NL1005265C2 - Werkwijze voor oppervlaktefoutdetectie in een bewegende band. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR OPPERVLAKTEFOUTDETECTIE IN EEN BEWEGENDE BAND

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor projecteren van een ononderbroken lichtstreep van een in hoofdzaak homogene intensiteit voor toepassing in een systeem voor detectie van oppervlaktefouten in een bewegende band omvattende een lichtbron en 5 een lenzenstelsel, waarbij tussen band en lichtbron op een gunstig gekozen locatie het lenzenstelsel wordt geplaatst.

Het detecteren van oppervlaktefouten in een bewegende band, zoals randscheuren en gaatjes in een metalen band, door middel van het projecteren van een lichtbundel of lichtstreep op de bewegende 10 band en het vervolgens registreren en analyseren van het doorvallend licht als gevolg van de oppervlaktefouten met behulp van camera's en data-verwerkingsapparatuur is een bekende techniek. Voor het effectief detecteren van dergelijke oppervlaktefouten is een lichtstreep met een hoge intensiteit vereist, met name bij hoge 15 bandsnelheden. Doordat een metalen band als gevolg van bandslingeren zich enigszins ten opzichte van de lichtbron kan verplaatsen, is het voor het signaleren van met name randscheuren in de bewegende band nodig dat de lichtstreep voldoende lang is opdat het zichtveld van een camera altijd een rand van de bewegende band en een deel van de 20 lichtbron omvat. Wordt er steeds gewerkt met een band van dezelfde bandbreedte, dan behoeft dit voor de gebruikte lichtbron geen problemen op te leveren. Een dergelijke lichtbron die een lichtstreep tot een lengte van ca. 20 cm projecteert voldoet en zijn ook beschikbaar. Wordt er echter op een productielijn gewerkt voor 25 metalen banden die regelmatig in bandbreedte variëren, dan moet vaak de positie van de lichtbron binnen de installatie ten opzichte van de rand van de band worden gewijzigd. Het is daarom bijzonder wenselijk om een lichtbron te hebben die in staat is om een voldoende lange lichtstreep met een hoge en in hoofdzaak constante 30 intensiteit te projecteren, waarmee het mogelijk is een groot scala aan bandbreedten te verwerken zonder steeds de positie van de 1 005265^1 - 2 - lichtbron binnen de installatie ten opzichte van de positie van de rand van de metalen te hoeven wijzigen. Een dergelijke lichtbron is in staat om een ononderbroken lichtstreep met een lengte van ten minste 30 cm, en bij voorkeur meer dan 40 cm, te projecteren. De 5 breedte van de geprojecteerde ononderbroken lichtstreep is niet zo belangrijk, zo lang deze maar groter is dan de afgebeelde pixel-breedte van de voor dit doel gebruikte line-scan camera. In de praktijk betekent dit dat de breedte van de lichtstreep groter moet zijn dan ca. 0.4 mm, 10 Een normale TL-lamp of TL-balk heeft wel de juiste lengte, maar de lichtintensiteit van circa 100 W/m2 sr van de geprojecteerde lichtstreep is niet voldoende om een goede registratie van oppervlaktefouten te krijgen; met name is deze intensiteit onvoldoende bij een hoge bandsnelheid, bijvoorbeeld een bandsnelheid 15 in een gebied van 7-15 m/s. Moderne lasertechnieken zouden wel voldoen, maar zijn echter bijzonder duur en lang niet altijd toepasbaar in bijvoorbeeld een industriële walserij.

Een doel van de uitvinding is een werkwijze te verschaffen voor het in bedrijf projecteren van een ononderbroken lichtstreep van een 20 in hoofdzaak homogene hoge intensiteit, waarbij de lengte van de lichtstreep groter is dan 30 cm.

Een verder doel van de uitvinding is dat de lichtbron die voor de werkwijze volgens de uitvinding benodigd is, in hoofdzaak kan worden opgebouwd uit gemakkelijk verkrijgbare componenten die 25 relatief goedkoop zijn.

Daartoe is de werkwijze volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat de lichtbron omvat ten minste twee buisvormige gloeidraadlampen gerangschikt twee aan de lengterichting van de gloeidraad lopende evenwijdige rechte banen, waarbij een lamp in een baan zodanig is 30 gepositioneerd ten opzichte van een lamp in een naastliggende baan dat de uiteinden van tijdens bedrijf licht genererende gedeelten van de lampen gezien loodrecht op de baan juist op elkaar aansluiten.

Door lampen op de aangegeven wijze ten opzichte van elkaar te positioneren en door gebruik te maken van een optisch lenzenstelsel 35 is bereikt dat het mogelijk is om één ononderbroken lichtstreep van een in hoofdzaak homogene hoge intensiteit te projecteren. De lengte van de geprojecteerde lichtstreep kan op nagenoeg elke lengte worden ingesteld door meerdere lampen te gebruiken. Door gebruik te maken van een volgens de uitvinding geconstrueerde lichtbron is het 40 mogelijk om een ononderbroken lichtstreep in een gebied van 30 - 100 1005265 - 3 - cm te projecteren. Hiermee is bereikt dat een groot scala aan bandbreedtes in bewegende banden kunnen worden geïnspecteerd op oppervlaktefouten door gebruik te maken van één lichtbron per rand van de metalen band of één lichtbron voor de hele breedte van de 5 metalen band zonder de noodzaak om steeds de positie van de lichtbron binnen de installatie ten opzichte van de rand van de band te wijzigen. De uiteinden van tijdens bedrijf licht genererende gedeelten van de lampen, dit zullen doorgaans de kopse uiteinden van de gloeidraden zijn, moeten elkaar gezien loodrecht op de baan juist 10 overlappen. Hiermee wordt bereikt dat een camera die schuininvallend licht registreert een ononderbroken lichtstreep waarneemt. Zou er geen overlap zijn dan registreert de camera een onderbroken lichtstreep, wat een ongewenst effect is. De overlap behoeft niet groot te zijn, enkele mm voldoet ruimschoots. Ter plaatse van de 15 overlap is de lokale lichtintensiteit in de lichtstreep ten gevolge van de overlap groter dan in de rest van de lichtstreep. Deze lokale verhoging van de lichtintensiteit heeft geen nadelige gevolgen voor de oppervlaktefoutdetectie. Het is gebleken dat de lichtspleet niet exact homogeen hoeft te zijn, zolang over de gehele lengte van de 20 lichtstreep de lichtintensiteit groter is dan 1500 W/m2 sr.

Een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt dat voor het optische lenzenstelsel een planconvexe cilindrische lens wordt gekozen. Hiermee is bereikt dat door gebruik te maken van goedkope en eenvoudig verkrijgbare lenzen 25 een ononderbroken lichtstreep kan worden geprojecteerd bij gebruik van verschillende ten opzichte van elkaar verschoven lampen. Een eigenschap van dergelijke lenzen is dat lijnen optisch ten opzichte van elkaar verschoven kunnen worden. Door een gunstige positionering van de lenzen kunnen de lichtstrepen van de onderling ten opzichte 30 van elkaar verschoven lampen op één rechte ononderbroken lijn worden gebracht. De onderlinge afstand tussen de twee evenwijdige banen is bij voorkeur zo klein mogelijk en wordt in hoofdzaak bepaald door de afmetingen van de gebruikte lampen.

In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 35 uitvinding is deze erdoor gekenmerkt dat voor de buisvormige gloeidraadlampen halogeenlampen worden gekozen. Buisvormige halogeenlampen zijn gemakkelijk verkrijgbaar en relatief goedkoop. De lengte van het tijdens bedrijf licht genererende gedeelte van een halogeenlamp die in de handel verkrijgbaar zijn, is beperkt. Door 40 dergelijke lampen op de aangegeven wijze ten opzichte van elkaar te 10052β*~ - 4 - positioneren is het mogelijk om een ononderbroken lichtstreep te construeren die aanzienlijk groter is in lengte dan de grootste thans verkrijgbare halogeenlamp. Halogeenlampen produceren een voldoende lichtintensiteit van meer dan 1500 W/m2 sr en in het 5 gebruik bij voorkeur zelfs meer dan 2300 W/m2 sr, voor de detectie van oppervlaktefouten in bewegende banden met een hoge bandsnelheid. Voorts kunnen halogeenlampen worden aangesloten op de beschikbare netspanning.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 10 uitvinding is deze erdoor gekenmerkt dat voor de halogeenlampen een gelijkstroomvoeding wordt gekozen. Zou er gewerkt worden met een normale wisselspanning dan ontstaan er problemen met de gebruikte camera, bijvoorbeeld een line-scan camera. De frequentie van de netspanning (50 Hz) is laag ten opzichte van de scan-frequentie van 15 de camera (40 kHz). Daardoor zal de intensiteit van de lampen gedurende opeenvolgende camera-scans te veel variëren. Voor de vakman is het bekend dat ook een hoog-frequente wisselspanning bruikbaar is, echter een gelijkstroomspanning is eenvoudiger te realiseren.

20 De uitvinding is bij uitstek geschikt voor toepassing in een lichtbak voor toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding waarbij de lichtbak is voorzien van middelen voor aansluiting met een luchtkoelingssysteem geschikt voor het koelen van de lampen. Hiermee is bereikt dat een dergelijke lichtbak gedurende lange tijd 25 ononderbroken kan functioneren in een industriële productie- omgeving, zoals bijvoorbeeld een koudwalserij voor bandstaal, zonder dat de lampen defect gaan als gevolg van de door de lampen zelf geproduceerde warmte.

Verder kan de uitvinding bij uitstek worden toegepast in een 30 detectiesysteem voorzien van een hierboven beschreven lichtbak, waarbij het detectiesysteem verder ten minste omvat een line-scan camera voor het opnemen van doorvallend licht als gevolg van een in de band aanwezige oppervlaktefout, en een computer of data-processor voor data-verwerking en analyse van data die zijn gegenereerd door 35 de line-scan camera.

De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast voor het inspecteren van oppervlaktefouten in bewegende metalen banden, zoals metalen banden van staal, aluminium of metaallaminaten.

Dé uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een de 40 uitvinding niet beperkend voorbeeld.

1005265« - 5 -

Fig. 1 toont schematisch vier halogeenlampen die ten opzichte van elkaar in twee evenwijdige banen zijn gerangschikt. De halogeenlampen hebben elk een lengte van 295 mm, inclusief de aansluitpunten, terwijl de zich daarin bevindende gloeidraad een 5 lengte heeft van 165 mm. De diameter van de lampen is ca. 11 mm. De overlap tussen twee gloeidraden van twee naast elkaar liggende lampen is 5 mm.

In deze opstelling is het mogelijk om een ononderbroken lichtstreep van 645 mm te projecten door gebruik te maken van planconvexe 10 cilindrische lenzen.

Halogeenlampen met een gloeidraad van een dergelijke lengte zijn niet beschikbaar. Door het plaatsen van meerdere lampen, eventueel van andere afmetingen, in bovenbeschreven rangschikking is het mogelijk om een ononderbroken lichtspleet van elke gewenste lengte 15 te projecteren.

De onderlinge afstand tussen de twee evenwijdige banen in Fig. 1 is 18 mm. De onderlinge afstand wordt in hoofdzaak bepaald door de afmetingen van de glazen buizen van de halogeenlampen en de afsluitpunten. De onderlinge afstand wordt bij voorkeur zo klein 20 mogelijk gekozen.

Fig. 2 toont schematisch een bovenaanzicht waarbij boven de halogeenlampen zoals getoond in Fig. 1 planconvexe cilindrische lenzen zijn geplaatst boven elke halogeenlamp afzonderlijk. De 25 lengte van elke lens voor deze situatie is (165 - overlap/2) -159.5 mm. Van bovenaf bezien is de gloeidraad in zijn lengterichting iets verschoven ten opzichte van het midden van de lens. Hiermee is het mogelijk om volgens de uitvinding twee ten opzichte van elkaar verschoven lijnen als één lijn af te beelden op de band. De 30 verschuivingen zijn afhankelijk van de onderlinge afstand tussen de twee evenwijdige banen, de afstand tussen lamp en lens, en de afstand tussen lens en draad. Door te schuiven kan voor elke situatie snel de optimale positionering ingesteld worden.

35 Fig. 3 toont schematisch een zijaanzicht van de positie van de halogeenlampen (1) ten opzichte van de planconvexe cilindrische lenzen (2), die in deze situatie een brandpuntafstand heeft van f — 100 mm, de band (3) en de line-scan camera (4).

1ÜCÖ2S5-

Claims (4)

1. Werkwijze voor projecteren van een ononderbroken lichtstreep van een in hoofdzaak homogene hoge intensiteit voor toepassing in 5 een systeem voor detectie van oppervlaktefouten in een bewegende band omvattende een lichtbron en een lenzenstelsel, waarbij tussen band en lichtbron op een gunstig gekozen locatie het lenzenstelsel wordt geplaatst, met het kenmerk, dat de lichtbron omvat ten minste twee buisvormige gloeidraadlampen gerangschikt 10 twee aan de lengterichting van de gloeidraad lopende evenwijdige rechte banen, waarbij een lamp in een baan zodanig is gepositioneerd ten opzichte van een lamp in een naastliggende baan dat de uiteinden van tijdens bedrijf licht genererende gedeelten van de lampen gezien loodrecht op de baan juist op 15 elkaar aansluiten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor het optische lenzenstelsel een planconvexe cilindrische lens wordt gekozen. 20

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat voor de buisvormige gloeidraadlampen halogeenlampen worden gekozen.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat voor de 25 halogeenlampen een gelijkstroomvoeding wordt gekozen. m