DE4235065A1 - Verfahren zum automatischen und berührungslosen Messen der Doppelbrechung von bewegten Folien und Filamenten - Google Patents
Verfahren zum automatischen und berührungslosen Messen der Doppelbrechung von bewegten Folien und FilamentenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automati
schen und berührungslosen Prüfen und Messen der Doppelbrechung
und ihrer zeitlichen oder temporären Schwankungen, insbesondere
von durchsichtigen Folien und Filamenten oder ähnlichen Untersu
chungsobjekten mit beliebigen Gangunterschieden und Dicken.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können alle durchsichtigen
Folien und Filamente, insbesondere aus organischen oder anorgani
schen Polymeren im schmelzeflüssigen oder festen Zustand unter
sucht werden.
Die Anwendung des Verfahrens ist besonders in der Folienindustrie
zur Herstellung von Folien aus organischen Polymeren wie Poly
ester, Polyamide, Polyolefine, Cellulose und Polystyrol geeignet,
desgleichen für Filamente in der Chemiefaserindustrie.
Bekannt ist, daß man den Gangunterschied von bewegten Objekten,
insbesondere von Filamenten, mit einem Senarmont-Kompensator be
rührungslos ermitteln kann, wie dies im schweizerischen Patent
CH-PS 342 768 beschrieben wird. Nachteilig ist, daß von den Ob
jekten nur die Mittelwerte gemessen werden können.
Weiterhin ist auch bekannt, daß bewegte Objekte, insbesondere Fi
lamente, mit dem Polarisationsmikroskop mit Ehringhauskompensator
in weiten Bereichen des Gangunterschiedes gemessen werden können
(Kaufmann, S.: Dissertation; 1967; Brandenburgische Landeshoch
schule Potsdam; oder Kaufmann, S.: Weitere Untersuchungen zur Fa
denbildung von Polyamidseide; Chemicke vlakna, Svit (CSFR) 23
(1973) 4-5, S. 108-112). Bei Verwendung des Ehringhauskompensa
tors ist die notwendige Führung nachteilig, soweit es sich bei
den bewegten Objekten um Filamente handelt. Unabhängig vom beweg
ten Objekt muß beim Übergang auf Automatik für das Kompensations
kriterium das erforderliche Lichtminimum im Meßfeld bei zwei ver
schiedenen Winkelstellungen erreicht werden. Das bedeutet aber
einen gewissen Zeitaufwand für die Messung, so daß zwar die Mit
telwerte des Gangunterschiedes und der Doppelbrechung automatisch
ermittelt werden können, aber keine kurzzeitigen Schwankungen
dieser Größen. Der gleiche Sachverhalt liegt vor beim "Verfahren
und Vorrichtung zur Bestimmung örtlich und zeitlich veränderli
cher Doppelbrechung" nach DD WP-G02B-259132-7, bei dem die gemes
senen Werte in elektrische Signale bei zwei Einstellungen umge
wandelt werden, so daß wegen des mechanisch bedingten Zeitaufwan
des auch nur langsam veränderliche Vorgänge abgetastet werden
können. Das Verfahren von Schauler (Leitz-Mitt. Wiss. u. Techn. 5
(1970) 314, S. 95-98) ist für ruhende Filamente und der Regi
strierung der zeitlichen Intensitätsschwankungen geeignet. Es ist
aber für bewegte Objekte nicht und wegen der direkten Ausnutzung
der Intensität ohne weitere Signalverformung nur für die quali
tative Verfolgung der zeitlichen Änderungen des Gangunterschiedes
und der Doppelbrechung anwendbar.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man zum Prü
fen und Messen der Doppelbrechung von Folien und/oder Filamenten
einen Senarmont- oder einen Soleil-Kompensator benutzt. Sind die
Gangunterschiede kleiner als eine Wellenlänge, so wird das Ver
fahren von Senarmont angewendet, anderenfalls das Verfahren von
Soleil. Im Falle von Folien erfolgt die Dickenmessung mit mecha
nischen, radioaktiven, Infrarot- oder interferenzoptischen Metho
den. Im Falle von Filamenten wird der Durchmesser beugungsoptisch
bestimmt.
Senarmont- oder Soleil-Kompensator befinden sich zwischen ge
kreuzten Polarisatoren, die in 45-Grad-Stellung zur ausgezeich
neten Folienrichtung und zum Kompensator stehen. Der Senarmont- oder
Soleil-Kompensator selbst wird von einem Schrittmotor mit
Winkelkodierer angetrieben. Nach Erreichen des absoluten Lichtmi
nimums bleibt er in seiner Stellung. Der Winkelkodierer meldet
den Mittelwert des Gangunterschiedes direkt an die Recheneinheit.
Mittels der Umschalttaste werden die zeitlichen Signal
schwankungen bei ruhendem Schrittmotor über einen Operationsver
stärker zur Recheneinheit geleitet. Der Operationsverstärker ar
beitet mit einer Wurzelfunktion und einer nachgeschalteten Arkus-
Sinus-Funktion. Liegt die Spannweite der Schwankungen des Gangun
terschiedes der Folie oder der Filamente bei R/ < 0,08 mit
R = RF-RK, wobei RF den maximalen Gangunterschied der Folie oder
der Filamente und RK den automatisch eingestellten Gangunter
schied des Kompensators bedeutet, so kann bei einem Fehler von
< 1% die Arkus-Sinus-Funktion entfallen. In der Recheneinheit
wird laufend der Quotient aus Gangunterschied und Foliendicke
oder Filamentdurchmesser gebildet. Bei ruhendem Schrittmotor
werden die zeitlichen Schwankungen der Doppelbrechung angegeben
und auf einem Bildschirm oder Drucker angezeigt. Weil die Schwan
kungen direkt als Differenz gegen den Mittelwert vorliegen, kön
nen in einem nachgeschalteten Programm auch die Standardabwei
chung und der Variationskoeffizient für eine bestimmte zeitliche
Periode ermittelt werden.
Im Unterschied zu dem Verfahren bei der Folie muß bei der Anwen
dung auf Filamente garantiert werden, daß nicht das unter einem
Winkel von 0 Grad ankommende, sondern daß das vor einem schwarzen
Hintergrund vom Filament unter einem Winkel von 10 bis 30 Grad
gestreute Licht erfaßt wird.
Im Sinne der Eindeutigkeit der Zuordenbarkeit der Schwankungen
darf die Spannweite des Gangunterschiedes eine Wellenlänge nicht
überschreiten.
Zur Durchführung des Prüfverfahrens bei Folien mit einem Gangun
terschied größer als eine Wellenlänge wird eine Vorrichtung ein
gesetzt, bei der eine mit einem Chopper (2) modulierbare weiße
Lichtquelle (1) mittels Optik (3) ins Unendliche abgebildet wird.
In diesem Parallelstrahlengang befinden sich nacheinander der Po
larisator (4), die Folie (5), der von einem Schrittmotor (11) an
getriebene und mit einem Winkelkodierer (12) versehene Soleilkom
pensator (6), der Analysator (7) und eine weitere Optik (8), in
deren Brennpunkt die Photodiode (9) als Empfänger sitzt. Der zu
geordnete Verstärker (10) mit Tendenzerkennungseinheit und Um
schalttaste treibt den Schrittmotor (11) bis zum Erreichen des ab
soluten Lichtminimums an. In dieser Stellung wird der Mittelwert
des Gangunterschiedes angezeigt. Mittels der Umschalttaste (10)
werden zeitliche Signalschwankungen zum Operationsverstärker (16)
und zur Recheneinheit (13) geleitet. Der Operationsverstärker ar
beitet mit einer Wurzelfunktion und einer nachgeschalteten Arkus-
Sinus-Funktion. Aus dem Quotient der dem Gangunterschied propor
tionalen Lichtintensitätssignale und der Foliendicke ergeben sich
die zeitlichen Schwankungen der Doppelbrechung. Die Einzelheiten
sind aus Fig. 1 und der zugehörigen Übersicht der Bezugszeichen
ersichtlich.
Das beschriebene Verfahren zur Messung der Doppelbrechungsschwan
kungen kann beim Vorliegen nur sehr kleiner Gangunterschiede, die
kleiner als eine Wellenlänge sind, auch mit der Methode von Sen
armont betrieben werden. Statt weißer Lichtquelle, Chopper, Optik
und und Polarisator wird monochromatisches Licht verwendet, das
z. B. mit einem Halbleiterlaser erzeugt werden kann. Der Soleil-
Kompensator ist in diesem Falle durch eine Lambda-Viertel-Platte
zu ersetzen. Der Schrittmotor treibt dann den Analysator bis zum
Erreichen des Lichtminimums an. Die Anzeige des Mittelwertes und
der Schwankungen des Gangunterschiedes und der Doppelbrechung er
folgt analog zu den Schritten beim Soleil-Kompensator.
Übersicht über verwendete Bezugszeichen in der Figur zur
Darstellung des Prüfverfahrens
1 - Weiße Lichtquelle
2 - Chopper
3 - Optik
4 - Polarisator
5 - Folie
6 - Soleil - Kompensator
7 - Analysator
8 - Optik
9 - Photoempfänger (Photodiode oder Phototransistor)
10 - Verstärker mit Tendenzerkennungseinheit und Umschalttaste
11 - Schrittmotor
12 - Winkelkodierer
13 - Recheneinheit
14 - Dickenmeßeinheit Nr. 1
15 - Dickenmeßeinheit Nr. 2
16 - Operationsverstärker mit Wurzel- und Arkus-Sinus-Funktion
Anlage: Fig. 1.
1 - Weiße Lichtquelle
2 - Chopper
3 - Optik
4 - Polarisator
5 - Folie
6 - Soleil - Kompensator
7 - Analysator
8 - Optik
9 - Photoempfänger (Photodiode oder Phototransistor)
10 - Verstärker mit Tendenzerkennungseinheit und Umschalttaste
11 - Schrittmotor
12 - Winkelkodierer
13 - Recheneinheit
14 - Dickenmeßeinheit Nr. 1
15 - Dickenmeßeinheit Nr. 2
16 - Operationsverstärker mit Wurzel- und Arkus-Sinus-Funktion
Anlage: Fig. 1.
Claims (7)
1. Verfahren zum automatischen und berührungslosen Messen und
Prüfen der Doppelbrechung, insbesondere von bewegten Folien
und Filamenten, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Mit
telwert als auch die zeitlichen Schwankungen der Doppel
brechung mit einer Spannweite von einer Wellenlänge gemessen
werden, indem im Anschluß an den Senarmont- oder Soleil-Kom
pensator mit Analysator ein Photoempfänger mit nachgeschal
tetem Verstärker angeordnet ist, wobei der Kompensator von
einem Schrittmotor mit Winkelkodierer so angetrieben wird,
daß er nach Erreichen des Lichtminimums in seiner Stellung
verbleibt, der Mittelwert des Gangunterschiedes angegeben
wird und daß mit einer Umschalttaste die Signale über einen
Operationsverstärker mit Wurzel- und Arkus-Sinus-Funktion zu
einer Recheneinheit geleitet werden, so daß nach Quotienten
bildung mit der Foliendicke oder dem Filamentdurchmesser bei
ruhendem Schrittmotor auch die zeitlichen Schwankungen der
Doppelbrechung registriert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Folien mit Gangunterschieden kleiner als einer Wellenlänge
das Senarmont-Verfahren angewendet wird, wobei zur Messung
des Mittelwertes der Analysator von einem Schrittmotor mit
Winkelkodierer angetrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Folien mit Gangunterschieden größer als eine Wellenlänge das
Soleil-Verfahren angewendet wird, wobei zur Messung des Mit
telwertes der Soleil-Kompensator von einem Schrittmotor mit
Winkelkodierer angetrieben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Filamenten mit Gangunterschieden kleiner als eine Wellenlän
ge das Senarmont-Verfahren angewendet wird, wobei die opti
sche Achsen des Sendesystems mit Lichtquelle, Optik sowie
Polarisator einerseits und des Empfängersystems mit Lambda
Viertelplatte, angetriebenem Analysator und Photoempfänger
andererseits einen Winkel von 10 bis 30 Grad bilden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Filamenten mit Gangunterschieden größer als eine Wellenlänge
das Soleil-Verfahren angewendet wird, wobei die optischen
Achsen des Sendesystems mit Lichtquelle, Chopper, Optik so
wie Polarisator einerseits und des Empfängersystems mit an
getriebenem Soleilkompensator, Analysator und Photoempfänger
andererseits einen Winkel von 10 bis 30 Grad bilden.
6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für
Intensitätsverhältnisse < 0,08 der Operationsverstärker nur
mit einer Wurzelfunktion arbeitet.
7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß bei
ruhendem Schrittmotor im Anschluß an die Recheneinheit die
zeitlichen Schwankungen der Doppelbrechung quadriert und für
bestimmte Zeitabschnitte die Standardabweichung und der
Variationskoeffizient gebildet werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924235065 DE4235065A1 (de) | 1992-10-17 | 1992-10-17 | Verfahren zum automatischen und berührungslosen Messen der Doppelbrechung von bewegten Folien und Filamenten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924235065 DE4235065A1 (de) | 1992-10-17 | 1992-10-17 | Verfahren zum automatischen und berührungslosen Messen der Doppelbrechung von bewegten Folien und Filamenten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4235065A1 true DE4235065A1 (de) | 1994-04-21 |
Family
ID=6470714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924235065 Withdrawn DE4235065A1 (de) | 1992-10-17 | 1992-10-17 | Verfahren zum automatischen und berührungslosen Messen der Doppelbrechung von bewegten Folien und Filamenten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4235065A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19953527B4 (de) * | 1999-11-05 | 2006-02-02 | Schott Ag | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Messung der Spannungsdoppelbrechung mit rotierendem Analysator |
DE102004051247B3 (de) * | 2004-10-20 | 2006-04-06 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Schnelle Messung hoher Gangunterschiede von doppelbrechenden Medien ohne und mit Falschfarben durch simultane Kombination des Mehrfarben-Senarmont-Verfahrens mit der diskreten Fourier-Analyse |
DE102006062157A1 (de) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Gleichzeitige Messung hoher Gangunterschiede und der Verdrehung der optischen Achse von doppelbrechenden Medien |
DE19953528B4 (de) * | 1999-11-05 | 2010-10-07 | Schott Ag | Vorrichtung und Verfahren zur automatischen Messung der Spannungsdoppelbrechung mit feststehendem Analysator |
-
1992
- 1992-10-17 DE DE19924235065 patent/DE4235065A1/de not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19953527B4 (de) * | 1999-11-05 | 2006-02-02 | Schott Ag | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Messung der Spannungsdoppelbrechung mit rotierendem Analysator |
DE19953528B4 (de) * | 1999-11-05 | 2010-10-07 | Schott Ag | Vorrichtung und Verfahren zur automatischen Messung der Spannungsdoppelbrechung mit feststehendem Analysator |
DE102004051247B3 (de) * | 2004-10-20 | 2006-04-06 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Schnelle Messung hoher Gangunterschiede von doppelbrechenden Medien ohne und mit Falschfarben durch simultane Kombination des Mehrfarben-Senarmont-Verfahrens mit der diskreten Fourier-Analyse |
WO2006042524A1 (de) * | 2004-10-20 | 2006-04-27 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Schnelle messung hoher gangunterschiede von doppelbrechenden medien ohne und mit falschfarben |
DE102006062157A1 (de) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Gleichzeitige Messung hoher Gangunterschiede und der Verdrehung der optischen Achse von doppelbrechenden Medien |
DE102006062157B4 (de) * | 2006-12-22 | 2008-09-04 | Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. | Gleichzeitige Messung hoher Gangunterschiede und der Verdrehung der optischen Achse von doppelbrechenden Medien |
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