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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Überprüfung der Kanten von Rasierklingen.
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Die
geschärften
Kanten von Rasierklingen werden für gewöhnlich untersucht bzw. überprüft, nachdem
die Klingen von einem Stahlstreifen geschnitten worden sind, der
durch eine Schärf- bzw. Schleifmaschine
geführt
worden ist. Eine Bedienungsperson überträgt die Rasierklingen auf Spindeln,
so dass ein Klingenblock gebildet wird, in dem die geschärften Kanten
der Klingen alle in die gleiche Richtung zeigen. Fehler bzw. werden
erkannt, indem der Klingenblock mit den geschärften Kanten in verschiedenen
Winkeln zu einer Lichtquelle gehalten wird, und wobei auf Streulichtreflexionen
geachtet wird, die eine Beschädigung
der Klingen anzeigen würden.
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Zum
Entfernen einer fehlerhaften bzw. beschädigten Klinge aus dem Klingenblock überträgt die Bedienungsperson
einen Teil der mangelfreien Klingen aus dem Block auf eine andere
Anordnung von Spindeln und entfernt und entsorgt mehrere Klingen
aus dem Block, die in der Umgebung der Reflexion liegen. Danach überträgt die Bedienungsperson die
mangelfreien Klingen zurück
auf die ursprünglichen
Spindeln und prüft
diese erneut auf Mängel.
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Das
U.S. Patent US-A-5,414,168 beschreibt einen Lichtscanner mit verschachtelten
Kamerafeldern und parallelen Laserlichtstrahlen. Der Lichtscanner
wird zur Bestimmung der Konfiguration von Blöcken verwendet. EP-A-0 100
446 und US-A-4,583,854
beschreiben elektronische, automatische Bilddarstellungs- und Qualitätsprüfungssysteme
mit hoher Auflösung
zum Qualitätsprüfung von Hartmetalleinsätzen für Bearbeitungsvorgänge. Das U.S.
Patent US-A-182,457 betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung
von Garn. Die Vorrichtung umfasst zwei Sensorköpfe, die jeweils einen Sender
und einen Empfänger
aufweisen.
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Vorgesehen
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Prüfvorrichtung
zur ununterbrochenen Überwachung
der scharfen Kante eines Streifens von Rasierklingenmaterial. Die
Vorrichtung ein erstes Lasersystem mit einem ersten Projektor zum
Projizieren eines ersten Laserstrahls auf die Schneidkante des Streifens
in eine Richtung, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Streifens
und senkrecht zu der Schneidkante verläuft, und mit einem ersten Profildetektor
zum Detektieren eines Abschnitts des ersten Laserstrahls, der über die
Schneidkante verläuft und
zum Erzeugen eines ersten Signals, das den detektierten Abschnitt
des ersten Laserstrahls darstellt. Ein weiterer Detektor kann reflektiertes
Licht von der Kante zum Detektieren einer Kantenbeschädigung empfangen.
Die Prüfvorrichtung
umfasst ferner ein zweites Lasersystem, das sehr dicht an dem ersten Lasersystem
angeordnet ist, mit einem zweiten Projektor zum Projizieren eines
zweiten Laserstrahls auf die Schneidkante des Streifens in eine
Richtung, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Streifens und
senkrecht zu der Schneidkante verläuft, und mit einem zweiten
Profildetektor zum Detektieren eines Abschnitts des zweiten Laserstrahls,
der über
die Schneidkante verläuft
und zum Erzeugen eines zweiten Signals, das den detektierten Abschnitt
des zweiten Laserstrahls darstellt. Der erste Laserprojektor und
der zweite Laserprojektor sind auf entgegengesetzten Seiten des
Streifens angeordnet. Eine Normalisierungsschaltung empfängt die
ersten und zweiten Signale von dem ersten und dem zweiten Profildetektor.
Der Bewegung der Schneidkante zugeordnete Artefakte werden herausgefiltert.
Ein Kantenunstetigkeitssignal kann erzeugt und verarbeitet werden, um
Fehler bzw. Beschädigungen
in der Schneidkante zu detektieren. Ein Fehlersignal kann als Reaktion
auf detektierte Fehler bzw. Beschädigungen erzeugt werden. Die
Fehlerdetektierungsschaltung kann Fehler durch das Detektieren entsprechender
Spitzen mit entgegengesetzter Polarität innerhalb eines vorbestimmten
Zeitraums Fehler bzw. Beschädigungen
in dem Kantenunstetigkeitssignal detektieren. Der vorbestimmte Zeitraum
kann von der Geschwindigkeit abhängig
sein, mit der sich der Streifen bewegt sowie von dem Abstand zwischen
den ersten und zweiten Laserstrahlen.
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Die
vorliegende Erfindung kann einen oder mehrere der folgenden Vorteile
aufweisen. Kantenfehler bzw. Kantenbeschädigungen können schnell und präzise detektiert
und fehlerhafte Objekte zurückgewiesen
werden. Eine Bedienungsperson kann Bilder der Fehler der Kante sowie
statistische Informationen zu den Fehlern ansehen.
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Weitere
Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung und
aus den Ansprüchen
deutlich. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm einer Fertigungsstraße für Rasierklingen;
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2A ein
Blockdiagramm eines Prüfsystems;
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2B ein
Kamerasystem;
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3 eine
Perspektivansicht eines Prüfsystems;
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4 eine
Querschnittsansicht einer magnetischen Führungseinrichtung;
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5 einen
Laserdetektor;
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6 eine
Perspektivansicht eines Kantendetektors mit zwei Laserdetektoren;
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7 eine
grafische Darstellung der durch die Laserdetektoren erzeugten Kantenprofilsignale;
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die 8A, 8B und 8C grafische Darstellungen
von durch einen Fehler erzeugten Kantenprofilsignalen;
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9 ein
Blockdiagramm der Steuerungen für
die Detektions- und
Zurückweisungselemente
eines Prüfsystems;
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10 ein
Flussdiagramm des Betriebs einer analogen Schaltung (PCB), eines
Einplatinen-Computers SBC1, 2 oder 6 und eines Bildzeitsteuerungs-Einplatinen-Computers;
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11 ein
Flussdiagramm der Detektierung eines tatsächlichen Fehlers an einem Einplatinen-Computer;
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12 ein
Flussdiagramm des Betriebs einer analogen Schaltung, welche Kantenbeschädigungen
detektiert und eines Einplatinen-Computers;
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13 ein
Flussdiagramm des Betriebs eines Einplatinen-Computers, der Kantenbeschädigungen
analysiert;
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14 ein
Flussdiagramm des Betriebs eines Bildzeitsteuerungs-Einplatinen-Computers,
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15 einen
Zurückweisungsbildschirm;
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16 ein
Klingenbreiten-Tendenzanalysediagramm; und
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17 einen
Bildsteuerungsbildschirm.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 1 stellt eine
Fertigungsstraße 10 Rasierklingen
her, indem ein Stahlendlosstreifen 14 von einer Vorratsspule 11 durch
eine Schärf-
bzw. Schleifeinrichtung 12 geführt wird, welche den Streifen 14 schleift
und poliert. Bevor der Streifen durch eine Schneideeinrichtung 22 in einzelne
Rasierklingen geschnitten wird, wird er an einer Prüfeinrichtung 24 untersucht.
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Die
Prüfeinrichtung 24 erkennt
bzw. detektiert Kantenfehler bzw. Kantenbeschädigungen in der geschärften Kante
des Streifens. Abhängig
von der Empfindlichkeit der Prüfeinrichtung
können
verschiedene Arten von Kantenfehlern detektiert werden. Zu den detektierten
Fehlern zählen
Fehler, welche die ununterbrochene bzw. stetige scharfe Kante des durch
die Prüfeinrichtung
verlaufenden Stahlstreifens unterbrechen (Lücken darin verursachen).
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Die
Prüfeinrichtung 24 sendet
Fehlerinformationen an eine programmierbare Logiksteuereinheit (PCL) 28,
ein Visualisierungssystem 46 und eine Zurückweisungseinrichtung 26.
Anhand der durch die Prüfeinrichtung 24 und
andere Einrichtungen der Fertigungsstraße 10 bereitgestellten
Informationen bewirkt die PLC 28, dass die Zurückweisungseinrichtung 26 fehlerhafte
Rasierklingen 30 ausrangiert und fehlerfreie Rasierklingen 32 als
fertiges Produkt der Fertigungsstraße 10 bereitstellt.
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Die
PLC 28 verwaltet ferner Zählwerte der Anzahl der erzeugten
fehlerfreien Rasierklingen und der Anzahl der ausrangierten fehlerhaften
Rasierklingen. Die Zählwerte
können
von der PLC dazu verwendet werden, festzustellen, wenn die Verfahrensgrenzwerte
erreicht worden sind, und um die Maschine bzw. Vorrichtung anzuhalten,
wenn zu viele fehlerhafte Produkte produziert werden. Wenn andererseits
unter einer großen
Anzahl fehlerfreier Produkte keine Klingen als fehlerhaft befunden
werden, kann es sein, dass das Detektionssystem nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert.
Die PLC hält
die Maschine für
eine ausfallsichere Betriebsweise des Detektors an.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 2A weist die
Prüfeinrichtung 24 Laserdetektoren 40 auf,
welche die Kante des Streifens 14 ununterbrochen bzw. stetig überwachen
und Signale an einen analogen Hochgeschwindigkeits-Schaltkreis 42 senden.
Der analoge Elektronikschaltkreis 42 verarbeitet die empfangenen
Signale 41, um Fehler in der Kante festzustellen und sendet
digitalisierte Fehlersignale 42 an in Echtzeit arbeitende
digitale Mikroprozessoren 44. Die Mikroprozessoren 44 verwenden
die digitalisierten Signale 43, um zu bestimmen, ob tatsächliche Fehler
oder Ablenkungen (d.h. Störungen
oder Bewegungen) des Streifens 14 detektiert worden sind, und
die Mikroprozessoren 44 senden Signale 45 über tatsächlich detektierte
Fehler an die PLC 28 und Signale 47 über tatsächlich detektierte
Fehler an das Visualisierungssystem 46. Die PLC 28 bewirkt
danach, dass die Zurückweisungseinrichtung 26 fehlerhafte Rasierklingen
ausrangiert.
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Das
Visualisierungssystem 46 steuert ein Kamerasystem 48,
durch das der Streifen nach den Laserdetektoren 40 verläuft.
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Wie
dies aus der Abbildung aus 2B ersichtlich
ist, machen zwei Kameras 62, 64 in dem Kamerasystem 48 Bildaufnahmen
beider Seiten des Klingenstreifens 14 unter Verwendung
eines Glasfaser-Stobe-Illuminators 65. Das Visualisierungssystem 46 erzeugt
digitalisierte der von dem Kamerasystem 48 aufgenommenen
Bilder, versieht die Bilder mit einem Datum- und Zeitstempel und
stellt diese zur Anzeige auf einer Benutzeroberfläche 56 oder
zum Speichern in dem Speichersystem 58 zur Verfügung.
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Das
Visualisierungssystem 46 und das Speichersystem 58 können mit
einem sich über
die gesamte Fertigungsstätte
erstreckenden Netzwerk verbunden sein, und eine oder mehrere Benutzeroberflächen 56 bieten
Bedienungspersonen in der gesamten Fertigungsstätte Zugriff auf Bilder und
Informationen zu dem Streifen 14.
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Wenn
die Mikroprozessoren 44 anzeigen, dass in dem Streifen 14 ein
tatsächlicher
Fehler detektiert worden ist, bestimmt das Visualisierungssystem 46 auf
der Basis der aktuellen Streifengeschwindigkeit die Ankunftszeit
nach dem Fehler an einer bestimmten Kamera in dem Kamerasystem 48 und weist
die Kamera an, eine Aufnahme des Fehlers vorzunehmen.
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Ein
Bild eines Fehlers in dem Klingenstreifen, das aufgenommen wird,
bevor die Rasierklinge zurückgewiesen
wird, kann zuverlässiger
sein als ein Bild der ausrangierten Klinge, da die ausrangierte Klinge
während
dem Vorgang des Ausrangierees weiter beschädigt werden kann.
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Da
das Kamerasystem 48 nur in der Nähe von Videoraten betrieben
wird, ist die Frequenz beschränkt,
mit der Bilder erfasst werden können.
Es kann nur ein Bild alle fünfzig Millisekunden
aufgenommen werden. Somit werden mehrere Fehler, die innerhalb kurzer
Abstände
zueinander detektiert werden, nicht bildlich dargestellt. Wie dies
später
im Text näher
beschrieben ist, implementiert das Visualisierungssystem ein Fehlerprioritätssystem
zur Erfassung von Bildern der größten festgestellten
bzw. detektierten Fehlerart. Da das Sichtfeld jedes Bilds ferner
nur 0,070 Zoll entlang der Klingenkante anzeigt (etwas breiter als
eine kennzeichnende 100-fache Mikroskopvergrößerung), kann es sein, dass
nicht das ganze Ausmaß eines
beschädigten
Abschnitts sichtbar ist.
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Das
Visualisierungssystem 46 kann das Kamerasystem 48 so
führen,
dass es in vorbestimmten Intervallen Aufnahmen macht, auch wenn
keine Fehler detektiert werden. Die Informationen können zur Anzeige
auf der Benutzeroberfläche
oder Bedienerschnittstelle 56 oder zum Speichern in dem
Speichersystem 58 verfügbar
gemacht werden.
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Das
Visualisierungssystem 46 steuert ferner ein handelsübliches
Lasermikrometer 50 (3), das
die Gesamtklingenbreite des Streifens 14 misst, und wobei
es angewiesen werden kann, periodische Messungen vorzunehmen. Das
Visualisierungssystem 46 analysiert diese Messungen und
erzeugt Verfahrenstendenzdiagramme. Das System 46 stellt
danach die Verfahrenstendenzdiagramme und weitere Informationen
zur Anzeige auf der Benutzeroberfläche 56 und zum Speichern
in dem Speichersystem 58 sowie über das Fertigungsstättennetzwerk
zur Verfügung.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 3 weist die
Prüfeinrichtung 24 ein
Detektorgehäuse 60 auf,
in dem Laserdetektoren 40 angebracht sind. Der Streifen 14 verläuft durch
das Detektorgehäuse 60 und somit
vorbei an den Laserdetektoren 40, bevor er durch das Kamerasystem 48 verläuft. Das
Kamerasystem 48 weist eine Kamera und Linse 62,
eine Kamera und Linse 64 und eine Lichtquelle 65 auf.
Bei der Lichtquelle 65 kann es sich um einen Glasfaserilluminator
handeln, der mit Strobe-Licht gekoppelt ist. Danach verläuft der
Streifen 14 durch das Lasermikrometer 50.
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Während der
Stahlstreifen 14 durch die Prüfeinrichtung 24 verläuft, läuft er in
einer magnetischen Führungseinrichtung 69 (4)
bezogen auf die Unterkante und eine Seite des Streifens. Drei untere
Stege 54a, 54b, 54c sind über den
Pfad durch die Prüfeinrichtung 24 verteilt
(ungefähr
vierzehn Zoll). Der Steg 54a befindet sich am Anfang der
Prüfeinrichtung 24,
der Steg 54b ist nahe den Kameras angeordnet und der Steg 54c befindet
sich am Ende der Prüfeinrichtung 24.
Zwischen den Stegen ist die magnetische Führungseinrichtung entlastet,
so dass eine Streifenablenkung möglich
ist. Die Prüfeinrichtung
ist zwischen den Stegen angebracht, um eine gleichmäßige vertikale
Bewegung des Streifens zu gewährleisten.
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Wie
dies aus der Abbildung aus 5 ersichtlich
ist, weist ein Laserdetektor 40a einen einzelnen handelsüblichen
parallel gerichteten Diodenlaserprojektor 70 und eine zylindrische
Linse 71 auf, um den Laserstrahl in eine zu der Oberkante 21 des Streifens 14 gerichteten
Linie zu richten, die gemäß der Abbildung
in 5 verläuft.
Der Kantenprofildetektor 72 empfängt über die Kante 21 verlaufendes Licht,
und der Kantenfehlerdetektor 76 empfängt von der Kante 21 reflektiertes
und von der Linse 74 aufgenommenes Licht. Der Kantenfehlerdetektor 76 ist auf
der entgegengesetzten Seite einer vertikalen Linie oberhalb der
Kante 21 angeordnet, um den Eintritt von Laserlicht zu
verhindern, das von der beleuchteten Seite des Streifens 14 gestreut
wird.
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Ein
in der Abbildung aus 6 dargestellter zweiter Laserdetektor 40b entspricht
dem Detektor 40a und weist einen Laserprojektor 70', eine zylindrische
Linse 71',
einen Kantenprofildetektor 72', eine Linse 74' und einen Kantenfehlerdetektor 76' auf. Die Elemente
des Laserdetektors 40b können jedoch gegenüber den
Elementen des Laserdetektors 40a platziert werden. Auf
diese Weise kann von jeder Richtung der Kante 21 reflektiertes
Kantenbeschädigungs-
bzw. Kantenfehlerlicht detektiert werden. Die Kantenprofildetektoren 72 und 72' werden gemeinsam
zum Detektieren von Fehlern verwendet. Die Kantendetektoren 76, 76' und ihre entsprechende Linse 74, 74' werden ebenfalls
zur unabhängigen Fehlerdetektierung
verwendet. Die beiden Detektoren 40a, 40b bilden
eine parallele Anordnung von Laserdetektoren, die durch einen bekannten
geringen Abstand D von in diesem Beispiel 0,2 Zoll getrennt sind.
Der Abstand D ist ausreichend klein, so dass die beiden Detektoren
die gleiche Klingenstreifenablenkung senkrecht zu der Richtung der
Fertigungsstraßenbewegung
erfahren können,
und wobei der Abstand ausreichend bemessen ist, so dass er größer ist
als die Länge
vieler Fehler, welche die Kante unterbrechen.
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Jeder
der Kantenprofildetektoren 72, 72' erzeugt ein stetiges bzw. analoges
Profilsignal. Die Profilsignale von den Detektoren werden danach wechselstromgekoppelt,
können
gefiltert werden und werden subtrahiert, so dass ein normalisiertes
Kantenprofilsignal bereitgestellt wird. Das normalisierte Kantenprofilsignal
wird digital verarbeitet, um echte Fehler von Verfahrensbedingungen
zu unterscheiden, einschließlich
einer Klingenablenkung (d.h. Störungen
oder Bewegungen in dem Streifen).
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Die
Kante 21, die magnetische Führungseinrichtung 69 und
die Laserprojektoren 70, 70' sowie die Detektoren 72, 72' sind ausgerichtet,
so dass der mittlere Abschnitt des parallel gerichteten Laserstrahls
verwendet wird, wo das Gaußsche
Strahlprofil verhältnismäßig flach
ist. Dies führt
zu einer angemessen linearen Lichtveränderung mit dem Kantenversatz,
wie dies in der Abbildung aus 7 dargestellt
ist. Da die Laserdiodenprojektoren elliptische Kollimationsstrahlen
emittieren, ist der lineare Bereich in der Längsachsenrichtung der Ellipse
im Vergleich zu der Größe der geschärften Kante
des Klingenstreifens ausreichend groß. Der nutzbare lineare Bereich
von ungefähr
0,03 Zoll (0,144 bis 0,177) aus der Abbildung aus 7 reicht
aus, um einer Kantenbewegung aufgrund von normalen Produktschwankungen
und einer Montagevorrichtungsstabilität in der Magnetführungseinrichtung
Rechnung zu tragen.
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Das
subtrahierte Signal von den vorderen und hinteren Kantenprofildetektoren 72, 72' normalisiert
den Großteil
der Vibrationen in dem Streifen 14, da die Detektoren 40a, 40b dicht
aneinander angeordnet sind (ungefähr 0,2 Zoll auseinander) und
die gleiche Streifenbewegung erfahren. In ähnlicher Weise tritt eine kennzeichnende
Produktschwankung in der Kante 21 langsam auf (mit einer
längeren
räumlichen
Wellenlänge)
im Verhältnis
zu dem Detektorabstand und wird ebenfalls aus dem kombinierten Signal
subtrahiert. Kantenunstetigkeiten verlaufen jedoch sequentiell an
beiden Detektoren vorbei und erscheinen in dem subtrahierten Signal.
Die Abbildungen der 8A und 8B zeigen
entsprechend ein Beispiel für
einen Signalverlauf eines Kantenprofilsignals mit einer Kantenunstetigkeit 80,
welche den vorderen Kantenprofildetektor 72 passiert, und
wobei die gleiche Kantenunstetigkeit 80 auch den hinteren Kantenprofildetektor 72' passiert.
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Die
Abbildung aus 8C stellt das kennzeichnende
Erscheinungsbild einer normalisierten Unstetigkeitssignatur übertrieben
dar. Zweie Merkmale 81, 82 werden in dem normalisierten
Signal erzeugt, ein positives Merkmal 81 und ein negatives Merkmal 82.
Diese Spitzen werden mit Fensterschwellenwerten +W und –W an dem
Signal detektiert. Die Größe von W
kann entsprechend für
unterschiedliche Fehlerarten festgelegt werden. Eine übermäßige Streifenvibration
oder übermäßige Kantenschwankungen
können
die Signalschwellenwerte der Prüfeinrichtung übersteigen,
wobei sie jedoch nicht die kennzeichnenden invertierten Spitzen 81, 82 aufweisen.
Da sowohl die Streifengeschwindigkeit als auch der Detektorabstand
bekannt sind, muss jede detektierte Spitze eine entsprechende Spitze
mit entgegengesetzter Polarität
innerhalb eines bestimmten Zeitfensters aufweisen, um einen Kantenfehler
darzustellen.
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Eine
zusätzliche
Fehlerunterscheidung aus der Kantenvibration und Schwankungen wird
durch Zeitbereichsfiltern des Signals vor der Normalisierung erreicht.
Dies reduziert etwaige zufällige
Signalkomponenten außerhalb
der Filterpassbänder,
die gleichzeitig an beiden Detektoren erscheinen würden, und
dies verhindert ferner die Erzeugung von Hochfrequenzartefakten,
wenn die Signale anderweitig subtrahiert werden. Für unsere
Anwendung werden an dem normalisierten Signal Fensterschwellenwerte
von 0,006 Zoll ohne Filtern, Schwellenwerte von 0,0008 Zoll an dem
Signal mit einem Frequenzgang oberhalb von 400 Hertz und Schwellenwerte von
0,0003 Zoll an dem Signal mit einem Frequenzgang oberhalb von 1
kHz verwendet.
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Wie
dies in der Abbildung aus 9 dargestellt
ist, weist die analoge Elektronikschaltung 42 vier Kanäle auf,
wobei jeweils einer dem Detektieren einer bestimmten Fehlerart dient.
Die vier Kanäle empfangen
kontinuierlich Signale von den Laserdetektoren 40. Bestimmte
Fehler können
unter Verwendung sowohl des vorderen als auch des hinteren Kantenprofildetektors 72, 72' detektiert
werden. Folglich empfangen die Detektorschaltung 97 und
die Detektorschaltung 102 Signale 90, 90' von den vorderen und
hinteren Kantenprofildetektoren. Andere Fehler können an dem vorderen Kantenfehlerdetektor 76 oder
an den hinteren Kantenfehlerdetektoren 76' detektiert werden. Folglich empfängt die
Detektorschaltung 104 Signale 94, 96 von
den entsprechenden Kantenfehlerdetektoren 76, 76'.
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Digitale
Echtzeit-Mikroprozessoren 44 der Prüfeinrichtung 24 (2A)
weisen vier Einplatinen-Computer (SBC) SBC1 112, SBC2 116,
SBC3 122 und SBC6 117 auf, die Fehlersignale von
analogen Detektorkanälen
empfangen und bestimmen, ob die angezeigten Fehler tatsächliche
Fehler darstellen, indem bestimmt wird, ob Fehlerkriterien erfüllt sind.
Der Detektorkanal 98 sendet Signale 108 und 110,
welche die Art des Fehlers anzeigen, an den SBC1. Der Detektorkanal 102 sendet
Signale 114 und 116, welche eine zweite Fehlerart
anzeigen, an den SBC6. Der Detektorkanal 103 sendet Signale 97 und 99,
die eine dritte Fehlerart anzeigen, an den SBC2. In ähnlicher
Weise sendet der Detektorkanal 104 Signale 118,
welche eine vierte Fehlerart anzeigen, und das Signal 120,
das eine fünfte
Fehlerart anzeigt, an den SBC3.
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Wenn
der SBC1 bestimmt, dass ein Fehler existiert, so sendet er die Fehlersignale 124, 125 und/oder
die Fehlersignale 126, 127 entsprechend an den
Bildzeitsteuerungs-SBC4 120 und die PLC 28. Wenn
der SBC2 bestimmt, dass ein Fehler existiert, sendet er die Fehlersignale 128, 129 entsprechend
an die Bildzeitsteuerungs-SBC4 130 und die PLC 28.
Wenn der SBC3 bestimmt, dass ein Fehler existiert, sendet er die
Fehlersignale 131, 133 entsprechend an den Zeitsteuerungs-SBC4 130 und
die PLC 28. Wenn der SBC6 bestimmt, dass ein Fehler existiert,
sendet er die Fehlersignale 132, 134 entsprechend
an die Bildzeitsteuerungs-SBC4 130 und die PLC 28.
Das Visualisierungssystem 46 weist einen Bildzeitsteuerungs-SBC4 130 auf.
Er bestimmt, wenn fehlerhafte Abschnitte des Streifens 14 das
Kamerasystem 48 erreichen und bewirken, dass das Kamerasystem 48 entsprechende
Aufnahmen macht. Die PLC 28 bewirkt, dass die Zurückweisungseinrichtung 26 fehlerhafte
Rasierklingen ausrangiert.
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Ein
handelsüblicher
Durchgangsstrahl-Photodetektor 202 ist an der Zurückweisungseinrichtung angebracht,
der detektiert, dass die Klingen tatsächlich zurückgewiesen worden sind. Dieses
Ausfallsicherheitssignal wird durch den SBC5 204 überwacht, der
auch die ursprünglichen
Zurückweisungssignale empfängt. Der
SBC5 204 bestimmt, dass alle Fehler tatsächlich zurückgewiesen
worden sind, und zeigt der PLC an, die Maschine bzw. die Vorrichtung
anzuhalten, wenn diese nicht zurückgewiesen
worden sind.
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Das
Flussdiagramm aus 10 zeigt den Betrieb jeder der
Detektorschaltkreisanordnungen für große, mittlere
und kleine Fehler. Das vordere Kantenprofilsignal 90 wird
durch den vorderen Kantenprofildetektor erzeugt und zu einem Verstärker 144 geleitet.
Die Signale werden danach für
die Schaltungen für
mittlere und kleine Fehler zeitbereichsgefiltert 145; die
Schaltung für
große
Fehler filtert nicht, wobei die Schaltung für mittlere Fehler Signale oberhalb von
400 Hz durchlässt,
und wobei die Schaltung für kleine
Fehler Signale oberhalb von 1 kHz durchlässt. Die Signale werden danach
wechselstromgekoppelt 150, um etwaige Gleichstromversatze
zu entfernen. Das hintere Kantenprofildetektorsignal 72' folgt identischen
Pfaden für
die Schaltungen für
große,
mittlere und kleine Fehler. Die vorderen und hinteren Kantenprofilsignale
werden danach subtrahiert 151, um das normalisierte Signal 153 für jede der
Schaltungen für große, mittlere
und kleine Fehler zu ergeben.
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Das
normalisierte Signal wird danach verglichen 159, 161 mit
den oberen und unteren Fensterdetektionsschwellenwerten 155, 157 für jede der Schaltungen
für große, mittlere
und kleine Fehler. Wenn das normalisierte Signal den oberen Schwellenwert
positiv überschreitet,
wird die Ausgabe 170 des SBC 163 für die Dauer
des Zustands erregt. Wenn das normalisierte Signal den unteren Schwellenwert
negativ überschreitet,
wird eine andere Ausgabe 172 an den SBC für die Dauer
des Zustands erregt. Die oberen und unteren Detektionsschwellenwerte
werden für
die Schaltung für
große
Fehler auf +/– 0,006
Zoll (Äquivalent
in Spannung) festgelegt, auf +/– 0,0008
Zoll für
die Schaltung für
mittlere Fehler und auf +/– 0,0003
Zoll für
die Schaltung für
kleine Fehler. Der SBC1 empfängt
das resultierende Signal von der Schaltung für große Fehler, wobei der SBC6 das
resultierende Signal von der Schaltung für mittlere Fehler empfängt, und
wobei der SBC2 das Signal von der Schaltung für kleine Fehler empfängt.
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Wie
dies vorstehend im Text beschrieben worden ist, bestimmen die Einplatinen-Computer,
ob Fehlersignale tatsächliche
Fehler darstellen, indem bestimmt wird, ob bestimmte Fehlerkriterien
erfüllt sind.
Die Einplatinen-Computer empfangen jeweils eine Eingabe der Geschwindigkeit 165 der
Schärfvorrichtungsfertigungsstraße von einem
handelsüblichen
Zähler.
Da der Fehler die vorderen und hinteren Detektoren mit einem von
der Fertigungsstraßengeschwindigkeit
abhängigen
Zeitunterschied passiert, muss jeder Fehler entsprechende Fehlersignale durch
die oberen und unteren Schwellenwert-Komparatoren mit einem Zeitunterschied
erzeugen, der proportional zu der Fertigungsstraßengeschwindigkeit und dem
Detektorabstand (von zum Beispiel 0,2 Zoll) ist. Wenn der Fehler
von der Klingenstreifenkante herausgezogen wird, nimmt das die Kantenprofildetektoren 72, 72' erreichende
Licht zu, und es wird zuerst ein oberes Schwellenwertsignal gefolgt
von einem entsprechenden unteren Schwellenwertsignal erzeugt; wenn
der Fehler in ähnlicher
Weise von der Klingenstreifenkante vorsteht, nimmt das die Kantenprofildetektoren
erreichende Licht ab, und zuerst wird ein unteres Schwellenwertsignal
erzeugt, gefolgt von einem entsprechenden oberen Schwellenwertsignal. Jedes
alleine stehende Schwellenwertsignal ohne ein folgendes entgegengesetztes
Schwellenwertsignal an dem entsprechenden Zeitpunkt stammt nicht von
einem Fehler, sondern vielmehr von zufälliger Klingenstreifenbewegung
oder Ablenkung.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 11 erzeugen
die oberen und unteren Schwellenwertsignale 170, 172 Unterbrechungen
an SBC1, SBC2 und SBC6, welche ähnliche
Programme ausführen.
Eine obere Schwellenwertsignalunterbrechung bewirkt, dass das Programm
prüft 174,
ob ein Timer durch die untere Schwellenwertsignalunterbrechung 0,2
Zoll früher
aktiviert worden ist. Wenn dies festgestellt wird, ist ein Fehler
detektiert worden, und der entsprechende Timer bzw. die entsprechende
Zeitsteuerung wird deaktiviert 176, und eine Zurückweisungssignalausgabe 178 wird
der PLC 28 und dem Bildzeitsteuerungs-SBC4 130 zugeführt. Die
Abstimmung von 0,2 Zoll muss innerhalb einer bestimmten Toleranz
gültig
sein, um eine Zurückweisungs-
bzw. Ablehnungsentscheidung zu erzeugen, wobei +/– 15% ein
angemessener Wert sind.
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Wenn
keine aktivierten Timer 0,2 Zoll +/– 15% entsprechen, so versucht
das Programm, einen neuen oberen Schwellenwertsignal-Timer zu starten 180 (in
dem Programm des Ausführungsbeispiels stehen
davon vier zur Verfügung.
Wenn sich alle vier Timer im Einsatz befinden, so müssen die
Schwellenwertsignale mit zu hoher Geschwindigkeit ankommen, und
es wird ein Zurückweisungssignal 178 ausgegeben.
Ansonsten wird ein neuer oberer Abstands-Timer gestartet 182.
Das Programm arbeitet ähnlich
für die
unteren Schwellenwertsignalunterbrechungen. Der SBC1, SBC2 und SBC6
weisen ebenfalls interne Timer-Unterbrechungen 185 auf,
um die Geschwindigkeit der Schärfungsfertigungsstraße über den
handelsüblichen
Zähler
zu prüfen.
Die Geschwindigkeit wird geprüft 186 und
mehrere Male (z.B. viermal) pro Sekunde aktualisiert, und es werden
neue Abstands-Timer-Grenzwerte für
die Werte von 0,2 Zoll +/– 15%
auf der Basis der aktuellsten Fertigungsstraßengeschwindigkeit berechnet.
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Wenn
ein Abstands-Timer die 0,2 Zoll +/– 15% überschreitet, so erzeugt er
eine Programmunterbrechung 188. Das Programm prüft 190 daraufhin, ob
das obere oder untere Signal, das den Timer aktiviert hat, über die
Dauer von 0,2 Zoll +/– 15%
ununterbrochen aktiv geblieben ist. Wenn dies der Fall ist, so wurde
dieser Zustand durch einen längeren
Fehler als der Detektorabstand von 0,2 Zoll an der Schärfungsfertigungsstraße bewirkt,
so dass die vordere Kante des Fehlers beide Detektoren passiert
hat, bevor die hintere Kante den vorderen Detektor erreicht hat.
Somit wird ein Zurückweisungssignal
erzeugt 192. Ansonsten wird der Abstands-Timer deaktiviert 194.
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Die
Abbildung aus 12 zeigt den Betrieb der Kantenbeschädigungsfehler-Detektorschaltkreisanordnung.
Das vordere Kantenfehlersignal 94 wird durch den vorderen
Kantenfehlerdetektor erzeugt und zu dem Verstärker 212 geleitet.
Das Signal wird danach wechselstromgekoppelt 214, um etwaige
Gleichstrom-Offsets zu entfernen. Das Signal wird danach verglichen 215 mit
einem vorderen Fehlerbeschädigungsschwellenwert 216,
und die Ausgabe an den Kantenfehler-SBC3 218 wird über die
Dauer des Zustands erregt, wenn sie den Schwellenwert überschreitet.
Das hintere Kantenfehlersignal folgt einem identischen Pfad.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 13 erzeugen
die vorderen und hinteren Kantenfehlersignale 118, 120,
welche die Schwellenwerte übersteigen,
Unterbrechungen an den SBC3 122. Diese Signale bewirken,
dass das Programm die vorderen und hinteren Kantenfehler-Timer 230, 232 startet.
Eine periodische Timer-Unterbrechung 240 bewirkt, dass das
Programm jeden der Kantenfehler-Timer prüft 242, um zu bestimmen,
ob das einleitende Signal über
den Zurückweisungszeitraum
aktiv geblieben ist. Wenn dies der Fall ist, wird ein Zurückweisungssignal
ausgegeben 244. Wenn das Kantenfehlersignal weiterhin behauptet
wird 243, so wird das Zurückweisungssignal wiederholt
ausgegeben. Wenn das Kantenfehlersignal jedoch vor Erfüllung 245 des
Zurückweisungszeitraums
abgelaufen ist, so wird dieser Kantenfehler-Timer deaktiviert 246.
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Ebenso
wie in den SBC1, 2 und 6 aus 11 weist
dieses Programm ebenfalls eine periodische interne Timer-Unterbrechung auf,
um die Fertigungsstraßengeschwindigkeit über den
handelsüblichen Zähler zu
prüfen 250.
Die Geschwindigkeitsinformationen werden erhalten 251 und
zur Berechnung 252 eines Zurückweisungszeitraums verwendet,
der der zurückzuweisenden
Kantenfehlerlänge 254 entspricht.
Der SBC3 122 empfängt
die Eingabe der zurückweisbaren
Länge 254 über durch
den Anwender auswählbare
Schalter (die ununterbrochene Mindestkantenfehlerlänge, die
als zurückweisbar
gilt).
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Wenn
der SBC1, SBC2, SBC3 oder SBC6 bestimmt, dass ein tatsächlicher
Fehler detektiert worden ist, so behaupten sie Signale an die PLC 28, um
die fehlerhafte Klinge abzuweisen sowie an den Bildzeitsteuerungs-SBC4 130.
In Bezug auf die Abbildungen aus 10 und 14 empfängt der SBC4 130 die
Fehlerdetektionssignale über
monostabile Timer (darunter 268) und selbsthaltende Schalter
(darunter 272) sowie die Signalbenachrichtigung über ein
ODER-Gatter 274. Da mehr als ein Fehlerdetektionskanal
durch einen bestimmten Klingenstreifenfehler erregt werden kann,
verwendet der SBC4 130 die gesperrten Signaldarstellungen
für die Auswahl
der größten Fehlerart
für die
Anzeige zur Bilddarstellung. Dies garantiert, dass der angezeigte Fehler
mit dem richtigen Zurückweisungstyp
kategorisiert wird.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 14 empfängt der
SBC4 130 das durch das ODER-Gatter verlaufene Zurückweisungsunterbrechungssignal 290 und
fragt danach die Zurückweisungsarten
ab 292 und setzt die gesperrten Signale zurück. Da die
bildliche Darstellung durch die Videoraten beschränkt ist, wie
dies bereits vorstehend im Text erläutert worden ist, bestimmt
der SBC4 294, ob ein Bildzeitsteuerungskonflikt mit einem
Fehlerbild in der vorangehenden Warteschlange auftritt. Wenn kein
Konflikt existiert, so wird ein Bild-Timer aktiviert 295,
und die Bildart (groß,
mittel, etc.) wird zu der Warteschlange hinzugefügt. Wenn ein Konflikt existiert,
vergleicht das Programm die Priorität der neuen Fehlerbildart mit dem
vorangehenden Bild 296, wobei größere Fehler eine höhere Priorität besitzen.
Wenn das neue Bild eine höhere
Priorität
aufweist, so wird der vorangehende Bild-Timer deaktiviert 297,
und ein neuer Bild-Timer wird gestartet 298, wobei eine
neue Bildart in der Warteschlange platziert wird. Wenn das neue Bild
im anderen Fall eine niedrigere Priorität aufweist, so wird es ignoriert 300.
Das Verfahren ist der Logik ähnlich,
die eingesetzt wird, um die größte Zurückweisungsbildart
aus den gesperrten Signaldarstellungen an den SBC4 130 auszuwählen.
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Wenn
der Bild-Timer das voreingestellte Abstandsäquivalent erreicht, um den
Fehler vor den Kameras zu platzieren, erzeugt er eine Unterbrechung 302.
Das Programm deaktiviert danach den Timer 304, prüft 306 die
Bildart in der Warteschlange und gibt diese Informationen an das
Visualisierungssystem aus 308. Das Visualisierungssystem 46 erfasst danach
das Bild unter Verwendung der entsprechenden Kamera und der Strobe-Beleuchtung, speichert das
Bild in einem digitalen Speicher und markiert das Bild mit der Bildart,
dem Datum und Zeitinformationen.
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Wie
in den anderen SBCs weist auch dieses Programm eine periodische
interne Timer-Unterbrechung 310 auf, um die Fertigungsstraßengeschwindigkeit
von dem handelsüblichen
Zähler
zu prüfen. Die
Geschwindigkeitsinformationen werden erhalten 311 und zur
Berechnung 312 des Bild-Timer-Zeitraums verwendet, der
dem Abstand von dem Sensor zu der Kamera entspricht. Der SBC4 empfängt ferner eine
durch den Benutzer auswählbare
Eingabe 402 von dem Visualisierungssystem, um die Bildzeitsteuerung
vorzustellen oder zu verzögern,
wodurch die Zentrierung des Fehlers in den resultierenden Bildern verschoben
wird.
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Nachdem
ein Fehler detektiert worden ist, lokalisiert die PLC 28 den
Fehler an der Klinge in dem Streifen unmittelbar an der Prüfeinrichtung 24.
Danach gilt die ganze Klinge als fehlerhaft. Die PLC 28 verfolgt
die Klinge entlang der Schärfungsfertigungsstraße und durch
die Schneideeinrichtung unter Verwendung von klingenweisen Impulsen
von einem handelsüblichen
Codierer, der an der Schärfungsfertigungsstraße angebracht
ist. Danach wird die fehlerhafte Klinge durch eine ähnliche
Vorrichtung abgesondert, wie sie auch für die Entfernung von Klingen von
der Schneideeinrichtung und deren Anordnung in Magazinen verwendet
wird. Eine handelsübliche fotoelektrische
Durchgangsstrahl-Vorrichtung überwacht
das Vorhandensein von zurückgewiesenen Klingen,
die durch die Zurückweisungseinrichtung abgesondert
werden. Der SBC5 204 (9) empfängt die
Zurückweisungssignale
von dem SBC1, SBC2, SBC3 und SBC6 sowie das Vorhandensein der zurückgewiesenen
Klinge von dem Durchgangsstrahl-Photodetektor.
Der SBC5 verfolgt die Zurückweisungen
durch die Schärfungsfertigungsstraße und die
Schneideeinrichtung sowie die Zurückweisungseinrichtung unter
Verwendung von klingenweisen Impulsen von dem Codierer der Schärfungsfertigungsstraße. Der
SBCS fungiert als Ausfallsicherheitssystem für die PLC und die Zurückweisungseinrichtung.
Sollten die fehlerhaften Klingen nicht erfolgreich zurückgewiesen
werden, so zeigt der SBCS der PLC an, die Schärfungsvorrichtung anzuhalten.
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Das
Visualisierungssystem 46 kann ein Personalcomputersystem
sein, das eine handelsübliche Bildspeicherkarte,
Videokamera und Linse sowie Strobo-Leuchte aufweist. Die grafische
Benutzeroberfläche
wird über
einen handelsüblichen
VGA-Berührungsbildschirm
vorgesehen, der mit dem Personalcomputersystem verbunden ist. Der
SBC4 130 löst
das Visualisierungssystem 46 aus, so dass ein Bild erfasst
wird, wenn der in dem Klingenstreifen detektierte Fehler entlang
der Schärfungsfertigungsstraße verlaufen
ist und sich in dem Sichtfeld der Kamera befindet (in diesem Ausführungsbeispiel
0,070 Zoll breit). Die Bewegung des Streifens wird durch den Strobe-Lichtimpuls
eingefroren, so dass ein klares Fehlerbild resultiert, das auf der
grafischen Benutzeroberfläche
angezeigt wird. Bis zu vierzig der letzten Fehlerbilder können in
einem RAM-Speicher 16 auf einer Bildspeicherkarte mit 16
Megabyte gespeichert werden.
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Ein
Beispiel für
den Benutzeroberflächen-Zurückweisungsbildschirm
ist in der Abbildung aus 15 dargestellt.
Dieser Bildschirm wird über die
Schaltfläche
bzw. Taste "Art
wechseln" 357 initialisiert,
die auf NEUESTES eingestellt ist, wodurch bewirkt wird, dass das
aktuellste Fehlerbild jeder Art auf dem Anzeigebildschirm angezeigt
wird. Die Taste "Art
wechseln" kann aktiviert
werden, um durch die verschiedenen Fehlerkategorien zu wechseln,
wie etwa große,
mittlere, kleine oder Kantenbeschädigungsfehler.
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Eine
Warteschlange der aktuellsten Bilder jeder Fehlerart wird in dem
RAM-Speicher gespeichert. Die Bildwarteschlange für jede Fehlerart
kann unter Verwendung der Tasten Zurück 358 und Weiter 360 durchlaufen
werden, nachdem die Taste Art wechseln 357 zur Auswahl
der Fehlerart ausgewählt
worden ist. Das ausgewählte
Bild bleibt solange auf dem Bildschirm, bis es am Ende der Warteschlange
der aktuellsten Bilder für
diesen Fehler herausfällt.
Die Aktivierung der Taste Aktuell 361 zeigt das aktuellste Bild
der ausgewählten
Art an.
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Eine
Aktivierung der Taste Vier Bilder 364 bewirkt, dass das
Visualisierungssystem 46 den Anzeigebildschirm in vier
Quadranten unterteilt und in jedem Quadranten ein Fehlerbild anzeigt.
Durch Aktivieren der Taste Speichern 366 bewirkt, dass
das Visualisierungssystem 46 das angezeigt Bild in den permanenten
Speicher 58 (2A) auf der lokalen Festplatte
oder in einem Netzwerk schreibt, wenn der Personalcomputer mit dem
Netzwerk verbunden ist.
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Gemäß der Abbildung
aus 16 kann auch ein Tendenzbildschirm an dem Visualisierungssystem 46 angezeigt
werden. Die dargestellten Klingenbreiteninformationen werden durch
das Lasermikrometer 50 gemessen, das die Klingenbreitendaten
mit einer wählbaren
Rate abtastet. Die Daten werden danach auf dem abgebildeten Graphen
dargestellt und Tendenzlinien bzw. Trendlinien werden zur Verbindung
der Datenpunkte gezeichnet.
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Die
Zielbreite 392 ist auf dem Graphen dargestellt und kann
eine andere Farbe aufweisen als die tatsächliche Streifenbreite 394,
und es können automatisch
Warnmeldungen ausgegeben werden, wenn sich die Streifenbreite vorbestimmten
Grenzwerten nähert.
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Ein
Bildsteuerungsbildschirm kann ebenfalls auf dem Visualisierungssystem
angezeigt werden, wie dies in der Abbildung aus 17 dargestellt
ist. Dieser Bildschirm ermöglicht
die Anpassung der Zeitsteuerung der Bilderfassung. Durch die Erfassung der
Bilder etwas früher
oder später
auf der Zeitachse können
die Fehler in den angezeigten Bildern nach links oder rechts verschoben
werden. Durch die Verschiebung der Zeit der Bilderfassung lassen
sich Verfahrensbedingungen nachweisen, die Fehler verursachen (d.h.
Kratzer, Fehlstellen, etc.). Der Schieberegler 402 kann
aktiviert werden, um die Zeitsteuerung kommender Bilder in einem
Viertelfeld von Anzeigeschritten nach vorne zu verlegen oder zu
verzögern.
Die maximale Anpassung entspricht nahezu plus oder minus zwei Anzeigefelder
oder plus oder minus 0,174 Zoll.