DE68919120T2

DE68919120T2 - Verfahren zur Bestimmung der optischen Güte von Flachglas oder Flachglaserzeugnissen.

Info

Publication number: DE68919120T2
Application number: DE68919120T
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bongardt; Helmut Goewert; Josef Schneiders; Hans-Josef Winkeler
Original assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Current assignee: Saint Gobain Glass Deutschland GmbH
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-13
Also published as: FI892313A; JPH0273140A; PT90555A; FI892313A0; NO180355B; EP0342127A3; DE3816392C2; KR890017561A; MX170606B; AU3407089A; EP0342127B1; US5016099A; DE68919120D1; BR8902226A; ES2066005T3; DE3816392A1; PT90555B; NO891912L; KR0159925B1; AU624136B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der optischen Güte von Flachglas oder von Produkten aus Flachglas, insbesondere von Floatglas, bei dem die Glasscheibe unter einem schrägen Einfallswinkel beleuchtet und von der beleuchteten Glasscheibe ein Schattenbild auf einem Projektionsschirm erzeugt wird, das entsprechend den sich in einer Richtung der Glasscheibe erstreckenden streifenförmigen Bereichen mit dem Charakter von konvexen oder konkaven Zylinderlinsen aus diesen zugeordneten hellen und dunklen Streifen besteht.
Flachglas, und insbesondere nach dem Floatverfahren hergestelltes Flachglas, weist regelmäßig streifenförmige Oberflächenunebenheiten auf einer oder auf beiden Oberflächen auf, die sich in Längsrichtung erstrecken und durch den Herstellungsprozeß, insbesondere durch den Ziehvorgang des Glasbandes bedingt sind. Die bei Floatglas charakteristischen streifenförmigen Oberflächenunebenheiten werden auch als "Floatdistorsionen" bezeichnet. Diese Oberflächenunebenheiten sind so gering, daß sie mit mechanischen Meßmethoden nicht erfaßt werden können. Zur Bestimmung der optischen Qualität von Floatglas werden deshalb ausschließlich optische Kontrollverfahren angewendet.
Ein bekanntes Verfahren zur Beurteilung der Oberflächengüte von Glasscheiben ist das sogenannte Schattenverfahren. Bei dem Schattenverfahren wird das Schattenbild, das beim Durchstrahlen der Glasscheibe mit Licht auf einem Projektionsschirm entsteht, visuell beurteilt. Die Unebenheiten auf den Oberflächen der Glasscheibe wirken dabei wie Sammel- bzw. Zerstreuungslinsen und ergeben auf dem Schirm ein Muster heller und dunkler Streifen. Eine quantitative Auswertung des so entstehenden Schattenbildes ist mit Hilfe der bekannten Verfahren nicht möglich.
Auch das in der DE-AS 23 18 532 beschriebene Verfahren zur Kontrolle der optischen Qualität von Floatglas ist ein Schattenverfahren. Bei diesem bekannten Verfahren wird das durch Reflexion an einer Oberfläche des Glasbandes entstehende Schattenbild beobachtet, um die Oberflächenunebenheiten auf den beiden Seiten eines Floatglasbandes getrennt zu erfassen. Um zu erreichen, daß ein größerer Anteil des Lichtes an der Eintrittsfläche reflektiert wird, wird-parallel zur Glasoberfläche linear polarisiertes Licht verwendet, das unter Winkeln zwischen 57 und 85º auf die Glasscheibe aufgestrahlt wird. Zwar wird hier auch auf die Möglichkeit einer Auswertung des Schattenbildes durch Reihen von lichtelektrischen Wandlern wie Fotowiderständen, Fototransistoren oder dgl. hingewiesen, doch gestattet auch dieses Verfahren keine absoluten Aussagen über die Größe der optischen Fehler des Glasbandes.
Es sind ferner Verfahren zur automatischen Prüfung von Glaserzeugnissen unter Verwendung eines Digitalrechners bekannt, bei dem ein aus Strichen oder Punkten bestehendes Testmuster durch das Prüfobjekt hindurch mit einer Video- Kamera aufgenommen wird, und die durch Fehler im Prüfobjekt verursachten Verzerrungen des Testmusters durch digitale Verarbeitung der Videosignale ausgewertet werden (DE-A 32 37 511, US-A 46 47 197). Absolute Messungen der Größe der dioptrischen Fehler in Glasscheiben lassen sich jedoch auch mit diesem bekannten Verfahren nicht durchführen.
Für bestimmte Anwendungsfälle von Glasscheiben ist es erforderlich oder wünschenswert, die optische Güte der Glasscheiben in absoluten Werten der Brechkraft der dioptrischen Fehler messen und angeben zu können. Für Kraftfahrzeug-Windschutzscheiben ist in den in Deutschland gültigen Normen zum Beispiel vorgeschrieben, daß bei Windschutzscheiben die Brechwertänderungen nicht mehr als ± 0,06 Dioptrien betragen dürfen. Meßverfahren nach dem Stand der Technik, mit denen eine quantitative Messung der dioptrischen Fehler von Glasscheiben durchgeführt werden kann, sind sehr aufwendig und eignen sich nicht für die industrielle Anwendung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der optischen Qualität von Flachglas, insbesondere von Floatglas, zu schaffen, das es gestattet, die Brechkraft der streifenförmigen optischen Fehlerbereiche in ihrem absoluten Wert zu bestimmen und die Zuordnung der gemessenen Brechkraftwerte zu den diesen Brechkraftwerten entsprechenden Stellen auf der Glasscheibe zu ermöglichen. Das Verfahren soll unmittelbar an einer Produktionslinie eingesetzt werden können, um gegebenenfalls die gesamte Flachglasproduktion einer Floatglaslinie mehr oder weniger fortlaufend überprüfen zu können.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:
- das Schattenbild wird in einem sich quer zu den hellen und dunklen Streifen verlaufenden schmalen Meßfeld mit einer Video-Kamera erfaßt,
- jedem Bildpunkt wird unmittelbar in der Video-Kamera oder in einer nachgeschalteten Digitalisierungsstufe entsprechend seiner Leuchtdichte ein digitalisiertes Signal zugeordnet, - zwischen dem zugeordneten Digitalsignal und dem dem Leuchtdichteprofil einer planparallelen fehlerfreien Glasscheibe (Grundleuchtdichteprofil) entsprechenden Digitalsignal wird jeweils das Differenzsignal gebildet,
- aus diesen Differenzsignalen und den jeweils entsprechenden Signalen für die Grundleuchtdichte wird jeweils der Quotient gebildet, und
- durch Multiplikation dieser Quotienten mit einem Korrekturfaktor werden die absoluten Werte der Brechkräfte oder diesen proportionale Werte ermittelt und numerisch und/oder graphisch ausgewertet.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, mit dem sich auf einfache Weise ohne aufwendige optische Einrichtungen eine quantitative Bestimmung der Brechkräfte im Floatglas durchführen läßt. Die in der Nähe der zu untersuchenden Glasscheibe notwendigen Einrichtungen umfassen lediglich die Beleuchtungseinrichtung, einen Projektionsschirm und eine oder mehrere Video-Kameras, und es ist problemlos möglich, diese Einrichtungen ohne weiteres unmittelbar an einer Produktionslinie für Floatglas zu installieren. Da die Auswertung eines Video-Bildes durch das Bildverarbeitungssystem in sehr kurzer Zeit erfolgen kann, kann beispielsweise ein Floatglasband, das sich mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min bewegt, in Abständen von 5 cm jeweils entlang einer sich über die gesamte Breite des Glasbandes erstreckenden Linie auf die Größe der dioptrischen Fehler untersucht werden. Selbst bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Meßwerte kann bei einer entsprechen verfeinerten Auswertung der Messignale die Messung in Abständen von 50 cm bei der gleichen Geschwindigkeit des Floatglasbandes erfolgen. Das bedeutet, daß auf diese Weise eine mehr oder weniger lückenlose Überwachung der optischen Qualität eines Floatglasbandes unmittelbar an der Produktionslinie möglich ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Auswerteverfahren können grundsätzlich sowohl Schattenbilder ausgewertet werden, die nach Durchstrahlung der Glasscheibe erzeugt wurden, bei denen die dioptrischen Fehler durch Zusammenwirken der Deformation auf beiden Oberflächen der Glasscheibe entstehen, als auch solche Schattenbilder, die im wesentlichen durch die Reflexion des Lichtes an einer Oberfläche bzw. an den beiden Oberflächen erzeugt werden.
Das Grundleuchtdichteprofil wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unmittelbar aus den dem gemessenen Leuchtdichteprofil des Schattenbildes im Meßfeld entsprechenden digitalisierten Signalen durch eine Tiefpaßfilterung ermittelt. Bei den digitalisierten Signalen kann es sich sowohl um die gemessenen unverarbeiteten Signale als auch um die gemessenen und anschließend vorgefilterten Signale handeln. Bei der Tiefpaßfilterung werden die durch die dioptrischen Fehler der Glasscheibe entstehenden Leuchtdichteänderungen herausgefiltert.
Eine andere Möglichkeit zur unmittelbaren Ermittlung des Differenzsignals besteht darin, eine Hochpaßfilterung der dem gemessenen Leuchtdichteprofil entsprechenden Signale bzw. der vorgefilterten Signale vorzunehmen. Bei dieser Hochpaßfilterung entspricht die untere Grenzfrequenz des Hochpaßfilters der oberen Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters, das in dem voraufgehend beschriebenen Fall zur Ermittlung der Grundleuchtdichte verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird aus den Differenzsignalen und den der Grundleuchtdichte entsprechenden Signalen jeweils der Quotient gebildet. Die Signale für die Grundleuchtdichte können ihrerseits auf verschiedene Weise ermittelt werden. So ist es zum Beispiel möglich, sie dadurch zu ermitteln, daß man das Grundleuchtdichteprofil bei gleichen Beleuchtungsverhältnissen wie bei der eigentlichen Messung vorab an einer optisch fehlerfreien planparallelen Glasscheibe gleicher Dicke unter Abschirmung von störendem Fremdlicht mißt und die gemessenen Signale speichert. Die fehlerfreie Referenz-Glasscheibe muß streng planparallele Oberflächen aufweisen, was man durch Schleifen und Polieren erreicht. Die Glasscheibe kann jedoch auch eine normale, das heißt fehlerbehaftete Glasscheibe sein, bei der die auf die optischen Fehler zurückzuführenden
Leuchtdichteänderungen durch eine Tiefpaßfilterung herausgefiltert werden und das so ermittelte Grundleuchtdichteprofil für die Messungen gespeichert wird. Auch hierbei müssen einerseits die gleichen Beleuchtungsverhältnisse vorliegen wie bei der späteren Messung des aktuellen Leuchtdichteprofils, und andererseits muß störendes Fremdlicht abgeschirmt werden.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Ermittlung der Signale für die Grundleuchtdichte aus dem jeweils gemessenen Leuchtdichteprofil, und zwar durch symmetrische Tiefpaßfilterung der dem unmittelbar gemessenen oder vorgefilterten aktuellen Leuchtdichteprofil entsprechenden Signale. In diesem Fall wird also der Quotientenbildung jeweils das Grundleuchtdichteprofil zugrundegelegt, das aus dem jeweils gemessenen aktuellen Leuchtdichteprofil ermittelt wurde.
Bei der Verarbeitung der digitalisierten Signale werden Rauschanteile herausgefiltert, und zwar zweckmäßigerweise in einem symmetrischen Matrix-Ortsfilter mit einer oberen Grenze der Ortsfrequenz von wenigstens 1/(13 mm).
Ebenfalls ist es zweckmäßig, das Leuchtdichteprofil nicht entlang einer einzigen Zeile des Video-Bildes, sondern entlang eines Streifens zu ermitteln, der eine Reihe von Zeilen des Video-Bildes umfaßt. Dabei werden durch geeignete Tiefpaßfilterung aus den Signalen, die jeweils senkrecht zur Bildzeilenrichtung nebeneinander liegen, repräsentative Mittelwerte gebildet. Hierbei wird der Rauschanteil des Bildes nochmals vermindert.
Bei der Ermittlung der Grundleuchtdichte erfolgt die Tiefpaßfilterung der dem gemessenen Leuchtdichteprofil entsprechenden Signale in einem symmetrischen Tiefpaßfilter, dessen obere Grenze der Ortsfrequenz auf einen geeigneten Wert zwischen 1/(80 mm) und 1/(12 mm) eingestellt wird.
Die vorstehend genannten Filteroperationen können einzeln oder auch gemeinsam entweder in einem resultierenden Matrixfilter im Ortsbereich, oder in einem resultierenden Filter im Bildbereich einer zweidimensionalen linearen Transformation wie der 2D-Fourier- oder der 2D-Walsh- Transformation, oder durch Zwischenschaltung eindimensionaler linearer Transformationen wie der Fourier- oder der Walsh-Transformation durchgeführt werden.
Die Grundleuchtdichte braucht über der gesamten Breite der Glasscheibe, das heißt in Längsrichtung des Meßfeldes gesehen, nicht konstant zu sein, sondern kann sich in beliebiger Weise ändern, solange diese Änderungen nicht sprunghaft sind.
Wenn man dafür sorgt, daß sowohl die Grundleuchtdichte als auch der Einfallswinkel des Lichtes über der Breite des Glasbandes konstant bleiben, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren vereinfachen, indem die Bildung des Differenzsignals und die Bildung des Quotienten in einem einzigen Verfahrensschritt durchgeführt werden. Da die Grundleuchtdichte konstant und bekannt ist, ergibt sich nämlich in diesem Sonderfall die Brechkraft bereits durch Subtraktion des aktuellen Leuchtdichtesignals von der konstanten Grundleuchtdichte, während die Quotientenbildung ebenfalls mit Hilfe des Korrekturfaktors erfolgt. Selbstverständlich ist es bei diesem vereinfachten Verfahren erforderlich, die gesamte Meßanordnung gegen störendes Fremdlicht abzuschirmen. Andererseits bedingt dieses vereinfachte Verfahren eine örtlich konstant bleibende Grundleuchtdichte bei konstantem Einfallswinkel. Da diese Bedingungen aber in der Praxis nicht einfach zu realisieren sind, werden bevorzugt die voraufgehend beschriebenen Verfahren angewendet, bei denen die Grundleuchtdichte und der Einfallswinkel variieren können.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur an einer Floatglaslinie selbst anwendbar, sondern kann in analoger Weise auch zur Bestimmung der optischen Qualität einzelner Glasscheiben oder auch der aus Floatglas bestehenden Fertigprodukte, beispielsweise fertiger Autoglasscheiben eingesetzt werden. Zur Bestimmung der optischen Qualität fertiger Windschutzscheiben kann es zweckmäßig sein, die Windschutzscheiben entlang zweier unter einem rechten Winkel zueinander stehender Richtungen zu untersuchen und die Meßfelder in einem gitterartigen Raster anzuordnen. Das gitterartige Raster ist dabei so anzuordnen, daß die Längsausdehnung der Meßfelder jeweils im wesentlichen in Richtung quer zu den dunklen und hellen Streifen verläuft. Gegebenenfalls kann durch eine voraufgehende fächerartige Anordnung der Meßfelder zunächst die Hauptrichtung der streifenförmigen optischen Fehler ermittelt werden, um die winkelmäßige Lage des gitterartigen Meßrasters danach auszurichten.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnungen.
Von den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine schematische Übersichtszeichnung der für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Einrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der für die digitale Bildverarbeitung erforderlichen wesentlichen Komponenten,
Fig. 3 ein Diagramm, in dem das Grundleuchtdichteprofil und das gemessene Leuchtdichteprofil des Schattenbildes dargestellt sind,
Fig. 4 ein Blockschaltbild für die Schaltung zur Berechnung der Brechkräfte aus den digitalisierten Signalen,
Fig. 5 ein Blockschaltbild für die Schaltung zur Aufbereitung der von der Video-Kamera gelieferten Signale vor der eigentlichen Berechnungsschaltung,
Fig. 6 den Ausdruck eines gemessenen Leuchtdichteprofils und des daraus ermittelten Grundleuchtdichteprofils und
Fig. 7 den Ausdruck des aus den in Fig. 6 dargestellten Werten errechneten Brechkraftverlaufs in Millidioptrien.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, bewegt sich ein kontinuierlich hergestelltes Floatglasband 1, das hier in Form eines Glasbandabschnitts dargestellt ist, mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 bis 30 m/min je nach Glasdicke in Richtung des Pfeiles F auf eine nicht dargestellte Schneidstation zu. In der Schneidstation werden Glasplatten von etwa 6 m Länge von dem Glasband abgetrennt und aufgestapelt. Die Breite des Glasbandes 1 beträgt mehr als 3 m.
An geeigneter Stelle innerhalb der Produktionslinie wird ein ausreichend großer Bereich durch die Anordnung einer Kabine mit lichtundurchlässigen Wänden, die der besseren Übersicht wegen hier nicht dargestellt ist, gegen übermäßig störendes Tageslicht oder anderes störendes Fremdlicht abgeschirmt. Innerhalb dieser Kabine ist seitlich des Floatglasbandes 1 eine Lichtquelle 2 angeordnet.
Das von der Lichtquelle 2 ausgesandte Licht trifft auf das Glasband unter Einfallswinkeln zwischen 70 und 80º auf. Die schräge Beleuchtung unter einem möglichst großen Einfallswinkel ist zweckmäßig, um ein kontrastreiches Schattenbild zu bekommen. Andererseits darf der Einfallswinkel auch nicht zu groß werden, weil dann ein zunehmend hoher Anteil des Lichtes an der Glasoberfläche reflektiert wird und damit der für die Messung notwendige Anteil des das Glasband durchdringenden Lichtes zu gering wird.
Unterhalb des Glasbandes 1 ist in dem von der Lichtquelle 2 beleuchteten Bereich ein Projektionsschirm 3 mit weißer Oberfläche angeordnet.
Auf dem Projektionsschirm 3 entsteht das durch die streifenförmigen Oberflächenunebenheiten der Glasscheibe, die auch als "Floatdistorsionen" bezeichnet werden, hervorgerufene Schattenbild 7 in Form von hellen und dunklen Streifen, die sich in Längsrichtung der Glasscheibe erstrecken. Die Oberflächenwelligkeiten können als konvexe und konkave Zylinderlinsen betrachtet werden. Die konkaven Bereiche, die als Zerstreuungslinsen wirken, erscheinen auf dem Projektionsschirm 3 als dunkle Streifen, und die konvexen Bereiche mit der Wirkung von Sammellinsen erscheinen als helle Streifen. Der Abstand des Projektionsschirms 3 von dem Glasband ist nicht kritisch, jedoch muß er so gewählt werden, daß die Schattenbildebene deutlich vor dem Brennpunkt der Linsen liegt.
In Bewegungsrichtung des Glasbandes gesehen ist vor oder hinter dem Projektionsschirm 3 oberhalb des Glasbandes 1 eine Video-Kamera 4 angeordnet. Die von der Video-Kamera 4 aufgenommenen Bilder werden über die Leitung 6 einem Bildverarbeitungssystem 8 zugeführt, in dem die digitale Verarbeitung des Video-Bildes erfolgt.
Das Bildverarbeitungssystem 8 umfaßt, wie aus der schematischen Darstellung in Fig. 2 ersichtlich ist, einen Analog/Digital-Wandler 9, der gegebenenfalls bereits in der Video-Kamera enthalten sein kann, einen Prozessor 10, einen Rechner 11 und einen Massenspeicher 12. Mit dem Rechner 11 sind eine Bedientastatur 13 sowie ein Datensichtgerät 14 und ein Drucker 15 verbunden. Ferner umfaßt die Einrichtung zur digitalen Bildverarbeitung ein mit dem Prozessor 10 verbundenes Video-Display 16 und einen Video-Plotter 17.
Im Analog/Digitalwandler 9 werden die Signale für jeden einzelnen Bildpunkt, die dessen Ort und dessen Helligkeit oder Grauwert, das heißt seine Leuchtdichte definieren, in entsprechende Digitalsignale umgewandelt. Um die Leuchtdichte mit hinreichender Genauigkeit mit Digitalsignalen beschreiben zu können, muß der insgesamt zu erfassende Helligkeitsbereich in eine hinreichend große Anzahl von Grauwert-Stufen unterteilt sein. Die Anzahl der Grauwert-Stufen sollte mindestens 64 betragen; gute Ergebnisse werden erzielt, wenn für die Beschreibung der Leuchtdichte beispielsweise 128 Grauwert-Stufen zur Verfügung stehen.
Der Prozessor 10 hat unter anderem die Aufgabe, mit Hilfe bekannter Bildverarbeitungsverfahren das Original-Video- Bild in ein transformiertes Video-Bild mit gegenüber dem Original-Bild verbessertem Bildkontrast umzuwandeln. Für diesen sogenannten Image-Prozessor können handelsübliche Bildverarbeitungskarten eingesetzt werden. Der Prozessor 10 enthält einen Bildspeicher, in dem das kontrastverbesserte Video-Bild gespeichert wird.
Das mit Hilfe des Prozessors 10 transformierte Video-Bild mit verbessertem Bildkontrast liegt nun der weiteren, durch den Rechner 11 vorgenommenen Bildverarbeitung zugrunde. Der Rechner 11 berechnet mit Hilfe eines hierfür entwickelten Algorithmus aus den im Bildspeicher des Prozessors 10 gespeicherten Leuchtdichte-Informationen das Brechkraftprofil des Glasbandes. Mit dem Rechner 11 ist ein Massenspeicher 12 verbunden, der zur Speicherung der Programme sowie zur Archivierung der originalen bzw. der kontrastverbesserten Video-Bilder und/oder der hieraus berechneten Bilder sowie der zugehörigen Brechkraftwerte dient.
Die Entwicklung des Algorithmus, nach dem im Rechner 11 die Berechnung des Brechkraftprofils aus den im Bildspeicher des Prozessors 10 vorhandenen Bildinformationen vorgenommen wird, erfolgt durch mathematische Ableitung für den Fall, daß das Licht das Glasband durchstrahlt und der Schirm mit dem Schattenbild auf der Lichtaustrittsseite im Abstand von dem Glasband angeordnet ist. Dabei zeigt sich, daß der Abstand des Schirmes von dem Glasband als konstanter Faktor in die Rechnung eingeht, und daß die Brechkraft D der Glasscheibe an einem Punkt x sich nach der Formel
D(x) = KδL(x)/Lo(x)
berechnen läßt. In dieser Formel bedeuten
D = Brechkraft in Dioptrien
K = Konstante
δ L = Differenz zwischen gemessener effektiver Leuchtdichte und der Grundhelligkeit
Lo = Grundhelligkeit, die bei ideal planparallelem Glasband auf dem Schirm gemessen wird.
Es ist also für die Berechnung der Brechkraft lediglich erforderlich, den Verlauf der Grundhelligkeit über der Breite des Glasbandes einerseits und den Verlauf der effektiven Helligkeit bzw. Leuchtdichte über der Breite des Glasbandes andererseits in Form digitaler Größen für die einzelnen Bildpunkte zu kennen, um daraus unmittelbar den Brechkraftverlauf, d. h. das Brechkraftprofil, berechnen zu können.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in dem für die in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungsart der Verlauf der Grundhelligkeit Lo(x) über der Breite des Glasbandes, sowie der Verlauf der effektiven Helligkeit bzw. Leuchtdichte L(x) dargestellt sind. Die Grundhelligkeit Lo(x) steigt zur Mitte des Glasbandes hin kontinuierlich an. Die gemessene Leuchtdichte L(x) stellt eine um die Grundhelligkeitskurve schlingernde Kurve dar.
Die Kurve der Grundhelligkeit wird durch Filterung mit Hilfe eines symmetrischen Filters mit Tiefpaßverhalten aus den gemessenen effektiven Werten des Leuchtdichteprofils herausgefiltert. Die obere Grenzfrequenz dieses Tiefpaßfilters ist einstellbar. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die obere Grenzfrequenz fq dieses Querfilters auf einen Wert zwischen 1/(80 mm) und 1/(12 mm) eingestellt wird. Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Berechnung der Grundhelligkeit aus den gemessenen Leuchtdichteverläufen mit hoher Reproduzierbarkeit möglich ist, sofern kein Fremdlicht. Derart berechnete Grundhelligkeitskurven sind selbst dann, wenn die Berechnung in größeren Zeitabständen erfolgt, bei einer gleichbleibenden Glasdicke deckungsgleich.
Fig. 4 veranschaulicht in Form eines Blockschaltbildes, wie beispielsweise bei Auswertung einer einzelnen Zeile des Video-Bildes die Verarbeitung der einzelnen Bildpunkte im Rechner 11 erfolgt. Der digitalisierte Meßwert der aktuellen Leuchtdichte L(x) eines jeden Bildpunktes wird über die Leitung 20 einem symmetrischen Filter 21 mit Tiefpaßverhalten in Querrichtung des Glasbandes zugeführt. Am Ausgang 22 dieses Tiefpaßfilters 21 steht ein Signal an, das der Grundhelligkeit Lo(x) des betreffenden Bildpunktes entspricht. Das Signal Lo(x) wird nun ebenso wie das Signal L(x) einem Subtraktionsglied 23 zugeführt, in dem die Differenz δ L(x) dieser beiden Signale gebildet wird. Über die Leitung 24 wird nun das am Ausgang 22 anstehende Signal Lo(x), und über die Leitung 25 das Differenzsignal δ L(x) einer Divisionsstufe 26 zugeführt, in der der Quotient δ L(x)/Lo(x) gebildet wird.
Der Quotient δ L(x)/Lo(x) wird nun über die Leitung 27 einer Korrekturstufe 28 zugeführt. Die Korrekturstufe 28 hat die Aufgabe, eine Korrektur der errechneten Brechkräfte vorzunehmen, durch die der Einfallswinkel an dem betreffenden Bildungspunkt berücksichtigt wird. Es erfolgt dementsprechend eine Umrechnung der Brechkraft auf den Fall des senkrechten Lichteinfalls. Auf die Korrekturstufe 28 folgt eine Umrechnungsstufe 29, in der die Multiplikation des Eingangssignals mit einer Eichkonstanten erfolgt. Die Eichkonstante wird durch Vergleich mit Glasscheiben, von denen die Brechkraft bekannt ist, empirisch bestimmt. In der Leitung 30 am Ausgang der Umrechnungsstufe 29 steht nunmehr das Signal an, das unmittelbar der Brechkraft des Glases an der dem gemessenen Bildpunkt zugeordneten Stelle entspricht. Dieses Signal kann nun zur weiteren Auswertung und/oder zur Speicherung an die verschiedenen in Fig. 2 dargestellten Einheiten weitergeleitet werden.
Die Auswertung eines Video-Bildes entlang einer einzigen Bildzeile führt zu Meßwerten, die wegen des Rauschanteils im Video-Signal zwangsläufig keine hohe Genauigkeit aufweisen. Um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, empfiehlt es sich, einen schmalen Streifen von einigen nebeneinanderliegenden Bildzeilen auszuwerten, indem aus den Leuchtdichten der jeweils in Längsrichtung des Glasbandes hintereinanderliegenden Bildpunkte der auszuwertenden Bildzeilen jeweils der Mittelwert gebildet wird. Brauchbare Ergebnisse werden erzielt, wenn beispielsweise 4 bis 8 hintereinanderliegende Bildzeilen in dieser Weise ausgewertet werden. Die Bildung des Mittelwertes erfolgt durch Vorschalten eines Tiefpaßfilters mit einstellbarer oberer Grenzfrequenz. Diese Art der Bildauswertung entlang einer schmalen Linie von nur einigen Bildzeilen hat den Vorteil einer sehr kurzen Rechenzeit, so daß auf diese Weise eine mehr oder weniger kontinuierliche Kontrolle des Floatglasbandes möglich ist.
Für eine noch höhere Meßgenauigkeit empfiehlt es sich, die sich über einen mehrere Zentimeter breiten Streifen ergebenden Mittelwerte der Berechnung zugrunde zu legen. Beispielsweise wird eine sehr hohe Meßgenauigkeit erreicht, wenn ein einige Zentimeter breiter Streifen ausgewertet wird. Allerdings nimmt in diesem Fall die Berechnung des Brechkraftprofils durch den Rechner eine wesentlich längere Zeit in Anspruch. Um jeweils in Längsrichtung des Glasbandes, das heißt quer zu dem auszuwertenden Streifen, den Mittelwert der Leuchtdichten der in einer Reihe liegenden Bildpunkte zu mitteln, werden die diesen Bildpunkten zugeordneten digitalisierten Signale mit einem zweidimensionalen Tiefpaß-Ortsfilter entstört und wiederum in einem geeigneten Längsfilter gefiltert, wodurch jeweils repräsentative Werte erhalten werden.
Fig. 5 zeigt die Methode der Aufbereitung der von der Video-Kamera 4 gelieferten Signale vor dem eigentlichen Berechnungsvorgang, der als solcher entsprechend der in Fig. 4 dargestellten Methode erfolgt. Das von der Video- Kamera 4 kommende Signal wird in dem Analog/Digital- Wandler 9 in ein digitales Video-Bild umgewandelt, indem der der aktuellen Leuchtdichte eines jeden Bildpunktes entsprechende analoge Spannungswert in einen Digitalwert umgewandelt wird. Zur Verbesserung des Bildkontrastes wird sodann der Original-Grauwert in einer Transformationsstufe 32 in einen transformierten Grauwert umgewandelt. Damit das Leuchtdichteprofil in der Transformationsstufe nicht verfälscht wird, wird dabei eine lineare Transformation gewählt, die den Grauwertbereich des Video-Signals in den maximalen Grauwertbereich des Bildspeichers abbildet.
Das so ermittelte transformierte Bild, das anstelle des Originalbildes auf dem Video-Display 16 (Fig. 2) erscheinen kann, wird in den Bildspeicher 33 eingegeben. In einer Entstörungsstufe 34 erfolgt sodann eine Entstörung des Leuchtdichtebildes. Die Entstörungsstufe 34 besteht im wesentlichen aus einem zweidimensionalen symmetrischen Tiefpaßfilter, dessen Grenzfrequenz einstellbar ist. Auf die Entstörstufe 34 folgt eine Filterstufe 36, in der mit Hilfe eines Tiefpaßfilters der repräsentative Mittelwert für die in der Längsrichtung des Glasbandes in einer Reihe liegenden Leuchtdichtwerte gebildet wird. Das Tiefpaßfilter in der Filterstufe 36 ist symmetrisch. Seine obere Grenzfrequenz ist einstellbar und beträgt beispielsweise 1/(80 mm). Die Filterung in der Entstörstufe 34 und in der Längsfilterstufe 36 reduzieren den statistischen Rauschanteil des Bildes so stark, daß dieser bei der nachfolgenden Berechnung nicht mehr stört. Am Ausgang der Filterstufe 36 steht nun in der Leitung 20 das Signal an, das mit Hilfe der anhand der Fig. 4 beschriebenen Rechnerschaltung zu den Brechkraftwerten weiterverarbeitet wird.
Das Ergebnis der auf die beschriebene Weise durchgeführten Signalverarbeitung kann auf beliebige Weise dargestellt und dokumentiert werden. Eine übersichtliche Darstellungsart, die sowohl auf dem Video-Display wiedergegeben als auch ausgedruckt werden kann, ist in Form von Ausdrucken in den Fig. 6 und 7 gezeigt.
In Fig. 6 sind das effektive Leuchtdichteprofil und das daraus ermittelte Grundleuchtdichteprofil über der Breitenabmessung des Glasbandes dargestellt, und zwar anhand derjenigen Werte, die sich nach der Entstörungsfilterung und der Längsmittelung der gemessenen Signale (Vorfilterung) ergeben. Der senkrechte Abstand zwischen zwei horizontalen Teilungslinien entspricht dabei zehn Grauwerteinheiten.
Das aufgrund der in Fig. 6 wiedergegebenen Werte errechnete Brechkraftdiagramm zeigt Fig. 7, wobei die berechneten Absolutbeträge der Brechwerte wiederum im gleichen Maßstab über der Breite des Glasbandes aufgetragen sind. Der senkrechte Abstand der horizontalen Teilungslinien entspricht jeweils einer Brechkraft von 2,5 Millidoptrien. Die Lage und die Intensität von dioptrischen Fehlern oberhalb eines einstellbaren Alarm-Grenzwertes können auf diese Weise automatisch erfaßt und dokumentiert werden. Die Daten können gegebenenfalls über eine Koppel-Schnittstelle an ein Automatisierungssystem übertragen werden, in dem aufgrund dieser Daten das Schneiden des Glasbandes und das Sortieren der Glastafeln entsprechend den jeweiligen Qualitätsanforderungen der Kunden erfolgt.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der optischen Qualität von Flachglas, insbesondere von Floatglas, oder von Produkten aus Flachglas, bei dem die Glasscheibe (1) unter einem schrägen Einfallswinkel beleuchtet und von der beleuchteten Glasscheibe (1) ein Schattenbild auf einem Projektionsschirm erzeugt wird, das entsprechend den sich in einer Richtung der Glasscheibe erstreckenden streifenförmigen Bereichen mit dem Charakter von konvexen oder konkaven Zylinderlinsen aus diesen zugeordneten hellen und dunklen Streifen besteht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- das Schattenbild wird in einem sich senkrecht zu den hellen und dunklen Streifen verlaufenden schmalen Meßfeld mit einer Video-Kamera (4) erfaßt;

- jedem Bildpunkt wird unmittelbar in der Video-Kamera (4) oder in einer nachgeschalteten Digitalisierungsstufe entsprechend seiner Leuchtdichte ein digitalisiertes Signal zugeordnet;

- zwischen dem zugeordneten Digitalsignal und dem dem Leuchtdichteprofil einer planparallelen fehlerfreien Glasscheibe (Grundleuchtdichteprofil) entsprechenden Digitalsignal wird jeweils das Differenzsignal gebildet;

- aus den Differenzsignalen und den jeweils entsprechenden Signalen für die Grundleuchtdichte wird jeweils der Quotient gebildet, und

- durch Multiplikation dieser Quotienten mit einem Korrekturfaktor werden die absoluten Werte der Brechkräfte oder diesen proportionale Werte berechnet und numerisch und/oder graphisch ausgewertet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Bildung des Differenzsignals erforderliche Grundleuchtdichteprofil aus den dem Leuchtdichteprofil des Schattenbildes im Meßfeld entsprechenden digitalisierten Signalen durch Tiefpaßfilterung ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung des Quotienten aus den Differenzsignalen und den Signalen für die Grundleuchtdichte das Grundleuchtdichteprofil zugrundegelegt wird, das bei gleichen Beleuchtungsverhältnissen zuvor an einer optisch fehlerfreien planparallelen Glasscheibe gleicher Dicke unter Abschirmung gegen störendes Fremdlicht gemessen wurde, und dessen zugehörige Signale abgespeichert wurden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung des Quotienten aus den Differenzsignalen und den zugehörigen Signalen für die Grundleuchtdichte das Grundleuchtdichteprofil zugrundegelegt wird, das unter gleichen Beleuchtungsbedingungen zuvor an einer fehlerbehafteten Glasscheibe gleicher Dicke unter Abschirmung gegen störendes Fremdlicht nach symmetrischer Tiefpaßfilterung der digitalisierten Signale ermittelt wurde und dessen zugehörige Signale abgespeichert wurden

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung des Quotienten aus den Differenzsignalen und den zugehörigen Signalen für die Grundleuchtdichte das Grundleuchtdichteprofil zugrundegelegt wird, das durch symmetrische Tiefpaßfilterung aus dem jeweils gemessenen Leuchtdichteprofil ermittelt wurde.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Leuchtdichte der verschiedenen Bildpunkte darstellenden digitalen Signale wenigstens 64, und vorzugsweise mehr als 128 Abstufungen aufweisen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß verrauschte Signale in einem symmetrischen Matrix-Ortsfilter mit einer oberen Grenze der Ortsfrequenz von wenigstens 1/(13 mm) gefiltert werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtdichteprofil entlang eines eine Reihe von Zeilen des Video-Bildes umfassenden Streifens ermittelt und ausgewertet wird, wobei jeweils aus den den senkrecht zur Zeilenrichtung nebeneinanderliegenden Bildpunkten entsprechenden Signalen durch Filterung repräsentative Mittelwerte gebildet werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Tiefpaßfilter zur Ermittlung des Grundleuchtdichteprofils für die Bildung des Differenzsignals und/oder für die Bildung des Quotienten aus den dem Leuchtdichteprofil entsprechenden Signalen ein symmetrisches Filter mit einer oberen Grenze der Ortsfrequenz von 1/(80 mm) bis 1/(12 mm) verwendet wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung mit einem resultierenden Matrix-Filter im Ortsbereich durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung mit einem resultierenden Filter im Bildbereich einer zweidimensionalen linearen Transformation wie der 2D- Fourier- oder der 2D-Walsh-Transformation durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung durch Zwischenschaltung einer eindimensionalen linearen Fourier- oder Walsh-Transformation durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der errechnete Wert für die Brechkraft unter Berücksichtigung des jeweiligen Einfallswinkels des auf die Glasscheibe aufgestrahlten Lichtes auf den für senkrechte Einstrahlung gültigen Wert umgerechnet wird.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schattenbild ausgewertet wird, das aufgrund der Durchstrahlung der Glasscheibe auf einem Projektionsschirm entsteht, der auf der der Beleuchtungseinrichtung gegenüberliegenden Seite der Glasscheibe angeordnet ist.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schattenbild ausgewertet wird, das aufgrund der Reflexion an der Glasscheibe auf einem auf der gleichen Seite wie die Beleuchtungseinrichtung angeordneten Projektionsschirm entsteht.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Brechkräfte einer aus zwei durch eine thermoplastische Kleberschicht miteinander verbundenen Einzelglasscheiben bestehenden Verbundglasscheibe die Auswertung des Schattenbildes in wenigstens zwei unter einem Winkel zueinander stehenden Richtungen erfolgt.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer die Glasscheibe (1) unter einem schrägen Einfallswinkel beleuchtenden Beleuchtungseinrichtung, einem das Schattenbild der Glasscheibe (1) wiedergebenden Projektionsschirm, einer Video-Kamera (4) und einem Bildverarbeitungssystem (8), dadurch gekennzeichnet, daß das Bildverarbeitungssystem (8) ein Subtraktionsglied (23) zur Ermittlung der Leuchtdichtedifferenz zwischen der tatsächlichen Leuchtdichte und der Grundleuchtdichte, und eine Divisionsstufe (26) zur Bildung des Quotienten aus der Leuchtdichtedifferenz und der Grundleuchtdichte aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildverarbeitungssystem eine Filterstufe (34) mit einem zweidimensionalen symmetrischen Tiefpaß- Ortsfilter zur Entstörung verrauschter Signale aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildverarbeitungssystem eine Filterstufe (36) mit einem Tiefpaßfilter für jede Bildspalte in Längsrichtung des Glasbandes aufweist.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Filterstufe (21) zur Ermittlung des Grundleuchtdichteprofils aus dem von der Video-Kamera gelieferten tatsächlichen Leuchtdichteprofil aufweist.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine der Divisionsstufe (26) nachgeschaltete Korrekturstufe (28) aufweist.