DE69614452T2

DE69614452T2 - Verfahren zum Messen des Verbiegungsgrades einer gebogenen Glasscheibe

Info

Publication number: DE69614452T2
Application number: DE69614452T
Authority: DE
Inventors: Erkki Yli-Vakkuri
Original assignee: Tamglass Engineering Oy
Current assignee: Tamglass Oy
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1996-05-06
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2016-05-07
Also published as: EP0747664A3; FI952638A0; US5680217A; DE69614452D1; JPH08334319A; EP0747664A2; FI98757B; JP3863221B2; FI952638A; FI98757C; EP0747664B1

Description

Verfahren zum Messen des Verbiegungsgrades einer gebogenen Glasscheibe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Verbiegungsgrades einer gebogenen Glasscheibe.
Beispielsweise beim Biegen von Windschutzscheiben und Heckscheiben für Fahrzeuge ist es schwierig, den Verbiegungsgrad mit ausreichender Genauigkeit zu kontrollieren. Nach einem Biegevorgang ist es erforderlich, den Verbiegungsgrad zu überprüfen, um fehlerhaft gebogene Teile auszusondern. Dies erfolgte durch mechanische Geräte, wobei die Glasscheibe auf einer Prüfvorrichtung befestigt wird und der Verbiegungsgrad an bestimmten Punkten durch mechanische Taster überprüft wird. Dieses Verfahren ist langsam und mühsam und die Anzahl der Prüfpunkte ist beschränkt. Das Erfordernis zur Messung des Verbiegungsgrades schließt auch Glasscheiben ein, die durch ein "Pressbiegeverfahren" oder mittels eines gewölbten Fördergeräts gebogen wurden. Dieses Problem kann sich auch bei der Messung der endgültigen Biegung von gebogenen getemperten Glasscheiben ergeben, die mittels eines Walzen aufweisenden Brennofens hergestellt wurden.
Die Patentschrift US 4,928,175 offenbart ein Verfahren für die dreidimensionale Überwachung eines Zielraums mit zwei oder mehr Videokameras, die in einem beliebigen, jedoch feststehenden Winkel relativ zueinander angeordnet sind und die ein gemeinsames Abbildungsfeld besitzen, in dem sich das zu überwachende Objekt befindet. Dieses bereits bekannte Verfahren ist als solches jedoch nicht zur Messung des Verbiegungsgrades einer Glasscheibe geeignet, da Glas in dem Wellenlängenbereich, der von den Kameras erfasst wird, durchsichtig ist.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, durch das die auf dem Kamerabild basierende Technik zur Messung des Verbiegungsgrades einer Glasscheibe verwendet werden kann.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, in denen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;
Fig. 2 einen Endabschnitt einer gebogenen Glasscheibe zeigt, dessen Krümmungsprofil das Messobjekt ist;
Fig. 3 Videosignale eines Kamerapaares zeigt, das für die Messung benutzt wird; und
Fig. 4 schematisch eine bevorzugte Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung der Oberfläche einer Glasscheibe zeigt, um an einem gewünschten Punkt der Glasscheibenoberfläche eine für die Kameras sichtbare Lichtlinie zu erzeugen.
Der strukturelle Aufbau einer in dem Verfahren benutzten Vorrichtung ist folgendermaßen. Wenigstens zwei Videokameras 1 sind an einem gemeinsamen Halterahmen 3 angeordnet, sodass die Kameras 1 in einem feststehenden Relativwinkel zueinander bleiben. Dieser Winkel kann beliebig gewählt werden, gleichwohl so, dass die Kameras 1 ein gemeinsames Abbildungsfeld besitzen, das das zu messende Objekt umfasst. Die von den Kameras 1 erzeugten Videosignale werden in einem Computer 2 verarbeitet, wie es in der Patentschrift US 4,928,175 beschrieben ist. Gleiches gilt für die Kalibrierung des Messsystems, das heißt die Bestimmung der Lagerungsparameter der Kamera durch bekannte Punkte.
Eine Glasscheibe 5, deren Biegungsprofil gemessen wird, wird in einem gemeinsamen Abbildungsfeld 6 der Kameras platziert. Es ist nicht erforderlich, dass die Glasscheibe während des Aufnahmevorganges irgendeine genaue Lage oder Neigung hat. Die Messung kann also direkt an der Förderstrecke erfolgen. Oberhalb des Messpunktes ist eine Lichtquelle 4 angeordnet, deren Licht eine große Intensität in dem Wellenlängenbereich von 250 bis 330 nm besitzt. Dadurch wird die extrem dünne Zinnschicht, die auf einer Glasoberfläche während der Herstellung gebildet wird, für die Kameras 1 sichtbar. Ein Beleuchtungskörper mit einer starken Intensität bei der Wellenlänge 253,7 nm wurde früher zum Beleuchten einer Glasoberfläche benutzt, nachdem visuell inspiziert wurde, auf welcher Glasseite eine Zinnschicht ausgebildet war. Durch die Erfindung wird dieses an sich bekannte Phänomen für ein neuartiges Messverfahren genutzt.
Zwischen der Lichtquelle 4 und dem Glas 5 ist ein Schlitzgitter 10 angeordnet, durch das ein oder mehrere Lichtstrahlen austreten, um eine Lichtlinie 7 auf der Oberfläche des Glases 5 zu erzeugen. Es wird also eine gewünschte Anzahl von Lichtlinien an den Stellen erzeugt, deren Krümmungsprofil gemessen werden soll. Optional kann das Gitter 10 derart verschoben werden, dass die Lichtlinie 7 an verschiedene Stellen auf der Oberfläche es Glases 5 verschoben wird und die Krümmungsprofile der entsprechenden Punkte nacheinander gemessen werden.
Mit dieser Anordnung wird die Messung folgendermaßen durchgeführt. Die Bildfelder beider Videokameras 1 tasten die kreuz und quer verlaufenden Linien 9 ab. Die Videosignale V beider Kameras empfangen immer dann einen Intensitätspuls, wenn die Kameras die Lichtlinie 7 auf der Glasoberfläche erfassen. Während jeder Feldlinie von beiden Kameras 1 tritt ein Puls 8 auf, dessen Entstehungszeitpunkt dadurch bestimmt wird, von welchem Pixel des CCD-Bildfelds der Puls stammt. Da nach der Kalibrierung des Messsystems die Relativlage der Kameras bekannt ist, kann die relative Lage der Pulse 8, die während jedes Linienpaares auftauchen zur Bestimmung der dreidimensionalen Koordinaten eines Punktes der Lichtlinie 7 genutzt werden, der auf den Kreuzungspunkt der Linien 9 fällt. In Abhängigkeit von der Anzahl der Bildpunkte, die in den CCD-Bildfeldern der Kameras 1 enthalten sind, ist es möglich, die dreidimensionalen Koordinaten von mehr als 200 Punkten zu bestimmen, um das Oberflächenkrümmungsprofil entlang der Lichtlinie 7 anzuzeigen.
Zusätzlich ist es möglich, das Krümmungsprofil von Glasscheibenkanten zu bestimmen, indem wenigstens zwei Kameras 1 derart angeordnet werden, dass beide dieselbe Kantenfläche einer Glasscheibe innerhalb ihres Sichtfeldes haben. Unerwarteterweise wurde entdeckt, dass bei der Beleuchtung einer Oberfläche der Glasscheibe 5 mit der Lichtquelle 4 auch Licht auf die Kantenfläche der Glasscheibe geworfen wird. Diese "Beleuchtung" einer Glaskante kann ebenso zur Messung der Glasform benutzt werden, da beide Kameras die gegenüberliegenden Glaskantenflächen oder den gesamten Glasumriss sehen können.
Die Erfindung kann auch in einem zweiten Prüfverfahren für die Biegung angewendet werden, das hinter einer Biegeofenanlage durchgeführt wird. Dabei wird das gemessene Krümmungsprofil mit einem vorbestimmten Profil verglichen, und wenn als Ergebnis des Vergleichs eine Abweichung entdeckt wird, die eine gewisse Grenze überschreitet, wird die Glasscheibe ausgesondert. Die Erfindung kann ebenso zur Regulierung eines Biegevorgangs derart verwendet werden, dass, wenn die Abweichungen eine gewisse Grenze überschreiten, eine Regulierung oder Anpassung des Biegevorgangs vorgenommen wird, um die Abweichungen auszugleichen. Bei dieser Anwendung ist es natürlich erforderlich, sowohl die Verteilung als auch den Durchschnittswert der Biegung zu überwachen.
In einer weiteren Anwendung der Erfindung kann das Messergebnis mit den Punkten der echten CAD-Datei eines Glases oder einer dadurch gebildeten Oberfläche verglichen werden.
Zur Durchführung der Messung werden wenigstens zwei Kameras benötigt. In der Praxis kann die Anzahl der Kameras jedoch größer sein, typischerweise zum Beispiel vier Kameras.
Das in Fig. 4 dargestellte Beleuchtungssystem umfasst eine Quecksilberhochdruckdampflampe 11, die auch im Ultraviolettbereich eine relativ große Intensität besitzt. Ein Umlenkspiegel 12 und eine Sammellinse 13 werden zur Fokussierung des Lichtstrahls auf einen x-y-Spiegel 15 benutzt, der in einem Abtaster 14 aufgenommen und in der Läge ist, den auf die Glasoberfläche gerichteten Lichtstrahl in x- und y-Richtung abzulenken. Die Linienabtastung erfolgt beispielsweise in y- Richtung und die Feldablenkung zwischen den Linien in x-Richtung. Die Linie kann eine Breite von bis zu 20-30 mm besitzen.
Im Strahlengang positionierte Filter als auch Spiegelanordnungen und Reflektionsflächen können zur Begrenzung des Wellenlängenbereichs benutzt werden, sodass der Lichtstrahl vorwiegend Strahlung in dem gewünschten Wellenlängenbereich von 250-330 nm umfasst.
Die Glasscheibe 5 trägt auch auf derjenigen Seite, die während des Herstellungsprozesses die Oberseite war, eine geringe Zinnmenge. Das in Fig. 4 gezeigte Beleuchtungssystem ist hinreichend wirksam, um die Lichtlinie 7 auch auf dieser Oberfläche sichtbar zu machen, die eine bedeutend geringere Zinnmenge trägt.
Der Helium-Cadmium-Laser emittiert beispielsweise Laserlicht mit einer Wellenlänge von 325 nm, das in der Lage ist, Fluoreszenzpunkte auf einer Glasoberfläche zu erzeugen. Dementsprechend kann die Erfindung auch mittels Laserlicht durchgeführt werden, aber das Beleuchtungssystem gemäß Fig. 4 ist sowohl wirksamer hinsichtlich der Beleuchtungsqualität als auch kostengünstiger im Vergleich zu kommerziell erhältlichen Laserlichtquellen, die am Anmeldetag der Erfindung erhältlich waren.
Die Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise muss die Lichtlinie 7 auf der Glasoberfläche nicht durchgehend sein, sondern sie kann aus einer Anzahl von Punkten oder einem einzigen sich bewegenden Punkt bestehen. Die Lichtquelle 4 kann eine Leuchtröhre oder einen Laser umfassen, der in der Lage ist, die geforderte Wellenlänge zu erzeugen. Das Licht kann auch von einer Lichtquelle über einen Lichtleiter gebracht werden zu einem Ziel. Der Begriff "Licht" ist in diesem Zusammenhang umfassend zu verstehen und umfasst auch elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Lichts, insbesondere den Wellenlängenbereich von 250-330 nm innerhalb des ultravioletten Bereiches. Viele andere Einzelheiten können ebenso innerhalb des Schutzbereichs der Patentansprüche variieren.

Claims

1. Verfahren zum Messen des Verbiegungsgrades einer gebogenen Glasscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung in an sich bekannter Weise mittels Kameras (1) bewirkt wird, die in einem beliebigen aber feststehenden Relativwinkel zueinander angeordnet sind und die ein gemeinsames Bildfeld innerhalb der Grenzen einer gemessenen Oberfläche aufweisen, und dass eine filmartige Zinnschicht auf der Glasoberfläche für die Kameras sichtbar gemacht wird durch Fokussieren von Licht einer passenden Wellenlänge auf der Glasoberfläche.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasoberfläche eine fokussierte Lichtlinie (7) oder eine Anzahl leuchtender Punkte entlang eines zu messenden Profils aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht eine große Intensität in dem Wellenlängenbereich von 250-330 nm aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtlinie (7) auf der Glasoberfläche zur Bestimmung der dreidimensionalen Koordinaten für mehr als 200 Punkte benutzt wird, wobei die Koordinaten dem Oberflächenkrümmungsprofil entlang der Lichtlinie (7) entsprechen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasoberfläche eine Anzahl von fokussierten Lichtlinien (7) aufweist oder dass die Lichtlinie (7) entlang der Oberfläche verschoben wird, sodass das Krümmungsprofil an verschiedenen Punkten gemessen werden kann.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gemessene Krümmungsprofil mit einem vorbestimmten Profil verglichen wird und dass die Glasscheibe ausgesondert wird, wenn eine, eine bestimmte Grenze überschreitende Abweichung als Ergebnis des Vergleichs ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gemessene Krümmungsprofil mit einem vorbestimmten Profil verglichen wird, und der Biegevorgang angepasst wird, um die Abweichungen auszugleichen, wenn eine bestimmte Grenze überschreitende Abweichungen als Ergebnis des Vergleichs ermittelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kameras (1) derart positioniert sind, dass beide Sicht auf die gleiche Kantenfläche und/oder zwei gegenüberliegende Kantenflächen einer Glasscheibe haben.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Hochdruckquecksilberdampflampe (11) aufweist, wobei wenigstens ein Teil der Strahlung außerhalb des Wellenlängenbereichs zwischen 250 und 330 nm aus der Strahlung entfernt wurde, und dass ein dementsprechned erzeugter Lichtstrahl mittels eines Spiegelabtasters (14, 15) entlang der Oberfläche der Glasscheibe (5) verschoben wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung der Glaskante zur Messung der Glasgröße benutzt wird.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Messergebnis mit den Koordinaten der echten CAD-Datei der Glasscheibe oder einer dadurch gebildeten Oberfläche verglichen wird.