DE2400904C3 - Vorrichtung zur Kontrolle des Farbeindruckes von mit einer extrem dünnen Metallschicht überzogenen Glasscheiben - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle des Farbeindrucks von mit einer extrem dünnen Metallschicht überzogenen Glasscheiben, wobei ein Lichtbündel unter geringem Einfallswinkel auf die zu untersuchende Glasscheibe für gewisse genau festgelegte Wellenlängen ausgestrahlt wird und in einer Empfangseinrichtung die Änderungen oder Schwankungen in der Lichtstärke des reflektierten Teils des Lichtbündels gemessen werden.

Es sind seit langem Vorrichtungen zur Homogenitätskontrolle metallischer, sehr dünner auf Glas abgeschiedener Schichten bekannt, bei denen Änderungen oder Schwankungen in der Lichtstärke des reflektierten Teils eines Lichtbündels, das unter geringem Einfallwinkel auf die zu untersuchende Oberfläche gesandt wird, für gewisse, genau festgelegte Wellenlängen gemessen werden.

Bei der vorliegenden Erfindung geht es darum, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine laufende Produktionskontrolle von transparenten Farbüberzügen auf Glasscheiben möglich ist. Dabei kommt es im wesentlichen auf die Farbe des Überzugs an. Die Glasscheiben müssen nämlich immer genau denselben Farbeindruck erwecken, da Scheiben aus den verschiedensten Produktionen durchaus in ein und demselben Objekt zum Einbau kommen können und daher Abweichungen im Farbton nicht hinnehmbar sind. So is es beispielsweise undenkbar, eine große Fassade mi Abmessungen von mehreren zehn Metern in der Höh( und mehreren zehn Metern in der Breite mit großer Glastafeln zu verkleiden, ohne daß die Gewähr gegeber ist, daß diese Glastafel den gleichen Farbeindrud erwecken. Ein scheckiges Aussehen des Gebäude; infolge unterschiedlicher Farbtöne der Glastafel· würde vom Bauherrn mit Sicherheit nicht akzeptier werden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll somii die Aufgabe gelöst werden, unter Konstanthaltung dei Schichtdicke des aufgetragenen Materials zu einen ganz bestimmten Farbeindruck zu kommen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemä£ darin, daß die Empfangseinrichtung einen Strahlenteilei mit drei Ausgängen aufweist, durch welche dre Teilbündel des reflektierten Lichtbündels jeweils über ein monochromatisches Filter auf eine fotoempfindliche Zelle geworfen werden, deren Ausgänge in ihrer Beziehung zueinander als Maß für den einzuhaltender Farbeindruck dienen.

1st somit die Energieanzeige für bestimmte Wellenlängen konstant, so kann daraus geschlossen werden, daß auch der Farbeindruck auf mehreren, in einer Produktionsanlage entsprechend bearbeiteten Scheiben konstant ist.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 eine Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 die eigentliche Meßvorrichtung,

F · g. 3 das elektrische Schaltbild der Meßvorrichtung und die

F i g. 4 und 5 repräsentative Kurven für die Änderungen des Reflektionsvermögens als Funktion der Wellenlänge für gegebene Schichten.

In Fig. I ist mit 1 eine Glasscheibe mit halbreflektierender Schicht 2 bezeichnet, die auf einem Gestell 3 angeordnet ist.

Die Glasscheibe 1 wird während der Kontrolle translatorisch mit gleichförmiger Geschwindigkeit in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene bewegt.

Die Meßvorrichtung 4 nach der Erfindung ist auf einem Träger 5 angeordnet.

Sie wird während der Messung längs der Gleitschienen 6 mit Hilfe eines Motors 7 hin- und herbewegt. Die Gleitschienen 6 haben die gleiche Neigung bezüglich der Vertikalen — beispielsweise 9° — wie das Gestell 3. Die Meßvorrichtung 4 wird durch Verstärkereinrichtungen 8, Anzeigegeräte 9 und Schreiber 10 vervollständigt.

F i g. 2 läßt schematisch die Arbeitsweise der Meßvorrichtung 4 erkennen, die im wesentlichen zwei Teile umfaßt.

Die Lichtausstrahlungseinrichtung 11 enthält eine Projektionslampe 12, beispielsweise eine Joddampflampe von 24 Volt und 250 Watt, und eine Blende 13. Dieser Blende ist eine Loch- oder Schlitzscheibe 14 zugeordnet, welche das Lichtbündel auf eine bestimmte Frequenz moduliert, um beim Empfang störende Lichtnebeneffekte auszuschalten. Ferner ist eine Linse 15 vorgesehen, die das ausgesandte Lichtbündel in ein Parallelbündel sammelt.

Die Empfangseinrichtung 16 enthält einen Strahlenteiler 17 mit drei Ausgängen, drei Filter 18, 19 und 20 sowie drei fotoempfindliche Zellen 21,22,23, bei denen

es sich beispielsweise um Fotovervielfacher handeln kann.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Das Parallellichtbündel 24, das beispielsweise auf eine Frequenz von 400Hz moduliert ist, wird unter einem Einfallswinkel von 5° auf die hirsichtlich ihres Farbeindrucks zu kontrollierende Oberfläche der Schicht 2 der Glasscheibe 1 geworfen.

Das reflektierte Lichtbündel 25 trifft senkrecht auf die Fläche 26 des Strahlenteilers 17 auf. Die beiden halbreflekiierenden Grenzflächen 27 und 28 werfen unter rechtem Winkel zum Lichtbündel 25 einen Teil desselben auf die monochromatischen Filter 18 und 19.

Der nicht abgelenkte Teil des reflektierten Lichtbündels 25 trifft unmittelbar auf das monochromatische Filter 20.

Die monochromatischen Filter 18, 19, 20 lassen nur Licht genau bestimmter Wellenlängen durch und sind in Abhängigkeit von der Art der reflektierenden Schicht 2 gewählt.

Die aufgenommene Strahlung erzeugt in den Fotovervielfachern 21,22,23 elektrische Ströme, deren Stärke direkt proportional der Stärke der Strahlung ist.

Insbesondere erzeugt jede Unregelmäßigkeit in der Schicht 2 und jede Veränderung der Farbtönung eine Veränderung in der von einem der Fotovervielfacher 21,22,23 gelieferten elektrischen Stromstärke.

Diese Unregelmäßigkeiten oder Veränderungen sind somit charakteristisch für die Qualität der Schicht 2.

Die von den Fotovervielfachern 21,22,23 abgegebenen elektrischen Ströme werden durch Verstärker 8 verstärkt und dann auf anzeigende oder schreibende Geräte 9 bzw. 10 gegeben.

Sie können auch mit Sollwerten verglichen werden und beim Überschreiten bestimmter Differenzgrenzwerte optische oder akustische Warnsignale auslösen.

Man kann mit ihnen auch eine selbsttätige Steuerung der Oberflächenbehandlung der Scheibe 1 durchführen.

F i g. 3 zeigt schematisch die elektrische Schaltung.

Diese umfaßt einen Versorgungsteil und einen InformationsauswertungsteiL

Der Versorgungsteil enthält eine Hochspannungsquelle 29 von beispielsweise 1 2 kV zur Stromversorgung der Fotovervielfacher 21, 22 und 23 sowie eine Gleichstromquelle 30 von beispielsweise 24 Volt zur Speisung der Projektionslampe 12. einen Transformator mit einer Spannung von 42 Volt auf der Sekundärseite zur Speisung des mit 3000 Umdr./Min. laufenden Synchronmotors, der die Loch- cder Schlitzscheibe 14 in Umlauf versetzt.

Der Informationsauswertungsteil enthält einen Meßverstärker und Anzeigegeräte sowie Schreiber.

Der Verstärker 8 besteht aus drei parallelen, unter sich gleichen Kanälen.

Jeder Kanal behandelt das von einem Fotovervielfaeher 21,22,23 gelieferte Signal. Die Ausgangsspannungen der Fotovervielfacher sind über Eichpotentiometer 31,32,33 an Selektionsverstärker 34,35,36 angeschaltet Diese Verstärker sind mit Hilfe von Operationsverstärkern aufgebaut und werden als Breitbandfilter verwendet. Die mittlere Frequenz liegt bei etwa 400 Hz. Die Ausgangssignale des jeweiligen Verstärkers werden gleichgerichtet und an den Kompensationsschreiber und die Anzeigevorrichtung übertragen.

Da der Verstärker für kleine Ausgangssignale nicht linear arbeitet, wird der Punkt Null des Schreibers auf 1,3 Volt eingestellt

Der Meßbereich für jeden Kanal liegt praktisch bei 15 bis 50%.

Die F i g. 4 und 5 zeigen Beispiele von Reflektionskurven unter im wesentlichen normalem Einfallswinkel an Schichten von Eisen- und/oder Chromoxid als Funktion der Wellenlänge für verschiedene Färbungsgrade: schwach - normal - stark.

Die für die Kontrolle der Schichten auf der Basis von Chrom und Eisen gewählten charakteristischen Wellenlängen sind solche von 439η.τι und 766nm. Zur Kontrolle von Schichten auf Chrombasis liegen die Wellenlängen bei 360nm.429nm und 766nm.

Für die erste Wellenlänge von beispielsweise 360nm ist es möglich, ein Filter 360nm/30nm (Breite in mittlerer Höhe) sowie einen Fotovervielfacher vom Typ 931 A/RCA zu verwenden.

Fur die zweite Wellenlänge von beispielsweise 439nm verwendet man ein Filter von 439nm/10nm (Breite in mittlerer Höhe) und ebenfalls einen Fotovervielfacher vom Typ 831 A/RCA.

Für die dritte Wellenlänge von beispielsweise 766nm verwendet man ein Filter von 766nm/10nm (Breite in mittlerer Höhe) sowie einen Fotovervielfacher vom Typ 7164R/RCA.

Man stellt fest, daß es bei Verwendung dieser Wellenlängen möglich ist, eine extrem empfindliche Information bezüglich der Homogenitäts- oder Farbänderungen der Oberflächenschicht in Übereinstimmung mit dem durch das Auge gewonnenen Eindruck zu erhalten.

Für die Genauigkeit der Messungen ist es wichtig, daß die Fotovervielfacher auf konstanter Temperatur von beispielsweise etwa 40⁰C gehalten werden, was ohne Schwierigkeiten möglich ist, wenn man sie in Kammern isoliert und mit Hilfe eines Thermostats und einer Heizeinrichtung auf diesem Wert hält.

Aufgrund dieser Vorkehrungen ist es möglich, in den Messungen eine ausgezeichnete Empfindlichkeit und eine Genauigkeit in der Größenordnung von ±0,5% η erhalten. Es ist auf diese Weise möglich, die Homogenität der Schicht bei der Herstellung halbreflektierendei Verglasungen wesentlich zu verbessern.

Hierin 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kontrolle des Farbeindrucks von mit einer extrem dünnen Metallschicht überzogenen Glasscheiben, wobei ein Lichtbündel unter geringem Einfallswinkel auf die zu untersuchende Glasscheibe für gewisse genau festgelegte Wellenlängen ausgestrahlt wird und in einer Empfangseinrichtung die Änderungen oder Schwankungen in der u> Lichtstärke des reflektierten Teils des Lichtbündels gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (16) einen Strahlenteiler (17) mit drti Ausgängen aufweist, durch welche drei Teilbündel des reflektierten Lichtbündels (25) jeweils über ein monochromatisches Filter (18, 19, 20) auf eine fotoempfindliche Zelle (21,22,23) geworfen werden, deren Ausgänge in ihrer Beziehung zueinander als Maß für den einzuhaltenden Farbeindruck dienen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenteiler in Richtung des reflektierten Lichtbündels (25) hintereinander angeordnete halbreflektierende Grenzflächen (27, 28) aufweist, die zwei Teilbündel auf seitlich von dem Strahlenteiler (17) liegende fotoelektrische Zellen (21,22) umlenken und das dritte Teilbündel auf eine mit ihnen in Flucht liegende dritte fotoelektrische Zelle (23) durchtreten lassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Lichtbündel (24) ausstrahlende Einrichtung (11) und die Empfangseinrichtung (16) auf der gleichen Seite der zu kontrollierenden Oberfläche angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß ver der das Lichtbündel ausstrahlenden Einrichtung (11) ein Frequenzmodulator (14) angeordnet ist.