Способ контроля полосы прозрачного материала на наличие дефектор и устройство для его осуществления

) 4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ с ОБРЕТЕНИЯ ПИСАН И ПАТЕНТУ 15(54) СПОСОБ КОНТ 1 ОЛЯ ГЮЛОСЫ ПРОЗ 1 АЧНОГО МАТЕРИАЛА НА НАЛИЧИЕ ДЕФЕКТОВИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕС 1 ВЛЕ 1 ПЯ(57) Изобретение относится к сддособу проверки полосы прозрачного материала, в частности листового стекла, на наличие в ленте дефектов,таких как инородные тела или газовыепузыри, в котором проводят зондирование материала по.пдирине сканирующим световым лучом, регистрацию проходящего и/или отраженного лучей ипреобразование их интенсивностей вэлектрические сигналы. Для повышения.1216268 надежности контроля предложено дополнительно регистрировать луч, вы ходящий из торца полосы в процессе сканирования, преобразовывать его интенсивность в электрические импульсы, величину которых использовать для оценки, Устройство для осуществления способа содержит блок сканирования 2, фотоприемники 5 и 6, восИзобретение относится- к способу и устройсту контроля полосы прозрачного материала, в частности листового стекла на наличие дефектов, таких как инородные тела или газовые пузыри.Целью изобретения является повышение надежности контроля путем определения деФектов, не приводящих кповерхностнойдеформации материала, 10 в частности газовых пузырей, расположенных приблизительно в центре полосы материала, таких что они покрыты более толстыми по сравнению с ними слоями материала, 5Если в ленте стекла имеются включения в виде внутреннего пузырькаили мелкого камешка, топопадающийсветовой луч отклоняется во внутреннем пузырьке или на поверхности камешка и направляется дальше в материал. Сам материал действует в этомслучае в качестве световода, Поскольку, как внутренние пузырьки, т,ега.зовые пузырьки, так и включения камешков, в основном, имеют шарообразную форму, то попавший иа них илипроникший в них световой луч отражается по меньшей мере один раз параллельно линии сканирования материала 30и таким путем попадает на правую илилевую кромку полосы материала, гдеон проявляется как кратковременносверкающая светлая световая точка.Обычно листовое стекло имеет вследствие наличия небольших следов железа в стекломассе слегказеленоватую окраску, которая видна лишь прирассмотрении листового стекла с торца. Из-за того, что световой лучдолжен пройти в стекле относительнодлинный путь до момента своего попринимающие отраженный н/или проходящий свет и блок оценки 7. Новымявляется введение по меньшей мереодного дополнительного фотоэлектронного умножителя 8, расположенного уторцовой поверхности полосы 1 науровне линии сканирования зондирующим лучом, 2 с, ф-лы и 9 з.п. Ф-лы,5 ил. явления. сбоку, это стекло действует как цветной светофильтр, т,е, если при наличии зеленой окраски на стекло попадает красный свет, то после прохождения определенного отрезка пути в стекле он под действием фильтра исчезает, иными словами отфильтровывается. Свет с длиной волны, соответствующей окраски стекла, не отфильтровывается, а подвергается лишь обычному поглощению и потому достигает боковых поверхностей с небольшими потерями.Применение излучателя, излучающего свет того же цвета, что и контролируемая полоса материала, дает возможность выбирать излучатель меньшей мощности и тем самым снизить затраты на энергию и материалы, но при этом одновременно достичь оптимального эффекта.Все прозрачные материалы поглоща,ют известную часть проходящего сквозь них света, т,е. при наличии относительно широких полос листового стекла, ширина которых часто превышает 3 м, при появлении внутреннего пузырь ка, т.е. газового пузырька в центре ленты, свет, отраженный от него,. должен пройти расстояние около 1,5 м до одной из двух сторон, прежде чем его уловит фотоэлектрический преобразователь, в частности фотоэлектронный умножитель. Вследствие этого происходит значительное поглощение света, т.е. беэ дополнительного усиления посылаемого фотоэлектронным умножителем импульса нельзя точно судить об уже выявленном дефекте, С другой стороны, при перемещении светового луча по направлению к кромке полосы мате. риала сигнал ошибки становится всеболее отчетливым, в том числе и тогда, когда размер выявленного дефекта остается неизменным и его располо.жение в полосе идентично расположению дефекта, выявленного в центреполосы. К тому же контролируемая полоса материала, т,е. плавающее стекло никогда не бывает чистым на 1003,Это означает, что как на верхнейстороне, так и на нижней стороне мо Огут иметься частички пыли, которыетакже могут отражать луч в стекле. Таким образом, постоянно наблюдается известный уровень шума, причем этот уровень шума изменяется,т,е. при сканировании в центре полосы он значительно меньше, чем присканировании на краю полосы, так чтодефекты в центре полосы могут находиться в пределах уровня шума, наолюдающегося на краю полосы,При этомважно дифференцированно подавлятьуровень шума и учитывать поглощениесо стороны полосы прозрачного материала так, чтобы однородный и равныйпо размеру дефект на краю давал теже электрические сигналы, что и соответствующий дефект в центре полосы материала,Поэтому каждый электрический импульс, соответствующий интенсивности выходящего из торца луча, сравнивают с эталонным значением, соответствующим мгновенному положению светового луча, и по превышению этогозначения судят о наличии дефектов,Эталонное значение вводят в накопитель. Эта форма выполнения рекомендуется в том.случае; когда проверяется лишь один материал, например,один сорт стекла, так что полоса материала не претерпевает изменения изза состава и толщины. В этом случаедостаточно зарегистрировать однаждыэталонную кривую поглощения материала и ввести ее в накопитель. 45Под термином электронные накопители понимают полупроводниковые запоминающие устройства, различающиесяв зависимости от применяемой схемотехники. Помимо регистров сдвига мо Огут применяться постоянные и оперативные накопители или программируемыенакопители. Программируемые накопители представляют собой постоянныенакопители, которые в зависимости 55от технологического процесса имеюттребуемую конфигурацию в двоичномкоде, что, например, может производиться путем выжига опредсленных соединений в полупроводниковой схеме, Это программирование нельзя вернуть в исходйое состояние, т.е. после пуска накопителя невозможно изменение однажды введенной информации и тем самым невозможно и нежелательно изменение его состояния. Как вторая возможность программирования накопителей используется емкость высокоизолированных стробирующих электродов, которые в результате ультрафиолетового облучения разряжают и вследствие повторного приложения соответственно высокого напряжения снова заряжают, т.емогут программироваться.В логическом устройстве блока оценки сравнивают электрический импульс, соответствующий интенсивности выходящего из торца луча, с эталонным значением, соответствующим мгновенному положению светового луча, и по превышешпо этого значения судят о наличии дефектовПри этом можно использовать несколько программных накопителей, соответствующих различным кривым, т.е, различные полосы материала можно проверять согласно предварительному выбору подходящего накопителя. В этом случае целесообразно применять в качестве накопителя оперативные накопители, которые, могут программироваться.Введение эталонной ленты обеспечивает постоянное. получение точнык значений, так как в качестве эталонной ленты применяется идентичная лепта материала.Оценка импульсов осуществляется посредством триггерного порога. Для этого эталонная кривая поглощения вводится в программный накопитель, При использовании этого метода достигается абсолютная независимость от скорости, к тому же он не допускает колебаний. Применение нескольких программных накопителей дает возможность программировать проверку окращенных стекол.Дополнительное расположение одного фотоэлектронного умножителя вдоль контролируемой полосы прозрачного материала позволяет обнаруживать внутренние пузырьки. При этом фотоэлектронный умножитель расположен на уровне линии сканирования световым лучам поверхности материала, поскольку световой луч, попадающий на полосу стекла, отражается в разные сто 276268роны, отрезок, параллельный линииразвертки, является кратчайшим отрезком, так что из всех точек, где световой луч выходит в зоне кромки материала, зона линии сканирования имеет наибольшее значение яркости и темсамым дает наиболее сильный и ясныйсигнал,Свет, направляемый внутренним пузырьком или включением в материале, бвыходит на необработанной кромке полосы материала и здесь рассеивается.Он идет как вбок, так и вверх и вниз,так что его перехват при расположении фотоэлектронного умножителя только сбоку сопряжен с трудностями;Благодаря простому расположению зеркальной поверхности под продольнойкромкой большая часть световой энергии, выходящей из необработанноготорца полосы материала, попадает назеркало и отражается на расположенном над полосой материала фотоэлектронном умножителе, на который дополнительно попадает свет, выходящийнепосредственно вверх, Вследствиеэтого значительно улучшается перехват света.Благодаря выполнению насечек наэталонной ленте при оценке число30сигналов соответствует числу насе-.чек. Каждый сигнал имеет свое значение в зависимости от расстояния доцентра полосы материала, так как помере приближения к концу эталоннойленты, т,е, к ее узкой стороне,по- З 5глощается меньше света и тем самымв фотоэлектронный умножитель поступает более сильный сигнал.Благодаря расположению насечекна одинаковом расстоянии одна от 4 бдругой этот сигнал можно одновременно испольэовать для определенияместоположения дефектов, причем интервал, равный 5-10 мм, позволяетдостичь высокой степени точности при 4выявлении дефектовИатированная полоса вдоль эталонной ленты представляет собой поверхность, образованную в результате пескоструйной обработки, или прозрачную клейкую ленту, нанесенную на эталонную ленту, Как поверхность пескоструйной обработки, так и прозрачная клейкая лента, расположенная под эталонной лентой, дают воэможность для входа света в эталонную ленту и тем самым его передачи к концам и попадания в фотоэлектронный умножитель. В отличие. от ранеерассмотренных насечек в преобразователе не образуется токовый сигнал,а при попадании светового луча наэталонную ленту возникает определенное напряжение, величина которого меняется. Это напряжение является наименьшим тогда, когда световой лучдостигает центра эталонной ленты,где имеет место самое сильное поглощение, По этой причине. по обе стороны от эталонной ленты также установлены фотоэлектронные умножители,поскольку от одного края ленты материала до другого доходит лишь немного световой энергии. Характеристическая кривая умножителей береттаким образом свое начало для каждого из обоих умножителей в центреполосы материала и имеет при этомзначение, которое чуть больше нуляи затем возрастает по мере приближения светового луча к краю полосы.Для оценки общей ширины полосы следует при этом учитывать результаты,полученные с обоих фотоэлектронныхумножителей, в результате чего создается полная характеристическая кривая.На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства, на фиг. 2 - устройство сэталонной лентой на фиг. 3 - расположение зеркальной поверхности подпродольной кромкой полосы, на фиг,4 . -отдельные сигналы от боковых фотоэлектронных умножителей в виде характеристической кривой; на фиг, 5 - кривая с сигналом ошибки, образующаясяв результате контрполярности кривой.Полоса материала 1 движется подблоком 2 сканирования с помощью валков 3, приводимых в действие от электродвигателя 4. Блок 2 сканированиявключает фотоприемник 5 для отраженного света и фотоприемник 6 для пропускаемого света. Оба фотоприемникасоединены с блоком 7 оценки, к которому подведены также фотоэлектронныеумножители 8 и 9, расположенные сбоку от полосы материала.1,Лазерный излучатель 10, находящийся в блоке 2 сканирования, имеетделитель 11 лучей, отражающий отвращающегося круглого зеркала 12 двалуча 13 и 14. Луч 13 отражается в виде световой точки 15, луч 14 - в виде световой точки 16 и вследствиевращения круглого зеркала 12 в качестве сканирующего луча 17 проходитобразом производится оценка при использовании эталонной ленты 18, имеющей матированную полосу или клейкую ленту. При этом свет, проходя вдоль матированной полосы или клейкой ленты, входит в эталонную ленту 18 и выходит из нее на концах 20, где он попадает на фотоэлектронные умножители 21. Вместо импульса здесь образуется напряжение, изменяющееся по мере прохождения эталонного луча, причем это напряжение можно представить .в виде характеристической кривой.На фиг. 4 представлена кривая 38 поглощения, проходящая через пики 39 отдельных импульсов, формируемых эталонным лучом 37 через насечки 19 в эталонной ленте 18. Под кривой поглощения изображена кривая 40 уровня шума. Кривая уровня шума является результатом загрязнения стекла сверху или снизу и не имеет никакого значения. Однако ясно показывает, что на краях ленты уровень шума значительно выше, так что он накладывается на дефекты, которые могут возникнуть в центре полосы,На фиг. 5 показана контрполярность кривой 38 поглощения, полученной над эталонной лентой 18 с клейкой лентой, с расположенной над ней кривой 41 зондирования, На кривой 41 зондирования имеется сигнал 42 ошибки, .абсолютная величина которого меньше, чем значения на краю кривой; Контрполярность образует кривую 43 контрполярности, на которой отчетливо выступает сигнал 42 ошибки. 1, Способ контроля полосы прозрачного материала на наличие дефектов, включающий сканирование полосы по ширине зондирующим световым лучом, регистрацию проходящего и/или отраженного от полосы световых лучей преобразование их интенсивностей в электрические сигналы и определение по величинам сигналов наличия дефектов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, дополнительно регистрируют луч, выходящий иэ торца полосы в процессе сканирования, преобразуют его интенсивность в электрические импульсы, величину которых используют при определении наличия дефектов,7 1276268 8по всей ширине полосы материала 1.Луч 13, отраженный в виде точки 15,одновременно проходит над эталоннойлентой 18 и через насечку 10 входитв нее. У концов 20 эталонной ленты 518 расположено по одному фотоэлектронному умножителю 21 и 22, которыепринимают свет, выходящий из эталонной ленты 18, и передают его в блок7 оценки. 1 ОЕсли в полосе материала 1 появляется дефект в виде внутреннего пузырь.ка 23, то сканирующий луч 17, какотраженный сканирующий луч 24, непопадает на фотоприемник 5, в основном отводится, в качестве световоголуча 25 и 26 проходит вдоль линии27 сканирования к торцовой поверхности 28 полосы материала 1, где он входит в фотоэлектронные умножители 208 и 9, которые направляют полученныйсигнал в блок 7 оценки Фотоэлектронные умножители соединены с блоком 7оценки кабелем 29 или 30, фотоэлектронные умножители 21 и 22 - аналогично кабелем 31 и 32. Электрическаялиния 33 проходит между фотоприемником 5 и блоком 7 оценки.Если сканирующий луч 17 попадаетна внутренний пузырек 23, то свет30отклоняется от внутреннего пузырька23 и выходит в зоне торцовой поверхности 28 полосы материала 1. Поскольку выходящий свет не определен,то в зоне кромки полосы материала 1на передвижной опоре 34 расположенаустановленная горизонтально зеркальная поверхность 35 и установленнаявертикально зеркальная поверхность36, причем обе поверхности установлены так, что они направляют падаю- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и ящий на них свет в фотоэлектронныйумножитель 8, расположенный над кромкой полосы материала.Частичный луч 13 образует на вращающемся круглом зеркале 12 световую 5точку 16. Образованный ею эталонныйлуч 37 зондирует эталонную ленту18 и через насечки 19 входит в нее.Тем самым через каждую насечку 19в фотоэлектронном умножителе 21 про- оизводится сигнал, который регистрируется в блоке оценки и сравниваетсяс соответствующими значениями, определенными с помощью фотоэлектронныхумножителей 8 и 9. При отсутствии 55дефекта в полосе материала 1 определенные значения идентичны, т,е, другот друга не отличаются. Аналогичным10 127 б 2 Ь 8 92. Способ ио и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что сканиронание осуществляют световым лучом того же цвета что и контролируемая полоса,3, Способ ио пи.и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что электрический импульс, соответствующий интенсивности выходящего из торца луча, сравнивают с эталонным значением, соответствующим мгновенному положению светового луча, и по превышению этого значения судят о наличии дефектов. 4, Способ по пп, 1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что из зондирующего Луча дополнительно формируют контрольный световой луч, сканируют им эталонную бездефектную ленту материала, регистрируют свет, выходящий из торца эталонной ленты, преобразуют его интенсивность в электрический импульс, а наличие дефектов определяют путем сравнения эталонного импульса с импульсом, соответствующим интенсивности света, выходящего из торца контролируемой полосы. 5. Устройство для контроля полосы прозрачного материала на наличие де- Зр фектов, содержащее блок сканирования полосы зондирующим световым лучом и фотоприемники, расположенные на пути отраженного и/или проходящего через полосу лучей, соединенные с блоком оценки, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, в него дополнительно введен по меньшей мере один фотоэлектронный умножи тель ра си оложе нный п о 4 О крайней мере у одной торцовой поверхности полосы. б, Устройство по и, 5, о т л ич а ю ш е е с я тем, что фотоэлектронный умножитель расположен на уровне линии сканирования зондирующим световым лучом поверхности материала.7, Устройство по п. 5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введена по меньшей мере одна зеркальная поверхность,расположенная под продольной кромкой полосы, а оптически связанный с ней фотоэлектронный умножитель расположен над продольной кромкой.8. Устройство ио ип. 5-7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введена эталонная лента из бездефектного материала, соответствующая контролируемой полосе по толщине, цвету и составу или идентична ей, длина которой равна ширине полосы, и фотоэлектронные умножители, расположенные у концов ленты.9. Устройство ио и, 8, о т л ич а ю щ е е с я тем, что эталонная лента снабжена насечками, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга параллельно контролируемой полосе.1 О. Устройство ио п, 9, о т - л и ч а ю Ш е е с я тем, что насечки расположены на расстоянии друг от друга 5-10 мм.11, Устройство по п, В, о т л ич а ю ш е е с я тем, что эталонная лента снабжена матированной полосой вдоль всей длины.Приоритет и о и у н к т ам: 29,07.81 по ип, 1, 2, 5, б 22,06,82 по ии, 3, 4, 7-11, 276268ж 778арственногозобретенкйЖ, Рауш каз 6586/60 Тир ВНИИПИ Госу по делам 13035, МоскваПодписноеомитета СССР открытиикая наб., д, 4/ Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектна