DE2338295A1

DE2338295A1 - Vorrichtung zum auffinden von fehlern in flaechen

Info

Publication number: DE2338295A1
Application number: DE19732338295
Authority: DE
Inventors: Graham Morley Clarke
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1972-07-29
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1974-02-07
Also published as: DK136281C; JPS5433550B2; IT990024B; JPS4986084A; US3836261A; DE2338295C2; GB1436124A; FR2195346A5; DK136281B; NO134926B; NO134926C

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. HANS LEYH

München 71, Melchiorsir. 42

Unser Zeichen: A 12 693

EBBEANTI LIMITED, Hollinwood, Lancashire, England

Vorrichtung zum Auffinden von Fehlern in Flächen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffinden und Feststellen von Fehlern oder Flecken auf gegenüberliegenden Seiten eines im wesentlichen ebenen Gegenstandes, zum Beispiel einer Bahn oder eines Bandes, mit einer Abtaststation, die relativ zu der Bahn in einer parallelen Ebene beweglich ist und die eine Quelle einer elektromagnetischen Strahlung aufweist, ferner mit Einrichtungen zum Fokussieren des Strahles auf den Gegenstand, Abtasteinrichtungen, um den Strahl wiederholt quer über den Gegenstand zu führen und Einrichtungen zum Aufnehmen der von dem Gegenstand diffus reflektierten Strahlung, um ein Ausgangssignal abzugeben, das sich abhängig von Änderungen der Intensität der empfangenen Strahlung ändert.

Es sind Detektoren zum Feststellen von Fehlern oder Flecken bekannt, bei denen Licht mit hoher Intensität, zum Beispiel aus einer Xenon-Lampe oder von einem Laser zu einem schmalen Strahl fokussiert wird, der auf eine sich bewegende Fläche trifft, wobei der Strahl quer zur Bewegungsrichtung dieser P/läche bewegt wird. Das von der Fläche zurückgeworfene Licht wird aufgefangen und

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durch einen Photodetektor aufgenommen, wobei eine Veränderung dieses empfangenen Lichtes eine Änderung der Intensität des reflektierten Lichtes aufgrund einer mit Stehlern behafteten Oberfläche anzeigt.

Derartige Detektoren werden verwendet zum Peststellen von Fehlern in einer Fläche einer Bahn oder eines im wesentlichen ebenen Gegenstandes und sie sind so angeordnet, daß die Abtast grenzen des Strahles mit den Händern der Bahn übereinstimmen. Zum Auffinden von Fehlern in der anderen Oberfläche ist es hierbei notwendig, entweder die Bahn erneut mit dieser Oberfläche an dem Detektor vorbeizuführen oder einen zweiten Detektor für die zweite Oberfläche vorzusehen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Feststellen von Fehlern auf beiden Seiten eines im wesentlichen ebenen Gegenstandes oder einer Bahn oder eines Bandes zu schaffen, ohne daß diese Bahn erneut durch den Detektor hindurchgeführt werden muß.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Abtaststation bezüglich des abzutastenden Objektes so angeordnet ist, daß der Strahl in einer Sichtung senkrecht zur Objektebene abtastet, wobei in der Bahn des Strahles ein Satz reflektierender Flächen angeordnet ist, die an jede der beiden Flächen des Objektes angrenzend angeordnet und zur Objektebene geneigt sind, so daß bei jeder Abtastung der Strahl von jeder reflektierenden Fläche reflektiert wird, um^die gegenüberliegenden Flächen des abzutastenden Gegenstandes quer zu der Bewegungsrichtung abzutasten.

Sine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch im Schnitt eine bekannte Vorrichtung zum Auffinden von Fehlern in der Fläche einer sich bewegenden Bahn zeigt.

Fig. 2 zeigt schematisoh im Schnitt eine Vorrichtung nach der Erfindung zum Auffinden von Fehlern in beiden Flächen einer bewegten Bahn.

Fig. 3 und 4 zeigen jeweils eine modifizierte Form der Vorrichtung nach Fig. 2, und

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Pig. 5 zeigt in Draufsicht die Vorrichtung nach .Pig. 4 mit einer modifizierten Anordnung der reflektierenden Flächen.

Bei der Vorrichtung nach Pig. 1 wird Licht oder eine Strahlung nahe beim sichtbaren Bereich aus einem Laser 2 durch eine Fokussiereinrichtung 3 fokussiert und in Form eines Strahles auf eine Fläche 4 gerichtet mit Hilfe einer reflektierenden Facette eines mit einer Vielzahl von Ebenen versehenen Spiegels 5. Der Spiegel 5 dreht sich um eine Achse parallel zu den Ebenen seiner Facetten, so daß jede Facette bei ihrer Bewegung den Strahl unterbricht und ihn quer über die abzutastende Fläche führt. Wenn die Fläche senkrecht zur Zeichenebene bewegt wird, werden diese Bewegung und die Drehzahl des Spiegels 5 entsprechend eingestellt, so daß der Strahl die Fläche in Form eines Easters mit gewünschtem Zeilenabstand überstreicht. Das von der Fläche 4 diffus reflektierte Licht wird von einem Photodetektor 6 aufgefangen. Wenn der eng fokussierte Strahl über einen Fehler auf der Fläche läuft, ändert sich die Lichtmenge, die mit der Frequenz des einfallenden Lichtes reflektiert wird und die entsprechende Änderung des Ausgangssignales des Photodetektors wird als Anzeige der Lage und der Größe des Fehlers in einem dem Detektor nachgeschalteten Apparat verarbeitet.

Bei dem erfindungsgemäßen Detektor nach Fig. 2 ist die Abtaststation 1 ähnlich aufgebaut wie in Fig. 1 und gleiche Teile haben dieselben Bezugszeichen.

Der Detektor hat zwei ebene Spiegel 8 und 9, deren reflektierende Flächen senkrecht zueinander liegen und in der Bahn des Strahles vom Spiegel 5 angeordnet sind. Die zu untersuchende im Schnitt gezeigte Bahn 10 wird an der Abtaststation parallel zur Drehachse des Spiegels 5 und senkrecht zur Zeichenebene vorbeigeführt, wobei die Ebene der Bahn den Winkel zwischen den Spiegeln 8 und 9 halbiert.

Im Betrieb wird der Lichtstrahl des Lasers durch den sich drehenden Spiegel 5 in Richtung des Pfeiles 11 reflektiert,und zwar innerhalb der gestrichelten Grenzlinien 12 und 13. V/enn der Strahl während des ersten Teiles der Abtastung von links nach rechts läuft, fällt er auf den Spiegel 8 und wird auf die Fläche 14 der Bahn 10 reflektiert, wobei er diese Fläche in Richtung des Pfeiles 15 überstreicht und abtastet. Das auf die Fläche

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treffende Licht wird diffus in allen Richtungen reflektiert und ein Teil des Lichtes fällt auf den Spiegel 8 und wird von diesem etwa in Richtung des Spiegels 5 reflektiert. Benachbart zu dem Spiegel 5 ist ein ebener Spiegel 6' angeordnet, der dazu dient, das reflektierte Licht auf den Photodetektor 6 umzulenken. Während des zweiten Seiles der Abtastung fällt der Strahl auf die Fläche des Spiegels 9 und wird von diesem zur Oberfläche 16 der Bahn 10 reflektiert und er läuft über diese Fläche in Richtung des Pfeils 17. Hierbei wird das von der Oberfläche diffus reflektierte Lioht durch die Spiegel 9 und 6* zum Photodetektor 6 reflektiert. Auf diese Weise werden beide Flächen der Bahn in entgegengesetzten Richtungen abgetastet.

Fig. 3 zeigt eine alternative Anordnung, bei der eine Vielzahl von Paaren geneigter Spiegel aneinander angrenzend in Richtung der Abtastung des einfallenden Strahles angeordnet ist. Diese Anordnung eignet sich zur Abtastung von Fehlern in den Flächen von Bahnen, die schmal bezüglich der Breite der Abtastung sind. Der Strahl vom Spiegel 5 tastet zwischen den Stellungen ab, die durch die gestrichelten Linien 12· und 13" gegeben sind und er wird nacheinander auf die Spiegel 8¹, 9¹, 8², 9², 8⁵ und 9⁵ gelenkt. Wenn der Abtaststrahl von den Spiegeln 8 und 9 auf jede der Bahnen 18 , 18 und 18^ reflektiert wird, tastet er beide Oberflächen jeder Bahn nacheinander in Richtung derPfeile 15^f und 17' senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung ab. Das von den Flächen diffus reflektierte Licht wird durch die Spiegel zum Photodetektor reflektiert.

Diese Anordnung eignet sich für Bahnen, die in ihrer Position durch eine Spannung gehalten werden können, die durch die Transporteinrichtungen aufgebracht wird und sie hat den Vorteil, daß die beiden Flächen jeder der Bahnen abgetastet werden, ehe der Strahl zur nächsten Bahn übergeht.

Eine weitere alternative Ausführungsform zeigt Fig. 4. Hier ist nur ein Seil de rotierenden Spiegels 5" als Quelle eines Abtaststrahles zwischen den Grenzlinien 12" und 13" gezeigt, wobei die ebenen Spiegel 19 und 20 den Spiegeln 8 und 9 entsprechen. Bei dieser Ausführungsform werden die Bahnen 21 parallel zueinander und in derselben Ebene bewegt, die den Winkel zwischen den Spiegeln 19 und 20 halbiert. Die Bahnen werden senkrecht zur Zeichen-

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ebene der Figur transportiert und der Lichtstrahl bewegt sich in der Zeichenebene in Richtung des Pfeiles 22.

Der Betrieb ist im wesentlichen derselbe wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2, das heißt während des ersten Teiles der Abtastung wird der Strahl vom Spiegel 19 reflektiert und tastet die untere Fläche sämtlicher Bahnen 21 nacheinander in Richtung des Pfeiles 23 ab, während im zweiten Teil der Abtastung der Strahl vom Spiegel 20 reflektiert wird und nacheinander die obere Fläche sämtlicher Bahnen 21 in Richtung des Pfeiles 24 abtastet.

Das von den Fläohen der Bahnen diffus reflektierte Licht wird durch die Spiegel 19 oder 20 zum Detektor 6 (in Fig. 4 nicht gezeigt) zurückgeworfen.

Im Betrieb 1st es unter Umständen möglich, daß sich Staub auf den Spiegelflächen absetzt und eine Rückstreuung des einfallenden Strahles bewirkt, was fälschlicherweise zu einer Anzeige von Fehlern führen könnte. Um dies zu vermeiden, sind die Wege des einfallenden und des reflektierten Lichtes in Bewegungsrichtung der abzutastenden Bahnen versetzt oder verschoben, wie in Fig. gezeigt ist.

Der Spiegel 20 ist in zwei Teile 20* und 20" getrennt, die sowohl zueinander wie auch zur Ebene der abzutastenden Bahnen geneigt sind. Das vom rotierenden Spiegel 5" einfallende Licht, das einen Strahl 25 bildet, wird vom Spiegel 20· auf die Oberfläche einer Bahn im Punkt 26 geworfen. Das von der Bahn diffus reflektierte Idoht wird vom Spiegel 20" in Richtung zum Photodetektor 6 reflektiert. Der einfallende und der reflektierte Strahl sind auf diese Weise in Bewegungsrichtung der Bahn getrennt. Um eine vollständige Trennung zu erreichen, sind die Lichtstrahlen duroh eine Zwischenwand 27 getrennt. Eine entsprechende Anordnung (nicht gezeigt) wird für den Spiegel 19 benutzt. Anstelle der Bahnen kann auch eine Folge von im wesentlichen ebenen Einzelobjekten untersucht werden, wenn diese Objekte zu einer Achse In ihrer Ebene symmetrisch sind, wozu sich die Anordnung naoh Fig. 4 eignet, wobei die Objekte auf einem Förderband 28,das mit öffnungen versehen ist, transportiert werden, so daß sie von beiden Seiten abgetastet werden können.

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In einer modifizierten Form der optischen Anordnung (nicht gezeigt) können gekrümmte Spiegel verwendet werden, um eine konstante Weglänge für den einfallenden Lichtstrahl während der Abtastung zu erreichen, wobei der Strahl scharf auf die abzutastenden Oberflächen fokussiert wird. Bei sehr kleinen Gegenständen oder schmalen Bahnen können die Anordnungen nach den Pig· 3 und 4 kombiniert werden, so daß eine Vielzahl von Spiegelkombinationen entsteht, wobei jedes Paar geneigter Spiegel an gegenüberliegenden Seiten einer Vielzahl von Objekten oder Bahnen nebeneinander angeordnet 1st.

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Claims

A 12 693 Patentansprüche

/ 1 · ,,Vorrichtung zum Peststellen von Fehlern auf gegenüberliegenden Flächen eines im wesentlichen ebenen Gegenstandes oder einer Bahn, mit einer Abtaststation, die relativ zu der Bahn in einer parallelen Ebene bewegbar ist und eine Strahlungsquelle für eine elektromagnetische Strahlung besitzt, einer Einrichtung zum Fokussieren des Strahles auf den abzutastenden Gegenstand, einer Einrichtung, um den Strahl wiederholt quer über den Gegenstand zu führen und mit einer Einrichtung zum Empfang der von dem Gegenstand diffus reflektierten Strahlung, wobei ein Ausgangssignal abgegeben wird, das sich abhängig von Änderungen der Intensität der empfangenen Strahlung ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststation bezüglich des Gegenstandes so angeordnet ist, daß der Strahl den Gegenstand normal zu dessen Ebene abtastet und daß . in der Bahn des Strahles ein Satz reflektierender Flächen angeordnet ist, die angrenzend an jede der gegenüberliegenden abzutastenden Flächen angeordnet und zur Ebene des abzutastenden Gegenstandes so geneigt sind, daß der Strahl von jeder der reflektierenden Flächen nacheinander auf die beiden Flächen des abzutastenden Gegenstandes reflektiert wird, um diese quer zu der relativen Bewegungsrichtung abzutasten·
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei reflektierende Spiegel (8, 9) vorgesehen sind, von denen je einer bezüglich jeder Fläche des abzutastenden Gegenstandes' (10) so angeordnet ist, daß die Ebenen der Spiegel (8, 9) sich in einer Linie schneiden, die in der Ebene des Gegenstandes (10) liegt und sich in Richtung der Relativbewegung erstreckt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des abzutastenden Gegenstandes zwei Spiegel (20', 20") angeordnet sind, die relativ zueinander und in gleichem Maße zu der abzutastenden Fläche geneigt und in Bewegungsrichtung des Gegenstandes im Abstand

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voneinander angeordnet sind, derart, daß der Abtaststrahl von einem Spiegel des Paares auf die abzutastende Fläche reflektiert wird und die von der Fläche reflektierte Strahlung durch den anderen Spiegel dieses Paares zu der Empfangseinrichtung reflektiert wird.
4· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Spiegel so angeordnet sind, daß eine Vielzahl von nebeneinander in einer Ebene angeordneten Gegenständen abtastbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Vielzahl von Gruppen von reflektierenden Spiegeln vorgesehen ist, die aneinander angrenzend in Richtung der Abtastung so angeordnet sind, daß der Abtaststrahl nacheinander auf die Spiegel fällt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen ebene Spiegel sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Laser ist.

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