SE450602B - Anordning for detektering av fel i en i rorelse varande materialbana - Google Patents

Description

450 602 umaterialet, felens relativa storlek, huruvida samma fel upp- träder upprepade gånger eller icke, identifiering och icke räknande av uppträdandet av samma fel i materialet vid på varandra efterföljande svep över detta, räkning av felen på föreskrivet sätt etc. Även om användandet av.en enda svepstrâle befunnits 'mycket framgångsrikt vid granskning av materialbanor på ett snabbt och effektivt sätt, erhålles genom användandet av en enda svepstråle i vissa avseenden begränsad information vad gäller typen av och egenskaperna hos ett visst slags fel._Vis-l sa defekter kan icke detekteras av en enda källa, exempelvis om källan icke är av korrekt våglängd för att reflekteras, genomsläppas genom eller spridas av det fel, som skall detek- 2 teras. Vidare måste nödvändigtvis varje storleks- och form- information alstras medelst flera överfaringar av samma stråle_. över det aktuella felet, varvid informationen lagras och jäm-'É föres vid efterföljande svep, vilken procedur ökar osäkerheten i detekterings- och korrelationsprocessen. U _ Föreliggande uppfinning syftar till att erbjuda en apparat för granskning av i rörelse varande materialbanor, vilken uppvisar klara fördelar i jämförelse med tidigare be- gagnade anordningar med en enda källa genom att-ge skiljaktlig liksom större mängd information avseende det under granskning- varande materialet. Anordningen skall samtidigt kunna detek- tera olika typer av fel och skall i sig erbjuda redundans i verklig tid för âstadkommande av större säkerhet i felde- tekteringsprocessen. Svephastigheten fördubblas genom hopflät- ning av svep av två källor i en riktning nedåt med avseende -på banan. Jämförelser i verklig tid utföres med avseende på felinformationen, varigenom behovet av lagring och jämförelse av felinformation såsom vid tidigare kända anordningar med en enda källa elimineras. Anordningen skall automatiskt kunna be- stämma den optimala källan för granskning av ett material.

Anordningen för granskning medelst svep av flera laser- källor enligt uppfinningen är anordnad att detektera fel i en i rörelse varande materialbana genom samtidigt svepning av ett flertal laserstrâlar med utnyttjande av ett gemensamt svep- organ över en i rörelse varande materialbana, som skall grans- LSU 1602 I .kas- Mottagande organ är anordnade för uppsamlande av laser- strålningen från den under granskning varande materialbanan.

De mottagande organen innefattar därtill kopplat selektivt detektororgan för alstrande av signaler, som är baserade på intensiteten hos den_stràlning, som tillföres detektorn av mottagaren. Laserstrâlarna kan vara av olika våglängder, upp- visa olika träffpunktsstorlekar och/eller kan vara åtskilda av ett fast avstånd i svepriktningen eller i banans rörelse- riktning. Detektorerna kan vara selektivt känsliga för olika 1 våglängder för laserstrålarna för att ge noggrann lägesinfor- mation om uppträdandet av ett materialfel i enlighet med lä- get för träffpunkten för en viss källa på materialet.

Genom användande av olika våglängder och olika storle- kar för strålens träffpunkt eller sveppunkt kan på fördelak- tigt sätt olika typer av fel, som ioke skulle detekteras vid begagnande av en enda källa, detekteras med begagnande av flera källor. Vidare kan det noggranna läget för flera fel rapporteras. En gemensam ljussamlande anordning eller mottaga- re kan begagnas med lämpliga optiska filter för separering av de med varje typ av källa förbundna signalerna. Genom separe- ring av källorna med ett fast inbördes avstånd i svepriktning-' en erhålles redundans, vilket ger större säkerhet vid feldetek- teringsprocessen_än vad som kan ernås med en enda källa. Genom. att källorna separeras i banrörelsens riktning kan uppträdan-. det av fel i verklig tid omedelbart noteras, då två detekte- ringar sker samtidigt, vilket normalt, vid användandet av en enda stråle, skulle kräva lagring av det första uppträdandet av felet jämfört med det andra uppträdandet av felet vid ett efterföljande svep över samma område. Flerstråleanordningen eliminerar denna osäkerhet. Vidare kan vissa produkter bäst granskas med avseende på fel, då de belyses med ljus inom ett valt vâglängdsområde, vilket underlättas av förekomsten av g en multipel källa, där signalernas styrka automatiskt bestäm- 'mer den bästa källan för granskningen av produkten ifråga. >Uppfinningen förklaras närmare i det följande med hän- visning till bifogade ritningar.

Fig. 1 visar_schematiskt en granskningsanordning för svep av flera laserkällor enligt uppfinningen, 450 602- fig. 2 är en vy framifrån av en typ av mottagare, som kan begagnas vid utövandet av uppfinningen, då tvâ laserstrå- lar av olika våglängder begagnas, fig. 3 visar schematiskt en annan utföringsform av an- .ordningen enligt uppfinningen, 'fig. 4 är en vy framifrån av en annan.typ av mottagare, som kan begagnas tillsammans med anordningen enligt fig. 3, där tre selektiva detektorer begagnas, och fig. 5 är ett schema, som visar tre laserkällor, var och en av vilka kan fokuseras var för sig och samtidigt syepas enligt uppfinningen.

I nedanstående beskrivning har varandra motsvarande element samma hânvisningsbeteckningar. Vid den i fig. 1 visa- de_anordningen alstrar lämpliga laserkällor 10 och 14 laser- strålar 12 respektive 16, vilka via avlänkande speglar 18 och 20 tillföres ljuset formande optiska bänkar 22 respektive 24.

Sedan laserstràlen 12 passerat genom ett fokuserande, strålen vidgande organ i den optiska bänken 22, reflekteras den av en försilvrad spegel 30 samt tillföres ett dikroiskt element 36 i den optiska bänken 24. Sedan laserstrålen 16 passerat genom ett fokuserande, strâlen vidgande organ 33 i den optis- ka bänken 22 tillföres även denna det dikroiska elementet 36, och denna strålen jämte laserstrålen 12 tillföres en svepan- ordning 40. I Svepanordnignen 40 utgöres av en konventionell, fler- sidig med speglande ytor försedd polygon, som i fig. 1 visas med tolv sidor. Svepanordningen 40 kan givetvis innefatta varje organ, som kan svepa laserstrålarna över ytan av det material, som skall granskas, exempelvis en svängande spegel, en roterande spegel, en flersidigt spegelbelagd trumma eller i annan lämplig avlänkningsapparat. Svepanordningen sveper la- serstrålarna 12 och 16 samtidigt och på repeterande sätt över_ materialbanan 42 under granskning, vilken kontinuerligt rör ' sig i den av pilen visade riktningen. Strâlarna följer en sveplinje 44 över materialbanan 42. Om strålarna är inbördes förskjutna i banrörelsens riktning, svepes ett flertal linjer' 44 samtidigt över banan.

Ljus eller laserstrålning, som passerar genom banan 42, 4. 50 tillföres en mottagare 46, vilken i fig. 1 visas såsom en strålningsledande stav 46. Lämpliga optiska organ, exempel- vis ett par cylindriska linser (icke visade) kan begagnas för att rikta ljuset från banan 42 till den ljusledande sta- ven 46. Denna är försedd med en diffunderad remsa 47 för sprid- ning av strålningen i staven-för förhindrande av att denna ' passerar genom staven eller reflekteras direkt tillbaka och ut ur staven. Följaktligen reflekteras strålningen från banan av stången 46 innantill längs stången till lämpliga detek- torer 48 och 50, exempelvis fotomultiplikatorrör, vilka de- tekterar det dessa tillförda ljuset. Detektorernas 48 och 50 utsignal tillföres en elektronisk behandlingsanordning 52, vilken diskriminerar, räknar, sorterar etc. de fel, som före- ligger i det under granskning varande materialet. Vid varje givet tidsögonblick under svepet ger detektorerna 48 och-50_ en utsignal, vilken är proportionell mot transmissionen av laserljusfläcken på det material 42, som laserstrålarna träf- far. Fel, som uppträder i det under granskning varande mate- rialet, ändrar detektorernas 48 och 50 utsignal på grund av materialets transmissionsegenskaper, varigenom möjlighet er- hâlles för indikering av fel i materialet. Signalerna till- föres den elektroniska behandlingsanordningen 52, vilken kan innefatta en eller flera feldiskriminatorer för detektering och ytterligare behandling av felen i materialet.

Den i fig. 1 visade anordningen arbetar med trans- mission, varvid mottagaren 46 uppsamlar strålning, som passe- rar genom banan, och uppfinningen belyses på detta sätt för enkelhetens skull. Givetvis kan en reflekterande anordning begagnas, och i detta fall skulle mottagaren 46 vara placerad ovanför banan 42.för mottagande av strålning, som reflekteras från banans 42 yta. Huruvida transmission eller reflektion be- gagnas beror på den typ av material, som är föremål för gransk- ning, liksom på den typ av fel, som man önskar detektera. I Följaktligen beror användandet av en anordning, som arbetar med transmission eller med reflektion, på tillämpningen ifråga.

De optiska bänkarna 22 och 24 fokuserar laserstrâlarna 12 och 16 och kan innefatta två linssystem. De optiska bänkar- nas 22 och 24 fokuserande, strålvidgande organ 27 respektive 4_50 602 33 innefattar plankonkava negativa linser 26 och 32 samt bi- konvexa linser 28 respektive 34. Den vidgade och fokuserade strålen tillföres från den optiska bänken 22 via den försilv- rade spegeln 30 till den optiska bänkens 34 dikroiska element 36, medan den fokuserade strålen 16 samtidigt tillföres det dikroiska elementet 36 genom det strålen vidgande elementet 33. De negativa linselementen 32 och 26 är justerbara för reg- lering av ljusfläckens storlek och för tillåtande av använ- dandet och svepningen av strålar av olika ljusfläcksstorlek.

Polarisatorer 25 och 31 kan även begagnas för justering av strålens styrka. Även om den visade anordningen arbetar fördelaktigt även då källorna 10 och 14 har samma våglängd, erhålles ett maximalt fördelaktigt arbetssätt, då källorna har olika våg- längder. Då olika våglängder begagnas, kan en gemensam ljus- samlande mottagare begagnas såsom visas i fig. 2, varvid se- parata optiska filter 53 och 54 utnyttjas för separering av de med de båda källorna förbundna signalerna. Alternativt kan detektorerna 48och S0 själva vara Våqlänädskänsliqê- Följâktli' genkan genom begagnande av selektiva detektorer, filtrerade el- ler på annat sätt selektiva, olika typer av fel liksom deras lägen längs sveplinjen identifieras. Eftersom många gransk- ningsanordningar kräver rapportering av det noggranna läget för felet, tillförsäkrar den gemensamma svepapparaten denna funktion för båda källorna, när dessa selektivt kan identifie- ras.

Anordningen kan även begagnas för detektering av vissa__ typer av fel, vilket bäst utföres med en mycket liten ljus- fläck. Den ena av laserkällorna kan fokuseras i detta syfte.

Så t.ex. kan andra typer av fel bäst detekteras med en större ljusfläck eller en ellips. Den andra källan kan-anordnas att fylla detta krav, och eftersom olika våglängder begagnas, kan felen samtidigt och selektivt detekteras och behandlas med utnyttjande av samma elektroniska behandlingskretsar.

Såsom exempel på arbetssättet med tvâ våglängder kan laserkällan 10 vara en helium-neonlaser, som alstrar en stråle 12anrvâglängden 6328 A, vilket är rött ljus, medan den en la- serstrâle 16 alstrande laserkällan14 kan vara en argonkälla, 4so*eo2 som kan avstämmas till en blå våglängd, 4880 A,eller en grön_ _ våglängd, 5145 A. Andra typer av lasrar kan begagnas för alstrande av andra våglängder, och typen begagnad laser beror på tillämpningen.

Fig. 3 visar användandet av tre laserkällor 60, 62 och 64. Laserkällorna 60 och 62 sänder ut strålar via ett dikroiskt element 65 till en spegel 67 genom den optiska bänken 68, det diokroiska elementet 71 samt från en spegel '72 till svepanordningen 40. En annan laserkälla 64, som har formen av en fasttillståndslaser, sänder en stråle via den optiska bänken 66 från en spegel 70 och det dikroiska elemen- tet 71 till spegeln 72 samt till svepanordningen 40, däri samtliga tre laserkällor 60, 62 och 64 samtidigt svepes över det material, som skall granskas, med begagnande av den ge- mensamma svepanordningen 40. Fasttillståndslasern 64 kan vara en infrarödkälla med en våglängd av 820 nanometer. Den optis- ka bänken 66 kan innefatta ett mikroskcpobjektiv för kollime- ring av infralaserkällan 64. Detekteringsanordningen kan in- nefatta en infraröddetektor. \ Fig. 4 visar ett mottagararrangemang för separat de- _ tektering av de tre olika källorna och innefattar detektorer ¿ 76, 80 och 82. Ett filter 74 är placerat mellan den strålning- ningen ledande staven 46 och detektorn 76 för att göra detek-i torn selektiv för en viss våglängd, medan ett dikroiskt ele- ment 78 är placerat på den ljussamlande stavens 46 andra än- de för selektivt tillförande av olika våglängder av den sam- lade strålningen till detektorerna 80 och 82, varigenom se- parata detektorer för varje våglängd erhålles. Det är även tydligt, att ett dikroiskt element och två detektorer kan begagnas i stället för detektorn 76 och filtret 74 för ut- nyttjande av fyra vâglängder och för separat detektering av dessa.

Fig. 5 visar användandet av tre laserkällor 60, 62 och 64, var och en med sin optiska bänk 84, 86 respektive 88 för åstadkommande-av separat och oberoende fokusering av varje' stråle. Denna uppställning kan liksom andra begagnas enligt uppfinningen, där granskningsanordningen skall utnyttjas.

De fördelar, som uppnås genom begagnande av olika ljus- 450 602 fläcksstorlek och olika våglängder för detektering av olika typer av fel och möjlighet till noggrann bestämning av felens belägenhet på den under svepning varande materialbanan har redan påpekats. Andra klara fördelar finnes även; Exempelvis kan de olika källorna utnyttjas för alstrande av_en ljusfläck av samma storlek, varvid dock ljusfläckarna är åtskilda i svepningsriktningen med ett bestämt avstånd. En sådan anord- ning ger genom att åstadkomma ett flertal ljusfläckar, som sveper samma område, en redundans, vilken tillförsäkrar hög- re säkerhet i feldetekteringen än vad som erhålles genom_svepr ning över felet medelst en anordning med en enda källa. l En annan klar fördel kan uppnås genom separering av laserstrâlfläckarna i banans rörelseriktning. Exempelvis be- skriver den amerikanska patentskriften 3 900 265 elektronisk behandling, vid vilken ett fel, som uppträder vid separata svep i samma läge, räknas såsom ett fel; För utförande av detta måste felinformationen_1agras och jämföras med felinfor- mation, som mottages vid successiva sveplinjer. Med tillämpan- de av föreliggande uppfinning räknas ett sådant fel endast _ om två eller flera detekteringar sker samtidigt, så att korre1 leringarna föreligger i verklig tid. Varje osäkerhet i lag- ring och korrelering av lagrade data elimineras sålunda.

Blandövriga fördelar med användandet av ett flertal källor för olika våglängder är färgdetektering. Eftersom vis- sa produkter bäst granskas med avseende på fel, då de belyses¿ medelst en vald våglängd, kan förhandenvaron av ett flertal källor utnyttjas för automatisk bestämning av vilken källa, som är optimal för granskningen av ett särskilt material, och denna särskilda källa kan utnyttjas för behandling av felen i det på detta sätt granskade materialet. Många ytterligare tillämpningar är fördelaktiga vid utnyttjandet av en feldetek- teringsprocess, som utföres med ett flertal källor, och de ovan givna exemplen är sålunda endast belysande. V De beskrivna utföringsformerna av uppfinningen kan på många sätt modifieras och varieras inom ramen för denna.

Claims (4)

9 PATENTKRAV

1. Granskningsanordning för detektering av fel i en i rörelse varande materialbana (42), k ä n n e t e c k n a d av ett roterande, med flera speglande sidor försett sveporgan (40) som är anordnat att samtidigt och tvärs banans (42) rörelseriktning över banan svepa ett flertal laserstrålar (12, 16), som alstras av ett flertal laserstrålningskällor (lQ, 14, 60,_62, 64), vilka är anordnade att utsända strålning av inbördes olika våglängder, optiska organ (30, 36, 65, 67, 70- 72) för riktning av laserstrålarna mot sveporganet, varvid laserstrålarnas svepning tvärs banans rörelseriktning samt banans rörelse tillförsäkrar, att hela banan fullständigt svepes, samt en nära banan plaoerad ljusledande stav (46) som är anordnad att uppsamla den av staven via banan mottagna laserstrålningen och att överföra denna till detektororgan (48, S0, 80, 82), som är kopplade till stavens ändar och som är anordnade att alstra signaler, som dels är relaterade till den mottagna laserstrålningens intensitet, dels innehåller egenskaper, vilka är relaterade till var och en av laserstrålningskällorna och dels används för att detektera och karaktärisera felen i materialet.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att lasertrålningskällorna (10, 14, 60, 62, 64) är förbundna med Organ (22, 24, 26-28, 32-34, 66, 68, 84, 86, 88) för att ge laserstrålarna valda, längs strålarna företrädesvis likformiga men företrädesvis inbördes olika stora tvärsnitt, så att de på banan projicerade strålningsfläckarna företrädesvis har inbördes olika diametrar.

3. Anordning enligt något av de föregående kraven, k 3 n- n e t e c k n a d av att strålningsvägarna från laserstrål- ningskällorna (10, 14, 60, 62, 64) är så anordnade, att laserstrålarna sveper banan (42) med ett inbördes fast avstånd längs en sveplinje (44L 4s0[6o2 10

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k~ n a d av att strålningsvägarna från laserstrålnngskällorna (10, 14, 60, 62, 64) är så anordnade att laserstrålarna sveper banan (42) längs sveplinjer (44), som är inbördes åtskilda med ett fast avstånd i banans rörelseriktning. ö: UL'