WO2013117282A1 - Vorrichtung und verfahren zum erkennen von fehlstellen innerhalb des volumens einer transparenten scheibe und verwendung der vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erkennen von fehlstellen innerhalb des volumens einer transparenten scheibe und verwendung der vorrichtung Download PDF

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WO2013117282A1
WO2013117282A1 PCT/EP2012/076976 EP2012076976W WO2013117282A1 WO 2013117282 A1 WO2013117282 A1 WO 2013117282A1 EP 2012076976 W EP2012076976 W EP 2012076976W WO 2013117282 A1 WO2013117282 A1 WO 2013117282A1
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light
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interference images
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Bruno Schrader
Frank Macherey
Holger Wegener
Michael Stelzl
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Schott Ag
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    • G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods

Definitions

  • the invention relates generally to the quality control in the production and / or processing of a transparent pane, preferably a glass pane, in particular the detection of defects or defects within the
  • Image information is decided if it is a
  • a line scan camera with a horizontal frequency of, for example, 25 to 50 kHz can be used for a feed of the test object of 15 to 30 m / min.
  • a lighting channel is generally used. Using multiple channels would therefore require multiple camera banks.
  • An increase in the feed rate of the production line would mean that less light would be available with the same illumination per image line, which would reduce the signal-to-noise ratio. To such a
  • Pixel resolution can be reduced in the feed direction.
  • Imaging systems a reduction of the depth of field, which should at least correspond to the glass thickness of the examined object. Due to tolerances in the
  • JP 4576962 B2 shows a method for detecting defects on procurobj ects, for example by
  • the Analysis is based on an evaluation of the
  • WO 2006/108137 A2 shows a detection of defects in a glass pane by means of a system which directs the light of a laser diode onto the glass pane to be examined and evaluates the light backscattered from the front and back of the glass pane onto a line scanner as an interference pattern.
  • the measured images can often provide patterns even without the presence of a defect in the test object due to contamination, so that an automatic evaluation of the images can be faulty. Furthermore, due to the sample geometry, patterns caused by minor imperfections can be superimposed unfavorably with a superordinate pattern so that the defect can not be reliably detected.
  • the invention has for its object to provide a detection of defects within the volume of a transparent pane, which works error-efficient and can be realized inexpensively.
  • One aspect of the invention relates to a device for detecting defects within the volume of a transparent pane, preferably a glass pane, wherein the pane is a planar, approximately rectangular
  • the disc can be planar, curved or arbitrarily shaped.
  • defects in an outer wall or a volume of an object can generally be detected and detected.
  • the device may be a lighting device for
  • Lighting device may be directed to a portion of a surface or to the entire surface of the disc.
  • the lighting device can
  • the light strip illuminates the entire width of the disc.
  • a width a dimension of the disk is to be understood laterally to the feed direction.
  • the incident light may be a light spot that i) illuminates a portion or ii) the entire disc.
  • the light spot can move the disk laterally to the
  • the device may further comprise image capture means upon which the light backscattered from the object is directed to the image-technical detection of the disc. Under backscattered light is subsequently light
  • the image capture device can be used to generate
  • the device can be used to generate at least two
  • Recording conditions may be formed to detect the defects or to enable detection by evaluating the at least two interference images.
  • the evaluation of the interference images can be performed by an operator or, if appropriate, by a computing unit coupled to the image capture device and / or illumination device.
  • an image having an interference pattern can be understood.
  • small and very small errors can be detected on the basis of a plurality of interference images, which are recorded under different recording conditions, in addition to large and medium errors.
  • An interference pattern can arise because of
  • the incident light is reflected from an upper or outer surface and a lower or inner surface of the disk.
  • the reflected or backscattered light thereby has two components which overlap.
  • the Overlaying the reflected light components can thus result in an interference pattern at the location of the image capture device.
  • the visible effect of a defect is caused less by the scattering or refraction at the defect or a defect of the disk, but rather by the local disturbance caused by the defect
  • the error pattern then arises due to the deformation of a wavefront due to the local material disturbance and its superposition with an undisturbed wavefront of a reference wave.
  • Detection of the defects can be carried out by the operator or, if appropriate, by the arithmetic unit.
  • the comparison of the interference images may preferably be that differences between the interference images are determined.
  • interference images can be used which are time-sequential or possibly generated at the same time.
  • the comparison of the interference images can also be in it
  • an interference pattern generated by recording conditions may show that an interference pattern caused by the error is opposite to that in FIG
  • the basic interference structure of the disc varies more rapidly.
  • the images contain different patterns, which allow a total representation, which in a
  • An interference pattern in one of the interference images can be regarded as an expected value for the remaining interference images
  • Interference pattern is used as a reference.
  • Expected value can be compared with the interference patterns of the remaining images.
  • the comparison of interference images can be a
  • Difference formation, a correlation, or a check of a similarity between the expected value and the respective interference patterns of the remaining images include.
  • Detecting a fault can be detected in an interference pattern. For example, an examination of the
  • Interference image on the presence of a change or disturbance of the interference pattern with respect to an undisturbed interference pattern or against an interference pattern in an undisturbed region of the interference image
  • An undisturbed interference pattern can result from the fact that a volume range of
  • the disturbance caused by a defect in an interference image is larger, for example, around the
  • Dirt on the surface of an object as opposed to a material defect, does not interfere with a comparison of multiple interference images. This makes it possible to discriminate a material defect from superficial dirt.
  • Another aspect of the invention relates to a method for detecting defects within the volume of a transparent pane, preferably a glass pane.
  • the recognition can be carried out by means of a
  • Illuminating means for illuminating the disc, and an image detecting means for detecting the backscattered from the disc light.
  • incident light can be generated and on at least a part of a surface of the
  • the illumination device may preferably comprise at least one light source.
  • the pane can be illuminated by the illumination device, so that light is scattered or backscattered by the pane and directed to the image capture device.
  • the backscattered light can be detected by the image capture device.
  • at least two of the backscattered light can be detected by the image capture device.
  • the defects can be detected by evaluating the at least two interference images,
  • Lighting device coupled computing unit to be recognized.
  • the lighting device can according to a
  • Embodiment be designed to generate light having at least two different wavelengths and / or waveforms. By illuminating the disc with light of different wavelengths and the
  • Image capture device detects the backscattered from the disc light, at least two interference images can be generated. On this basis, the
  • an interference pattern with Light of a wavelength that differs from the wavelength of the light is generated for the production of another interference pattern or the other
  • the recording conditions of the interference images may also be different in each case in that the waveforms of the light used for the respective interference images are unequal or different from each other.
  • the lighting device may preferably do so
  • the different recording conditions can be provided by each one
  • Interference image is generated with incident light, which is directed at an illumination angle on the disc, which is different from the illumination angles of the incident light of other interference images
  • the image capture device can in particular be designed to detect backscattered light at different detection angles, wherein the angle of capture can be understood as the angle at which the backscattered light is incident on the image capture device.
  • the different recording conditions can be provided by respectively generating an interference image with backscattered light incident on the image capturing device at a detection angle other than the image capture device
  • Detection angles of other interference patterns Preferably, both the illumination angle and the detection angle of an interference image of the
  • Lighting device to be formed to generate incident light with at least two different phases, for example by the incident light for the respective interference images in different
  • Image capture device for the respective
  • Interference images has different lengths.
  • the recording conditions of the interference images may be set so as to facilitate the detection of a change or disturbance of the interference pattern.
  • the detection can be facilitated or improved in particular by achieving destructive interference in the undisturbed region of the interference image.
  • Lighting device at least one light source comprise, for example, formed as a Na-vapor lamp or a laser.
  • the light source can be any light source.
  • Image capture device comprise a screen on which the backscattered light is directed to
  • the image capture device can advantageously comprise an image sensor, which as
  • the image sensor is for generating at least two, electronic or
  • a line scan camera with a TDI sensor is a matrix camera with a high aspect ratio of height to the width of the sensor. Usually, the charge image of one detector line becomes the next detector line
  • such a sensor can be read out like a matrix camera, which is advantageous in the inspection of a wide but narrow object.
  • the image sensor can detect the entire screen or a partial area of the screen at a specific time. Even with the detection of a subarea, the entire screen will expire after a detection time has elapsed
  • Image sensor does not need to directly detect the backscattered light needs. In this way, a small and inexpensive image sensor can be used.
  • the device can advantageously one with the
  • the arithmetic unit is to
  • Interference images can also be performed by an operator.
  • a pattern recognition system can be put into operation on the arithmetic unit for evaluating the differences between the interference images and determining a disturbance in the interference images.
  • the pattern recognition system in a test or learning phase
  • interference images or interference pattern which come from discs that have no defect or come from discs that have known defects.
  • the pattern recognition system learns to detect a disturbance in the interference images.
  • the trained neural network learns to detect a disturbance in the interference images.
  • Pattern recognition system to apply the knowledge learned and disorders that presented in the learning phase
  • the device may be a
  • Transport device comprising the disc relative to the illumination device and / or the
  • Image capture device moves.
  • the transport device may advantageously comprise a roller over which the disc is guided.
  • the roller can be rotated by a drive to move the disc forward.
  • the disc may also be advanced by a separate drive from the roller.
  • a disc that consist of glass can be designed for example as a glass band, caused by internal stresses local buckles, which is a defined position, or a precise positioning relative to the
  • the glass ribbon difficult.
  • the glass ribbon can be passed over the roller so that an external stress is imposed on the glass by the bending which compensates the internal stresses.
  • the position of the reflection point can be clearly defined.
  • Lighting device light with a variety
  • the light source may preferably be a voltage controlled laser diode that emits light at a wavelength that depends on the applied voltage.
  • the interference images can be generated in a temporally sequential sequence, for example, by a control of the illumination device provides a time-variable voltage to the laser diode, wherein to selected
  • the image sensor is read out. According to a further embodiment, the
  • Lighting device light with a variety
  • the filter may preferably be voltage controlled
  • Variation range of the filter is about the same
  • the interference images can be generated in a temporally sequential sequence, for example by a control of the illumination device provides a time-variable voltage to the filter, wherein at selected times, each of which determined
  • Wavelengths correspond, the image sensor is read out.
  • Lighting device light with a variety
  • the illumination device may preferably comprise a matrix with lasers or laser diodes.
  • the image sensor can be designed to provide an electric signal for each wavelength of light, so that a separate interference pattern can be provided for each wavelength.
  • the interference images can be generated simultaneously or approximately simultaneously.
  • the interference images can be generated simultaneously or approximately simultaneously.
  • Lighting device preferably at least 2, or 5, or 10, or 50 light sources.
  • Interference images used mutually different wavelengths are set so that in one of the Defective undisturbed image area of the interference image destructive interference occur.
  • the simultaneous or temporal sequential emission of light of different wavelengths and the generation of an interference image for each wavelength by the image sensor serve to select an optimal one
  • Interference image has the highest in the undisturbed image area, among all generated interference images
  • the information content of the optimal interference image is very small in the undisturbed image area, because it has no or few image structures, whereby the automatic determination or identification of a disturbance in the optimal interference image is considerably facilitated and carried out more efficiently.
  • the determination of a disturbance may preferably be the generation of an overlay image by means of a weighted
  • Weighting factors can be set so that in an undisturbed image area of the image
  • Weighting factors represents an optimization process, where the wavelengths and weighting factors are varied to be as destructive as possible
  • the sum of the interference amplitudes is understood to mean a sum of amounts of the interference amplitudes or a sum of the squared interference amplitudes.
  • the superposition of the interference images can be performed pixel by pixel, preferably after the
  • Interference images were matched by image registration.
  • Disturbance can be detected with high probability of hit.
  • the invention relates to the use of a device described above for sorting out thin glass or glass with a thickness of less than 200 ⁇ m, which has defects. Thin glass, which is tested with a device according to the invention and under
  • the invention relates to a computer program which, when loaded into a computer or running on a computer, may perform the method described above. Furthermore, the invention relates to a program storage medium or computer program product with such a program.
  • Fig. 1 is a diagram of the device according to the invention according to a first embodiment
  • Fig. 2 is a first diagram of the invention
  • Fig. 3 is a second diagram of the invention
  • FIG. 4 shows a diagram of the device according to the invention according to a third embodiment
  • FIG. 5a shows an interference pattern of a transparent pane with a shot at 25x magnification
  • FIG. 5b shows a microscope image of the slice used in FIG. 5a at 100 ⁇ magnification
  • FIG. 5a shows an interference pattern of a transparent pane with a shot at 25x magnification
  • FIG. 5b shows a microscope image of the slice used in FIG. 5a at 100 ⁇ magnification
  • FIG. 5b shows a microscope image of the slice used in FIG. 5a at 100 ⁇ magnification
  • 6a shows an interference pattern of a transparent pane with a gas bubble at 25 ⁇ magnification
  • Fig. 6b is a microscope image of that used in Fig. 6a
  • Detection angles, and Figs. 8a to 8d are interference images of a transparent one
  • Fig. 1 shows a diagram of the invention
  • the device 11 comprises
  • incident light 20 is directed to at least a portion of a surface of the disc 10 for
  • An image detection device 14, 16, on which the backscattered from the disc 10 light 22 is directed to the image-technical detection of the disc 10th The device 11 is under different for generating at least two interference images
  • the device 11 can recognize the defects.
  • the comparison consists in a determination of the differences between the interference images.
  • the different recording conditions are provided by respectively generating an interference pattern with light of a wavelength different from that of the
  • Wavelength of the light used to create another interference pattern In the present case, the interference images are generated simultaneously.
  • the illumination device comprises a coherent light source 12, which is designed as a laser.
  • a vertical coaxial illumination of the disc 10 by means of the light source 12 instead.
  • the dodge light emitted 20 is directed by a beam splitter 26 on the disc 10.
  • the light 22 reflected back from the disk 10 passes the beam splitter 26 upwards and is detected by the image sensor 16.
  • the beam splitter 26 has a selective
  • the interference pattern is detected via a sensor line 16 with the width of the specimen.
  • Interference images detected wherein the device 11 is adapted to perform such a comparison.
  • the comparison of the interference images is that
  • Differences between the interference images can be determined.
  • Interference images are an expectation interference pattern are determined, which is used for the other interference patterns as a reference.
  • the expected value is compared with the interference patterns of the remaining images by subtracting the expected value from the respective interference patterns of the remaining images.
  • the device 11 comprises a transport device 24 which moves the pane 10 relative to the illumination device 12 and the image capture device 14, 16.
  • FIGS. 2 and 3 show diagrams of the device 11 according to the invention in accordance with a second embodiment.
  • a surface of the specimen is characterized by a coherent
  • Illuminated light source 12 The interference pattern is observed via a screen 14 and a camera / lens system 16.
  • the frame rate of the camera 16 is chosen so that each point is observed several times under different illumination angles or with different interference patterns.
  • a point of the disc 10 located at the point xo at a time t (FIG. 3) scatters the incident one
  • angles of incidence and angle of deflection ⁇ are the angles of the respective light beams 20, 22 to the surface normal of the pane 10.
  • the disc 10 is moved by means of the transport device 24 in a forward direction. Consequently, the said point is at a later time t + At at the
  • Illumination angle is generated in each case an interference pattern.
  • the device 11 comprises one with the
  • Lighting device 12 coupled computing unit 18.
  • the evaluation of the interference images including determining a fault and detection of a defect is performed by means of the arithmetic unit 18.
  • the image sensor 16 does not need to directly detect the backscattered light 22. In this way, a small and inexpensive image sensor 16 can be used.
  • An interference pattern is formed by reflecting incident light 20 from an upper and lower side of the disk 10.
  • the reflected light 22 thereby has two components 22a, 22b, which overlap.
  • the superposition of the reflected light components 22a, 22b results in an interference image at the location of the image sensor 16 or the screen 14.
  • the interference pattern is produced by a thickness variation D (x, y) of the disk 10.
  • FIG. 4 shows a diagram of the invention
  • the transport device 24 comprises a roller 25 over which the disc 10 is guided.
  • the glass sheet designed as a glass ribbon 10 is guided over the roller 25, so that the glass is impressed by the bending of an external stress, which compensates for the internal stresses. As a result, the position is unique
  • FIGS. 5, 6 show a comparison of FIG
  • FIGS. 5a, 5b each show a glass sheet with a 0.060 ⁇ 0.005 mm 2 inclusion
  • FIGS. 6a, 6b each show a glass sheet with a 0.090 ⁇ 0.020 mm 2 gas bubble
  • FIGS. 5a, 6a each show interference images
  • FIGS. 5b and 6b each show bright field microscope images at 100x magnification.
  • the interference effect caused by the error is many times larger (about 10 to 14 times) than the error itself.
  • the flaw is determined by comparing the
  • Interference images detected the comparison is that differences between the interference images are determined.
  • interference images are used which are generated at the same time.
  • Figs. 7 and 8 show interference images of two
  • Illumination angles of successive interference images is 1 to 2 degrees.
  • Interference structure of the disk 10 varies rapidly.
  • the four images contain different patterns, which in total allow a more complex representation.
  • the representation is helpful for a subsequent pattern recognition.
  • the error would be with only one interference image according to Fig. 8c not sure of the interference pattern of the disc 10 separable.
  • the interference pattern according to FIG. 8b the defect can be recognized, but it is not to be distinguished from a light-absorbing contamination on the surface of the pane 10.
  • a combination of the interference images according to FIGS. 8a and 8d, however, allows a reliable detection of the error. Multiple observation is therefore very advantageous for the detection of very small errors.
  • the device 11 can detect solid inclusions ⁇ 0.05 mm core size and gas inclusions ⁇ 0.15 mm core size.
  • the invention makes it possible to achieve a high sensitivity to errors while at the same time having a high conveying speed
  • the interference pattern of the undisturbed disc material is caused by a gradual change in the slice thickness compared to the interference pattern caused by
  • Anticipate interference patterns determine each other for the other interference patterns. This is subtracted from the actual image for all images ii. An error is then characterized by the fact that he in
  • Coherence lengths interfere with the light beams 22a, 22b reflected at the top and bottom. Due to the high homogeneity of the glass (thickness variation and
  • the fringe pattern here has a disturbance that can be observed by an image sensor 16 directed onto the screen 14.
  • the invention has a number of advantages.
  • the local perturbation is many times, usually 10 to 12 times larger than the actual error.
  • a lower optical resolution is necessary, which has a positive effect on the cost and the achievable depth of field.
  • the resolution should be sufficient to a light / dark / bright or complementary course
  • the fault is caused by glass defects. Dust / contamination on the surface does not create an interference effect, so that glass defects can be distinguished from dust.
  • the method operates in reflected light instead of transmitted light, so that no interruption of the conveyor belt is required for continuous material, which in turn simplifies the structure.
  • the method is insensitive to changes in altitude.
  • the necessary angle tolerance can be over a
  • Compensate for beam expansion or by using area cameras The device 11 initially uses only 1 channel and is in connection with the lower resolution suitable for high feed rates. By using another wavelength that inverts the pattern, one more piece of information results per
  • the device 11 allows a simple and inexpensive construction, which is very efficient in terms of detection of, in particular small, imperfections.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (11) zum Erkennen von Fehlstellen innerhalb des Volumens einer transparenten Scheibe (10), vorzugsweise einer Glas-Scheibe. Die Vorrichtung (11) umfasst eine Beleuchtungseinrichtung (12), mit welcher einfallendes Licht (20) auf zumindest einen Teil einer Oberfläche der Scheibe (10) gerichtet wird zum Ausleuchten der Scheibe (10), und eine Bilderfassungseinrichtung (14, 16), auf welche das von der Scheibe (10) rückgestreute Licht (22) gerichtet wird zum bildtechnischen Erfassen der Scheibe (10). Die Vorrichtung (11) ist zum Erzeugen von mindestens zwei Interferenzbildern unter unterschiedlichen Aufnahmebedingungen ausgebildet, um das Erkennen der Fehlstellen, mittels Auswerten der mindestens zwei Interferenzbilder, zu ermöglichen oder durchzuführen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen von Fehlstellen innerhalb des Volumens einer transparenten Scheibe und
Verwendung der Vorrichtung Beschreibung
Die Erfindung betrifft allgemein die Qualitätskontrolle bei der Produktion und/oder Verarbeitung einer transparenten Scheibe, vorzugsweise einer Glas-Scheibe, insbesondere die Erkennung von Fehlstellen oder Fehlern innerhalb des
Volumens der Scheibe.
Fehlerinspektionen in der Glasproduktion werden
üblicherweise durch abbildende, optische Verfahren
realisiert. Dabei werden Materialfehler eines PrüfObjekts mittels einer Ausleuchtung des Prüfobjekts, die
beispielsweise auf einem Hellfeld- oder Dunkelfeld- Verfahren basiert, und mittels eines Linsensystems auf einen CCD-Chip abgebildet. Das dadurch erzeugte Bild wird in einer Rechnereinheit ausgewertet und auf Basis der
Bildinformation wird entschieden, ob es sich um einen
Glasfehler handelt und gegebenenfalls um welche Art von Glasfehler. Die Fehlerempfindlichkeit dieser Systeme ist von der Pixelauflösung, der Auflösung des Objektivs und dem Signal-Rausch-Verhältnis der Aufnahmeeinheit abhängig.
Die Datenraten der üblicherweise als Zeilenkameras
realisierten Bildsensoren sind begrenzt. Eine Zeilenkamera mit einer Horizontalfrequenz von beispielsweise 25 bis 50 kHz kann für einen Vorschub des Prüfobjekts von 15 bis 30 m/min verwendet werden. Hierbei wird im Allgemeinen ein Beleuchtungskanal verwendet. Bei Verwendung mehrerer Kanäle würden folglich mehrere Kamerabänke benötigt. Eine Erhöhung des Vorschubs der Produktionslinie hätte zur Folge, dass weniger Licht bei gleich bleibender Beleuchtung pro Bildzeile zur Verfügung stünde, wodurch das Signal- Rausch-Verhältnis abnehmen würde. Um eine solche
Verschlechterung zu vermeiden könnte alternativ die
Pixelauflösung in Vorschubrichtung reduziert werden.
Dadurch würde allerdings die Fehlerempfindlichkeit
abnehmen .
Eine höhere optische Auflösung bedingt bei optisch
abbildenden Systemen eine Reduktion der Schärfentiefe, die mindestens der Glasdicke des untersuchten Prüfobjekts entsprechen sollte. Aufgrund von Toleranzen bei der
Förderung und wegen einer möglichen Durchbiegung des Glases sind in der Regel sogar höhere Schärfentiefen nötig.
Abbildende Systeme würden somit für Auflösungen von
beispielsweise weniger als 20 ym pro Pixel und Vorschüben von beispielsweise 35 Meter pro Minute aufwendig, schwer zu beherrschen und teuer.
Aus dem Stand der Technik sind Ansätze zum Durchführen einer Untersuchung der Außenhaut oder des Volumens von Gegenständen hinsichtlich Fehlstellen bekannt.
Die JP 4576962 B2 zeigt ein Verfahren zum Erfassen von Fehlstellen an Prüfobj ekten, beispielsweise von
Schwankungen der Dicke eines ebenen Belags aufgrund eines Fremdkörpers. Hierzu wird Licht auf das PrüfObjekt
eingestrahlt und das rückgestreute Licht analysiert. Die Analyse basiert auf einer Auswertung der
Polarisationskomponenten des rückgestreuten Lichts.
Die WO 2006/108137 A2 zeigt eine Detektion von Mängeln in einer Glasscheibe mittels eines Systems, welches das Licht einer Laserdiode auf die zu untersuchende Glasscheibe richtet und das von der Vor- und Rückseite der Glasscheibe auf einen Zeilenscanner als Interferenzmuster rückgestreute Licht auswertet.
Bei den bekannten Verfahren ist problematisch, dass die verwendeten Zeilenscanner eine Sensorfläche in der
Größenordnung des Prüfobjekts aufweisen. Ferner können die gemessenen Bilder häufig auch ohne das Vorliegen einer Fehlstelle in dem Prüfobjekt auf Grund von Kontamination Muster liefern, so dass eine automatische Auswertung der Bilder fehlerbehaftet sein kann. Weiterhin können durch kleinere Fehlstellen hervorgerufe Muster sich auf Grund der Probengeometrie ungünstig mit einem übergeordneten Muster überlagern, so dass die Fehlstelle nicht sicher erkannt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erkennung von Fehlstellen innerhalb des Volumens einer transparenten Scheibe bereitzustellen, die fehlereffizient arbeitet und preiswert realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Merkmale der Weiterbildungen können, soweit technisch sinnvoll,
miteinander kombiniert werden.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen von Fehlstellen innerhalb des Volumens einer transparenten Scheibe, vorzugsweise einer Glas-Scheibe, wobei die Scheibe ein flächiger, etwa rechteckiger
Gegenstand sein kann. Die Scheibe kann planar, gewölbt oder beliebig geformt sein. Mittels der Vorrichtung können generell Fehlstellen in einer Außenwand oder einem Volumen eines Objekts erfasst und erkannt werden.
Die Vorrichtung kann eine Beleuchtungseinrichtung zum
Ausleuchten der Scheibe umfassen. Mittels der
Beleuchtungseinrichtung kann Licht auf einen Teil einer Oberfläche oder auf die gesamte Oberfläche der Scheibe gerichtet werden. Die Beleuchtungseinrichtung kann
insbesondere dazu ausgebildet sein, eine Scheibe
auszuleuchten, die in eine Vorschubrichtung gegenüber der Beleuchtungseinrichtung bewegt wird. So kann das
einfallende Licht als ein Lichtstreifen auf die Scheibe einfallen, wobei der Lichtstreifen die gesamte Breite der Scheibe ausleuchtet. Hierbei ist als Breite eine Abmessung der Scheibe lateral zur Vorschubrichtung aufzufassen.
Das einfallende Licht kann ein Lichtspot sein, der i) einen Teilbereich oder ii) die gesamte Scheibe ausleuchtet. Im Fall i) kann der Lichtspot die Scheibe lateral zur
Vorschubrichtung abscannen.
Die Vorrichtung kann ferner eine Bilderfassungseinrichtung umfassen, auf welche das vom Objekt rückgestreute Licht gerichtet wird zum bildtechnischen Erfassen der Scheibe. Unter rückgestreutem Licht wird nachfolgend Licht
verstanden, das nach dem Ausleuchten der Scheibe, durch Wechselwirkung des einfallenden Lichts mit der Scheibe, vorzugsweise mittels Reflexion oder Beugung an der Scheibe, in Richtung der Bilderfassungseinrichtung abgelenkt wird. Die Bilderfassungseinrichtung kann zum Erzeugen von
mindestens zwei, vorzugsweise elektronischen oder
digitalen, Bildern ausgebildet sein.
Die Vorrichtung kann zum Erzeugen von mindestens zwei
Interferenzbildern unter unterschiedlichen
Aufnahmebedingungen ausgebildet sein, um mittels Auswerten der mindestens zwei Interferenzbilder die Fehlstellen zu erkennen oder eine Erkennung zu ermöglichen. Die Auswertung der Interferenzbilder kann durch eine Bedienperson oder gegebenenfalls durch eine mit der Bilderfassungseinrichtung und/oder Beleuchtungseinrichtung gekoppelte Recheneinheit durchgeführt werden.
Als Interferenzbild kann ein Bild aufgefasst werden, welches ein Interferenzmuster aufweist. Vorteilhafter Weise können auf der Basis mehrerer Interferenzbilder, die unter unterschiedlichen Aufnahmebedingungen aufgenommen sind, neben großen und mittleren Fehlern, auch kleine und sehr kleine Fehler erkannt werden.
Ein Interferenzmuster kann dadurch entstehen, dass
einfallendes Licht von einer oberen oder äußeren Fläche und einer unteren oder inneren Fläche der Scheibe reflektiert wird. Das reflektierte oder rückgestreute Licht weist dadurch zwei Komponenten auf, welche sich überlagern. Die Überlagerung der reflektierten Lichtkomponenten kann somit am Ort der Bilderfassungseinrichtung ein Interferenzmuster ergeben . Der sichtbare Effekt einer Fehlstelle wird jedoch weniger durch die Streuung oder Brechung an der Fehlstelle oder an einem Defekt der Scheibe verursacht, sondern vielmehr durch die vom Defekt verursachte lokale Störung der
Materialmatrix der Scheibe. Das Fehlermuster entsteht dann durch die Deformation einer Wellenfront auf Grund der lokalen Materialstörung und deren Überlagerung mit einer ungestörten Wellenfront einer Referenzwelle.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung zum
Erkennen von Fehlstellen dazu ausgebildet sein, durch einen Vergleich der Interferenzbilder eine Erkennung der
Fehlstellen durchzuführen oder zu ermöglichen. Die
Erkennung der Fehlstellen kann durch die Bedienperson oder gegebenenfalls durch die Recheneinheit durchgeführt werden.
Der Vergleich der Interferenzbilder kann vorzugsweise darin bestehen, dass Unterschiede zwischen den Interferenzbildern ermittelt werden. Hiezu können Interferenzbilder verwendet werden, die zeitsequentiell oder gegebenenfalls zeitgleich erzeugt sind.
Der Vergleich der Interferenzbilder kann auch darin
bestehen, dass die Interferenzbilder auf einem oder
mehreren Bildschirmen angezeigt werden, so dass die
Unterschiede zwischen den Interferenzbildern durch die Bedienpeson ermittelt werden. Ein Vergleich von unter unterschiedlichen
Aufnahmebedingungen erzeugten Interferenzbildern kann beispielsweise zeigen, dass eine Interferenzstruktur, die durch den Fehler hervorgerufen wird, gegenüber der
grundlegenden Interferenzstruktur der Scheibe schneller variiert. Die Bilder enthalten unterschiedliche Muster, die in Summe eine Darstellung erlauben, die bei einer
nachfolgenden Mustererkennung hilfreich sein kann. Vorteilhafter können auf der Basis eines Vergleichs mehrerer Interferenzbilder, die unter unterschiedlichen Aufnahmebedingungen aufgenommen sind, neben großen und mittleren Fehlern, auch kleine und sehr kleine Fehler erkannt werden. Es können beispielsweise feste Einschlüsse < 50 ym Kerngröße und Gaseinschlüsse < 150 ym Kerngröße erkannt werden.
In einer Reihe mehrerer unter unterschiedlichen
Aufnahmebedingungen erzeugten Interferenzbildern kann ein Interferenzmuster in einem der Interferenzbilder als ein Erwartungswert aufgefasst werden, der für die übrigen
Interferenzmuster als Referenz verwendet wird. Der
Erwartungswert kann jeweils mit den Interferenzmustern der übrigen Bilder verglichen werden.
Ein Fehler kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die
Interferenzmuster in unterschiedlichen Bildern vom
Erwartungswert abweichen. Die Abweichungen können
aufaddiert werden, so dass kleine Fehler detektiert und größere Fehler detaillierter erfasst werden können. Das Vergleichen von Interferenzbildern kann eine
Differenzbildung, eine Korrelation, oder eine Überprüfung einer Ähnlichkeit zwischen dem Erwartungswert und den jeweiligen Interferenzmustern der übrigen Bilder umfassen.
Vorteilhafter Weise können Schmutz und Flecken durch ihr gleich bleibendes Verhalten in den Differenzbildern
diskriminiert werden. Ferner können durch einen Vergleich mehrerer Interferenzbilder Fehler erkannt werden, die in einem einzigen Interferenzbild schwer sichtbar sind
aufgrund einer geringen Intensität oder Amplitude der
Interferenzwellen infolge einer ungünstigen Überlagerung des Fehler-Interferenzmusters mit dem Grundmuster. Eine Fehlstelle kann gegebenenfalls auch durch das
Ermitteln einer Störung in einem Interferenzbild erkannt werden. Hierzu kann beispielsweise eine Prüfung des
Interferenzbildes auf das Vorliegen einer Änderung oder Störung des Interferenzmusters gegenüber einem ungestörten Interferenzmuster oder gegenüber einem Interferenzmuster in einem ungestörten Bereich des Interferenzbildes
durchgeführt werden. Ein ungestörtes Interferenzmuster kann dadurch entstehen, dass auch ein Volumenbereich der
Scheibe, in dem keine Fehlstelle vorliegt, Interferenzen hervorruft. In der Umgebung einer Fehlstelle durchläuft das Licht jedoch einen anderen Weg im Vergleich zu den
ungestörten Bereichen, so dass eine Fehlstelle, auf Grund welcher eine Inhomogenität des Scheiben-Brechungsindex auftritt, eine Änderung oder Störung des Interferenzmusters zur Folge hat. Für die Erkennung einer Fehlstelle sind Interferenzbilder sehr vorteilhaft gegenüber optischen Abbildungen der
Scheibe :
Die in einem Interferenzbild durch eine Fehlstelle verursachte Störung ist größer, beispielsweise um den
Faktor 10 oder 12, als die Fehlstelle. Dadurch ist eine geringere optische Auflösung ausreichend, um eine Fehlstelle zu beobachten.
Schmutz an der Oberfläche eines Objekts, im Gegensatz zu einem Material-Fehler, verursacht keine Störung bei einem Vergleich mehrerer Interferenzbilder. Dies ermöglicht eine Diskriminierung eines Material-Fehlers von oberflächlichem Schmutz.
Störungen, die im Verhältnis zur der optischen
Auflösung klein sind, können durch mehrfaches
Beobachten und Ausnutzen der Signaländerung, die gegenüber einer Signaländerung in einem ungestörten Bereich größer ist, erkannt werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Fehlstellen innerhalb des Volumens einer transparenten Scheibe, vorzugsweise einer Glas-Scheibe.
Die Erkennung kann durchgeführt werden mittels einer
Beleuchtungseinrichtung zum Ausleuchten der Scheibe, sowie einer Bilderfassungseinrichtung zur Erfassen des von der Scheibe rückgestreuten Lichts.
Mittels der Beleuchtungseinrichtung kann einfallendes Licht erzeugt und auf zumindest einen Teil einer Oberfläche der
Scheibe gerichtet werden, wobei die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise mindestens eine Lichtquelle umfassen kann. In einem Schritt des Verfahrens kann die Scheibe durch die Beleuchtungseinrichtung ausleuchtet werden, so dass Licht durch die Scheibe gestreut oder rückgestreut und auf die Bilderfassungseinrichtung gerichtet wird.
In einem weiteren Schritt kann das rückgestreute Licht durch die Bilderfassungseinrichtung erfasst werden. In einem weiteren Schritt können mindestens zwei
Interferenzbilder durch die Bilderfassungseinrichtung, vorzugsweise im Zusammenspiel mit der
Beleuchtungseinrichtung, unter unterschiedlichen
Aufnahmebedingungen erzeugt werden.
In einem weiteren Schritt können die Fehlstellen mittels Auswerten der mindestens zwei Interferenzbilder,
beispielsweise durch eine Bedienperson oder durch eine mit der Bilderfassungseinrichtung und/oder der
Beleuchtungseinrichtung gekoppelte Recheneinheit, erkannt werden .
Die Beleuchtungseinrichtung kann gemäß einer
Ausführungsform dazu ausgebildet sein, Licht mit mindestens zwei unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenformen zu erzeugen. Indem die Scheibe mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen ausgeleuchtet wird und die
Bilderfassungseinrichtung das von der Scheibe rückgestreute Licht erfasst, können mindestens zwei Interferenzbilder erzeugt werden. Auf dieser Basis können die
unterschiedlichen Aufnahmebedingungen dadurch
bereitgestellt werden, dass jeweils ein Interferenzbild mit Licht einer Wellenlänge erzeugt wird, das sich von der Wellenlänge des Lichts unterscheidet, das für die Erzeugung eines anderen Interferenzbildes oder der anderen
Interferenzbilder verwendet wird.
Die Aufnahmebedingungen der Interferenzbilder können sich auch dadurch jeweils unterscheiden, dass die Wellenformen des für die jeweiligen Interferenzbilder verwendeten Lichts zueinander ungleich oder unterschiedlich sind.
Die Beleuchtungseinrichtung kann vorzugsweise dazu
ausgebildet sein, einfallendes Licht unter mindestens zwei Beleuchtungswinkeln auf die Scheibe zu richten. Auf dieser Basis können die unterschiedlichen Aufnahmebedingungen dadurch bereitgestellt werden, dass jeweils ein
Interferenzbild mit einfallendem Licht erzeugt wird, welches unter einem Beleuchtungswinkel auf die Scheibe gerichtet ist, der sich von den Beleuchtungswinkeln des einfallenden Lichts anderer Interferenzbilder
unterscheidet.
Die Bilderfassungseinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, rückgestreutes Licht unter verschiedenen Erfassungswinkeln zu erfassen, wobei als Erfassungswinkel derjenige Winkel aufgefasst werden kann, unter welchem das rückgestreute Licht auf die Bilderfassungseinrichtung einfällt. Auf dieser Basis können die unterschiedlichen Aufnahmebedingungen dadurch bereitgestellt werden, dass jeweils ein Interferenzbild mit rückgestreutem Licht erzeugt wird, das unter einem Erfassungswinkel auf die Bilderfassungseinrichtung einfällt, der sich von den
Erfassungswinkeln anderer Interferenzbilder unterscheidet. Vorzugsweise können sich sowohl Beleuchtungswinkel als auch Erfassungswinkel eines Interferenzbildes von den
entsprechenden Winkeln anderer Interferenzbilder
unterscheiden, damit auf diese Weise die unterschiedlichen Aufnahmebedingungen bereitgestellt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform kann die
Beleuchtungseinrichtung dazu ausgebildet sein, einfallendes Licht mit mindestens zwei unterschiedlichen Phasen zu erzeugen, beispielsweise indem das einfallende Licht für die jeweiligen Interferenzbilder in unterschiedlichen
Entfernungen der Beleuchtungseinrichtung zur Scheibe erzeugt wird, oder indem der gesamte Lichtweg von der
Beleuchtungseinrichtung über die Scheibe zur
Bilderfassungseinrichtung für die jeweiligen
Interferenzbilder unterschiedliche Längen hat.
Die Verwendung mehrerer Interferenzbilder kann
vorteilhafter Weise eine Effizienzverbesserung der Prüfung der Interferenzbilder auf das Vorliegen einer Änderung oder Störung des Interferenzmusters gegenüber einem ungestörten Interferenzmuster ermöglichen. So können vorzugsweise die Aufnahmebedingungen der Interferenzbilder so festgelegt werden, dass die Erkennung einer Änderung oder Störung des Interferenzmusters erleichtert wird. Die Erkennung kann insbesondere dadurch erleichtert oder verbessert werden, dass in dem ungestörten Bereich des Interferenzbildes eine destruktive Interferenz erreicht wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann die
Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Lichtquelle umfassen, die beispielsweise als eine Na-Dampflampe oder ein Laser ausgebildet ist. Die Lichtquelle kann
vorzugsweise eine Kohärenzlänge haben, die größer als die zweifache Dicke der Scheibe oder größer als 3 mm ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die
Bilderfassungseinrichtung einen Schirm umfassen, auf welchen das rückgestreute Licht gerichtet wird zum
Darstellen der Interferenzbilder.
Die Bilderfassungseinrichtung kann vorteilhafter Weise einen Bildsensor umfassen, der als
- Matrixkamera,
- Zeilenkamera,
- Zeilenkamera mit Time Delayed Integration (TDI)
Sensor, die als Quasi-Matrixkamera betrieben wird, oder
- Videokamera
ausgebildet ist, zum Erfassen des auf dem Bildsensor von der Scheibe rückgestreuten Lichts oder der auf dem Schirm dargestellten Interferenzbilder. Mit Hilfe der
Matrixkamera, Zeilenkamera oder der Zeilenkamera mit TDI Sensor können auf einfache Weise unterschiedliche
Erfassungswinkel realisiert werden. Der Bildsensor ist zum Erzeugen von mindestens zwei, elektronischen oder
digitalen, Interferenzbildern ausgebildet.
Eine Zeilenkamera mit TDI Sensor ist von der Bauart eine Matrixkamera mit einem hohen Seitenverhältnis von Höhe zur Breite des Sensors. Üblicherweise wird das Ladungsbild einer Detektorzeile zur nächsten Detektorzeile
weiterverschoben und zu dieser dazu addiert, so dass sich in Summe das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert. In einer besonderen Betriebsart kann ein solcher Sensor wie eine Matrixkamera ausgelesen werden, was bei der Inspektion eines breiten aber schmalen Objekts vorteilhaft ist.
Der Bildsensor kann zu einem bestimmten Zeitpunkt den gesamten Schirm, oder einen Teilbereich des Schirms erfassen. Auch bei der Erfassung eines Teilbereichs wird nach Ablauf einer Erfassungszeit der gesamte Schirm
erfasst. Dasselbe gilt für eine direkte bildtechnische Erfassung der Scheibe, ohne Verwendung eines Schirms.
Durch die Verwendung eines Schirms, auf welchen das rückgestreute Licht gerichtet wird zum optischen Darstellen eines Bildes, wird vorteilhafter Weise erreicht, dass der
Bildsensor nicht direkt das rückgestreute Licht zu erfassen braucht. Auf diese Weise kann ein kleiner und preiswerter Bildsensor verwendet werden. Die Vorrichtung kann vorteilhafter Weise eine mit dem
Bildsensor und/oder der Beleuchtungseinrichtung gekoppelte Recheneinheit umfassen. Die Recheneinheit ist dazu
ausgebildet, die Auswertung der Interferenzbilder,
einschließlich Ermitteln einer Störung in den
Interferenzbildern und Erkennen einer Fehlstelle,
auszuführen. Alternativ kann die Auswertung der
Interferenzbilder auch durch eine Bedienperson durchgeführt werden . Vorteilhafter Weise kann ein Mustererkennungssystem auf der Recheneinheit in Betrieb genommen werden zum Auswerten der Unterschiede zwischen den Interferenzbildern und Ermitteln einer Störung in den Interferenzbildern. Hierzu werden dem Mustererkennungssystem in einer Test- oder Lernphase
Interferenzbilder oder Interferenzmuster vorgelegt, welche von Scheiben stammen, die keine Fehlstelle haben oder von Scheiben stammen, die bekannte Fehlstellen aufweisen.
Dadurch lernt das Mustererkennungssystem, eine Störung in den Interferenzbildern zu erkennen. Beim Vorlegen neuer Interferenzbilder kann das trainierte
Mustererkennungssystem das erlernte Wissen anwenden und Störungen, welche den in der Lernphase vorgelegten
Störungen ähneln, erfolgreich erkennen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine
Transportvorrichtung umfassen, welche die Scheibe gegenüber der Beleuchtungseinrichtung und/oder der
Bilderfassungseinrichtung bewegt .
Die Transportvorrichtung kann vorteilhafter Weise eine Walze umfassen, über welche die Scheibe geführt wird.
Hierbei kann die Walze durch einen Antrieb gedreht werden, um die Scheibe vorwärts zu bewegen. Die Scheibe kann gegebenenfalls auch durch einen von der Walze separaten Antrieb vorwärts bewegt werden. Bei einer Scheibe, die aus Glas bestehen und beispielsweise als ein Glasband ausgeführt sein kann, entstehen auf Grund innerer Spannungen lokale Wölbungen, was eine definierte Lage, oder eine genaue Positionierung gegenüber der
Beleuchtungseinrichtung und/oder Bilderfassungseinrichtung, des Glasbands erschwert. Zur Lösung dieses Problems kann das Glasband über die Walze geführt werden, so dass dem Glas durch die Biegung eine äußere Spannung aufgeprägt wird, welche die inneren Spannungen kompensiert. Dadurch kann die Lage der Reflexionsstelle eindeutig definiert werden . Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die
Beleuchtungseinrichtung Licht mit einer Vielzahl
unterschiedlicher Wellenlängen mittels einer
durchstimmbaren Lichtquelle zeitlich sequentiell erzeugen. Die Lichtquelle kann vorzugsweise eine spannungsgesteuerte Laserdiode sein, die Licht mit einer Wellenlänge aussendet, die von der angelegten Spannung abhängt. Damit können die Interferenzbilder in einer zeitlich sequentiellen Folge erzeugt werden, beispielsweise indem eine Steuerung der Beleuchtungseinrichtung eine zeitlich variable Spannung an die Laserdiode bereitstellt, wobei zu ausgewählten
Zeitpunkten, welche jeweils bestimmten Wellenlängen
entsprechen, der Bildsensor ausgelesen wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die
Beleuchtungseinrichtung Licht mit einer Vielzahl
unterschiedlicher Wellenlängen mittels einer Lichtquelle mit einer definierten spektralen Breite und einen
durchstimmbaren Filter zeitlich sequentiell erzeugen.
Der Filter kann vorzugsweise ein spannungsgesteuerter
Filter sein, der Licht mit einer Wellenlänge durchlässt, die von der angelegten Spannung abhängt. Der
Variationsbereich des Filters entspricht etwa der
spektralen Breite der Lichtquelle. Damit können die Interferenzbilder in einer zeitlich sequentiellen Folge erzeugt werden, beispielsweise indem eine Steuerung der Beleuchtungseinrichtung eine zeitlich variable Spannung an den Filter bereitstellt, wobei zu ausgewählten Zeitpunkten, welche jeweils bestimmten
Wellenlängen entsprechen, der Bildsensor ausgelesen wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann die
Beleuchtungseinrichtung Licht mit einer Vielzahl
unterschiedlicher Wellenlängen mittels einer Vielzahl von räumlich separat angeordneten Lichtquellen gleichzeitig oder etwa gleichzeitig erzeugen.
Die Beleuchtungseinrichtung kann vorzugsweise eine Matrix mit Lasern oder Laserdioden umfassen. Hierbei kann die Wellenlänge des Lichts einer Lichtquelle von der
Wellenlänge des Lichts jeder anderen Lichtquelle
verschieden sein. Der Bildsensor kann dazu ausgebildet sein, für Licht jeder Wellenlänge jeweils ein elektrisches Signal bereitzustellen, so dass für jede Wellenlänge ein separates Interferenzbild bereitgestellt werden kann.
Dadurch können die Interferenzbilder gleichzeitig oder etwa gleichzeitig erzeugt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die
Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise mindestens 2, oder 5, oder 10, oder 50 Lichtquellen umfassen.
Vorteilhafter Weise können die beim Erzeugen der
Interferenzbilder verwendeten, untereinander verschiedenen Wellenlängen so festgelegt werden, dass in einem von der Fehlstelle ungestörten Bildbereich des Interferenzbildes destruktive Interferenzen auftreten.
Die gleichzeitige oder zeitlich sequentielle Aussendung von Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen und das Erzeugen eines Interferenzbildes für jede Wellenlänge durch den Bildsensor dienen dazu, das Auswählen eines optimalen
Interferenzbildes zu ermöglichen. Das optimale
Interferenzbild weist in dem ungestörten Bildbereich, unter allen erzeugten Interferenzbildern, die höchste
Wellenauslöschung oder destruktive Interferenz auf.
Der Informationsgehalt des optimalen Interferenzbildes ist in dem ungestörten Bildbereich sehr gering, weil dieser keine oder wenige Bildstrukturen aufweist, wodurch das automatische Ermitteln oder Identifizieren einer Störung in dem optimalen Interferenzbild erheblich erleichtert und effizienter durchgeführt wird. Das Ermitteln einer Störung kann vorzugsweise das Erzeugen eines Überlagerungsbildes mittels einer gewichteten
Überlagerung von Interferenzbildern umfassen. Die zum
Erzeugen der jeweiligen Interferenzbilder verwendeten
Wellenlängen im Zusammenspiel mit einer geeigneten Wahl der für die gewichtete Überlagerung verwendeten
Gewichtungsfaktoren können so festgelegt werden, dass in einem von der Fehlstelle ungestörten Bildbereich des
Überlagerungsbildes destruktive Wellenüberlagerungen auftreten .
Das Ermitteln geeigneter Wellenlängen und
Gewichtungsfaktoren stellt einen Optimierungsvorgang dar, bei welchem die Wellenlängen und Gewichtungsfaktoren variiert werden, um möglichst destruktive
Wellenüberlagerungen in dem von der Fehlstelle ungestörten Bildbereich zu erzielen. Dadurch kann erreicht werden, dass die Summe der Interferenzamplituden in dem von der
Fehlstelle ungestörten Bildbereich des Überlagerungsbildes minimal und in einem Störungsbereich des
Überlagerungsbildes maximal ist. Als Summe der Interferenzamplituden wird vorliegend eine Summe von Beträgen der Interferenzamplituden oder eine Summe der quadrierten Interferenzamplituden verstanden.
Die Überlagerung der Interferenzbilder kann pixelweise durchgeführt werden, vorzugsweise nachdem die
Interferenzbilder durch Bildregistrierung miteinander in Übereinstimmung gebracht wurden.
Vorteilhafter Weise kann mittels des
Mustererkennungssystems in dem Überlagerungsbild eine
Störung mit hoher Trefferwahrscheinlichkeit erkannt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung einer oben beschriebenen Vorrichtung zum Aussortieren von Dünnglas oder Glas mit einer Dicke kleiner als 200 ym, das Fehlstellen aufweist. Dünnglas, welches mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung geprüft und unter
Verwendung der Prüfergebnisse sortiert wurde, weist eine deutlich reduzierte Fehlerkonzentration oder Fehleranzahl auf. Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogramm, welches, wenn es in einen Computer geladen wird oder auf einem Computer läuft, das oben beschriebene Verfahren durchführen kann. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Programmspeichermedium oder Computerprogrammprodukt mit einem solchen Programm.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche
Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Elemente. Die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können
miteinander kombiniert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaubild der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 ein erstes Schaubild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 ein zweites Schaubild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform,
Fig. 4 ein Schaubild der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
Fig. 5a ein Interferenzbild einer transparenten Scheibe mit einem Einschuss bei 25-facher Vergrößerung, Fig. 5b ein Mikroskopbild der in Fig. 5a verwendeten Scheibe bei 100-facher Vergrößerung,
Fig. 6a ein Interferenzbild einer transparenten Scheibe mit einer Gasblase bei 25-facher Vergrößerung,
Fig. 6b ein Mikroskopbild der in Fig. 6a verwendeten
Scheibe bei 100-facher Vergrößerung, Fig. 7a bis 7d Interferenzbilder einer transparenten
Scheibe mit einem metallischen Einschuss, aufgezeichnet unter unterschiedlichen
Erfassungswinkeln, und Fig. 8a bis 8d Interferenzbilder einer transparenten
Scheibe mit einer Gasblase, aufgezeichnet unter unterschiedlichen ErfassungswinkeIn
Die Fig. 1 zeigt ein Schaubild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 11 gemäß einer ersten Ausführungsform. Hierbei handelt es sich um ein Glas-Objekt.
Die Vorrichtung 11 umfasst
- eine Beleuchtungseinrichtung 12, mit welcher
einfallendes Licht 20 auf zumindest einen Teil einer Oberfläche der Scheibe 10 gerichtet wird zum
Ausleuchten der Scheibe 10, und
- eine Bilderfassungseinrichtung 14, 16, auf welche das von der Scheibe 10 rückgestreute Licht 22 gerichtet wird zum bildtechnischen Erfassen der Scheibe 10. Die Vorrichtung 11 ist zum Erzeugen von mindestens zwei Interferenzbildern unter unterschiedlichen
Aufnahmebedingungen ausgebildet. Mittels Auswerten der mindestens zwei Interferenzbilder kann die Vorrichtung 11 die Fehlstellen erkennen.
Die Fehlstellen werden durch einen Vergleich der
Interferenzbilder erkannt. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform besteht der Vergleich in einer Ermittlung der Unterschiede zwischen den Interferenzbildern. Die
Auswertung der Interferenzbilder wird durch eine
Bedienperson durchgeführt.
Die unterschiedlichen Aufnahmebedingungen werden dadurch bereitgestellt, dass jeweils ein Interferenzbild mit Licht einer Wellenlänge erzeugt wird, das sich von der
Wellenlänge des Lichts unterscheidet, das für die Erzeugung eines anderen Interferenzbildes verwendet wird. Vorliegend werden die Interferenzbilder gleichzeitig erzeugt.
Gemäß Fig. 1 umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine kohärente Lichtquelle 12, welche als ein Laser ausgebildet ist. Es findet eine senkrechte koaxiale Beleuchtung der Scheibe 10 mittels der Lichtquelle 12 statt. Hierzu wird das wagerecht ausgesendete Licht 20 von einem Strahlteiler 26 auf die Scheibe 10 gelenkt. Das von der Scheibe 10 zurück reflektierte Licht 22 passiert den Strahlteiler 26 nach oben und wird von dem Bildsensor 16 erfasst. Der Strahlteiler 26 weist eine selektive
Lichtdurchlässigkeit auf, wobei das einfallende Licht 20 auf die Scheibe 10 hin reflektiert wird und das von der Scheibe 10 kommende Licht 22 von dem Strahlteiler 26 durchgelassen wird.
Das Interferenzmuster wird über eine Sensorzeile 16 mit der Breite des Prüflings erfasst. Die verschiedenen
Interferenzmuster entstehen durch die Beleuchtung mit den Wellenlängen λι, i= 1, 2, ... welche zeitlich getrennt oder spektral aufgespalten beobachtet werden. Die Fehlstellen werden durch einen Vergleich der
Interferenzbilder erkannt, wobei die Vorrichtung 11 dazu ausgebildet ist, einen solchen Vergleich durchzuführen. Der Vergleich der Interferenzbilder besteht darin, dass
Unterschiede zwischen den Interferenzbildern ermittelt werden.
In einer Reihe mehrerer mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugten Interferenzbildern kann aus einem der
Interferenzbilder ein Erwartungsinterferenzmuster bestimmt werden, welches für die übrigen Interferenzmuster als Referenz verwendet wird. Das Referenzmuster oder
Erwartungswert wird jeweils mit den Interferenzmustern der übrigen Bilder verglichen, indem der Erwartungswert von den jeweiligen Interferenzmustern der übrigen Bilder abgezogen wird.
Die Vorrichtung 11 umfasst eine Transportvorrichtung 24, welche die Scheibe 10 gegenüber der Beleuchtungseinrichtung 12 und der Bilderfassungseinrichtung 14, 16 bewegt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen Schaubilder der erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Eine Fläche des Prüflings wird durch eine kohärente
Lichtquelle 12 beleuchtet. Das Interferenzmuster wird über einen Schirm 14 und ein Kamera/Linsensystem 16 beobachtet. Die Bildrate der Kamera 16 ist dabei so gewählt, dass jeder Punkt mehrfach unter verschiedenen Beleuchtungswinkeln bzw. mit verschiedenen Interferenzmustern beobachtet wird.
Ein Punkt der Scheibe 10, der sich zu einem Zeitpunkt t an der Stelle xo befindet (Fig. 3), streut das einfallende
Licht 20 auf den Schirm 14 unter einem Beleuchtungswinkel oder Einfallswinkel, der mit dem Erfassungswinkel oder Ausfallwinkel Φ des rückgestreuten Lichts 22 gleich ist. Hierbei sind Einfallswinkel und Ausfallwinkel Φ die Winkel der jeweiligen Lichtstrahlen 20, 22 zur Flächennormalen der Scheibe 10.
Die Scheibe 10 wird mittels der Transportvorrichtung 24 in einer Vorwärtsrichtung bewegt. Folglich befindet sich der besagte Punkt zu einem späteren Zeitpunkt t+At an der
Stelle Xo+Ax der Scheibe 10 und streut das einfallende Licht 20 unter einem Erfassungswinkel oder Ausfallwinkel Φ+ΔΦ auf den Schirm 14. Auf diese Weise kann der besagte Punkt unter mehreren Beleuchtungswinkeln Φ, Φ+ΔΦ, ... auf den Schirm 14 abgebildet werden, wobei zu jedem
Beleuchtungswinkel jeweils ein Interferenzbild erzeugt wird .
Die Vorrichtung 11 umfasst eine mit der
Bilderfassungseinrichtung 14, 16 und der
Beleuchtungseinrichtung 12 gekoppelte Recheneinheit 18. Die Auswertung der Interferenzbilder einschließlich Ermitteln einer Störung und Erkennen einer Fehlstelle wird mit Hilfe der Recheneinheit 18 durchgeführt.
Durch die Verwendung des Schirms 14, auf welchen das rückgestreute Licht 22 gerichtet wird zum optischen
Darstellen eines Bildes, wird vorteilhafter Weise erreicht, dass der Bildsensor 16 nicht direkt das rückgestreute Licht 22 zu erfassen braucht. Auf diese Weise kann ein kleiner und preiswerter Bildsensor 16 verwendet werden.
Ein Interferenzbild entsteht dadurch, dass einfallendes Licht 20 von einer Ober- und Unterseite der Scheibe 10 reflektiert wird. Das reflektierte Licht 22 weist dadurch zwei Komponenten 22a, 22b auf, welche sich überlagern. Die Überlagerung der reflektierten Lichtkomponenten 22a, 22b ergibt am Ort des Bildsensors 16 oder des Schirms 14 ein Interferenzbild. Das Interferenzmuster entsteht durch eine Dickenvariation D(x,y) der Scheibe 10.
ISiP(s,i, D) = R3jP x lQ x (l - (l
Figure imgf000027_0001
Einfallswinkel zu der Scheibennormalen
1 Wellenlänge
D(x,y) Dicke der Scheibe 10 an der Position x,y
Intensität
R.s, p Fresnelreflexionskoeffizienten bei s- bzw. p-
Polarisierung
Δ Gangunterschied zwischen der an Oberseite und der an Unterseite der Scheibe 10 reflektierten Welle
Die Fig. 4 zeigt ein Schaubild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 11 gemäß einer dritten Ausführungsform. umfasst die Transportvorrichtung 24 eine Walze 25, über welche die Scheibe 10 geführt wird.
Zur Beobachtung in Reflexion in einer Durchlichtanordnung ist eine definierte Lage (Abstand zum Bildsensor 16) des
Prüflings 10 nötig. Im Falle der Applikation Glas entstehen auf Grund innerer Spannungen lokale Wölbungen des Glasbands 10, was eine definierte Lage zusätzlich erschwert. Zur Lösung dieses Problems, für die Beobachtung der
Reflexion, wie bei der beschriebenen Interferenzinspektion, wird die als Glasband 10 ausgeführte Glasscheibe über die Walze 25 geführt, so dass dem Glas durch die Biegung eine äußere Spannung aufgeprägt wird, die die inneren Spannungen kompensiert. Dadurch ist die Lageposition eindeutig
definiert .
Die Fig. 5, 6 zeigen eine Gegenüberstellung von
Interferenzbildern und Mikroskopbildern von Glasscheiben, welche Fehlstellen aufweisen.
- Die Fig. 5a, 5b zeigen jeweils eine Glasscheibe mit einem 0,060 x 0,005 mm2 großen Einschluss,
- die Fig. 6a, 6b zeigen jeweils eine Glasscheibe mit einer 0,090 x 0,020 mm2 großen Gasblase,
- die Fig. 5a, 6a zeigen jeweils Interferenzbilder,
- die Fig. 5b, 6b zeigen jeweils Hellfeld- Mikroskopbilder in 100-facher Vergrößerung. Der durch den Fehler verursachte Interferenzeffekt ist um ein Vielfaches größer (etwa 10 bis 14-fach) als der Fehler selbst . Die Fehlstelle wird durch einen Vergleich der
Interferenzbilder erkannt, wobei der Vergleich darin besteht, dass Unterschiede zwischen den Interferenzbildern ermittelt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Interferenzbilder verwendet, die zeitgleich erzeugt sind .
Die Fig. 7 und 8 zeigen Interferenzbilder von zwei
Glasscheiben 10 oder Proben, die jeweils eine Fehlstelle aufweisen. Hierbei handelt es sich um folgende Fehlstellen:
1) metallischer Einschluss mit einer Kerngröße von etwa 0,150 mm (Fig. 7a bis 7d) , und
2) Gasblase mit einer Größe von 0,06 mm (Fig. 8a bis 8d) .
Beide Proben 10 wurden durch eine Vorrichtung 11 gemäß Fig. 3 inspiziert. Pro Probe wurden vier Interferenzbilder jeweils unter unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln
aufgenommen. Der Unterschied zwischen den
Beleuchtungswinkeln aufeinander folgender Interferenzbilder beträgt 1 bis 2 Grad.
Ein Vergleich von Fig. 7 und 8 zeigt, dass die
Interferenzstruktur, die durch den Fehler hervorgerufen wird, im Verhältnis zu der grundlegenden
Interferenzstruktur der Scheibe 10 schnell variiert. Die vier Bilder enthalten unterschiedlich Muster, die in Summe eine komplexere Darstellung erlauben. Die Darstellung ist für eine nachfolgende Mustererkennung hilfreich.
Im Fall, dass die Fehlstelle eine Glasblase ist (Fig. 8a- 8d) , wäre der Fehler mit nur einem Interferenzbild gemäß Fig. 8c nicht sicher vom Interferenzmuster der Scheibe 10 trennbar. Im Fall des Interferenzbildes gemäß Fig. 8b ist der Fehler erkennbar, er ist jedoch nicht von einer Licht absorbierenden Verschmutzung an der Oberfläche der Scheibe 10 zu unterscheiden. Eine Kombination der Interferenzbilder gemäß Fig. 8a und 8d erlaubt jedoch eine sichere Erkennung des Fehlers. Eine mehrfache Beobachtung ist daher sehr vorteilhaft für die Erkennung sehr kleiner Fehler. Die Vorrichtung 11 kann feste Einschlüsse < 0,05mm Kerngröße und Gaseinschlüsse <0, 150mm Kerngröße erkennen.
Bei der Fertigung von Dünnglas (Größenordnung 0,02 bis 1 mm Stärke) sind hohe Fördergeschwindigkeiten teils auf Grund des Prozesses nötig, teils ökonomisch erstrebenswert.
Gleichzeitig sind insbesondere für sehr dünne Gläser hohe Glasfehlerempfindlichkeiten notwendig. Die Erfindung ermöglicht es, eine hohe Fehlerempfindlichkeit bei einer zugleich hohen Fördergeschwindigkeit unter
Fertigungsbedingungen (Toleranz gegenüber
Höhenschwankungen, Glasdurchbiegung) bei vertretbarem
Aufwand zu erzielen.
Zur Bildanalyse werden pro Position mehrere Bilder ii>2 aufgenommen. Interferenzstrukturen von Defekten und
Verschmutzungen sind klein im Vergleich zum Bildfeld. Das Interferenzmuster des ungestörten Scheibenmaterials entsteht durch eine graduelle Änderung der Scheibendicke im Vergleich zum Interferenzmuster hervorgerufen durch
Defekte. Daher lässt sich eine optische Dicke durch
Glättung aus jedem Bild bestimmen, die für alle Bilder ii identisch ist. Durch eine Vorwärtsrechnung unter Berücksichtigung der geänderten Aufnahmesituation lässt sich somit ein
Erwartungsinterferenzmuster wechselseitig für die jeweils anderen Interferenzmuster bestimmen. Dies wird für alle Bilder ii von dem tatsächlichen Bild abgezogen. Ein Fehler zeichnet sich dann dadurch aus, dass er in
unterschiedlichen Bildern vom Erwartungswert abweicht.
Diese Abweichung wird zwischen allen Bildern aufaddiert, so dass kleine Fehler detektiert werden können und größere Fehler detaillierter erfasst werden. Schmutz und Flecken können durch gleich bleibendes Verhalten in allen Bildern diskriminiert werden.
Fehlstellen im Glas verursachen in Abhängigkeit des
Fehlertyps (Blase, Einschluss, etc.) und ihrer Fehlergröße in Relation zur Glasdicke eine lokale Störung des Glases. Die Störung ändert lokal die optische Wellenlänge des reinen Lichtstrahls, der diese Region passiert, im
Vergleich zu einem Lichtstrahl, der einen ungestörten
Bereich passiert. Der Effekt kann in einer Anordnung gemäß Fig. 1 auf dem Schirm 14 beobachtet werden.
Verwendet man eine Lichtquelle 12 mit ausreichender
Kohärenzlänge interferieren die an der Ober- und Unterseite reflektierten Lichtstrahlen 22a, 22b. Auf Grund der hohen Homogenität des Glases (Dickenvariation und
Brechungsindexvariation) ändert sich der Gangunterschied der interferierenden Teilstrahlen nur „langsam" im
Vergleich zu einem Bereich in der Umgebung eines Fehlers. Das Streifenmuster weißt hier ein Störung auf, die sich durch einen auf den Schirm 14 gerichtete Bildsensor 16 beobachten lässt. Die Erfindung weist eine Vielzahl von Vorzügen auf.
Die lokale Störung ist um ein Vielfaches, üblicher Weise 10- bis 12-mal, größer als der eigentliche Fehler. Somit ist eine geringere optische Auflösung nötig, was sich positiv auf die Kosten und die erreichbare Schärfentiefe auswirkt. Allerdings sollte die Auflösung ausreichen, um einen Hell/Dunkel/Hell bzw. komplementären Verlauf
aufzulösen.
Die Störung entsteht durch Glasfehler. Staub/Verschmutzung an der Oberfläche erzeugt keinen Interferenzeffekt, so dass Glasfehler von Staub unterschieden werden können.
Das Verfahren arbeitet im Auflicht statt im Durchlicht, so dass keine Unterbrechung des Förderbands bei Endlosmaterial nötig ist, was wiederum den Aufbau vereinfacht. Durch die Führung eines flexiblen Glasbandes 10 über eine Walze 25 wird die Lage zur Beleuchtungseinrichtung 12 und Kamera 16 auf einfache Weise fixiert. Die durch die Biegung aufgeprägte Spannung kompensiert zudem Wölbungen durch lokale Spannungen des Bandes.
Das Verfahren ist unempfindlich gegenüber Höhenänderungen. Die nötige Winkeltoleranz lässt sich über eine
Strahlaufweitung oder durch Einsatz von Flächenkameras ausgleichen. Die Vorrichtung 11 verwendet zunächst nur 1 Kanal und ist in Verbindung mit der geringeren Auflösung tauglich für hohe Vorschubgeschwindigkeiten. Durch Verwendung einer weiteren Wellenlänge, die das Muster invertiert, ergibt sich eine weitere Information pro
Glasfehler, so dass kleinere Fehler gefunden würden bzw. eine geringere Auflösung bei gleicher Fehlerempfindlichkeit nötig ist.
Zusammengefasst ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 einen einfachen und günstigen Aufbau, der hinsichtlich einer Detektion von, insbesondere kleinen, Fehlstellen sehr leistungsfähig ist.
Bezugs zeichen
10 transparente Scheibe, Glasband, Prüfling, Probe
11 Vorrichtung zum Erkennen einer Fehlstelle innerhalb des Volumens einer transparenten Scheibe
12 Beleuchtungseinrichtung, Lichtquelle
14 Schirm
16 Bildsensor, Sensorzeile, Kamera
18 Recheneinheit
20 einfallendes Licht
22 von der Scheibe gestreutes oder reflektiertes Licht
22a von der Oberseite der Scheibe reflektiertes Licht
22b von der Unterseite der Scheibe reflektiertes Licht
24 Transportvorrichtung
25 Walze
26 Strahlteiler

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Erkennen von Fehlstellen innerhalb des Volumens einer transparenten Scheibe (10), vorzugsweise einer Glas-Scheibe, umfassend
- eine Beleuchtungseinrichtung (12), mit welcher
einfallendes Licht (20) auf zumindest einen Teil einer Oberfläche der Scheibe (10) gerichtet wird zum
Ausleuchten der Scheibe (10), und
- eine Bilderfassungseinrichtung (14, 16), auf welche das von der Scheibe (10) rückgestreute Licht (22) gerichtet wird zum bildtechnischen Erfassen der
Scheibe (10),
wobei die Vorrichtung (11) zum Erzeugen von mindestens zwei Interferenzbildern unter unterschiedlichen
Aufnahmebedingungen ausgebildet ist, um das Erkennen der Fehlstellen, mittels Auswerten der mindestens zwei Interferenzbilder, zu ermöglichen oder durchzuführen. 2. Vorrichtung gemäß dem vorstehenden Anspruch,
gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung (11) dazu ausgebildet ist, durch einen Vergleich der
Interferenzbilder die Fehlstellen zu erkennen oder das Erkennen der Fehlstellen zu ermöglichen, vorzugsweise durch eine Ermittlung der Unterschiede zwischen den
Interferenzbildern, wobei die Interferenzbilder
insbesondere zeitsequentiell oder gegebenenfalls
zeitgleich erzeugt werden können. 3. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch, dass - die Beleuchtungseinrichtung (12) dazu ausgebildet ist einfallendes Licht (20) mit mindestens zwei
unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenformen zu erzeugen, und/oder
- die Beleuchtungseinrichtung (12) dazu ausgebildet ist einfallendes Licht (20) unter mindestens zwei
Beleuchtungswinkeln auf die Scheibe (10) zu richten, und/oder
- die Bilderfassungseinrichtung (14, 16) dazu
ausgebildet ist, das rückgestreute Licht (22) unter mindestens zwei Erfassungswinkeln zu erfassen, und/oder
- die Beleuchtungseinrichtung (12) dazu ausgebildet ist einfallendes Licht (20) mit mindestens zwei
unterschiedlichen Phasen zu erzeugen,
zum Erzeugen von mindestens zwei Interferenzbildern unter unterschiedlichen Aufnahmebedingungen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass
- die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine
Lichtquelle (12) umfasst, die als eine Na-Dampflampe oder ein Laser ausgebildet ist, wobei die Lichtquelle (12) vorzugsweise eine Kohärenzlänge größer als die zweifache Dicke der Scheibe (10) oder größer als 3 mm hat, und/oder
- die Bilderfassungseinrichtung einen Schirm (14)
umfasst, auf welchen das rückgestreute Licht (22) gerichtet wird zum Darstellen der Interferenzbilder, und/oder
- die Bilderfassungseinrichtung mindestens einen
Bildsensor (16) umfasst, zum Erfassen des auf dem Bildsensor (16) von der Scheibe (10) rückgestreuten Lichts (22) oder gegebenenfalls der auf dem Schirm (14) dargestellten Interferenzbilder, und/oder
- die Vorrichtung (11) eine mit der
Bilderfassungseinrichtung (14, 16) und/oder der
Beleuchtungseinrichtung (12) gekoppelte Recheneinheit (18) umfasst, und/oder
- die Vorrichtung (11) eine Transportvorrichtung (24) umfasst, welche die Scheibe (10) gegenüber der
Beleuchtungseinrichtung (12) und/oder
Bilderfassungseinrichtung (14, 16) bewegt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Bildsensor (16) ausgebildet ist
- als eine Matrixkamera, und/oder
- als eine oder mehrere Zeilenkameras und/oder
- als eine Zeilenkamera mit Time Delayed Integration (TDI) Sensor, die als Matrixkamera betrieben wird, zum Erfassen des rückgestreuten Lichts (22) unter mindestens zwei Erfassungswinkeln.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Transportvorrichtung
(24) eine Walze (25) umfasst, über welche die Scheibe
(10) geführt wird.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Mustererkennungssystem zum Auswerten der Unterschiede zwischen den
Interferenzbildern . Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Beleuchtungseinrichtung (12)
- eine durchstimmbare Lichtquelle (12) zum zeitlich
sequentiellen Erzeugen des einfallenden Lichts (20) mit einer Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen, und/oder
- eine Lichtquelle (12) mit einer definierten spektralen Breite und einen durchstimmbaren Filter zum zeitlich sequentiellen Erzeugen des einfallenden Lichts (20) mit einer Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen, und/oder
- eine Vielzahl von räumlich separat angeordneten
Lichtquellen (12) zum gleichzeitigen oder etwa gleichzeitigen Erzeugen des einfallenden Lichts (20) mit einer Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen, und/oder
- mindestens 2, oder 5, oder 10, oder 50 Lichtquellen (12)
umfasst .
Verwendung einer Vorrichtung (11) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zum Aussortieren von Dünnglas, oder Glas mit einer Dicke kleiner als 200 ym, das
Fehlstellen aufweist.
Verfahren zum Erkennen von Fehlstellen innerhalb des Volumens einer transparenten Scheibe (10), vorzugsweise einer Glas-Scheibe, mittels
einer Beleuchtungseinrichtung (12), mit welcher einfallendes Licht (20) erzeugt und auf zumindest einen Teil einer Oberfläche der Scheibe (10)
gerichtet wird, und
einer Bilderfassungseinrichtung (14, 16) zur Erfassen eines von der Scheibe (10) rückgestreuten Lichts (22) ,
mit folgenden Schritten:
a) Ausleuchten der Scheibe (10) durch die
Beleuchtungseinrichtung (12), wodurch das von der Scheibe (10) rückgestreute Licht (22) auf die
Bilderfassungseinrichtung (14, 16) gerichtet wird; b) Erfassen des rückgestreuten Lichts (22) durch die Bilderfassungseinrichtung (14, 16);
c) Erzeugen von mindestens zwei Interferenzbildern unter unterschiedlichen Aufnahmebedingungen durch die
Bilderfassungseinrichtung (14, 16); und
d) Erkennen der Fehlstellen mittels Auswerten der
mindestens zwei Interferenzbilder.
11. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch,
gekennzeichnet dadurch, dass
- die Fehlstellen erkannt werden indem die
Interferenzbilder jeweils miteinander verglichen werden, und/oder
- die Unterschiede zwischen den Interferenzbildern
ermittelt werden zum Erkennen der Fehlstellen, und/oder
- die Interferenzbilder zeitsequentiell oder
gegebenenfalls zeitgleich erzeugt werden. 12. Verfahren gemäß einem der vorstehenden zwei Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Interferenzbilder miteinander verglichen werden indem aus einem Interferenzmuster eines Interferenzbildes ein
Erwartungswert gebildet wird, der mit Interferenzmustern anderer Interferenzbilder jeweils verglichen wird, wobei ein Vergleich von Interferenzbildern vorzugsweise eine Differenzbildung, eine Korrelation, oder eine
Überprüfung einer Ähnlichkeit oder eines Unterschieds zwischen dem Erwartungswert und den jeweiligen
Interferenzmustern der übrigen Interferenzbilder
umfasst .
13. Verfahren gemäß einem der vorstehenden drei Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die unterschiedlichen
Aufnahmebedingungen mittels Ausführen von mindestens einem der folgenden Schritte geschaffen werden:
- Erzeugen des einfallenden Lichts (20) mit mindestens zwei unterschiedlichen Wellenlängen und/oder
Wellenformen durch die Beleuchtungseinrichtung (12);
- Erzeugen des einfallenden Lichts (20), das unter
mindestens zwei Beleuchtungswinkeln auf die Scheibe (10) gerichtet wird, durch die Beleuchtungseinrichtung (12) ;
- Erfassen des rückgestreuten Lichts (22) unter
verschiedenen Beleuchtungswinkeln durch die
Bilderfassungseinrichtung (14, 16);
- Erzeugen des einfallenden Lichts (20) mit mindestens zwei unterschiedlichen Phasen durch die
Beleuchtungseinrichtung (12).
14. Verfahren gemäß einem der vorstehenden vier Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens einer der folgenden Schritte ausgeführt wird: - Erzeugen von Interferenzbildern, die von Fehlstellen ungestörte Bildbereiche aufweisen, in welchen, durch eine entsprechende Festlegung der Wellenlängen des einfallenden Lichts (20), destruktive Interferenzen auftreten;
- Erzeugen eines Überlagerungsbildes mittels einer
gewichteten Überlagerung von Interferenzbildern, wobei die zum Erzeugen der Interferenzbilder verwendeten Wellenlängen und Gewichtsfaktoren so festgelegt werden, dass in einem von der Fehlstelle ungestörten Bildbereich des Überlagerungsbildes destruktive
Wellenüberlagerungen auftreten;
- Auswerten oder Prüfen eines Interferenzbildes und/oder des Überlagerungsbildes mittels eines
Mustererkennungssystems zum Erkennen von Fehlstellen.
15. Verfahren gemäß einem der vorstehenden fünf Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass
- die Scheibe (10) gegenüber der Beleuchtungseinrichtung (12) und/oder Bilderfassungseinrichtung (14, 16) bewegt wird, und/oder
- die Scheibe (10) bewegt wird indem sie über eine Walze (25) geführt wird, so dass vorzugsweise mittels Biegen der Scheibe (10) eine äußere Spannung der Scheibe (10) aufgeprägt wird, welche innere Spannungen kompensiert.
16. Computerprogramm, welches, wenn es in einen Computer geladen wird oder auf einem Computer läuft, das
Verfahren nach einem der vorhergehenden sechs Ansprüche durchführen kann.
17. Programmspeichermedium oder Computerprogrammprodukt mit dem Programm nach dem vorhergehenden Anspruch.
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