten Punkt unter einem sich kontinuierlich ändernden spitzen Winkel über die Bahnbreite geführt und unter der Bahn eine Projektionsebene angeordnet wird, auf die der fliegende Lichtpunkt des Strahles eine Abtastlinie projeziert, die von einem fotoelektrischen Wandler in Impulse umgesetzt und dem Rechner zugeführt wird, der bei Auftreten einer Intensitätsabnahme durch Schattenrisse in der projezierten Abtastlinie, in Kombination mit dem kurzfristigen Auftreten eines Lichtreflexes im bereits durch den Strahl abgetasteten Bereich, während eines Abtastzyklus ein Fehlersignal auslöst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung unter einem Winkel zwischen 20 und 85 Grad erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung unter einem Winkel zwischen 30 und 75 Grad erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die im wesentlichen aus einem Sender zur Erzeugung eines Lichtstrahles und einem Empfänger für das durch die transparente Bahn durchgetretene Licht besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (11) außerhalb einer der Längsseiten (13) oberhalb der transparenten Bahn (1), der Empfänger (12) quer zur Laufrichtung (14) der transparenten Bahn (1) oberhalb dieser angeordnet und dem Empfänger (12) eine Projektionsebene (4) zugeordnet ist, die sich unterhalb der zu prüfenden transparenten Bahn (1) quer zu ihrer Laufrichtung (14) erstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Projektionsebene (4) beidseitig über die Breite (15) der transparenten Bahn (1) hinaus erstreckt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (12) geneigt angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (12) parallel zum längsten die transparente Bahn (1) an der dem Sender (11) abgewandten Seite noch berührenden Lichtstrahl (3) angeordnet ist.