WO2007137835A2 - Verfahren und anordnung zur erfassung der optischen qualität einer transparenten scheibe - Google Patents

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    • G01N2021/9586—Windscreens

Definitions

  • the present invention relates to a method and an arrangement for determining the optical quality of a transparent pane and more particularly relates to a method and an arrangement for detecting deflection angles and / or refractive values of a transparent pane by means of a raster projection method in which a raster passes through the pane to be tested - is shown by.
  • panes for vehicle glazing especially windshield and rear windows, is of great importance since articles must be observed through the panes.
  • the optical quality of a transparent pane is essentially determined by the wedge angle (angle between the parallel pane surfaces) of the pane and its refractive index. More specifically, the wedge angle causes a deflection of the passing light rays and thus an apparent displacement of the observed objects, while the refractive index causes the observed objects to appear distorted. This will be explained in more detail with reference to FIG. In Fig. 3, light rays passing through a transparent panel are schematically shown. The light rays are incident on the disk at an angle of incidence ⁇ to the normal direction. When the light rays exit the disc, each light beam is displaced in a direction y perpendicular to the direction of incidence and optionally exits in a direction of failure different from the direction of incidence. The difference angle between incidence and exit directions is defined as the deflection angle ⁇ ⁇ . This depends on the wedge angle of the disc, the disc curvature and the angle of incidence ⁇ of the light rays.
  • FIG. 3 an inhomogeneous disk is shown schematically, wherein for purposes of illustration two incident on a bubble-shaped thickening of the disk light rays are shown.
  • the two light beams have an offset in the direction perpendicular to the direction of incidence y when hitting the disc. Due to the bubble-shaped thickening of the disk and the consequent optical inhomogeneity of the disk, the two light beams exit the disk with different deflection angles ⁇ ⁇ , which leads to a non-zero deflection angle difference ⁇ ⁇ between the two light beams.
  • a measure of this is the refractive power D ⁇ measured in diopters (1 m -1 ), which shows the change in the deflection angle ⁇ ⁇ of two when hitting the disk in FIG indicates a direction perpendicular to the direction of arrival perpendicular direction y offset light rays.
  • Such optical inhomogeneities reduce the optical quality of the disk and make it even unusable for certain applications.
  • German DIN standard no. 52305 describes various methods for determining the deflection angles and refractive indices of safety windows for vehicle glazing by means of raster projection methods.
  • raster projection method follows from the measurement method of this type, in which a particular raster, which is usually in the form of a line or stripe pattern, is projected through the disk to be tested onto a screen.
  • a projection device for the grid a projector with integrated raster imaging optics or a point light source can be used, wherein in the latter case only a shadow image of the grid is imaged.
  • a so-called oblique line method is used, in which a "slant line", that is to say an arrangement of with respect to the horizontal oblique, mutually parallel lines, is projected through the disc on a screen called projection screen.
  • the change in the width of the projected lines serves as a measure of the deflection angle ⁇ ⁇ of the disk to be tested.
  • the projection device For simple determination of the deflection angle, a family of mutually parallel grid lines is projected through the disk 101 onto a screen.
  • the projection device should be set up so that a projected raster line remains unchanged in width with an optically flawless pane of the same pane thickness.
  • Zerobraraster that is, an array of light and dark stripes projected through the glass on the screen.
  • the largest and smallest values of the widths of the projected strips serve as a measure of the refractive index of the disk to be tested.
  • the invention is to provide a method for detecting the optical quality of a transparent pane, which avoids these disadvantages.
  • a raster projection method for detecting the optical quality of a transparent pane for example windscreens or rear windows of a motor vehicle
  • a raster is projected through the transparent pane by means of a projection device, whereby a raster image (image of the raster) is produced
  • the raster projection method according to the invention is essentially characterized in that image data of the raster image is acquired pixel by pixel at least in one slice section by means of an electronic image data acquisition device suitable for capturing image data and then by means of an electronic data processing device connected to the image data acquisition device and suitable for data processing based on the acquired image data Deflection angle and / or refractive index of the disc can be determined.
  • the method according to the invention thus makes it possible for the first time to quantitatively detect the optical quality of a complete pane or at least one slice section on the basis of deflection angles and / or refractive values.
  • ⁇ according to the grid is projected onto a (for example, flat) screen and pixel by pixel, detects the image data of the raster image by means of a digital (still) camera, which are then fed to the electronic data processing device for further evaluation.
  • the image data obtained in this way in digital form can then be analyzed, for example, by determining the position of raster lines and / or the strip width of raster strips by means of a pixel-by-pixel gray or color value detection and evaluating them by comparison with a selectable comparison pattern for the quantitative determination of deflection angles and refractive values become.
  • the image data of the raster image can be analyzed without prior imaging on a projection surface by means of a charge coupled device (CCD) camera, wherein the location of raster lines or the strip width of raster strips by means of a detection of electrical charge determined pixel by pixel and can be evaluated by comparison with a selectable comparison pattern for the quantitative determination of deflection angles and refractive indices.
  • CCD charge coupled device
  • deflection angle of the transparent pane can be determined in an advantageous manner.
  • an arrangement of light and dark stripes having a selectable stripe width can be projected as a grid ("zebra screen"), whereby it is possible to determine refractive values of the transparent pane in an advantageous manner.
  • the invention further extends to a program code for an electronic data processing device suitable for data processing, which contains control commands which cause the data processing device to carry out a method as described above. Further, the invention extends to a storage medium having stored thereon such program code.
  • the invention extends to an arrangement for detecting the optical quality of a transparent pane with a projection device for projection of a grid, as well as a grid, which is arranged so that it can be projected through the pane.
  • the projection of the grid creates a raster image.
  • an electronic image data acquisition device for the pixel-by-pixel acquisition of image data of the raster image and an electronic device connected to the image data acquisition device and suitable for data processing
  • Data processing device for determining deflection angles and / or refractive powers of the disc arranged on the basis of the acquired image data.
  • the projection device comprises a punctiform light source and a grid arranged between the light source and a lens.
  • a point light source In an alternative advantageous Embodiment of the invention is arranged as a projection device, a point light source.
  • the disc to be tested is mounted on a height-adjustable support, so that the position of the disc can be changed perpendicular to the beam path. This improves the spatial resolution in the inspection of the optical quality of the disk, since different disk sections can be selectively tested.
  • Fig. 1 is a schematic representation of
  • FIG. 2 shows a schematic representation to illustrate a second exemplary embodiment of the arrangement according to the invention for carrying out the raster projection method according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic representation for illustrating the beam path of light rays through a transparent pane.
  • the prior art Figure 3 has already been explained at the outset, so that here a further description is unnecessary.
  • FIG. 1 a first embodiment of the inventive arrangement for carrying out the raster projection method according to the invention is shown.
  • a light source 3 for example a high-pressure arc lamp, for emitting light beams, and a pinhole 7 delimiting the light beams of the light source 3 are provided as the projection device.
  • a grid 5 is arranged in the beam path of the arrangement, which is projected by the light source 3 as a shadow image on the screen 8.
  • a transparent disc 1 is arranged, in such a way that the grid 5 is projected through the disc 1 on the screen 8.
  • the disk 1 is hereby positioned in a support 9 in vehicle installation position.
  • the height of the support 9 and thus the height of the disc 1 is perpendicular to the beam path adjustable.
  • the pinhole 7 improves the depth of field in the edge regions of the strips.
  • the aperture diameter of the pinhole is 8 mm.
  • the distance of the screen from the pinhole is 8 meters and the distance of the disc from the screen is 4 meters, so that the disc is located approximately in the middle between the pinhole 7 and the screen 8. The caused by diffraction
  • Raster uncertainty in this case is about 2 mm.
  • the smallest object perceptible by its kernel shadow in the to be tested Disk 1 has in the selected arrangement a dimension of about 1, 5 mm.
  • an image data acquisition device in the form of a digital still camera 10 is provided in the arrangement according to the invention.
  • the still camera 10 is placed behind the screen 8 so that it can take a photograph of the grid displayed thereon.
  • the still camera 10 is connected via a data line 12 to an electronic data processing device 11 for processing the image data obtained from the still camera 10.
  • the grid may be, for example, a slant line as described above for determining deflection angles of the pane 1 or a zebra grid as described above for determining the refractive powers of the pane 1.
  • the slanted line grid or zebra grid is projected onto the display wall 8 with the aid of the light source 3.
  • the image data of the grid 5 imaged on the screen 8 are photographically recorded, which are thereby available in digital form.
  • the image data are then supplied to the data processing device 11 by means of the data line 12, in which they are evaluated.
  • the image data are analyzed, for example, by determining pixel by pixel the position of raster lines and / or the strip width of raster strips by means of a gray or color value detection and evaluated by comparison with a selectable comparison pattern for the quantitative determination of deflection angles and refractive values.
  • deflection angles and / or refractive powers of the pane 1 can be represented, for example, in a flat false-color representation.
  • FIG. 2 a second embodiment of the inventive arrangement for carrying out the method according to the invention is illustrated in a schematic manner, with only the differences from the arrangement of Fig. 1 are explained and otherwise, to avoid unnecessary repetition, reference is made to the comments on Fig. 1 becomes.
  • a projector 2 is used as a projection device.
  • the projector 2 comprises a punctiform light source 3, a condenser 4, a grid 5, and an objective 6, which is arranged in this order in the optical beam path.
  • the objective 6 the light source 3 is imaged at the location of a pinhole 7 integrated in the projector.
  • the grid 5 is projected from the projector 2 through a glass pane 1 to be tested on a screen 8, to thereby draw conclusions about the optical quality of the disc 1.
  • the sharpness of the central projection is determined by the aperture diameter of the aperture 7, where: je is smaller than the opening diameter of the pinhole 7, the smaller areas of the disk to be tested 1 can still be clearly recognized.
  • je is smaller than the opening diameter of the pinhole 7, the smaller areas of the disk to be tested 1 can still be clearly recognized.
  • the aperture diameter of the pinhole is 8 mm
  • the distance of the screen 8 from the pinhole 7 is 8 meters
  • the distance of the disc 1 from the screen 8 is 4 meters, so that the disc approximately in the middle between the pinhole 7 of the projector 2 and the screen wall 8 is arranged.
  • the diffraction caused by diffraction is in this case about 1 mm.
  • the smallest object perceptible by its core shadow in the disk to be tested has a dimension of about 3 mm.
  • the requirement for good sensitivity with the largest possible measuring range results in a favorable construction if the pane 1 to be tested is arranged approximately in the middle between the perforated panel 7 and the screen 8.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rasterprojektionsverfahren und eine Anordnung zur Erfassung der optischen Qualität einer transparenten Scheibe (1), bei welchem mittels einer Projektionseinrichtung (2; 3) ein Raster (5) durch die Scheibe (1) hindurch projiziert wird, wodurch eine Rasterabbildung erzeugt wird, wobei Bilddaten der Rasterabbildung mittels einer zur Erfassung von Bilddaten geeigneten, elektronischen Bilddatenerfassungseinrichtung (10) wenigstens in einem Scheibenabschnitt pixelweise erfasst und mittels einer mit der Bilddatenerfassungseinrichtung verbundenen, zur Datenverarbeitung geeigneten, elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung anhand der erfassten Bilddaten Ablenkwinkel und/oder Brechwerte der Scheibe (1) ermittelt werden.

Description

Verfahren und Anordnung zur Erfassung der optischen Qualität einer transparenten Scheibe
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der optischen Qualität einer transparenten Scheibe und betrifft genauer ein Verfahren und eine Anordnung zur Erfassung von Ablenkwinkeln und/oder Brechwerten einer transparenten Scheibe mittels eines Rasterprojektionsverfahrens, bei welchem ein Raster durch die zu prüfende Scheibe hin- durch abgebildet wird.
In Kraftfahrzeugen ist die optische Qualität von Scheiben für die Fahrzeugverglasung, insbesondere von Windschutz- und Heckscheiben, von großer Bedeutung, da Gegenstände durch die Scheiben hindurch beobachtet werden müssen.
Die optische Qualität einer transparenten Scheibe bestimmt sich im Wesentlichen durch den Keilwinkel (Winkel zwischen den parallelen Scheibenoberflächen) der Scheibe und de- ren Brechwert. Genauer bewirkt der Keilwinkel eine Ablenkung der durchtretenden Lichtstrahlen und damit eine scheinbare Versetzung der beobachteten Gegenstände, während durch den Brechwert die beobachteten Gegenstände verzerrt erscheinen. Dies wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert. In Fig. 3 sind durch eine transparente Scheibe hindurch tretende Lichtstrahlen in schematischer Weise dargestellt. Die Lichtstrahlen fallen unter einem Einfallswinkel ε zur Normalen- richtung auf die Scheibe ein. Beim Austritt der Lichtstrahlen aus der Scheibe wird jeder Lichtstrahl in einer zur Einfallsrichtung senkrechten Richtung y versetzt und tritt gegebenenfalls in einer von der Einfallsrichtung verschiedenen Ausfallsrichtung aus . Der Differenzwinkel zwischen Einfalls- und Ausfallsrichtungen ist als Ablenkwinkel αε definiert. Dieser hängt von dem Keilwinkel der Scheibe, der Scheibenkrümmung und dem Einfallswinkel ε der Lichtstrahlen ab.
Weist ein Lichtstrahl beim Auftreffen auf die Scheibe gegenüber einem anderen Lichtstrahl eine Versetzung in der zur Einfallsrichtung senkrechten Richtung y auf, so können diese beiden Lichtstrahlen gegebenenfalls mit einem verschiedenen Ablenkwinkel αε austreten wenn die Scheibe bezüglich ihrer optischen Eigenschaften nicht homogen ist.
In Fig. 3 ist eine inhomogene Scheibe schematisch dargestellt, wobei zur Veranschaulichung zwei an einer blasenförmigen Verdickung auf die Scheibe auftreffende Lichtstrahlen gezeigt sind. Die beiden Lichtstrahlen weisen beim Auftreffen auf die Scheibe eine Versetzung in der zur Einfallsrichtung senkrechten Richtung y auf. Bedingt durch die blasenförmige Verdickung der Scheibe und die dadurch bedingte optische Inhomogenität der Scheibe treten die beiden Lichtstrahlen mit verschiedenen Ablenkwinkeln αε aus der Scheibe aus, was zu einer von Null verschiedenen Ablenkwinkeldifferenz Δαε zwischen den beiden Lichtstrahlen führt. Ein Maß hierfür ist der in Dioptrien (1 m"1) gemessene Brechwert Dε, welcher die Änderung des Ablenkwinkels αε von zwei beim Auftreffen auf die Scheibe in einer zur Einfallsrichtung senkrechten Richtung y versetzten Lichtstrahlen angibt. Derartige optische Inhomogenitäten vermindern die optische Qualität der Scheibe und machen diese für bestimmte Anwendungen gegebenenfalls sogar unbrauchbar.
Bei Sicherheitsglasscheiben einer Fahrzeugverglasung von Kraftfahrzeugen schreibt der Gesetzgeber in der gesetzlichen Norm ECE R43 die Einhaltung gewisser Mindeststandards vor, so dass die Glasscheiben in der industriellen Massenfertigung vor der Montage einer eingehenden Qualitätskontrolle unterzogen werden müssen.
Aus der Praxis sind verschiedene Verfahren zur Bestimmung der optischen Qualität von transparenten Scheiben mittels so genannter Rasterprojektionsverfahren bekannt. So beschreibt die deutsche DIN-Norm Nr. 52305 verschiedene Verfahren zur Bestimmung von Ablenkwinkeln und Brechwerten von Sicherheitsscheiben für eine Fahrzeugverglasung mithilfe von Rasterprojektionsverfahren .
Die Bezeichnung "Rasterprojektionsverfahren" folgt aus der diesen Messverfahren eigenen Messmethode, bei der ein bestimmtes Raster, welches gewöhnlich in Form eines Linien- oder Streifenmusters vorliegt, durch die zu prüfende Scheibe hindurch auf eine Bildwand projiziert wird. Als Projektionseinrichtung für das Raster können ein Projektor mit integrierter Rasterabbildungsoptik oder eine punktförmige Lichtquelle verwendet werden, wobei in dem letztgenannten Fall lediglich ein Schattenbild des Rasters abgebildet wird.
Zur Bestimmung des Ablenkwinkels αε von Lichtstrahlen wird ein so genanntes Schräglinienverfahren eingesetzt, bei dem ein "Schräglinienraster", das heißt, eine Anordnung von bezüglich der Horizontalen schräg verlaufenden, zueinander parallelen Linien, durch die Scheibe auf eine als Bildwand bezeichnete Projektionsfläche projiziert wird. Die Änderung der Breite der projizierten Linien dient hierbei als Maß für den Ablenkwinkel αε der zu prüfenden Scheibe.
Zur einfachen Bestimmung des Ablenkwinkels wird eine Schar von zueinander parallelen Rasterlinien durch die Scheibe 101 hindurch auf eine Bildwand projiziert. Hierbei soll die Projektionsvorrichtung so eingerichtet sein, dass bei einer optisch fehlerfreien Scheibe gleicher Scheibendicke eine projizierte Rasterlinie in der Breite unverändert bleibt.
Für die Bestimmung des Brechwerts Dε wird ein so genanntes Zebrarasterverfahren eingesetzt, bei dem ein
"Zebraraster", das heißt, eine Anordnung von hellen und dunklen Streifen durch die Scheibe auf die Bildwand projiziert wird. Die Größt- und Kleinstwerte der Breiten der projizierten Streifen dienen hierbei als Maß für den Brechwert der zu prüfenden Scheibe.
Bislang erfolgt eine Auswertung der optischen Qualität einer zu prüfenden transparenten Scheibe in der Weise, dass das projizierte Raster in Form von Rasterlinien oder Rasterstreifen von einer entsprechend geschulten Person visuell analysiert wird, um auf diese Weise eine qualitative Aussage über die optische Qualität der Scheibe zu erhalten und die Scheibe gegebenenfalls für die Montage frei zu geben. Eine quantitative Aussage über Ablenkwinkel und/oder Brechwerte der zu prüfenden Scheibe ist aus diesem Grund bislang lediglich an einzelnen Stellen der Scheibe durch eine manuelle Vermessung der Verschiebung von Rasterlinien bzw. einer Änderung der Streifendicke von Rasterstreifen möglich. In der industriellen Serienfertigung ist eine quantitative Aussage über die optische Qualität der ganzen Scheibe oder zumindest eines größeren Scheibenabschnitts auf Basis von ermittelten Ablenkwinkeln und/oder Brechwerten bislang nicht realisierbar.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, ein Verfahren zur Erfassung der optischen Qualität einer transparenten Scheibe zur Verfügung zu stellen, welches diese Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch ein Rasterprojektionsverfahren zur Erfassung der optischen Qualität einer transparenten Scheibe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Rasterprojektionsverfahren zur Erfassung der optischen Qualität einer transparenten Scheibe (beispielsweise Windschutz- oder Heckscheiben eines Kraftfahrzeugs) gezeigt, bei welchem mittels einer Projektionsein- richtung ein Raster durch die transparente Scheibe hindurch projiziert wird, wodurch eine Rasterabbildung (Abbildung des Rasters) erzeugt wird.
Das erfindungsgemäße Rasterprojektionsverfahren zeichnet sich in wesentlicher Weise dadurch aus, dass Bilddaten der Rasterabbildung mittels einer zur Erfassung von Bilddaten geeigneten, elektronischen Bilddatenerfassungseinrichtung wenigstens in einem Scheibenabschnitt pixelweise erfasst und anschließend mittels einer mit der Bilddatenerfassungseinrichtung verbundenen, zur Datenverarbeitung geeigneten, elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung anhand der erfassten Bilddaten Ablenkwinkel und/oder Brechwerte der Scheibe ermittelt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es somit in vorteilhafter Weise erstmalig möglich, die optische Qualität einer kompletten Scheibe beziehungsweise wenigstens eines Scheibenabschnitts anhand von Ablenkwinkeln und/oder Brech- werten quantitativ zu erfassen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens wird das Raster auf eine (beispielsweise ebene) Projektionsfläche projiziert und die Bilddaten der Rasterabbildung mittels einer digitalen (Standbild-) Kamera pixelweise erfasst, welche dann der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung zur weiteren Auswertung zugeführt werden. Die auf diese Weise in digitaler Form gewonnenen Bilddaten können anschließend beispielsweise analysiert werden, indem die Lage von Rasterlinien und/oder die Streifenbreite von Rasterstreifen mittels einer pixelweisen Grau- oder Farbwerterfassung bestimmt und durch Vergleich mit einem wählbaren Vergleichsmuster zur quantitativen Ermittlung von Ablenkwinkeln und Brechwerten ausgewertet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Bilddaten der Rasterabbildung ohne vorherige Abbildung auf eine Projektionsfläche mittels einer Charge-Coupled-Device (CCD) -Kamera analysiert werden, wobei die Lage von Rasterlinien oder die Streifenbreite von Rasterstreifen mittels einer Erfassung von elektrischer Ladung pixelweise bestimmt und durch Vergleich mit einem wählbaren Vergleichsmuster zur quantitativen Ermittlung von Ablenkwinkeln und Brechwerten ausgewertet werden kann.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als Raster ein aus einer Schar zueinander parallel angeordneter Linien bestehendes (Schräg-) Linienraster projiziert werden, wobei hierdurch in vorteilhafter Weise Ablenkwinkel der transparenten Scheibe ermittelt werden können. Alternativ kann als Raster eine Anordnung aus hellen und dunklen Streifen mit einer wählbaren Streifenbreite projiziert werden ("Zebraraster") , wobei hier- durch in vorteilhafter Weise Brechwerte der transparenten Scheibe ermittelt werden können.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf einen Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeignete elekt- ronische Datenverarbeitungseinrichtung, welcher Steuerbefehle enthält, die die Datenverarbeitungseinrichtung zur Durchführung eines wie oben beschriebenen Verfahrens veranlassen. Ferner erstreckt sich die Erfindung auf ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten solchen Programmcode.
Des Weiteren erstreckt sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Erfassung der optischen Qualität einer transparenten Scheibe mit einer Projektionseinrichtung zur Projektion eines Rasters, sowie einem Raster, welches so angeordnet ist, dass es durch die Scheibe hindurch projiziert werden kann. Durch die Projektion des Rasters wird eine Rasterabbildung erzeugt. Erfindungsgemäß sind eine elektronische Bilddatenerfassungseinrichtung zur pixelweisen Erfassung von Bilddaten der Rasterabbildung und eine mit der Bilddatenerfassungseinrichtung verbundene, zur Datenverarbeitung geeignete, elektronische
Datenverarbeitungseinrichtung zur Ermittlung von Ablenkwinkeln und/oder Brechwerten der Scheibe anhand der erfassten Bilddaten angeordnet .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Projektionseinrichtung eine punktförmige Lichtquelle und ein zwischen der Lichtquelle und einem Objektiv angeordnetes Raster. Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist als Projektionseinrichtung eine punktförmige Lichtquelle angeordnet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die zu prüfende Scheibe auf einem in seiner Höhe verstellbaren Träger gelagert, so dass die Position der Scheibe senkrecht zum Strahlengang verändert werden kann. Dies verbessert die Ortsauflösung bei der Prüfung der optischen Qualität der Scheibe, da verschiedene Scheibenab- schnitte selektiv geprüft werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur
Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Raster- Projektionsverfahrens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfin- dungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Rasterprojektionsverfahrens;
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Strahlengangs von Lichtstrahlen durch eine transparente Scheibe. Die Stand der Technik betreffende Figur 3 wurde bereits eingangs erläutert, so dass sich hier eine weitere Beschreibung erübrigt .
Es erfolgt nun eine Beschreibung von Fig. 1, in welcher ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Rasterprojektionsverfahrens dargestellt ist.
In der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Rasterprojektionsverfahrens sind als Projektionseinrichtung eine Lichtquelle 3, beispielsweise eine Höchstdruckbogenlampe, zum Aussenden von Lichtstrahlen, und eine die Lichtstrahlen der Lichtquelle 3 begrenzende Lochblende 7 vorgesehen. Zwischen der Lochblende 7 und einer Bildwand 8 ist im Strahlengang der Anordnung ein Raster 5 angeordnet, welches durch die Lichtquelle 3 als Schattenbild auf die Bildwand 8 projiziert wird. Zwischen dem Raster 5 und der Bildwand 8 ist eine zu prüfende, transparente Scheibe 1 angeordnet, und zwar so, dass das Raster 5 durch die Scheibe 1 hindurch auf die Bildwand 8 projiziert wird. Die Scheibe 1 ist hierbei in einem Auflager 9 in Fahrzeugeinbaulage positioniert. Durch einen Spindeltrieb 13 ist die Höhe des Auflagers 9 und somit die Höhe der Scheibe 1 senkrecht zum Strahlengang verstellbar. Die Lochblende 7 verbessert die Tiefenschärfe in den Randbereichen der Streifen. Gemäß ECE R43 beträgt der Öffnungsdurchmesser der Lochblende 8 mm. Gemäß ECE R43 beträgt der Abstand der Bildwand von der Lochblende 8 Meter und der Abstand der Scheibe von der Bildwand 4 Meter, so dass die Scheibe etwa in der Mitte zwischen der Lochblende 7 und der Bildwand 8 angeordnet ist. Die durch Beugung verursachte
Rasterunschärfe beträgt in diesem Fall ca. 2 mm. Das kleinste durch seinen Kernschatten wahrnehmbare Objekt in der zu prüfenden Scheibe 1 hat in der gewählten Anordnung eine Abmessung von ca. 1 , 5 mm.
Weiterhin ist in der erfindungsgemäßen Anordnung eine Bilddatenerfassungseinrichtung in Form einer digitalen Standbildkamera 10 vorgesehen. Die Standbildkamera 10 ist hinter der Bildwand 8 so platziert, dass sie eine photographische Aufnahme des darauf abgebildeten Rasters machen kann. Die Standbildkamera 10 ist über eine Datenleitung 12 mit einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung 11 zur Verarbeitung der von der Standbildkamera 10 gewonnenen Bilddaten verbunden.
In der erfindungsgemäßen Anordnung von Fig. 1 kann als Raster beispielsweise ein wie eingangs erläutertes Schräglinien- raster zur Bestimmung von Ablenkwinkeln der Scheibe 1 oder ein wie eingangs erläutertes Zebraraster zur Bestimmung von Brechwerten der Scheibe 1 eingesetzt werden.
Zur Bestimmung von Ablenkwinkeln der Scheibe 1 mittels eines Schräglinienrasters oder zur Bestimmung von Brechwerten der Scheibe 1 mittels eines Zebrarasters wird das Schräglinienraster oder Zebraraster mithilfe der Lichtquelle 3 auf die Bildwand 8 projiziert. Durch die Standbildkamera 10 werden die Bilddaten des auf die Bildwand 8 abgebildeten Rasters 5 photogra- phisch erfasst, welche hierdurch in digitaler Form verfügbar sind. Die Bilddaten werden anschließend der Datenverarbeitungseinrichtung 11 mittels der Datenleitung 12 zugeführt, in welcher diese ausgewertet werden. Die Bilddaten werden beispielsweise analysiert, indem pixelweise die Lage von Rasterlinien und/oder die Streifenbreite von Rasterstreifen mittels einer Grau- oder Farbwerterfassung bestimmt und durch Vergleich mit einem wählbaren Vergleichsmuster zur quantitativen Ermittlung von Ablenkwinkeln und Brechwerten ausgewertet werden. Zur Darstellung eines Ergebnisses der Auswertung von Ablenkwinkeln und/oder Brechwerten können Ablenkwinkel und/oder Brechwerte der Scheibe 1 beispielsweise in einer flächigen Falschfarbendarstellung dargestellt werden.
Durch die photographische Aufnahme des auf der Bildwand 8 abgebildeten Rasters ist somit erstmalig eine quantitative Analyse der optischen Qualität der ganzen Scheibe oder zumindest von größeren Scheibenabschnitten auf Basis von Ab- lenkwinkeln und/oder Brechwerten ermöglicht.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Weise veranschaulicht, wobei lediglich die Unterschiede zur Anordnung von Fig. 1 erläutert werden und ansonsten, zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen, auf die Ausführungen zu Fig. 1 Bezug genommen wird.
Demnach wird ein Projektor 2 als Projektions- einrichtung eingesetzt. Zur Abbildung des Rasters umfasst der Projektor 2 eine punktförmige Lichtquelle 3, einen Kondensor 4, ein Raster 5, sowie ein Objektiv 6, welche in dieser Reihenfolge im optischen Strahlengang angeordnet ist. Mittels des Objektivs 6 wird die Lichtquelle 3 am Ort einer im Projektor integrierten Lochblende 7 abgebildet.
Das Raster 5 wird von dem Projektor 2 durch eine zu prüfende Glasscheibe 1 hindurch auf eine Bildwand 8 projiziert, um hierdurch Rückschlüsse auf die optische Qualität der Scheibe 1 zu ziehen.
Die Schärfe der Zentralprojektion wird durch den Öffnungsdurchmesser der Lochblende 7 bestimmt, wobei gilt: je kleiner der Öffnungsdurchmesser der Lochblende 7 ist, desto kleinere Bereiche der zu prüfenden Scheibe 1 können noch klar erkannt werden. Andererseits ist die Schärfe des auf der Bildwand 8 abgebildeten Rasters 5 umso geringer, je kleiner der Öffnungs- durchmesser der Lochblende 7 ist, so dass zwischen diesen beiden entgegenstehenden Forderungen ein Kompromiss gefunden werden muss, bei dem das Raster hinreichend scharf auf der Bildwand 8 abgebildet wird.
In der Anordnung von Fig. 2 beträgt der Öffnungsdurchmesser der Lochblende 8 mm, der Abstand der Bildwand 8 von der Lochblende 7 beträgt 8 Meter und der Abstand der Scheibe 1 von der Bildwand 8 beträgt 4 Meter, so dass die Scheibe etwa in der Mitte zwischen der Lochblende 7 des Projektors 2 und der BiId- wand 8 angeordnet ist. Der Projektor 2 hat eine Brennweite f = 10 cm mit einer relativen Öffnung von 1:2,5. Die durch Beugung verursachte Rasterunschärfe beträgt in diesem Fall ca. 1 mm. Das kleinste durch seinen Kernschatten wahrnehmbare Objekt in der zu prüfenden Scheibe hat eine Abmessung von ca. 3 mm.
Bei den beiden erfindungsgemäßen Messanordnungen ergibt sich durch die Forderung nach guter Empfindlichkeit bei möglichst großem Messbereich ein günstiger Aufbau, wenn die zu prüfende Scheibe 1 etwa in der Mitte zwischen der Lochblende 7 und der Bildwand 8 angeordnet ist.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e
Fig. 1-2
Transparente Scheibe
Projektor
Lichtquelle
Kondensor
Raster
Objektiv
Lochblende
Bildwand
Auflager
Bilddatenerfassungseinrichtung
Datenverarbeitungseinrichtung
Datenleitung
Spindeltrieb

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Rasterprojektionsverfahren zur Erfassung der optischen Qualität einer transparenten Scheibe (1), bei welchem mit- tels einer Projektionseinrichtung (2; 3) ein Raster (5) durch die Scheibe (1) hindurch projiziert wird, wodurch eine Rasterabbildung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Bilddaten der Rasterabbildung mittels einer zur Erfassung von Bilddaten geeigneten, elektronischen Bilddatenerfas- sungseinrichtung (10) wenigstens in einem Scheibenabschnitt pixelweise erfasst und mittels einer mit der Bilddatenerfassungseinrichtung (10) verbundenen, zur Datenverarbeitung geeigneten, elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung (11) anhand der erfassten Bildda- ten Ablenkwinkel und/oder Brechwerte der Scheibe (1) ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Rasterabbildung auf eine Projektionsfläche (8) projiziert wird und die Bilddaten der Rasterabbildung mittels einer digitalen Standbildkamera (10) erfasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Bilddaten der Rasterabbildung mittels einer CCD-Kamera erfasst werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem als Raster ein aus einer Schar zueinander parallel angeordneter Linien bestehendes Linienraster projiziert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem als Raster eine Anordnung aus hellen und dunklen Streifen mit einer wählbaren Streifenbreite projiziert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem Ablenkwinkel und/oder Brechwerte der kompletten Scheibe (1) mittels der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung ermittelt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die transparente Scheibe (1) zur Montage als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die transparente Scheibe (1) in ihrer Position senkrecht zum Strahlengang verstellt werden kann.
9. Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeignete elektronische Datenverarbeitungseinrichtung, welcher Steuerbefehle enthält, die die Datenverarbeitungseinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 veranlassen.
10. Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Programmcode gemäß Anspruch 9.
11. Anordnung zur Erfassung der optischen Qualität einer transparenten Scheibe (1), welche eine Projektionseinrichtung (2; 3) zur Projektion eines Rasters und ein Raster (5) , welches so angeordnet ist, dass es durch die Scheibe (1) hindurch projiziert werden kann, wodurch eine Rasterabbildung erzeugt wird, umfasst dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Bilddatenerfassungseinrichtung (10) zur pixelweisen Erfassung von Bilddaten der Rasterabbildung und eine mit der Bilddatenerfassungseinrichtung verbundene, zur Datenverarbeitung geeignete, elektronische Datenverarbeitungseinrichtung (11) zur Ermittlung von Ablenkwinkeln und/oder Brechwerten der Scheibe (1) anhand der erfassten Bilddaten angeordnet sind.
12. Anordnung nach Anspruch 11, bei welcher die Bilddatenerfas- sungseinrichtung eine digitale Standbildkamera (10) ist.
13. Anordnung nach Anspruch 11, bei welcher die Bilddatenerfassungseinrichtung eine CCD-Kamera ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei welcher eine eine punktförmige Lichtquelle (3) und ein zwischen der Lichtquelle und einem Objektiv (6) angeordnetes Raster (5) umfassende Projektionseinrichtung (2) angeordnet ist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei welcher als Projektionseinrichtung eine punktförmige Lichtquelle (3) angeordnet ist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei welcher als Raster ein aus einer Schar zueinander parallel angeordneter Linien bestehendes Linienraster angeordnet ist.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei welcher als Raster eine Anordnung aus hellen und dunklen Streifen mit einer wählbaren Streifenbreite angeordnet ist.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei welcher die transparente Scheibe (1) mittels eines Scheiben-Positionsverstellmechanismus (13) in ihrer Position senkrecht zum Strahlengang verstellbar positioniert werden kann.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei welchem die transparente Scheibe (1) zur Montage als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
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