RU2058546C1 - Method and device for noncontact check of surface or inner structure of materials - Google Patents

Method and device for noncontact check of surface or inner structure of materials Download PDF

Info

Publication number
RU2058546C1
RU2058546C1 SU915001624A SU5001624A RU2058546C1 RU 2058546 C1 RU2058546 C1 RU 2058546C1 SU 915001624 A SU915001624 A SU 915001624A SU 5001624 A SU5001624 A SU 5001624A RU 2058546 C1 RU2058546 C1 RU 2058546C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
conversion device
light source
optoelectronic conversion
photodetectors
Prior art date
Application number
SU915001624A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Шепс Вильфрид
Original Assignee
Оптоконтроль АГ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Оптоконтроль АГ filed Critical Оптоконтроль АГ
Application granted granted Critical
Publication of RU2058546C1 publication Critical patent/RU2058546C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901—Optical details; Scanning details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: light band illuminates material to be checked and moves over it. Light of light band which is reflected, scattered or passed by material is detected and is compared with preset magnitude. Device for realization of this method has line-shaped light source for generating continuous light band and at least one line-shaped optoelectronic device for registration of reflected, scattered or passed light. EFFECT: enhanced efficiency. 7 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к способу бесконтактного контроля испытуемого материала, перемещаемого относительно источника света, облучаемого по ширине по меньшей мере одной световой полосой от источника света, а свет от этой световой полосы при этом детектируется оптоэлектронным преобразовательным устройством. Таким образом, в частности, якобы гладкие или правильно структурированные поверхности контролируются на неоднородности или светопроницаемый, якобы равномерно или правильно структурированный слой материала контролируется на его неоднородность. Такие неоднородности могут возникнуть, например, вследствие включений. В случае полотнообразных материалов, которые перемещаются в процессе изготовления или в процессе обработки, например пленочное или текстильное полотно, и которые при прохождении имеют остающуюся якобы спокойной поверхность, может быть определена мера этого спокойного хода или могут быть установлены возможные неоднородности в спокойном ходе. Такой контроль необходим в рамках различных способов обработки, как например при ламинировании или напылении. The invention relates to a method for contactless control of a test material moving relative to a light source irradiated in width by at least one light strip from a light source, and light from this light strip is detected by an optoelectronic conversion device. Thus, in particular, supposedly smooth or properly structured surfaces are controlled for heterogeneity or a light-permeable, supposedly evenly or correctly structured layer of material is controlled for its heterogeneity. Such heterogeneities may arise, for example, due to inclusions. In the case of web-like materials that move during the manufacturing process or during processing, for example, a film or textile fabric, and which, when passing, have a surface that supposedly remains calm, the measure of this quiet movement can be determined or possible inhomogeneities in a quiet course can be established. Such control is necessary in the framework of various processing methods, such as for lamination or spraying.

Напротив при контроле структуры испытуемого материала могут быть установлены и измерены изменения положения внутренних граничных поверхностей контролируемого материала. Кроме того, могут быть проконтролированы колебания таких областей и включений. Контроль вращающихся деталей на радиальное биение и колебания также относится к области задач такого рода контроля. On the contrary, when controlling the structure of the test material, changes in the position of the internal boundary surfaces of the controlled material can be established and measured. In addition, oscillations of such regions and inclusions can be controlled. The control of rotating parts for radial runout and vibrations also belongs to the field of tasks of this kind of control.

До сих пор в известных системах использовали отклоняемый с помощью механических средств лазерный луч (лазерный сканер) и сложные оптические компоненты. Поэтому соответствующие контрольные приборы являются дорогостоящими, громоздкими, а также подверженными износу. Другие системы работают с электронными камерами. Такие камеры выполнены, например, как строчные камеры и одновременно могут регистрировать строку проходящего и подлежащего испытанию материала. Однако, так как такая камера может быть направлена перпендикулярно на материал соответственно лишь в определенном месте строки, результат измерения поверхностных областей, которые регистрируются косоугольно, должен быть соответствующим образом скорректирован. Поэтому требуются сложные коррекции при формировании изображения. Until now, known systems have used a laser beam deflected by mechanical means (laser scanner) and complex optical components. Therefore, the corresponding control devices are expensive, bulky, and also subject to wear. Other systems work with electronic cameras. Such chambers are made, for example, as line chambers and at the same time can register a line of material passing and to be tested. However, since such a camera can be directed perpendicularly to the material, respectively, only at a certain point in the line, the result of measuring surface areas that are recorded obliquely must be adjusted accordingly. Therefore, complex corrections are required during image formation.

Известен способ бесконтактного контроля, по которому контролируемый материал облучают световой полосой, регистрируют прошедший, рассеянный или отраженный световой поток, от контролируемого материала и сравнивают с заданными значениями. There is a method of contactless control, in which the controlled material is irradiated with a light strip, the transmitted, scattered or reflected light flux is recorded from the controlled material and compared with predetermined values.

Недостаток известного способа бесконтактного контроля испытуемых материалов заключается в том, что применяемые при этом источник света и преобразовательное устройство являются прямолинейными и не учитывают форму испытуемого материала, что не позволяет осуществлять контроль материала сложных форм. A disadvantage of the known method of non-contact control of the test materials is that the light source and the conversion device used are straightforward and do not take into account the shape of the test material, which does not allow controlling material of complex shapes.

В основу изобретения положена задача создания способа и устройства, которые позволяют устранить указанные недостатки, в частности позволяет осуществлять контроль материалов, имеющих сложную форму, причем устройство для контроля может быть заранее определяемым образом приведено в соответствие требованиям контролируемого материала или может быть автоматически приведено в соответствие в ходе процесса. The basis of the invention is the creation of a method and device that can eliminate these disadvantages, in particular, allows you to control materials having a complex shape, and the control device can be predetermined in accordance with the requirements of the controlled material or can be automatically brought into compliance the course of the process.

Эта задача согласно изобретению решается за счет того, что по способу бесконтактного контроля поверхности или внутренней структуры материала детектированные значения интенсивности излучения от источника света сравнивают с заданными и в соответствии с разрешением генерирования световой полосы и детектированного излучения для каждой отдельной точки световой полосы на испытуемом материале задают соответствующие значения интенсивности. This problem according to the invention is solved due to the fact that by the method of non-contact control of the surface or internal structure of the material, the detected values of the radiation intensity from the light source are compared with the set values and, in accordance with the resolution of generating the light strip and the detected radiation, for each individual point of the light strip on the test material corresponding intensity values.

Кроме того, согласно предпочтительному примеру осуществления значениями интенсивности излучения от источника света и чувствительности оптоэлектронного преобразовательного устройства управляют с помощью обратной связи. In addition, according to a preferred embodiment, the values of the radiation intensity from the light source and the sensitivity of the optoelectronic conversion device are controlled by feedback.

Указанная задача решается также устройством для бесконтактного контроля поверхности или внутренней структуры материалов, которое содержит по меньшей мере один источник света и одно оптоэлектронное преобразовательное устройство для регистрации света, причем источник света оптически связан с оптоэлектронным преобразовательным устройством, которое характеризуется тем, что источник света и оптоэлектронное преобразовательное устройство имеют линиеобразную форму и выполнены в виде отдельных элементов, при этом элементы источника света связаны между собой общим каналом управления, а в устройство введены логическая схема для определения характеристики интенсивности света для каждой точки световой полосы, соединенная через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) с возбудителем переменного или постоянного тока, соединенным с источниками света, и приемник отраженного света, соединенный обратной связью с возбудителем переменного тока или с дополнительным возбудителем переменного тока, соединенным с прерывателем, размещенным перед источником света. This problem is also solved by a device for contactless control of the surface or internal structure of materials, which contains at least one light source and one optoelectronic conversion device for detecting light, the light source being optically coupled to an optoelectronic conversion device, which is characterized in that the light source and optoelectronic the conversion device is linear in shape and made in the form of individual elements, while the elements of the light source and they are interconnected by a common control channel, and a logic circuit is introduced into the device to determine the characteristics of light intensity for each point of the light strip connected through a digital-to-analog converter (DAC) with an alternating or direct current exciter connected to light sources, and a reflected light receiver connected feedback with an alternating current exciter or with an additional alternating current exciter connected to a chopper located in front of the light source.

При этом согласно предпочтительному примеру выполнения элементы оптоэлектронного преобразовательного устройства выполнены в виде фотоприемников, соединенных с измерительным усилителем, соединенным в свою очередь, перед ЦАП с логической схемой. Moreover, according to a preferred embodiment, the elements of the optoelectronic conversion device are made in the form of photodetectors connected to a measuring amplifier, which, in turn, is connected in front of the DAC with a logic circuit.

Кроме того, согласно другому предпочтительному примеру выполнения устройства согласно изобретению элементы оптоэлектронного преобразовательного устройства выполнены в виде фотоприемников, перед которыми включен прерыватель, соединенный через возбудитель переменного или постоянного тока и ЦАП с логической схемой, причем фотоприемники соединены с измерительным усилителем. In addition, according to another preferred embodiment of the device according to the invention, the elements of the optoelectronic conversion device are made in the form of photodetectors, in front of which a breaker is connected, connected through an AC or DC exciter and a DAC with a logic circuit, the photodetectors being connected to a measuring amplifier.

Устройство согласно изобретению содержит оптоэлектронное преобразовательное устройство, которое включает измерительные усилители и элементы в виде фотоприемников для регулировки характеристики интенсивности детектирован- ного света каждого элемента оптоэлектронного преобразовательного устройства до заданного значения, при этом фотоприемники соединены с измерительными усилителями, соединенными через ЦАП с логической схемой, а логическая схема соединена с питающей линией и с управляющей линией, входящей в управляющий канал, связывающий все элементы оптоэлектронного преобразовательного устройства. The device according to the invention contains an optoelectronic conversion device, which includes measuring amplifiers and elements in the form of photodetectors for adjusting the intensity characteristics of the detected light of each element of the optoelectronic conversion device to a predetermined value, while the photodetectors are connected to measuring amplifiers connected through a DAC with a logic circuit, and the logic circuit is connected to the supply line and to the control line included in the control channel, all elements of an optoelectronic conversion device.

Оптоэлектронное преобразовательное устройство включает измерительные усилители и элементы в виде фотоприемников для регулирования характеристики интенсивности детектированного света каждого элемента оптоэлектронного преобразова- тельного устройства до заданного значения, при этом фотоприемники соединены с измерительными усилителями, причем перед фотоприемниками включен прерыватель, соединенный через возбудитель переменного или постоянного тока и ЦАП с логической схемой, при этом логическая схема соединена с питающей линией и с управляющей линией, входящей в управляющий канал, связывающий все элементы оптоэлектронного преобразовательного устройства. The optoelectronic conversion device includes measuring amplifiers and elements in the form of photodetectors to regulate the characteristics of the detected light intensity of each element of the optoelectronic conversion device to a predetermined value, while the photodetectors are connected to measuring amplifiers, and a chopper connected in front of the photodetectors is connected through an AC or DC exciter and DAC with a logic circuit, while the logic circuit is connected to the supply line and with a control line included in the control channel connecting all the elements of the optoelectronic conversion device.

На фиг.1 показан функциональный принцип способа для контроля поверхности и внутренней структуры испытуемого материала; на фиг.2-5 представлены четыре основных варианта способа; на фиг.6 показан функциональный принцип способа для контроля испытуемого образца с неравномерной толщиной материала; на фиг. 7 изображена схема первого примера выполнения устройства для управления интенсивностью света участка источника света; на фиг.8 схема второго примера выполнения устройства для управления интенсивностью света участка источника света; на фиг.9 схема первого примера выполнения устройства для определения интенсивности света в случае приемника света; на фиг.10 схема второго примера выполнения устройства для определения интенсивности света в случае приемника света. Figure 1 shows the functional principle of the method for controlling the surface and internal structure of the test material; figure 2-5 presents four main variants of the method; figure 6 shows the functional principle of the method for monitoring the test sample with uneven thickness of the material; in FIG. 7 is a diagram of a first embodiment of a device for controlling light intensity of a portion of a light source; on Fig a diagram of a second exemplary embodiment of a device for controlling the light intensity of a portion of a light source; Fig.9 is a diagram of a first exemplary embodiment of a device for determining light intensity in the case of a light receiver; 10 is a diagram of a second exemplary embodiment of a device for determining light intensity in the case of a light receiver.

На фиг. 1 показан основной функциональный принцип способа контроля поверхности и/или внутренней структуры подлежащего проверка материала согласно изобретению с помощью схематично представленного устройства для его осуществления. Испытуемый материал 1 является, например, полотнообразным материалом, поверхность которого должна быть проверена, или им может быть прозрачный или просвечивающий материал, в случае которого наряду с поверхностью должна быть проверена и внутренняя структура. Испытуемый материал перемещается согласно стрелке в равномерном движении справа налево. Он облучается светом от направленного линиеобразного источника 2 света, как это показано стрелками. Свет, падающий на испытуемый материал 1 в виде световой полосы 3, частично отражается от испытуемого материала, величина отраженной части света зависит от материала и, в частности, от качества его поверхности. Отраженная часть света снова регистрируется как световая полоса на линиеобразном, оптоэлектронном преобразовательном устройстве 4. Неотраженная часть света проходит через испытуемый материал 1, рассеивается в нем и снова выходит из него на другой, здесь нижней стороне испытуемого материала. На нижней граничной поверхности испытуемого материала 1 возможно другое отражение. Выходящий свет регистрируется другим линиеобразным, оптоэлектронным преобразовательным устройством 5. Согласно способу осуществляется измерение интенсивностей зарегист рированного света в отдельных точках линиеобразных, оптоэлектронных преобразовательных устройств 4, 5. С этой целью преобразовательные устройства 4, 5 должны иметь по возможности высокое оптическое разрешение. По этой причине они выполнены из некоторого количества отдельных оптических элементов 6, которые так сконструированы, что вместе образуют линиеобразную зону видимости. Однако для специальных применений и источник 2 света конструируется из таких отдельных оптических элементов 7, которые в таком случае отдельно управляются в отношении интенсивности излучаемого ими света. Путем отдельного, частного управления интенсивностью света каждой световой точки и отдельным, частным, определением детектируемой интенсивности в случае каждой измерительной точки практически для каждой измерительной точки может быть выбрана определенная интенсивность света или подлежащие детектированию значения могут быть заданы в качестве параметров. Таким образом, в соответствии с разрешением отдельной световой полосы и детектированного света могут быть эмпирически или математически заданы для каждой точки зависящие от места значения интенсивности в соответствии с движением перемещения испытуемого материала 1, которые в таком случае служат в качестве измеряемых параметров. Также могут иметься средства, с помощью которых может быть задано эмпирически или математически определенное, зависящее от места изменение интенсивности подлежащего детектированию света для каждой точки световой полосы при прохождении испытуемого материала. Значения могут быть переданы по обратной связи и сравнены. Путем идентификации определенного изменения интенсивности может быть осуществлена проверка движения проходящей поверхности. In FIG. 1 shows the basic functional principle of a method for monitoring the surface and / or internal structure of a material to be checked according to the invention using a schematic representation of a device for its implementation. The test material 1 is, for example, a web-like material, the surface of which must be checked, or it can be a transparent or translucent material, in which case, along with the surface, the internal structure must also be checked. The test material moves according to the arrow in a uniform motion from right to left. It is irradiated with light from a directional line-shaped light source 2, as shown by arrows. The light incident on the test material 1 in the form of a light strip 3 is partially reflected from the test material, the magnitude of the reflected part of the light depends on the material and, in particular, on the quality of its surface. The reflected part of the light is again registered as a light strip on a line-shaped, optoelectronic conversion device 4. The unreflected part of the light passes through the test material 1, is scattered in it and leaves it again on the other, here lower side of the test material. On the lower boundary surface of the test material 1, another reflection is possible. The output light is detected by another line-shaped, optoelectronic conversion device 5. According to the method, the intensities of the registered light are measured at individual points of the line-shaped, optoelectronic conversion devices 4, 5. To this end, the conversion devices 4, 5 should have the highest possible optical resolution. For this reason, they are made of a number of individual optical elements 6, which are so designed that together form a line-shaped zone of visibility. However, for special applications, the light source 2 is also constructed from such separate optical elements 7, which in this case are separately controlled with respect to the intensity of the light emitted by them. A separate, particular control of the light intensity of each light point and a separate, particular, determination of the detectable intensity in the case of each measuring point, a specific light intensity can be selected for almost every measuring point, or the values to be detected can be set as parameters. Thus, in accordance with the resolution of the individual light strip and the detected light, intensity-dependent place-dependent intensities can be set empirically or mathematically for each point in accordance with the movement of the test material 1, which then serve as the measured parameters. There may also be means by which an empirically or mathematically determined, location-dependent change in the intensity of the light to be detected can be set for each point of the light strip when passing the test material. Values can be fed back and compared. By identifying a specific change in intensity, a check can be made of the movement of the passing surface.

На фиг. 2-5 показаны четыре различных варианта того, как может быть применен соответствующий изобретению способ. На фиг.2 представлен самый простой вариант, в котором источник 2 света освещает светопроницаемый материал 1. Часть падающего света отражается от его поверхности, остальное поглощается в материале. Отраженная часть детектируется детектором 4 оптоэлектронного преобразовательного устройства. Это устройство может быть, например, использовано для контроля поверхности пленочного материала, причем пленочный материал в форме полотна проходит под световой полосой 3. Однако устройство пригодно также для испытания твердых поверхностей, как, например, частей кузова, металлических профильных деталей или аналогичных материалов со светоотражающими поверхностями. При этом могут быть испытаны ширины до 10 м посредством проверки на технологической линии. Разрешение погрешностей составляет, например, приблизительно 10 мкм для отверстий, так называемая "ситовидная пористость", в токопрокатанных поверхностях слоев. В отношении царапин и пылевых частиц в качестве мест помех для отражения достигается разрешение, равное приблизительно 50 мкм. Поэтому с помощью этого устройства прежде всего могут быть зарегистрированы дефекты покрытий, посторонние частицы (пыль), царапины, вмятины, углубления и отверстия. Также могут быть установлены изменения плотности, цвета, шероховатости и качества поверхности. Способ контроля согласно изобретению позволяет иметь скорость контроля до 17 м/c скорости ленты. In FIG. 2-5 show four different options for how the method of the invention can be applied. Figure 2 presents the simplest version in which the light source 2 illuminates the translucent material 1. Part of the incident light is reflected from its surface, the rest is absorbed in the material. The reflected part is detected by the detector 4 of the optoelectronic conversion device. This device can, for example, be used to control the surface of the film material, and the film material in the form of a web passes under the light strip 3. However, the device is also suitable for testing hard surfaces, such as body parts, metal profile parts or similar materials with reflective surfaces. In this case, widths of up to 10 m can be tested by checking on the production line. The error resolution is, for example, approximately 10 microns for holes, the so-called "sieve porosity" in the rolled surfaces of the layers. With respect to scratches and dust particles, a resolution of approximately 50 μm is achieved as interference points for reflection. Therefore, using this device, defects in coatings, foreign particles (dust), scratches, dents, indentations, and openings can be primarily detected. Changes in density, color, roughness, and surface quality can also be set. The control method according to the invention allows for a control speed of up to 17 m / s belt speed.

На фиг.3 показан еще один вариант, согласно которому контролируемый материал 1 является прозрачным или просвечивающим, т.е. является диффузно светопроницаемым. Часть света, излученного источником 2 света и попавшего на испытуемый материал 1, отражается, другая часть проходит с потерями на поглощение материала 1 и после своего выхода из материала 1 отражается от зеркала 8, от которого она вторично проходит через этот материал. Обе полосы светового луча регистрируются оптоэлектронным преобразовательным устройством 4. Это устройство осуществляет контроль поверхности и одновременно структуру светопроницаемого материала. В отношении структуры могут быть, например, определены включения (пузыри), а также их размер или может быть проверена правильность поперечных связей, тяговых соединений внутри полимеров. Кроме того, могут быть определены изменения цвета и пропускания. Figure 3 shows another embodiment, according to which the controlled material 1 is transparent or translucent, i.e. is diffusely translucent. A part of the light emitted by the light source 2 and incident on the test material 1 is reflected, the other part passes with absorption losses of the material 1 and, after it leaves the material 1, is reflected from the mirror 8, from which it passes through this material again. Both bands of the light beam are recorded by the optoelectronic conversion device 4. This device monitors the surface and at the same time the structure of the translucent material. In relation to the structure, for example, inclusions (bubbles) can be determined, as well as their size, or the correctness of cross-links and traction joints inside polymers can be checked. In addition, color changes and transmittance can be determined.

На фиг. 4 показано устройство для контроля поверхностей. Часть света отражается от поверхности, в то время как часть света, проходящая через испытуемый материал, отражается от противоположной поверхности 9, соответственно от образованной ею граничной поверхности и детектируется после повторного прохождения через подлежащий контролю материал 1. Неотраженная от граничной поверхности часть поглощается поглотителем 10, например, из черного бархата. In FIG. 4 shows a device for controlling surfaces. Part of the light is reflected from the surface, while part of the light passing through the test material is reflected from the opposite surface 9, respectively, from the boundary surface formed by it and detected after repeated passage through the material to be controlled 1. The part not reflected from the boundary surface is absorbed by the absorber 10, for example, from black velvet.

На фиг. 5 представлено устройство в том виде, как оно используется для контроля граничного слоя 13 между двумя соседними материалами 11, 12, например ламината. Свет проходит через первый, здесь верхний материал 11 и большей частью отражается от граничной поверхности 13 к второму, здесь нижнему материалу 12. Отраженный свет еще раз проходит через первый материал 11 и детектируется после своего выхода. Неотраженный от граничной поверхности 13 свет проходит через второй материал 12, а выходящий из его поверхности 14 свет улавливается поглотителем 10. При этом повышенный проходящий свет может указывать дефекты ламината. In FIG. 5 shows the device as it is used to control the boundary layer 13 between two adjacent materials 11, 12, for example, a laminate. The light passes through the first, here the upper material 11 and is mostly reflected from the boundary surface 13 to the second, here, the lower material 12. The reflected light once again passes through the first material 11 and is detected after its exit. The light not reflected from the boundary surface 13 passes through the second material 12, and the light exiting from its surface 14 is captured by the absorber 10. At the same time, increased transmitted light may indicate laminate defects.

На фиг.6 показан функциональный принцип способа для контроля испытуемого материала 1 с неравномерной толщиной. Для достижения равномерной измерительной чувствительности измерения проходящим светом, что указано на фиг.6 равной длиной стрелок перед детекторами 4, на материале 1 образуется световая полоса, имеющая изменение интенсивности I, которое так соответствует изменению ослабления света в подлежащем контролю материале 1, что оно компенсируется. Оптоэлектронное преобразовательное устройство 6 и оптический элемент 7 соответственно образуют так называемый измерительный канал. Figure 6 shows the functional principle of the method for monitoring the test material 1 with an uneven thickness. In order to achieve uniform measuring sensitivity of measurements with transmitted light, which is indicated in FIG. 6 by the equal length of the arrows in front of the detectors 4, a light strip is formed on the material 1 having a change in intensity I, which corresponds to a change in the attenuation of light in the material 1 to be controlled, so that it is compensated. The optoelectronic conversion device 6 and the optical element 7 respectively form a so-called measuring channel.

На фиг. 7 показана схема первого примера осуществления устройства для зависящего от места и соответствующего программе управления интенсивностью света участка источника света. Здесь линиеобразный источник света как целое состоит из большого количества дискретных источников света, каждый из которых образован из излучающего свет диода (СИД) 15 или из лазера. При этом каждый отдельный такой источник света образует световой участок, который может индивидуально управляться по своей интенсивности. При этом управление осуществляется посредством управляющего канала (управляющей шины) 16, соединяющей все отдельные источники света. В показанной схеме изображено включение отдельных источников света. По линии 17 схема запитается электроэнергией. В логической схеме LOGIC 18 управляющие сигналы перерабатываются и через преобразователь 19 передаются возбудителю 20 переменного тока. Затем он запитает СИД или лазер. Приемник 21 отраженного света имеет обратную связь с возбудителем 20 переменного тока. Этот приемник отраженного света измеряет интенсивность света, созданную на контролируемом материале, т.е. возможен контроль за тем, соответствует ли эта действительная интенсивность света желаемой интенсивности света. Посредством обратной связи образуется регулировочный контур, так что интенсивность света всегда может быть отрегулирована на заданное значение. In FIG. 7 shows a diagram of a first exemplary embodiment of a device for a site dependent portion of a light source and corresponding to a light intensity control program. Here, the line-shaped light source as a whole consists of a large number of discrete light sources, each of which is formed from a light emitting diode (LED) 15 or from a laser. Moreover, each individual such light source forms a light section, which can be individually controlled according to its intensity. In this case, control is carried out by means of a control channel (control bus) 16, connecting all individual light sources. The diagram shown shows the inclusion of individual light sources. On line 17, the circuit is powered by electricity. In the LOGIC 18 logic circuit, the control signals are processed and transmitted through the converter 19 to an AC driver 20. Then it powers the LED or laser. The reflected light receiver 21 has feedback with an alternating current driver 20. This reflected light receiver measures the light intensity generated on the material being monitored, i.e. it is possible to control whether this actual light intensity corresponds to the desired light intensity. An adjustment loop is formed by feedback so that the light intensity can always be adjusted to a predetermined value.

На фиг.8 показана схема, являющаяся альтернативной по отношению к схеме, показанной на фиг.7. В отличии от схемы, представленной на фиг.7, здесь работа осуществляется с лампой 22 накаливания в качестве источника света. Логическая схема LOGIC 18 и ЦАП 19 питают лампу 22 накаливания через возбудитель 23 постоянного тока. Дополнительный возбудитель 24 переменного тока обрабатывает сигналы от логической схемы LOGIC 18 и цифроаналогового преобразователя ЦАП 19, а также от приемника 21 отраженного света и затем питает прерыватель 25. С помощью прерывателя генерируется высокая частота, чтобы генерировать свет, отличаемый от частот света окружающей среды, и чтобы поэтому быть в состоянии проводить измерения независимо от света окружающей среды. Генерированная частота света, таким образом, служит в качестве несущей частоты измерения. Она должна быть такой высокой, чтобы считывание, соответственно разрешение для перемещающегося контролируемого материала было удовлетворительным. С помощью описанной схемы удается в достаточной степени быстро и точно регулировать интенсивность света, излучаемого лампой накаливания. On Fig shows a diagram, which is alternative to the circuit shown in Fig.7. In contrast to the circuit shown in Fig. 7, here, work is carried out with an incandescent lamp 22 as a light source. The logic circuit LOGIC 18 and the DAC 19 feed the incandescent lamp 22 through a direct current exciter 23. An additional AC driver 24 processes the signals from the LOGIC 18 logic circuit and the digital-to-analog converter of the DAC 19, as well as from the reflected light receiver 21, and then feeds the chopper 25. A high frequency is generated using the chopper to generate light different from the frequencies of the ambient light, and in order to therefore be able to take measurements independently of ambient light. The generated frequency of light thus serves as the carrier frequency of the measurement. It should be so high that the readout, respectively, resolution for the moving controlled material is satisfactory. Using the described scheme, it is possible to sufficiently quickly and accurately control the intensity of the light emitted by an incandescent lamp.

На фиг.9 показана схема для обработки значений тока, выдаваемых светоприемником, в качестве значения интенсивности света посредством регулируемых измерительных усилителей. Тем самым зависящее от места изменение интенсивности детектируемого света каждого отдельного оптического элемента оптоэлектронного преобразовательного устройства может быть усилено до программируемого заданного значения. В случае этой схемы свет попадает на фотоприемник 26, электрический сигнал которого усиливается измерительным усилителем (переменными усилителем) 27. Усилитель 27 управляется логической схемой LOGIC 28 и ЦАП 29. Логическая схема LOGIC 28 по линии 30 снабжается током и управляется линией 31, которая ответвляется от общего управляющего канала (управляющей шины) 32. Figure 9 shows a diagram for processing the current values issued by the light receiver as a value of light intensity by means of adjustable measuring amplifiers. Thus, the location-dependent change in the intensity of the detected light of each individual optical element of the optoelectronic conversion device can be amplified to a programmable preset value. In the case of this circuit, light enters the photodetector 26, the electric signal of which is amplified by a measuring amplifier (variable amplifier) 27. The amplifier 27 is controlled by the logic circuit LOGIC 28 and the DAC 29. The logic circuit LOGIC 28 via line 30 is supplied with current and controlled by a line 31, which branches off common control channel (control bus) 32.

На фиг. 10 показана альтернативная схема. Здесь перед фотоприемником 33 включен прерыватель 34, который управляется посредством логической схемы LOGIC 28, ЦАП 29 и возбудителя 35 переменного тока. В случае этой схемы прерыватель делает возможной селективную установку на определенную частоту передатчика. С другой стороны измеренная интенсивность может быть желаемым образом уменьшена с помощью этого прерывателя. In FIG. 10 shows an alternative circuit. Here, in front of the photodetector 33, a chopper 34 is connected, which is controlled by the logic circuit LOGIC 28, the DAC 29 and the exciter 35 of the alternating current. In the case of this circuit, the chopper makes it possible to selectively set to a specific transmitter frequency. On the other hand, the measured intensity can be reduced in the desired way with this chopper.

В качестве источника света на примерах выполнения устройства согласно изобретению может служить ряд фотодиодов, ламп накаливания, газоpазрядных труб или ламп. Применены также полупроводниковые диоды. A number of photodiodes, incandescent lamps, gas discharge tubes or lamps can serve as a light source in the exemplary embodiments of the device according to the invention. Semiconductor diodes are also used.

С другой стороны оптоэлектронные преобразовательные устройства могут состоять из фотодиодов, фототранзисторов или фотоумножителей. Средства для перемещения источника света и оптоэлектронного преобразовательного устройства по отношению к подлежащему контролю материалу и для регистрации пространственных координат этого перемещения в качестве параметров для источника света и оптоэлектронного преобразовательного устройства требуются лишь тогда, когда речь идет о неподвижном испытуемом материале. Этими средствами могут быть, например, линейные узлы или любые механические приводные средства. Во многих случаях испытательное устройство является неподвижным, а подлежащий контролю материал проходит под генерируемой световой полосой. Иногда температура может быть процессным параметром, который используется в качестве управляющего параметра (направляющей величины). В качестве примера можно привести металл, нагретый до красного каления, который оказывает влияние на измерение, или температура материала должна быть компенсирована вследствие расширения материала. В таком случае в качестве оптоэлектронных элементов пригодны инфракрасные пироэлектрические сенсоры. Optoelectronic converters, on the other hand, may consist of photodiodes, phototransistors or photomultipliers. Means for moving the light source and the optoelectronic conversion device with respect to the material to be controlled and for registering the spatial coordinates of this movement as parameters for the light source and the optoelectronic conversion device are required only when it is a stationary test material. These means can be, for example, linear units or any mechanical drive means. In many cases, the test device is stationary, and the material to be controlled passes under the generated light strip. Sometimes temperature can be a process parameter, which is used as a control parameter (guide value). An example is a metal heated to red heat, which affects the measurement, or the temperature of the material must be compensated due to the expansion of the material. In this case, infrared pyroelectric sensors are suitable as optoelectronic elements.

Claims (7)

1. Способ бесконтактного контроля поверхности или внутренней структуры материалов, при котором испытуемый материал перемещают относительно источника света, облучают его по ширине по меньшей мере одной световой полосой от источника света и детектируют свет от световой полосы оптоэлектронным преобразовательным устройством, отличающийся тем, что детектированные значения интенсивности излучения от источника света сравнивают с заданным и в соответствии с разрешением генерирования световой полосы и детектированного излучения для каждой отдельной точки световой полосы на испытуемом материале задают соответствующее значение интенсивности. 1. The method of non-contact control of the surface or internal structure of materials, in which the test material is moved relative to the light source, irradiated with a width of at least one light strip from the light source and detect light from the light strip with an optoelectronic conversion device, characterized in that the detected intensity values radiation from a light source is compared with a predetermined one and in accordance with the resolution of generating a light strip and detected radiation for each individual points of the light strip on the test material set the corresponding value of the intensity. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что значениями интенсивности излучения от источника света и чувствительности оптоэлектронного преобразовательного устройства управляют с помощью обратной связи. 2. The method according to p. 1, characterized in that the values of the radiation intensity from the light source and the sensitivity of the optoelectronic conversion device are controlled by feedback. 3. Устройство для бесконтактного контроля поверхности или внутренней структуры материалов, содержащее по меньшей мере один источник света и одно оптоэлектронное преобразовательное устройство для регистрации света, причем источник света оптически связан с оптоэлектронным преобразовательным устройством, отличающееся тем, что источник света и оптоэлектронное преобразовательное устройство имеют линейнообразную форму и выполнены в виде отдельных элементов, при этом элементы источника света связаны между собой общим каналом управления, а в устройство введены логическая схема для определения характеристики интенсивности света для каждой точки световой полосы, соединенная через цифроаналоговый преобразователь с возбудителем переменного или постоянного тока, соединенным с источниками света, и приемник отраженного света, соединенный обратной связью с возбудителем переменного тока или с дополнительным возбудителем переменного тока, соединенным с прерывателем, размещенным перед источником света. 3. A device for contactless control of the surface or internal structure of materials containing at least one light source and one optoelectronic conversion device for detecting light, the light source being optically coupled to an optoelectronic conversion device, characterized in that the light source and the optoelectronic conversion device have a linear shape and made in the form of individual elements, while the elements of the light source are interconnected by a common control channel, and a logic circuit is introduced into the device to determine the characteristics of light intensity for each point of the light strip, connected via a digital-to-analog converter with an AC or DC exciter connected to light sources, and a reflected light receiver connected by feedback to an AC exciter or with an additional alternating exciter current connected to a chopper located in front of the light source. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что элементы оптоэлектронного преобразовательного устройства выполнены в виде фотоприемников, соединенных с измерительным усилителем, соединенным, в свою очередь, через цифроаналоговый преобразователь с логической схемой. 4. The device according to p. 3, characterized in that the elements of the optoelectronic conversion device are made in the form of photodetectors connected to a measuring amplifier, connected, in turn, through a digital-to-analog converter with a logic circuit. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что элементы оптоэлектронного преобразовательного устройства выполнены в виде фотоприемников, перед которыми включен прерыватель, соединенный через возбудитель переменного или постоянного тока и цифроаналоговый преобразователь с логической схемой, причем фотоприемники соединены с измерительным усилителем. 5. The device according to p. 3, characterized in that the elements of the optoelectronic conversion device are made in the form of photodetectors, in front of which a chopper is connected, connected through an AC or DC exciter and a digital-to-analog converter with a logic circuit, the photodetectors being connected to a measuring amplifier. 6. Устройство по пп. 3 5, отличающееся тем, что оптоэлектронное преобразовательное устройство включает измерительные усилители и элементы в виде фотоприемников для регулировки характеристики интенсивности детектированного света каждого элемента оптоэлектронного преобразовательного устройства до заданного значения, при этом фотоприемники соединены с измерительными усилителями, соединенными через цифроаналоговый преобразователь с логической схемой, при этом логическая схема соединена с питающей линией и с управляющей линией, входящей в управляющий канал, связывающий все элементы оптоэлектронного преобразовательного устройства. 6. The device according to paragraphs. 3 to 5, characterized in that the optoelectronic conversion device includes measuring amplifiers and elements in the form of photodetectors for adjusting the intensity characteristics of the detected light of each element of the optoelectronic conversion device to a predetermined value, while the photodetectors are connected to measuring amplifiers connected through a digital-analog converter with a logic circuit, the logic circuit is connected to the supply line and to the control line included in the control al linking all the elements of an optoelectric conversion device. 7. Устройство по пп. 3 5, отличающееся тем, что оптоэлектронное преобразовательное устройство включает измерительные усилители и элементы в виде фотоприемников для регулировки характеристики интенсивности детектированного света каждого элемента оптоэлектронного преобразовательного устройства до заданного значения, при этом фотоприемники соединены с измерительными усилителями, причем перед фотоприемниками включен прерыватель, соединенный через возбудитель переменного или постоянного тока и цифроаналоговый преобразователь с логической схемой, при этом логическая схема соединена с питающей линией и с управляющей линией, входящей в управляющий канал, связывающий все элементы оптоэлектронного преобразовательного устройства. 7. The device according to paragraphs. 3 to 5, characterized in that the optoelectronic conversion device includes measuring amplifiers and elements in the form of photodetectors for adjusting the intensity characteristics of the detected light of each element of the optoelectronic conversion device to a predetermined value, while the photodetectors are connected to measuring amplifiers, and a chopper connected in front of the photodetectors is connected through an exciter ac or dc and digital-to-analog converter with logic circuit, at The logic circuit is connected to the supply line and to the control line included in the control channel connecting all the elements of the optoelectronic converter.
SU915001624A 1990-01-06 1991-01-07 Method and device for noncontact check of surface or inner structure of materials RU2058546C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH31/90A CH681112A5 (en) 1990-01-06 1990-01-06
CH31/90 1990-01-06
PCT/CH1991/000004 WO1991010891A1 (en) 1990-01-06 1991-01-07 Process and device for the contactless testing of areal and spatial test pieces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2058546C1 true RU2058546C1 (en) 1996-04-20

Family

ID=4177789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU915001624A RU2058546C1 (en) 1990-01-06 1991-01-07 Method and device for noncontact check of surface or inner structure of materials

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0462240A1 (en)
JP (1) JPH04506411A (en)
KR (1) KR920701784A (en)
AU (1) AU6911891A (en)
BR (1) BR9103915A (en)
CA (1) CA2050316A1 (en)
CH (1) CH681112A5 (en)
RU (1) RU2058546C1 (en)
WO (1) WO1991010891A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7640073B2 (en) 2005-04-14 2009-12-29 Jeld-Wen, Inc. Systems and methods of identifying and manipulating objects
RU2540939C2 (en) * 2013-05-24 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") Method of determining coordinates of control point of object using ground-based laser scanner
RU178901U1 (en) * 2017-10-30 2018-04-23 Олег Александрович Продоус Device for non-contact measurement of surface roughness

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH683293A5 (en) * 1991-12-20 1994-02-15 Peyer Ag Siegfried Foreign fiber detection in yarns.
AT1797U1 (en) * 1996-07-23 1997-11-25 Mte Messgeraete Entwicklungs U OPTOELECTRONIC MEASURING SYSTEM FOR MEASURING AND IDENTIFICATION OF FLAT GLASS PRODUCTS
US6100537A (en) * 1997-07-22 2000-08-08 "MTE" Messgerate, Entwicklungs- und Vertriebsgesellschaft mbH Measuring system for recognition of surface features
DE19801140A1 (en) 1998-01-14 1999-07-15 Voith Sulzer Papiertech Patent Device for the direct or indirect application of a liquid to pasty application medium on a running material web and operating method for such a device
CN1195702C (en) 1998-11-24 2005-04-06 日本电气硝子株式会社 Ceramic article
JP2007039335A (en) * 1998-11-24 2007-02-15 Nippon Electric Glass Co Ltd Manufacturing method for ceramic article
FR2817964B1 (en) * 2000-12-11 2003-03-14 Usinor DEVICE FOR AUTOMATIC INSPECTION OF THE SURFACE OF A TRAVELING STRIP
EP1498723A1 (en) * 2003-07-17 2005-01-19 Hauni Maschinbau AG Method for recognizing foreign bodies in a continuous stream of transported products and apparatus for carrying out the method
JP4698140B2 (en) * 2003-11-12 2011-06-08 ザ・ボーイング・カンパニー System for identifying defects in composite structures
DE102013221334A1 (en) * 2013-10-21 2015-04-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Method and measuring device for evaluating structural differences of a reflecting surface
US10197895B2 (en) 2015-03-31 2019-02-05 Hamamatsu Photonics K.K. Projection display device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL240616A (en) * 1958-06-30
US3019346A (en) * 1960-03-28 1962-01-30 Jones & Laughlin Steel Corp Electronic surface inspection system
US3693021A (en) * 1970-06-29 1972-09-19 Eastman Kodak Co Web inspection system using interlaced photocells
US4594001A (en) * 1981-07-07 1986-06-10 Robotic Vision Systems, Inc. Detection of three-dimensional information with a projected plane of light
US4650333A (en) * 1984-04-12 1987-03-17 International Business Machines Corporation System for measuring and detecting printed circuit wiring defects
GB2159271B (en) * 1984-04-27 1988-05-18 Nissan Motor Surface flaw detecting method and apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 3693021, кл. G 01N 21/32, 1972. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7640073B2 (en) 2005-04-14 2009-12-29 Jeld-Wen, Inc. Systems and methods of identifying and manipulating objects
US7801638B2 (en) 2005-04-14 2010-09-21 Jeld-Wen, Inc. Systems and methods of identifying and manipulating objects
RU2540939C2 (en) * 2013-05-24 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") Method of determining coordinates of control point of object using ground-based laser scanner
RU178901U1 (en) * 2017-10-30 2018-04-23 Олег Александрович Продоус Device for non-contact measurement of surface roughness

Also Published As

Publication number Publication date
CH681112A5 (en) 1993-01-15
EP0462240A1 (en) 1991-12-27
AU6911891A (en) 1991-08-05
BR9103915A (en) 1992-03-03
JPH04506411A (en) 1992-11-05
WO1991010891A1 (en) 1991-07-25
KR920701784A (en) 1992-08-12
CA2050316A1 (en) 1991-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2058546C1 (en) Method and device for noncontact check of surface or inner structure of materials
CA1256179A (en) Device for detecting differences in color
US5064280A (en) Method of measuring the velocity and/or length of endless webs of textile material and apparatus for carrying out the method
US3814946A (en) Method of detecting defects in transparent and semitransparent bodies
US7710558B2 (en) Automated online measurement of glass part geometry
JPH11344316A (en) Film thickness measuring method
US4857749A (en) Apparatus and method for measuring the spacing between the cords of a fabric
US9201018B2 (en) Optimized spatial resolution for a spectroscopic sensor
US20060065857A1 (en) Device and method for the quantified evaluation of surface characteristics
US5506407A (en) High resolution high speed film measuring apparatus and method
FI86479B (en) ANORDNING FOER KONTINUERLIGT MAETNING AV ETT PAPPERSARK FORMNINGSTILLSTAOND.
US4475815A (en) Method and apparatus for measuring width of a selvage rubber portion extending in transversal direction of a coating sheet
JPH0682394A (en) Device and method for detecting defect in coating
JPH07119711B2 (en) Cover defect detection apparatus and method
GB2300476A (en) Pyrometer with laser emissivity measurement
RU2035721C1 (en) Method of checking transparency of flat light-translucent materials
US6927849B2 (en) Optical fiber coating defect detector
US3243593A (en) Photoelectric apparatus for the measurement of a dimension of a moving body including means for illuminating a stationary area of the photocathode
JPH0425707A (en) Film thickness measuring method using white light and ink supply amount supply device
JPH01195353A (en) Monitoring method for adhesive applying point
GB2205640A (en) Non-contact measurement of distance to and between surfaces of an object
JP2698696B2 (en) Surface flaw inspection method
JPH11108636A (en) Optical surface inspecting equipment
JPS61120003A (en) Infrared thickness measuring instrument
SU1601514A1 (en) Device for checking roughness of surface of articles