WO2013160105A1

WO2013160105A1 - Verfahren und anordnung zur messung von blasstrukturen einer vorgespannten scheibe

Info

Publication number: WO2013160105A1
Application number: PCT/EP2013/057469
Authority: WO
Inventors: Valentin SCHULZ; Lutz HERMANNS; Lars PAPE; Stephan Kremers
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2013-10-31
Also published as: KR20140132773A; JP2015515631A; US20150036120A1; US9207186B2; EP2841932A1; CN104272091A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe (1), wobei zumindest (a) mindestens ein Analysebereich (4) der Scheibe (1) mit linear polarisiertem Licht (5) einer Strahlungsquelle (2) unter einem Einfallswinkel (θ_E) bestrahlt wird und mit mindestens einem Detektor (3) ein Bild (6) zumindest des Analysebereichs (4) unter einem Beobachtungswinkel (θ_A) aufgenommen wird, (b) das Bild (6) einer Auswertungseinheit (7) zugeführt wird, und (c) mittels der Auswertungseinheit (7) (c1) ein Helligkeitsverlauf (8) entlang einer Analyselinie (9) auf dem Bild (6) ausgelesen wird, (c2) die lokalen Maxima (15) und die lokalen Minima (16) des Helligkeitsverlaufs (8) bestimmt werden und (c3) ein Intensitätsindex (I_BS) durch die Differenz zwischen einem Helligkeitsmittelwert (M_max) der lokalen Maxima und einem Helligkeitsmittelwert (M_min) der lokalen Minima bestimmt wird.

Description

Verfahren und Anordnung zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten

Scheibe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe. Die Erfindung betrifft weiter eine Anordnung zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe und deren Verwendung.

Scheiben werden häufig mit einer Vorspannung versehen. Dazu werden die Scheiben auf eine Temperatur oberhalb der unteren Entspannungsgrenze erhitzt und rasch abgekühlt, wodurch an der Oberfläche der Scheibe Druckspannungen und im Kern der Scheibe Zugspannungen ausgebildet werden. Vorgespannte Scheiben weisen eine erhöhte thermische und mechanische Belastbarkeit im Vergleich zu nichtvorgespannten Scheiben auf. Zerbricht eine vorgespannte Scheibe unter hoher Belastung, so bilden sich Bruchfragmente, von denen aufgrund ihrer Form und Größe keine Gefahr von schweren Schnittverletzungen ausgeht. Vorgespannte Scheiben werden als Einscheiben-Sicherheitsglas beispielsweise als Seitenscheiben oder Heckscheiben von Kraftfahrzeugen verwendet.

Zum raschen Abkühlen der Scheiben während des Vorspann-Prozesses werden die Scheiben typischerweise mit einem Luftstrom aus einer Vielzahl von Düsen beaufschlagt. In Abhängigkeit von der Anordnung der Düsen bildet sich in der Scheibe eine inhomogene Verteilung von Spannungen aus. Die inhomogen verteilten Spannungen führen zu einer ortsabhängigen Wechselwirkung der Scheibe mit auf sie treffendem Licht. Bei geeigneten Licht- und Beobachtungsbedingungen können auf der Scheibe Strukturen erkannt werden, die von einem Beobachter häufig als störend empfunden werden. Solche sichtbaren Strukturen infolge des Vorspann-Prozesses werden im Sinne der Erfindung als Blasstrukturen bezeichnet. Sie sind auch beispielsweise als Tempermarken, „Quench marks" oder Spannungsmuster („stress pattern") bekannt. Mit dem Ausdruck Blasstrukturen werden im Sinne der Erfindung alle optisch wahrnehmbaren Strukturen verstanden, die durch eine Behandlung der Scheibe beim Vorspannen entstehen. Die Behandlung muss dabei nicht notwendigerweise das Beaufschlagen mit einem Luftstrom umfassen.

Um das Ausmaß der Blasstrukturen objektiv bewerten zu können, ist ein reproduzierbares und quantitatives Messverfahren erforderlich. Aus WO 201 1 157815 A1 ist ein Verfahren zur Messung von Blasstrukturen bekannt. Ein wesentlicher Bestandteil des beschriebenen Verfahrens ist der Vergleich einer optischen Messung mit der subjektiven Bewertung von Testscheiben durch eine Gruppe von Personen. Das Messverfahren ist daher nicht völlig objektiv. Zudem ist zur optischen Messung eine Bewegung der Testscheibe relativ zur Analyseeinheit erforderlich, wodurch das beschriebene Verfahren kompliziert auszuführen ist.

Aus P. Castellini et al.:„Laser sheet scattered light method for industrial measurement of thickness residual stress distribution in flat tempered glass" (Optics and Lasers Engineering, Bd. 50, Nr. 5, 2012, Seiten 787-795) ist ein Verfahren zur Messung des Spannungsprofils entlang der Dicke einer Scheibe bekannt. Bei diesem Verfahren ist es erforderlich, Laserstrahlung über die Seitenkante in die zu untersuchende Scheibe einzukoppeln. Das Verfahren ist insbesondere auf vorgespannte Scheiben im Kraftfahrzeugbereich nicht anwendbar, die diese Scheiben typischerweise gebogen sind und eine geschliffene Seitenkante aufweisen. Bei solchen Scheiben ist eine Bestrahlung über die Seitenkante nicht möglich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Messung von Blasstrukturen auf einer vorgespannten Scheibe und eine dazu geeignete Anordnung bereitzustellen. Das Verfahren soll ein objektives, quantitatives Maß für das Ausmaß der Blasstrukturen liefern und einfach und reproduzierbar durchzuführen sein.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe gelöst, wobei zumindest

(a) mindestens ein Analysebereich der Scheibe mit linear polarisiertem Licht einer Strahlungsquelle unter einem Einfallswinkel Θ_Ε bestrahlt wird und mit mindestens einem Detektor ein Bild zumindest des Analysebereichs unter einem Beobachtungswinkel Θ_Α aufgenommen wird,

(b) das Bild einer Auswertungseinheit zugeführt wird und

(c) mittels der Auswertungseinheit

(c1 ) ein Helligkeitsverlauf entlang einer Analyselinie auf dem Bild ausgelesen wird, (c2) die lokalen Maxima und die lokalen Minima des Helligkeitsverlaufs bestimmt werden und (c3) ein Intensitätsindex l_Bs durch die Differenz zwischen einem Helligkeitsmittelwert M_max der lokalen Maxima und einem Helligkeitsmittelwert M_min der lokalen Minima bestimmt wird.

Die Scheibe weist eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf sowie die umlaufende Seitenkante. In Einbaulage erfolgt die bestimmungsgemäße Durchsicht durch die Scheibe durch die erste und die zweite Oberfläche. Die erste Oberfläche ist dabei diejenige Oberfläche der Scheibe, die der Strahlungsquelle zugewandt ist. Die erste Oberfläche der Scheibe wird mit dem Licht der Strahlungsquelle bestrahlt. Das bedeutet im Sinne der Erfindung, dass das Licht beim Durchtritt durch die Scheibe zunächst auf die erste Oberfläche und danach auf die zweite, von der Lichtquelle abgewandte Oberfläche der Scheibe trifft. Der Analysebereich der Scheibe wird also erfindungsgemäß über die erste Oberfläche der Scheibe mit dem Licht der Strahlungsquelle bestrahlt.

Der Begriff „vorgespannte Scheibe" schließt im Sinne der Erfindung auch teilvorgespannte Scheiben ein. Eine vorgespannte Scheibe im engeren Sinne weist typischerweise Oberflächendruckspannungen von 85 MPa bis 140 MPa und Zugspannungen im Kern von 40 MPa bis 60 MPa auf. Eine teilvorgespannte Scheibe weist typischerweise Oberflächendruckspannungen von 24 MPa bis 52 MPa auf.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiter erfindungsgemäß durch eine Anordnung zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe gelöst, mindestens umfassend:

- eine Strahlungsquelle, die mindestens einen Analysebereich der Scheibe mit linear polarisiertem Licht unter einem Einfallswinkel Θ_Ε bestrahlt,

- mindestens einen Detektor, der ein Bild zumindest des Analysebereichs unter einem Beobachtungswinkel Θ_Α aufnimmt und

- eine Auswertungseinheit, die das Bild empfängt, einen Helligkeitsverlauf entlang einer Analyselinie auf dem Bild ausliest, die lokalen Maxima und die lokalen Minima des Helligkeitsverlaufs bestimmt und einen Intensitätsindex l_Bs durch die Differenz zwischen einem Helligkeitsmittelwert M_max der lokalen Maxima und einem Helligkeitsmittelwert M_min der lokalen Minima bestimmt. Parallel polarisierte Strahlungsanteile werden beim Durchtritt durch eine Scheibe in geringerem Maße an den Oberflächen der Scheibe reflektiert als senkrecht polarisierte Strahlungsanteile. Die im Vorspann-Prozess erzeugte, inhomogene Spannungsverteilung in der Scheibe führt zu einer ortsabhängigen Wechselwirkung des Lichts mit der Scheibe (Paul Chagnon:„Optics for People Stuck in Traffic: Stress Patterns", The Physics Teacher 32 (1994), S. 166f.). Insbesondere tritt eine ortsabhängige Drehung der Polarisationsrichtung des Lichtes beim Durchtritt durch die Scheibe auf. In Bereichen, in denen keine Drehung der Polarisationsebene auftritt, wird das Licht an der zweiten Oberfläche der Scheibe (Austrittsoberfläche) in gleichem Maße reflektiert wie an der ersten Oberfläche (Eintrittsoberfläche). In Bereichen, in denen eine Drehung der Polarisationsebene auftritt, wird das Verhältnis der parallelen polarisierten Strahlungsanteile zu den senkrecht polarisierten Strahlungsanteilen verändert und der Reflexionsgrad an der zweiten Oberfläche der Scheibe unterscheidet sich von dem Reflexionsgrad an der ersten Oberfläche. Das insgesamt von der Scheibe reflektierte Licht sowie das insgesamt durch die Scheibe transmittierte Licht weist also eine ortsabhängige Intensität auf, welche die inhomogene Verteilung der Spannungen in der Scheibe widerspiegelt. Die ortsabhängige Intensität des reflektierten und transmittierten Lichts führt zu einem optisch wahrnehmbaren Muster von helleren und dunkleren Bereichen. Je ungleichmäßiger die Spannungen in der Scheibe verteilt sind, desto ausgeprägter sind die Blasstrukturen und desto größer ist der Helligkeitsunterschied zwischen den helleren und dunkleren Bereichen. Die ortsabhängige Intensität des reflektierten und / oder transmittierten Lichtes wird durch den Detektor in Form eines Bildes festhalten und in der Folge quantitativ analysiert. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Blasstrukturen liefert ein objektives und reproduzierbares quantitatives Maß für das Ausmaß der Blasstrukturen, welche durch die inhomogene Verteilung der Spannungen hervorgerufen werden. Da zumindest der gesamte Analysebereich durch die Strahlungsquelle bestrahlt wird und durch den Detektor detektiert wird, ist keine Bewegung der Scheibe erforderlich, wodurch das Verfahren einfach durchzuführen ist. Das sind große Vorteile der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Bestrahlung des Analysebereichs über die Scheibenoberfläche hat gegenüber der Bestrahlung über die Seitenkante entscheidende Vorteile. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf eine weitaus größere Vielfalt von Scheiben anwendbar. Das Verfahren ist insbesondere auch auf Scheiben im Kraftfahrzeugbereich anwendbar, welche typischerweise gebogen sind und eine geschliffene, insbesondere trüb geschliffene Seitenkante aufweisen. Bei solchen Scheiben ist eine Bestrahlung des Analysebereichs über die Seitenkante nicht möglich.

Nach Auffassung der Erfinder sind die Bereiche, in denen keine Drehung der Polarisationsebene des Lichts auftritt, spannungsfreie Bereiche oder Bereiche mit betragsmäßig gleichen Hauptspannungen. Die Bereiche, in denen eine Drehung der Polarisationsebene auftritt, sind die Bereiche mit betragsmäßig ungleichen Hauptspannungen, wobei das Ausmaß der Drehung der Polarisationsebene von der Differenz der Hauptspannungen abhängt.

Der Analysebereich ist im Sinne der Erfindung ein Bereich der Scheibe, für den der Helligkeitsverlauf im erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt werden soll. Der Analysebereich ist also der kleinstmögliche Bereich, der vom Licht der Strahlungsquelle bestrahlt werden muss und von dem ein Bild durch den Detektor aufgenommen werden muss, um eine gewünschte Analyse der Blasstrukturen durchführen zu können. Der Analysebereich weist eine erste Oberfläche auf, die ein Bereich der ersten Oberfläche der Scheibe ist. Der Analysebereich weist eine zweite Oberfläche auf, die ein Bereich der zweiten Oberfläche der Scheibe ist. Die Dicke des Analysebereichs entspricht der Dicke der Scheibe. Der erfindungsgemäße Analysebereich ist bevorzugt in der Mitte der Scheibe angeordnet. Die erste Oberfläche des Analysebereichs ist dann in der Mitte der ersten Oberfläche der Scheibe angeordnet und die zweite Oberfläche des Analysebereichs ist in der Mitte der zweiten Oberfläche der Scheibe angeordnet. Das bedeutet, dass die geometrische Mitte der ersten Oberfläche des Analysebereichs etwa der geometrischen Mitte der ersten Oberfläche der Scheibe entspricht und dass die geometrische Mitte der zweiten Oberfläche des Analysebereichs etwa der geometrischen Mitte der zweiten Oberfläche der Scheibe entspricht. Die Größe des Analysebereichs ist geeignet so gewählt, dass er eine ausreichende Anzahl an Blasstrukturen, also eine ausreichende Anzahl an Bereichen mit unterschiedlichem Reflexionsgrad („helle" und „dunkle" Bereiche) umfasst. Der Analysebereich hat beispielsweise eine Länge und Breite von 30 cm. Der Analysebereich kann aber auch deutlich größer gewählt werden. Der Analysebereich kann prinzipiell auch die gesamte Scheibe umfassen. Die Strahlungsquelle bestrahlt erfindungsgemäß zumindest den Analysebereich der Scheibe. Die Strahlungsquelle kann natürlich einen größeren Bereich der Scheibe bestrahlen, der den Analysebereich enthält. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise die gesamte Scheibe bestrahlen.

Der Detektor nimmt erfindungsgemäß ein Bild zumindest des Analysebereichs der Scheibe auf. Der Detektor kann natürlich auch ein Bild eines größeren Bereichs der Scheibe aufnehmen, der den Analysebereich enthält.

Das Licht der Strahlungsquelle ist linear polarisiert. Bei linearer Polarisation ist die Richtung der Schwingung des elektrischen Feldes konstant. Betrag und Vorzeichen des elektrischen Feldes ändern sich periodisch. Die ausgezeichnete Schwingungsrichtung wird als Polarisationsrichtung bezeichnet.

Das Licht der Strahlungsquelle ist bevorzugt bezogen auf die erste Oberfläche der Scheibe parallel polarisiert (p-polarisiert) oder vorwiegend p-polarisiert. P-polarisiert bedeutet, dass die Polarisationsrichtung beim Auftreffen der Strahlung auf die Scheibe in der Einfallsebene liegt. Die Einfallsebene wird dabei durch den Einfallsvektor und die Oberflächennormale der Scheibe an der Stelle, an der die Strahlung auf die Scheibe trifft, aufgespannt. Der besondere Vorteil von p-polarisiertem Licht liegt in seiner geringeren Reflexion im Vergleich zu senkrecht polarisiertem (s-polarisiertem) Licht. Das p-polarisierte Licht wird an der ersten Oberfläche in geringerem Maße reflektiert. In Bereichen der Scheibe, in denen eine Drehung der Polarisationsrichtung auftritt, wird der senkrecht polarisierte Strahlungsanteil erhöht, der an der zweiten Oberfläche verstärkt reflektiert wird. Die Intensität des insgesamt von der Scheibe reflektierten Lichts wird also in diesen Bereichen erhöht. P-polarisiertes Licht führt also zu einer geringen Grundreflexion, während Bereiche, in denen eine Drehung der Polarisationsrichtung auftritt, in der Reflexion als helle Bereiche zu erkennen sind. Es hat sich gezeigt, dass die Blasstrukturen unter diesen Bedingungen besonders gut zu erkennen sind.

Durch übliche Ungenauigkeiten bei der praktischen Durchführung kann die Polarisationsrichtung natürlich in üblichem Maße leicht von der idealen p-Polarisierung abweichen, beispielsweise um einen Betrag von 0° bis 10°. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch mit s-polarisiertem Licht durchgeführt werden oder mit Licht, das p-polarisierte und s-polarisierte Strahlungsanteile enthält. Die ortsabhängige Drehung der Polarisationsrichtung führt auch in diesen Fällen zu einem ortsabhängigen Reflexionsgrad und damit zu einem Helligkeitsmuster des insgesamt von der Scheibe reflektierten und / oder transmittierten Lichts, das für eine erfindungsgemäße Analyse der Blasstrukturen herangezogen werden kann.

Die Scheibe, deren Blasstrukturen gemessen werden sollen, kann plan sein, wie es insbesondere im Architekturbereich üblich ist, beispielsweise im Zugangs- oder Fensterbereich. Die Scheibe kann alternativ leicht oder stark in einer Richtung oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen sein. Solche gebogenen Scheiben treten insbesondere für Verglasungen im Fahrzeugbereich auf. Typische Krümmungsradien der gebogenen Scheiben liegen im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m. Der Krümmungsradius muss nicht über die gesamte Scheibe konstant sein, es können in einer Scheibe stärker und weniger stark gebogene Bereiche vorliegen.

Die Scheibe ist bevorzugt gebogen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft auf solche gebogene Scheiben angewendet werden.

Die Scheibe weist bevorzugt eine geschliffene, insbesondere trüb geschliffene Seitenkante auf. Die gesamte Fläche der Seitenkante ist bevorzugt trüb geschliffen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft auf solche Scheiben angewendet werden.

Die Scheibe ist in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung eine Kraftfahrzeugscheibe. Die Kraftfahrzeugscheibe ist bevorzugt gebogen und weist eine trüb geschliffene Kante auf.

Bei einer gebogenen Scheibe ist die Richtung der Oberflächennormale innerhalb der Oberfläche des Analysebereichs ortsabhängig. Dadurch kann auch die Ausrichtung der Einfallsebene ortsabhängig sein. Zur Einstellung der gewünschten Polarisationsrichtung des Lichts wird sinnvollerweise die geometrische Mitte der ersten Oberfläche des Analysebereichs herangezogen. Die Strahlung gilt erfindungsgemäß als p-polarisiert, wenn die Polarisationsrichtung in der Ebene liegt, die durch den Einfallsvektor und die Oberflächennormale in der Mitte der ersten Oberfläche des Analysebereichs aufgespannt wird.

Die der Strahlungsquelle zugewandte erste Oberfläche der Scheibe kann dem Detektor zugewandt sein und / oder vom Detektor abgewandt sein. Ist die erste Oberfläche dem Detektor zugewandt, so wird die von der Scheibe insgesamt reflektierte Strahlung vom Detektor detektiert. Der Detektor nimmt dabei ein Bild zumindest der ersten Oberfläche des Analysebereichs auf. Ist die erste Oberfläche vom Detektor abgewandt und ist die zweite Oberfläche somit dem Detektor zugewandt, so wird die durch die Scheibe transmittierte Strahlung durch den Detektor detektiert. Der Detektor nimmt dabei ein Bild zumindest der zweiten Oberfläche des Analysebereichs auf. In beiden Fällen kann das Ausmaß der Blasstrukturen auf dem Bild analysiert werden. Es kann auch jeweils ein Bild von einem ersten Detektor und einem zweiten Detektor aufgenommen werden, wobei die erste Oberfläche der Scheibe dem ersten Detektor zugewandt ist und vom zweiten Detektor abgewandt ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die der Strahlungsquelle zugewandte erste Oberfläche der Scheibe dem Detektor zugewandt. Der Detektor detektiert die von der Scheibe reflektierte Strahlung. Eine solche Reflexionsmessung hat gegenüber einer Transmissionsmessung den Vorteil, dass sie auch auf bedruckte Scheiben angewendet werden kann. Solche bedruckten Scheiben, insbesondere mit einem Siebdruck versehene Scheiben, sind insbesondere im Fahrzeugbereich üblich.

Der Reflexionsgrad der linear polarisierten Strahlung ist abhängig vom Einfallswinkel der Strahlung auf die Oberfläche der Scheibe. Der Reflexionsgrad ist das Verhältnis von reflektierter Strahlungsintensität zu eingestrahlter Strahlungsintensität. Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen dem Einfallsvektor und der Oberflächennormale der Scheibe an der Stelle, an der die Strahlung auf die Oberfläche der Scheibe trifft. Der Unterschied zwischen dem Reflexionsgrad von parallel polarisierter Strahlung und dem Reflexionsgrades von senkrecht polarisierter Strahlung ist besonders groß, wenn der Einfallswinkel Θ_Ε gleich dem sogenannten Brewster-Winkel ist. Bei Lichteinfall unter dem Brewster-Winkel beträgt der Reflexionsgrad für p-polarisierte Strahlung idealerweise gleich Null. Der Brewster-Winkel an einem erfindungsgemäß auftretenden Luft-Glas-Übergang beträgt etwa 57° (mit dem Brechungsindex von Luft n_Luft=1 und dem Brechungsindex von Glas ,55). Bei einer gekrümmten Scheibe ist die Richtung der Oberflächennormale innerhalb des Analysebereichs der Scheibe ortsabhängig. Dadurch ist auch der Einfallswinkel Θ_Ε ortsabhängig. Zur Einstellung des gewünschten Einfallswinkels Θ_Ε wird sinnvollerweise die geometrische Mitte der ersten Oberfläche des Analysebereichs herangezogen. Der erfindungsgemäße Einfallswinkel Θ_Ε wird bevorzugt in der Mitte der ersten Oberfläche des Analysebereichs gemessen.

Der Einfallswinkel Θ_Ε beträgt bevorzugt von 20° bis 70°, besonders bevorzugt von 40° bis 65°, ganz besonders bevorzugt von 55° bis 60°, insbesondere etwa 57°. In diesem Bereich ist der Unterschied zwischen dem Reflexionsgrad von p-polarisiertem Licht und dem Reflexionsgrad von s-polarisiertem Licht besonders groß und das durch die Blasstrukturen hervorgerufene Helligkeitsmuster tritt vorteilhaft besonders deutlich auf.

Die angegebenen Bereiche für den Einfallswinkel Θ_Ε sind besonders dann vorteilhaft, wenn das von der Scheibe reflektierte Licht durch den Detektor detektiert wird. Wird das durch die Scheibe transmittierte Licht durch den Detektor detektiert, so kann der Einfallswinkel Θ_Ε auch beispielsweise von 0° bis 20°, bevorzugt von 0° bis 10°, insbesondere etwa 0° betragen.

Die Strahlungsquelle ist bevorzugt eine flächige Strahlungsquelle. Darunter wird eine Strahlungsquelle verstanden, die Licht über eine Abstrahlfläche aussendet, und die relativ zu den Abmessungen der Scheibe nicht als Punktstrahlungsquelle aufgefasst werden kann. Eine solche näherungsweise Punktstrahlungsquelle ist beispielsweise ein Laser oder eine Glühbirne. Die Abstrahlfläche der flächigen Strahlungsquelle kann beispielsweise eine Größe von mindestens 0,5 m² oder mindestens 1 m² aufweisen. Die Abstrahlfläche der flächigen Strahlungsquelle kann prinzipiell gebogen sein, ist in einer besonders bevorzugten Ausführung aber plan. Dann ist die Ausbreitungsrichtung des Lichts über die Abstrahlfläche konstant. Dadurch kann der gesamte Analysebereich der Scheibenoberfläche vorteilhaft mit Strahlung dergleichen Ausbreitungsrichtung bestrahlt werden. Die Strahlungsquelle umfasst ganz besonders bevorzugt zumindest eine sogenannte Polarisationswand. Eine Polarisationswand umfasst zumindest eine, typischerweise mehrere Primärstrahlungsquellen, beispielsweise mehrere parallel zueinander angeordnete Leuchtstoffröhren, hinter einer stark streuenden Glasscheibe, typischerweise einer Opalglasscheibe. Beim Durchtritt durch die streuende Glasscheibe wird aus der Strahlung der Primärstrahlungsquellen eine flächige, unpolarisierte Strahlung erzeugt. Durch ein flächiges Polarisationsfilter auf der von den Primärstrahlungsquellen abgewandten Seite der streuenden Glasscheibe wird linear polarisierte Strahlung erzeugt.

Die Strahlungsquelle strahlt bevorzugt Strahlung im sichtbaren Spektralbereich ab. Das ist einerseits vorteilhaft aufgrund der einfachen Verfügbarkeit von geeigneten Strahlungsquellen und Detektoren. Andererseits tritt ein störender Effekt der Blasstrukturen für einen Betrachter im Zusammenhang mit sichtbarem Licht auf, so dass die Verwendung von sichtbarem Licht zur quantitativen Messung der Blasstrukturen sinnvoll ist. Das Licht der Strahlungsquelle muss aber nicht den gesamten sichtbaren Spektralbereich abdecken. Die Strahlung der Strahlungsquelle muss auch nicht auf den sichtbaren Spektralbereich beschränkt sein. Die Strahlung der Strahlungsquelle kann Strahlungsanteile aus anderen Spektralbereichen enthalten, beispielsweise I -Strahlung und / oder UV-Strahlung.

Der Detektor umfasst bevorzugt eine Kamera mit einem zweidimensionalen Bildsensor, beispielsweise einem CCD-Sensor oder einem Active Pixel Sensor (APS-Sensor, CMOS-Sensor). Aufgrund der besseren Verfügbarkeit und der geringeren Kosten ist eine Kamera mit einem CCD-Sensor bevorzugt. Durch den zweidimensionalen Bildsensor kann vorteilhaft ein Bild zumindest des gesamten Analysebereichs aufgenommen werden. Das Bild wird natürlich aufgenommen, während die Scheibe durch die Strahlungsquelle mit Licht bestrahlt wird.

Der Detektor kann weitere optische Elemente umfassen, beispielsweise optische Filter wie Graufilter oder Farbfilter.

Der Detektor ist bevorzugt so angeordnet, dass die an der Scheibe reflektierte beziehungsweise durch die Scheibe transmittierte Strahlung optimal detektiert wird. Der Detektor wird auf eine ausgezeichnete Stelle auf der Oberfläche der Scheibe ausgerichtet, welche dem Detektor zugewandt ist. Ist der Detektor eine Kamera, so wird das Objektiv bevorzugt auf die ausgezeichnete Stelle fokussiert. Der Beobachtungswinkel Θ_Α ist dann der Winkel zwischen einerseits der Verbindungslinie zwischen dem Detektor und der ausgezeichneten Stelle und andererseits der Oberflächennormalen der Scheibe an der ausgezeichneten Stelle. Als ausgezeichnete Stelle auf der Oberfläche der Scheibe wird dabei sinnvollerweise die geometrische Mitte der Oberfläche des Analysebereichs gewählt, welche dem Detektor zugewandt ist. Der Beobachtungswinkel Θ_Α beträgt bevorzugt von 20° bis 70°, besonders bevorzugt von 40° bis 65°, ganz besonders bevorzugt von 55° bis 60°, insbesondere etwa 57°. Der Beobachtungswinkel Θ_Α ist bevorzugt betragsmäßig gleich dem Einfallswinkel Θ_Ε oder weicht nur in geringem Maße vom Einfallswinkel Θ_Ε ab, beispielsweise um einen Betrag von 0° bis 10°. Ist die erste Oberfläche der Scheibe der Strahlungsquelle und dem Detektor zugewandt, so sind die Strahlungsquelle und der Detektor bevorzugt bezogen auf die Oberflächennormale in der geometrischen Mitte der ersten Oberfläche des Analysebereichs einander gegenüberliegend angeordnet. Dann kann das reflektierte Licht besonders vorteilhaft detektiert werden.

Die der Strahlungsquelle zugewandte erste Oberfläche der Scheibe ist bevorzugt die Außenfläche der Scheibe. Mit Außenfläche wird dabei die Oberfläche der Scheibe bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der Scheibe der äußeren Umgebung eines Raums, den die Scheibe begrenzt, zugewandt zu sein. Ist die Scheibe beispielsweise eine Kraftfahrzeugscheibe, so ist die Außenfläche in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt und vom Innenraum des Kraftfahrzeugs abgewandt.

Das Bild wird bevorzugt vor einem schwarzen oder dunklen Hintergrund aufgenommen. Dann sind die Blasstrukturen besonders vorteilhaft zu erkennen. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem abgedunkelten Raum ausgeführt, wobei die Strahlungsquelle die einzige Lichtquelle darstellt.

Die Auswertungseinheit umfasst bevorzugt zumindest einen Computer mit einer Bildanalyse-Software, welche dazu geeignet ist, den Helligkeitswert jedes Bildpunkts (Pixel) des vom Detektor aufgenommenen Bildes auszulesen.

Das vom Detektor aufgenommene Bild wird erfindungsgemäß der Auswertungseinheit zugeführt. Das kann über eine direkte Verbindung zwischen dem Detektor und der Auswertungseinheit erfolgen, beispielsweise über ein Kabel oder eine drahtlose Verbindung. Die Übertragung des Bildes kann dabei automatisch erfolgen oder durch einen Befehl des Benutzers veranlasst werden. Das Bild kann der Auswerteeinheit aber auch durch andere geeignete Mittel zugeführt werden, beispielsweise über einen Server oder ein Speichermedium.

Auf dem vom Detektor aufgenommenen Bild sind die Blasstrukturen als Muster von dunkleren und helleren Bereichen zu erkennen. Beim Vorspannen wird die Scheibe typischerweise mit einem Luftstrom aus mehreren parallelen Reihen von Düsen beaufschlagt. Das Muster der dunkleren und helleren Bereiche wird durch die Anordnung der Düsen hervorgerufen. Die helleren Bereiche auf dem Bild sind daher typischerweise entlang von zueinander parallelen Linien angeordnet. Durch die Auswertungseinheit wird erfindungsgemäß der Helligkeitsverlauf entlang einer Analyselinie ausgelesen. Die Analyselinie wird bevorzugt so gewählt, dass sie durch eine Gruppe von hellen Bereichen verläuft, die auf derselben der parallel zueinander verlaufenden Linien angeordnet sind. Die Analyselinie verläuft bevorzugt mittig durch die hellen Bereiche.

Das vom Detektor aufgenommene Bild kann vor der Analyse des Helligkeitsverlaufs auf übliche Weise bearbeitet werden. Das Datenvolumen und / oder die Bildabmessungen können beispielsweise elektronisch verkleinert werden.

Der Helligkeitsverlauf ist im Sinne der Erfindung eine Auftragung des ermittelten Helligkeitswerts gegen die Position entlang der Analyselinie, welche beispielsweise durch eine beliebige Längenskala (beispielsweise eine Nummerierung der aufeinanderfolgenden Bildpunkte) ausgedrückt werden kann. Der Helligkeitsverlauf entlang der Analyselinie zeigt einen wellenartigen Verlauf mit einer Abfolge von lokalen Maxima (Zentrum der hellen Bereiche auf dem Bild) und lokalen Minima (Zentrum der dunklen Bereiche auf dem Bild). Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Position der lokalen Maxima und Minima identifiziert und der jeweilige Helligkeitswert ausgelesen. Die Identifizierung der lokalen Maxima und Minima erfolgt bevorzugt automatisiert mittels eines geeigneten Algorithmus, kann aber auch manuell erfolgen. Die Daten des Helligkeitsverlaufs können vor der Analyse der lokalen Maxima und Minima durch einen geeigneten Algorithmus geglättet werden.

Der Analysebereich wird bevorzugt so gewählt, dass der Helligkeitsverlauf mindestens 3 lokale Maxima enthält. Der Analysebereich wird besonders bevorzugt so gewählt, dass der Helligkeitsverlauf von 5 bis 20, ganz besonders bevorzugt von 8 bis 15 lokale Maxima enthält. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine zuverlässige und reproduzierbare Messung der Blasstrukturen einerseits und eine zeitsparende Auswertung der Messung andererseits.

Aus den Helligkeitswerten der lokalen Maxima des Helligkeitsverlaufs wird ein erster Mittelwert gebildet, der im Sinne der Erfindung als Helligkeitsmittelwert M_max der lokalen Maxima bezeichnet wird. Aus den Helligkeitswerten der lokalen Minima des Helligkeitsverlaufs wird ein zweiter Mittelwert gebildet, der im Sinne der Erfindung als Helligkeitsmittelwert M_min der lokalen Minima bezeichnet wird. Die Helligkeitsmittelwerte M_max und M_min ergeben sich bevorzugt als arithmetisches Mittel. Es können prinzipiell aber auch andere Mittelwerte verwendet werden, wenn sie dem Fachmann als sinnvoll erscheinen, beispielsweise das geometrische Mittel, das harmonische Mittel oder das quadratische Mittel.

Die betragsmäßige Differenz zwischen dem Helligkeitsmittelwert M_max der lokalen Maxima und dem Helligkeitsmittelwert M_min der lokalen Minima wird im Sinne der Erfindung als Intensitätsindex l_Bs der Blasstrukturen bezeichnet. Der Intensitätsindex l_Bs ist ein quantitatives und objektives Maß für das Ausmaß der Blasstrukturen. Große Werte des Intensitätsindex l_Bs weisen auf einen großen Unterschied des Reflexionsgrades in den hellen Bereichen verglichen mit den dunklen Bereichen und damit auf ausgeprägte Blasstrukturen hin. Kleine Werte des Intensitätsindex l_Bs weisen auf einen kleinen Unterschied des Reflexionsgrades in den hellen Bereichen verglichen mit den dunklen Bereichen und damit auf weniger ausgeprägte Blasstrukturen hin. Anhand des Intensitätsindex l_Bs können verschiedene Scheiben hinsichtlich des Ausmaßes der Blasstrukturen quantitativ miteinander verglichen werden. Aufgrund der Objektivität und Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens können die zu vergleichenden Messungen an verschiedenen Scheiben auch mit einigem zeitlichen Abstand erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Messung von Blasstrukturen ist die bevorzugt flächige Strahlungsquelle vertikal angeordnet. Das bedeutet, dass die Fläche, über welche die Abstrahlung des Lichts erfolgt, vertikal angeordnet ist, also in einem Winkel von etwa 90° zur Horizontalen. Es hat sich gezeigt, dass die Blasstrukturen dann besonders gut beobachtet werden können, wenn die Scheibe in einem Winkel zur Horizontalen angeordnet ist, der um höchstens 15°, bevorzugt höchstens 5° von dem Winkel der Polarisationsrichtung des Lichts der Strahlungsquelle zur Horizontalen abweicht. Besonders bevorzugt entspricht der Winkel zur Horizontalen, in dem die Scheibe angeordnet ist, dem Winkel der Polarisationsrichtung des Lichts der Strahlungsquelle zur Horizontalen. Der Winkel zur Horizontalen, in dem die Scheibe angeordnet ist, und der Winkel der Polarisationsrichtung des Lichts der Strahlungsquelle zur Horizontalen werden dabei in einem Wertebereich von 0° bis 90° gemessen. Weist eine Polarisationswand als Strahlungsquelle beispielsweise eine Polarisationsrichtung auf, die in einem Winkel von etwa 45° zur Horizontalen angeordnet ist, so können die Blasstrukturen dann besonders gut beobachtet werden, wenn die Scheibe in einem Winkel von 30° bis 60°, bevorzugt von 40° bis 50° und insbesondere etwa 45° zur Horizontalen angeordnet ist. Bei gebogenen Scheiben kann beispielsweise die Tangentialebene in der Mitte des Analysebereichs zur Beurteilung des Winkels zur Horizontalen herangezogen werden. Die Scheibe kann dazu in einer geeigneten Halterung angeordnet sein, die eine sichere und reproduzierbare Positionierung der Scheibe erlaubt.

Der Detektor kann beispielsweise auf einem Stativ oder einer anderen geeigneten Halterung positioniert werden. Die relative Anordnung von Scheibe und Detektor kann beispielsweise über Bodenmarkierungen erfolgen. Die Halterung des Detektors und die Halterung der Scheibe können alternativ dauerhaft miteinander verbunden sein, beispielsweise auf einem gemeinsamen Gestell. Dadurch wird vorteilhaft eine schnell und einfach zu erzeugende reproduzierbare relative Anordnung von Scheibe und Detektor erreicht.

Die reproduzierbare relative Ausrichtung von Strahlungsquelle und Scheibe kann beispielsweise mittels Bodenmarkierungen erfolgen. Die Strahlungsquelle und die Halterung der Scheibe und / oder des Detektors können auch stabil miteinander verbunden sein.

Die Scheibe enthält bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas und / oder Kalk-Natron-Glas. Die Dicke der Scheibe kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die Dicke der Scheibe beträgt bevorzugt von 1 ,0 mm bis 25 mm und besonders bevorzugt von 1 ,4 mm bis 5 mm. Die Größe der Scheibe kann breit variieren und richtet sich nach ihrer vorgesehenen Verwendung. Die Scheibe weist beispielsweise im Fahrzeugbau und Architekturbereich übliche Flächen von 200 cm² bis zu 20 m² auf.

Die Scheibe kann weitgehend transparent sein und beispielsweise eine Gesamttransmission von größer 70 % aufweisen. Die Scheibe kann aber auch gefärbt und / oder getönt sein und beispielsweise eine Gesamttransmission von kleiner 50% aufweisen. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE- 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben.

Die Erfindung umfasst weiter die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung zur quantitativen Messung von Blasstrukturen an vorgespannten Scheiben, insbesondere zu einer quantitativen Vergleichsmessung verschiedener Scheiben. Die Scheiben sind dabei bevorzugt Scheiben in Gebäuden, insbesondere im Zugangs- oder Fensterbereich, in Möbeln und Geräten, insbesondere elektronischen Geräten mit Kühl- oder Heizfunktion, oder in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Zügen, Schiffen und Kraftfahrzeugen, beispielsweise Seitenscheiben, Dachscheiben und / oder Heckscheiben als Einscheiben-Sicherheitsglas.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zur

Messung von Blasstrukturen auf einer vorgespannten Scheibe,

Fig. 2a ein durch den Detektor aufgenommenes Bild,

Fig. 2b eine schematische Darstellung des Bildes aus Figur 2a,

Fig. 3 ein Diagramm des Helligkeitsverlaufs entlang der Analyselinie in Figur 2a, Fig. 4a eine Vorderansicht einer Haltevorrichtung für die Scheibe und den Detektor, Fig. 4b eine Seitenansicht der Haltevorrichtung aus Figur 4a und

Fig. 5 ein detailliertes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe 1. Die Scheibe 1 ist eine Heckscheibe eines Personenkraftwagens. Die Scheibe 1 weist die für Heckscheiben übliche Krümmung und Kantenschliff auf. Die Scheibe 1 ist ein 3 mm dickes Einscheiben-Sicherheitsglas aus Natron-Kalk-Glas mit einer Breite von 150 cm und einer Höhe von 80 cm. Die Scheibe 1 ist thermisch vorgespannt und weist beispielsweise eine Oberflächendruckspannung von etwa 120 MPa und eine Zugspannung im Kern von etwa 60 MPa auf. Durch den Vorspann-Prozess weist die Scheibe 1 inhomogen verteilte Spannungen auf, welche zu sogenannten Blasstrukturen führen, die unter bestimmten Beobachtungs- und Lichtbedingungen als Muster von helleren und dunkleren Bereichen optisch wahrnehmbar sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das Ausmaß der Blasstrukturen quantitativ bestimmt werden. Dadurch können beispielsweise mit unterschiedlichen Verfahren vorgespannte Scheiben hinsichtlich des Ausmaßes der Blasstrukturen miteinander verglichen werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Strahlungsquelle 2. Die Scheibe 1 ist gebogen, wie es für Heckscheiben üblich ist. Die konvexe erste Oberfläche (I) der Scheibe 1 , welche in Einbaulage der Scheibe 1 als Außenfläche vorgesehen ist, ist der Strahlungsquelle 2 zugewandt, so dass das Licht 5 der Strahlungsquelle 2 beim Durchtritt durch die Scheibe 1 zunächst auf die erste Oberfläche (I) trifft. Die Strahlungsquelle 2 ist eine Polarisationswand. Die Polarisationswand umfasst mehrere parallel zueinander angeordnete Leuchtstoffröhren hinter einer Opalglasscheibe und ein flächiges Polarisationsfilter auf der von den Leuchtstoffröhren abgewandten Seite der Opalglasscheibe. Durch die Strahlungsquelle 2 wird linear polarisiertes weißes Licht 5 im sichtbaren Spektralbereich über eine Abstrahlfläche mit einer Höhe von 150 cm und einer Breite von 200 cm abgestrahlt. Durch die flächige Strahlungsquelle 2 wird die gesamte Oberfläche (I) der Scheibe 1 angestrahlt, abzüglich eventuell abgeschatteter Bereiche. Insbesondere wird ein Analysebereich 4 vollständig bestrahlt. Der Analysebereich 4 ist zur Auswertung der Messung von Blasstrukturen vorgesehen. Der Analysebereich 4 weist beispielsweise eine Länge und Breite von 30 cm auf und ist etwa in der geometrischen Mitte der Scheibe 1 angeordnet. Der Analysebereich 4 weist eine erste Oberfläche auf, welche ein Bereich der ersten Oberfläche (I) der Scheibe 1 ist, wobei die erste Oberfläche des Analysebereichs 4 in der geometrischen Mitte der ersten Oberfläche (I) der Scheibe angeordnet ist. Der Analysebereich 4 weist eine zweite Oberfläche auf, welche ein Bereich der zweiten Oberfläche (II) der Scheibe 1 ist, wobei die zweite Oberfläche des Analysebereichs 4 in der geometrischen Mitte der zweiten Oberfläche (I) der Scheibe angeordnet ist.

Das Licht 5 der Strahlungsquelle ist bezogen auf die Oberfläche (I) parallel polarisiert. Die Schwingungsrichtung der elektromagnetischen Wellen, beschrieben durch den Polarisationsvektor 12 liegt in der Einfallsebene 1 1 , welche durch den Einfallsvektor des Lichtes 5 und die Oberflächennormale 10 der Oberfläche (I) aufgespannt wird. Parallel polarisiertes Licht wird an den Oberflächen der Scheibe 1 weniger stark reflektiert als senkrecht polarisiertes Licht. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn der Einfallswinkel Θ_Ε etwa dem Brewster- Winkel entspricht. Der Brewster-Winkel für einen Luft-Glas-Übergang beträgt etwa 57° und der Einfallswinkel Θ_Ε ist entsprechend gewählt.

Da die Scheibe 1 gebogen ist, ist die Richtung der Oberflächennormale 10 innerhalb des Analysebereichs 4 ortsabhängig. Zur Einstellung und Beurteilung der Polarisationsrichtung und des Einfallswinkels Θ_Ε wird die Oberflächennormale 10 in der geometrischen Mitte der ersten Oberfläche des Analysebereichs 4 herangezogen. Das von der Scheibe 1 reflektierte Licht 13 weist eine ortsabhängige Intensität auf. Der Grund hierfür sind durch den Vorspannprozess erzeugte, inhomogen verteilte Spannungen in der Scheibe 1. Diese Spannungen führen zu einer ortsabhängigen Drehung des Polarisationsvektors 12 beim Durchtritt durch die Scheibe 1. Wird der Polarisationsvektor 12 nicht gedreht, so trifft parallel polarisiert auf die Oberfläche (II) der Scheibe 1 , die von der Strahlungsquelle 2 abgewandt ist. Das Licht 5 wird in diesem Fall an beiden Oberflächen (I) und (II) nur in geringem Maße reflektiert und die Intensität des insgesamt von der Scheibe 1 reflektierten Lichts 13 ist gering. Wird der Polarisationsvektor 12 gedreht, so trifft das Licht 5 mit einem erhöhten senkrecht polarisierten Strahlungsanteil auf die Oberfläche (II), welcher deutlich stärker reflektiert wird als parallel polarisiertes Licht. Die Intensität des insgesamt von der Scheibe 1 reflektierten Lichts 13 wird dadurch erhöht, wobei der Reflexionsgrad vom Ausmaß der Drehung des Polarisationsvektors 12 abhängig ist. Als Folge der inhomogen verteilten Spannungen in der Scheibe 1 bildet das reflektierte Licht 13 also ein Muster von dunkleren und helleren Bereichen aus.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst weiter einen Detektor 3. Die der Strahlungsquelle 2 zugewandte Oberfläche (I) der Scheibe 1 ist auch dem Detektor 3 zugewandt. Der Detektor 3 ist eine Kamera mit einem CCD-Sensor. Das Muster der ortsabhängigen Intensität des reflektierten Lichtes 13 wird durch den Detektor 3 detektiert. Dazu wird eine Photographie aufgenommen, welche zumindest den Analysebereich 4, typischerweise aber einen größeren Bereich der Scheibe 1 abbildet. Die Kamera ist hierzu auf die Mitte der ersten Oberfläche des Analysebereichs 4 ausgerichtet und fokussiert. Der Beobachtungswinkel Θ_Α beträgt beispielsweise etwa 60° und ist damit nahe dem Brewster-Winkel gewählt. Dadurch kann das Muster der ortsabhängigen Intensität des reklektierten Lichtes 13 besonders gut detektiert werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst weiter eine Auswertungseinheit 7. Die Auswertungseinheit 7 ist beispielsweise über ein Verbindungskabel 14 mit dem Detektor 3 verbunden. Über das Verbindungskabel 14 wird die Photographie vom Detektor 3 an die Auswertungseinheit 7 übertragen. Die Auswertungseinheit 7 ist ein Computer mit einer geeigneten Bildanalyse-Software, welche den Helligkeitswert jedes Bildpunkts der Photographie auslesen kann. Fig. 2a zeigt einen Ausschnitt (707 x 480 Pixel) eines Bildes 6, das den Analysebereich 4, genauer die erste Oberfläche des Analysebereichs 4, abbildet. Das Bild 6 ist eine Photographie und wurde durch die Kamera als Detektor 3 in der Anordnung nach Figur 1 aufgenommen. Die Kamera als Detektor 3 war dabei eine digitale Spiegelreflexkamera des Typs Canon EOS 30D mit einem Objektiv des Typs Canon EF-S 18-55 mm. Zur Aufnahme des Bild 6 wurde manuell auf die Bildmitte fokussiert und folgende Parameter gewählt: Brennweite 55 mm, ISO 400, Blende 22, Farbraum sRGB, Belichtungszeit 0,8 s. Auf dem Bild 6 sind die Blasstrukturen deutlich als Muster von hellen Bereichen vor einem dunklen Hintergrund zu erkennen. Die hellen Bereiche sind entlang zueinander paralleler Linien angeordnet. Das Muster ergibt sich aus der Anordnung der Düsen, mit denen die Scheibe 1 beim Vorspannen mit einem Luftstrom beaufschlagt wurde. Die Figur zeigt weiter eine Analyselinie 9. Die Analyselinie 9 verläuft entlang einer der parallel zueinander angeordneten Linien, entlang der die hellen Bereiche angeordnet sind. Die Analyselinie 9 ist dabei so gewählt, dass sie etwa mittig durch die hellen Bereiche verläuft. Der Helligkeitsverlauf des Bildes 6 entlang der Analyselinie 9 wird zur Quantifizierung der Blasstrukturen herangezogen.

Fig. 2b zeigt eine schematische Darstellung des Bildes 6 aus Figur 2a. Zu erkennen sind die hellen Bereiche vor dem dunklen Hintergrund und die Analyselinie 9.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm des Helligkeitsverlaufs 8 entlang der Analyselinie 9 auf dem Bild 6 der Figur 2a. Der Analysebereich 4 und die Analyselinie 9 sind so gewählt, dass elf der hellen Bereiche abgedeckt werden. Die Erzeugung und Analyse des Helligkeitsverlaufs 8 erfolgt in der Auswertungseinheit 7. Der Helligkeitsverlauf 8 wurde mittels einer Bildauswertesoftware erstellt, welche den Helligkeitswert (RGB-Farbraum, 256 Helligkeitsstufen) jedes Bildpunkts entlang der Analyselinie 9 ausliest. Der Helligkeitsverlauf 8 zeigt ein wellenartiges Profil mit elf lokalen Maxima 15 und elf lokalen Minima 16. Aus den Helligkeitswerten der lokalen Maxima 15 wird das arithmetische Mittel gebildet und so der Helligkeitsmittelwert M_max der lokalen Maxima 15 bestimmt. Aus den Helligkeitswerten der lokalen Minima 16 wird das arithmetische Mittel gebildet und so der Helligkeitsmittelwert M_min der lokalen Minima 16 bestimmt. Der Helligkeitsmittelwert M_max beträgt in dem gezeigten Beispiel 177, der Helligkeitsmittelwert M_min beträgt 96. Die betragsmäßige Differenz des Helligkeitsmittelwerts M_max und des Helligkeitsmittelwert M_min wird im Sinne der Erfindung als Intensitätsindex l_Bs bezeichnet. Der Intensitätsindex l_Bs ist ein quantitatives Maß für das Ausmaß der Blasstrukturen. Der Intensitätsindex l_Bs beträgt in dem gezeigten Beispiel 81. Je geringer der Wert des Intensitätsindex l_Bs ist, desto geringer ist der mittlere Helligkeitsunterschied zwischen den hellen Bereich und den dunklen Bereichen auf dem Bild 6 und desto gleichmäßiger erscheint die Gesamtreflexion der Scheibe. Anhand des Intensitätsindex l_Bs können Vergleichsscheiben hinsichtlich der Sichtbarkeit der Blasstrukturen miteinander verglichen werden.

Der Helligkeitsverlauf 8 weist in dem gezeigten Beispiel eine abfallende Tendenz auf. Der Grund hierfür ist die Biegung der Scheibe 1 , welche zu einer ortsabhängigen Richtung der Oberflächennormalen 10 innerhalb des Analysebereichs 4 führt. Dadurch ist das Reflexionsverhalten des Lichts 5 ebenfalls ortsabhängig. Die Helligkeitsmittelwerte M_max und M_min liefern dennoch einen aussagekräftigen Intensitätsindex l_Bs, anhand dessen Vergleichsscheiben miteinander verglichen werden können, insbesondere wenn die Vergleichscheiben eine gleiche oder ähnliche Biegung aufweisen. Beispielsweise können Scheiben des gleichen Typs miteinander verglichen werden, die auf unterschiedliche Weise vorgespannt wurden.

Es wurden 50 Messungen unter identischen Randbedingungen an einer Referenzscheibe 1 durchgeführt. Die Messungen lieferten einen Mittelwert für den Intensitätsindex l_BS von 84 mit einer empirischen Varianz von 0,5. Der Intensitätsindex l_BS ist also ein in hohem Maße reproduzierbares Maß für die Blasstrukturen.

Das durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe ein objektives quantitatives und reproduzierbares Maß für das Ausmaß der Blasstrukturen ermittelt werden kann, war für den Fachmann unerwartet und überraschend.

Fig. 4a und Figur 4b zeigen je ein Detail einer geeigneten Haltevorrichtung 17 für die Scheibe 1 und den Detektor 3. Die Haltevorrichtung 17 umfasst eine Scheibenhalterung 18, eine Detektorhalterung 24 und einen Positionierungsanschlag 23, welche auf einem gemeinsamen Gestell 19 angeordnet sind. Durch die Haltevorrichtung 17 wird vorteilhaft eine stabile und reproduzierbare relative Anordnung von Scheibe 1 und Detektor 3 erreicht. Dadurch wird bei einer Vergleichsmessung ein konstanter Beobachtungswinkel Θ_Α sichergestellt. Das Gestell 19 ist auf Rollen 26 gelagert, mit denen die Haltevorrichtung 17 einfach bewegt werden kann, beispielsweise zur Ausrichtung relativ zur Lichtquelle 2. Der Positionierungsanschlag 23 ermöglicht eine reproduzierbare Anordnung der Scheibe 1 auf der Scheibenhalterung 18, wenn in einer Vergleichsmessung verschiedene Scheiben 1 des gleichen Typs untersucht werden sollen. Dadurch wird die Vergleichbarkeit der Messergebnisse sichergestellt. Die Scheibenhalterung 18 umfasst ein horizontales Basiselement 20, auf welchem ein Stützelement 22 und zwei Haltegabeln 21 angeordnet sind. Die untere Kante der Scheibe 1 wird in die Haltegabeln 21 eingeführt und die Scheibe 1 wird gegen das Stützelement 22 gelehnt. Die Anordnung der Scheibe 1 ist dauerhaft stabil und reproduzierbar. Das Basiselement 20 ist über zwei Scharniere 25 mit dem Gestell 19 verbunden. Dadurch kann die Scheibenhalterung 18 verkippt werden und der Winkel zwischen der Scheibe 1 und der Horizontalen eingestellt werden. Der gewünschte Winkel wird dabei mittels einer auf der von der Scheibe 1 abgewandten Seite des Stützelements 22 angeordneten Winkelfixierung 27 dauerhaft eingestellt. Die Winkelfixierung 27 ist beispielsweise eine Metallschiene in Form eines Kreisbogensegments, dessen Kreismittelpunkt auf der Verbindungslinie zwischen den Scharnieren 25 angeordnet ist. Die Metallschiene weist eine Aussparung auf, die parallel zu den kreisbogensegmentförmigen Kanten verläuft und durch die eine mit dem Gestellt 19 verbundene Schraube geführt ist. Ist die Schraube gelöst, so kann die Scheibenhalterung 18 verkippt werden, wobei die Schraube durch die Aussparung der Winkelfixierung 27 gleitet. In der gewünschten Position der Scheibenhalterung 18 wird die Schraube angezogen und Scheibenhalterung 18 dadurch dauerhaft stabil fixiert.

Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung von Blasstrukturen auf einer vorgespannten Scheibe 1.

Bezugszeichenliste:

(1 ) Scheibe

(2) Strahlungsquelle

(3) Detektor

(4) Analysebereich der Scheibe 1 Licht der Strahlungsquelle 2

Bild

Auswertungseinheit

Helligkeitsverlauf des Bildes 6 entlang der Analyselinie 9

Analyselinie auf dem Bild 6

Oberflächennormale

Einfallsebene

Polarisationsvektor des Lichts 5

von der Scheibe 1 reflektiertes Licht

Verbindungskabel

lokales Maximum des Helligkeitsverlaufs 8

lokales Minimum des Helligkeitsverlaufs 8

Haltevorrichtung

Scheibenhalterung der Haltevorrichtung 17

Gestell der Haltevorrichtung 17

Basiselement der Scheibenhalterung 18

Haltegabel der Scheibenhalterung 18

Stützelement der Scheibenhalterung 18

Positionierungsanschlag der Haltevorrichtung 17 Detektorhalterung der Haltevorrichtung 17

Scharnier der Scheibenhalterung 18

Rolle der Haltevorrichtung 17

Winkelfixierung der Scheibenhalterung 18

I) erste Oberfläche der Scheibe 1

II) zweite Oberfläche der Scheibe 1

Θ_Ε Einfallswinkel

Θ_Α Beobachtungswinkel

M_max Helligkeitsmittelwert der lokalen Maxima 15

M_min Helligkeitsmittelwert der lokalen Minima 16

l_Bs Intensitätsindex

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe (1 ), wobei zumindest

(a) mindestens ein Analysebereich (4) der Scheibe (1 ) mit linear polarisiertem Licht (5) einer Strahlungsquelle (2) unter einem Einfallswinkel Θ_Ε bestrahlt wird, wobei eine erste Oberfläche (I) der Scheibe (1 ) der Strahlungsquelle (2) zugewandt ist, und mit mindestens einem Detektor (3) ein Bild (6) zumindest des Analysebereichs (4) unter einem Beobachtungswinkel Θ_Α aufgenommen wird,

(b) das Bild (6) einer Auswertungseinheit (7) zugeführt wird und

(c) mittels der Auswertungseinheit (7)

(c1 ) ein Helligkeitsverlauf (8) entlang einer Analyselinie (9) auf dem Bild (6) ausgelesen wird,

(c2) die lokalen Maxima (15) und die lokalen Minima (16) des Helligkeitsverlaufs (8) bestimmt werden und

(c3) ein Intensitätsindex l_Bs durch die Differenz zwischen einem Helligkeitsmittelwert M_max der lokalen Maxima und einem Helligkeitsmittelwert M_min der lokalen Minima bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die der Strahlungsquelle (2) zugewandte Oberfläche (I) der Scheibe (1 ) dem Detektor (3) zugewandt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Licht (5) parallel polarisiert ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Strahlungsquelle (2) eine flächige Strahlungsquelle ist und bevorzugt zumindest eine Polarisationswand umfasst.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Einfallswinkel Θ_Ε und / oder der Beobachtungswinkel Θ_Α von 20° bis 70°, bevorzugt von 40° bis 65°, besonders bevorzugt von 55° bis 60° beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Detektor (3) zumindest eine Kamera mit einem zweidimensionalen Bildsensor, bevorzugt einem CCD- Sensor, umfasst.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die der Strahlungsquelle (2) zugewandte Oberfläche (I) der Scheibe (1 ) die Außenfläche der Scheibe (1 ) ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Scheibe (1 ) Glas, bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas und / oder Kalk- Natron-Glas enthält und bevorzugt eine Dicke von 1 ,0 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt von 1 ,4 mm bis 5 mm aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Helligkeitsverlauf (8) mindestens 3, bevorzugt von 5 bis 20, besonders bevorzugt von 8 bis 15 lokale Maxima (15) enthält.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das in einem Raum mit der Strahlungsquelle (2) als einziger Lichtquelle ausgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Auswertungseinheit (7) zumindest einen Computer mit einer Bildanalyse-Software umfasst.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei der Einfallswinkel Θ_Ε und die Polarisationsrichtung des Lichts (5) in der geometrischen Mitte der zur Strahlungsquelle (2) hingewandten Oberfläche des Analysebereichs (4) gemessen werden.

13. Anordnung zur Messung von Blasstrukturen einer vorgespannten Scheibe (1 ), mindestens umfassend:

- eine Strahlungsquelle (2), die mindestens einen Analysebereich (4) der Scheibe

(1 ) mit linear polarisiertem Licht (5) unter einem Einfallswinkel Θ_Ε bestrahlt, wobei eine erste Oberfläche (I) der Scheibe (1 ) der Strahlungsquelle (2) zugewandt ist,

- mindestens einen Detektor (3), der ein Bild (6) zumindest des Analysebereichs

(4) unter einem Beobachtungswinkel Θ_Α aufnimmt und - eine Auswertungseinheit (7), die das Bild (6) empfängt, einen Helligkeitsverlauf (8) entlang einer Analyselinie (9) auf dem Bild (6) ausliest, die lokalen Maxima (15) und die lokalen Minima (16) des Helligkeitsverlaufs (8) bestimmt und einen Intensitätsindex l_Bs durch die Differenz zwischen einem Helligkeitsmittelwert M_max der lokalen Maxima (15) und einem Helligkeitsmittelwert M_min der lokalen Minima (16) bestimmt.

14. Anordnung nach Anspruch 13, die eine Haltevorrichtung (17) umfasst, welche eine Scheibenhalterung (18) und eine Detektorhalterung (24) bevorzugt auf einem gemeinsamen Gestell (19) enthält.

15. Verwendung einer Anordnung nach Anspruch 13 oder 14 zur quantitativen Messung von Blasstrukturen an vorgespannten Scheiben, bevorzugt an vorgespannten Scheiben in Gebäuden, in Möbeln und Geräten oder in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere Seitenscheiben und / oder Heckscheiben von Kraftfahrzeugen.