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Title:
METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE CURVATURE OF A REFLECTIVE SURFACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/023124
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for measuring the curvature of a reflective surface (2), in particular of a pane of glass (5), which curves both longitudinally and transversally. According to said method, light that is emitted from a linear light source (3) is reflected by the surface (2) and registered by a CCD camera (4). The local angle of inclination of said surface (2) is determined from the reflected light that is registered by the CCD camera (4). The invention also relates to a device for determining the curvature of a reflective surface (2), comprising a linear light source (3) and a CCD camera (4). The aim of the invention is to provide a reliable and simple method and device for determining the curvature of a surface that is at least partially reflective. To achieve this, the CCD camera is a line camera (4) and the line of said CCD camera (4) is positioned transversally to the longitudinal extent of the light source (3).

Inventors:
PINGEL ULRICH (DE)
KUBIAK ROLF (DE)
ZIMMERMAN WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/003499
Publication Date:
March 21, 2002
Filing Date:
September 12, 2001
Export Citation:
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Assignee:
INNOMESS GES FUER MESSTECHNIK (DE)
PINGEL ULRICH (DE)
KUBIAK ROLF (DE)
ZIMMERMAN WOLFGANG (DE)
International Classes:
G01B11/24; G01M11/00; (IPC1-7): G01B11/25; G01M11/00; G01N21/88
Foreign References:
US4875777A1989-10-24
US4735508A1988-04-05
US5477332A1995-12-19
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 08 30 August 1996 (1996-08-30)
Attorney, Agent or Firm:
B0NNEKAMP & SPARING (Goldsteinstrasse 19 Düsseldorf, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Messen der Biegung einer reflektierenden Oberfläche (2), insbesondere einer in Längsund Querrichtung gebogenen Glasscheibe (5), bei dem von der Oberfläche (2) reflektiertes, von einer linienförmigen Lichtquelle (3) ausgehendes Licht von einer CCDKamera (4) aufgenommen wird, wobei ausgehend von dem durch die CCDKamera (4) aufgenommenen reflektierten Licht der örtliche Neigungswinkel der Oberfläche (2) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die linienförmige Lichtquelle (3) diffuses Licht aussendet, daß die CCDKamera als Zeilenkamera (4) ausgebildet ist und quer zur Linienerstreckung der Lichtquelle (3) angeordnet ist, und daß eine gegenseitige Verlagerung zwischen der Lichtquelle (3) und der CCDKamera (4) einerseits und der Oberfläche (2) andererseits erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen erstreckung der CCDKamera (4) in Richtung der zu messenden Biegung und die Lichtquelle (3) quer zur Richtung der zu messenden Biegung der Oberfläche (2) verlaufen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die CCDKamera (4) und die Lichtquelle (3) in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die CCDKamera (4) an eine Rechnereinheit angeschlossen ist, die die parallel ausgelesenen Werte der Pixel der CCDKamera (4) auswertet und hieraus den Neigungswinkel der Oberfläche (2) berechnet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die CCDKamera (4) und die Lichtquelle (3) bewegt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (2) bewegt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche (2) diejenige einer Autoglasscheibe ist, die vor oder nach dem Vorverbund zu einem Stapel aus zwei Scheiben geschichtet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegung der Autoglasscheibe entlang einer von Rand zu Rand verlaufenden Linie ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ort der Abstand der Oberfläche (2) von der Kamera durch ein Absolutmeßverfahren ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Absolutmeßverfahren ein Triangulationsverfahren eingesetzt ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Triangulationsverfahren einen Laser (8) vorsieht, und.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Laser (8) erzeugte Bild von der CCDKamera (4) beobachtet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (8) und die Zeile der CCDKamera (4) ausgefluchtet sind.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche geringer Transparenz mittels des Triangulationsverfahrens lokalisiert werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche (2) diejenige einer Autoglasscheibe ist, die einen randseitigen Dekordruck (5a) aufweist, und daß das Triangulationsverfahren im Bereich des Dekordrucks (5a) eingesetzt wird, während das Verfahren zum Messen der Biegung eingesetzt wird in einem Bereich zwischen zwei randseitigen Dekordrucken (5a) und zwischen Dekordruck (5a) und Rand der Autoglasscheibe.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der reflektierenden Oberfläche (2) mittels Absolut meßverfahrens ermittelt wird, daß der Reflektionswinkel in einem zu dem Abstand benachbarten Abschnitt der Oberfläche (2) ermittelt wird, und jeweils der Abstand des nächsten Abschnitts durch Korrektur des gemessenen Abstands um die dem ermittelten Reflektionswinkel entsprechende Steigung der Abschnitte zwischen Absolutmessung und lokaler Reflektionseinkelmessung berechtnet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens zwei Punkten (5a) der Abstand von Oberfläche (2) und CCD Kamera (4) ermittelt wird, und daß die Steigung zwischen den beiden Punkten (5a) ermittelt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Verlagerungsbewegungen eines die Oberfläche (2) aufweisenden Gegenstandes und einer die CCDKamera (4) umfassenden Baueinheit (9) während der Messung erfaßt wird.
19. Verfahren zum Messen der Biegung einer reflektierenden Oberfläche (2), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 18, umfassend eine erste Lichtquelle (3), die vorzugsweise linienförmig ist, und eine CCDKamera (4), die über die Reflektion in der Oberfläche (2) die erste Lichtquelle (3) beobachtet, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Lichtquelle (9) vorgesehen ist, die auf die Oberfläche (2) oder eine mit der Oberfläche (2) verbundenen Einheit ein Bild erzeugt, und daß die CCDKamera (4) das erzeugte Bild erfaßt.
20. Vorrichtung zum Ermitteln der Biegung einer reflektierenden Oberfläche (2), umfassend eine linienförmige Lichtquelle (3) und eine CCDKamera (4), dadurch gekennzeichnet, daß die CCDKamera eine Zeilenkamera (4) ist, und daß die Zeile derJCCDKamera (4) quer zur Erstreckung der Lichtquelle (3) angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Abstands eines Punktes der reflektierenden Oberfläche (2) von der CCDKamera (4) eine weitere Lichtquelle (8) vorgesehen ist, und daß die CCDKamera (4) ein durch die weitere Lichtquelle (8) erzeugtes Bild erfaßt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Lichtquelle (8) ein Laser ist, und daß die weitere Lichtquelle (8) auf der reflektierenden Oberfläche (2) wenigstens einen Punkt abbildet.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Lichtquelle und eine Zeile der CCDKamera (4) miteinander ausgefluchtet sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die CCDKamera (4) und wenigstens eine von der Lichtquelle (3) und der weiteren Lichtquelle (8) in einer gemeinsamen Baueinheit (9) angeordnet sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) diffus leuchtend ausgebildet ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) und die CCDKamera (4) fest miteinander und relativ zueinander verbunden sind.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die CCDKamera (4) und die Lichtquelle (3) gemeinsam beweglich angeordnet sind.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Rechner an die CCDKamera (4) angeschlossen ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekenn zeichnet, daß die CCDKamera (4) und die Lichtquelle (3) auf derselben Seite der zu messenden Oberfläche (2) angeordnet sind.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lichtquelle (3) als Leuchtstoffröhre ausgebildet ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekenn zeichnet, daß die zu vermessende Oberfläche (2) auf einem Förderer zuführbar ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lichtquelle (3) und die weitere Lichtquelle (8) vergleichbare Intensitäten aufweisen.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 33, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Kühleinrichtung vorgesehen ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erfassen der Verlagerungsbewegung wenigstens eines der CCDKamera (4) und einer Scheibe mit reflektierender Oberfläche (2) vorgesehen ist.
35. Vorrichtung zum Ermitteln der Biegung einer wenigstens teilweise reflektierenden Oberfläche (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 30 bis 34, umfassend eine erste Lichtquelle (3), die vorzugsweise linienförmig ist, und eine CCDKamera (4), die über die Reflektion in der Oberfläche (2) die erste Lichtquelle (3) beobachtet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Abstands eines Punktes der reflektierenden Oberfläche (2) von der CCDKamera (4) eine weitere Lichtquelle (8) vorgesehen ist, und daß die CCDKamera (4) ein durch die weitere Lichtquelle (8) erzeugtes Bild erfaßt.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Biegung einer reflektierenden Oberfläche Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Messen der Biegung einer wenigstens teilweise reflektierenden Oberfläche, insbesondere einer in Längs-und Querrichtung gebogenen Glasscheibe, bei dem von der Oberfläche reflektiertes, von einer linienförmigen Lichtquelle ausgehendes Licht von einer CCD-Kamera aufgenommen wird, wobei ausgehend von dem durch die CCD-Kamera aufgenommenen reflektierten Licht der örtliche Neigungswinkel der Oberfläche ermittelt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20 zum Ermitteln der Biegung einer wenigstens teilweise reflektierenden Oberfläche, umfassend eine linienförmige Lichtquelle und eine CCD-Kamera.

Aus der Praxis sind Triangulationsverfahren bekannt, mit denen die örtliche Lage und über Differenzbildung die Biegung von Oberflächen ermittelbar sind, bei denen eine Lichtquelle, insbesondere ein Laser, einen definierten Punkt auf die Oberfläche richten und ein optischer Sensor, beispielsweise eine CCD- Kamera, das zurückgeworfene Licht des Laserpunktes beobachtet. Hierbei wird die Ablenkung von dem Einfallswinkel des Laserlichts durch den Ausfallswinkel verdoppelt, und die erfaßte Reflektion hierdurch um einen entsprechend großen Betrag abgelenkt. Dies ist dann besonders kritisch, wenn sich zwei Biegungen zu einer sphärischen Krümmung überlagern, weil dann die in eine Richtung zu messende Biegung aufgrund der Ablenkungen des Lichtflecks durch hierzu quer verlaufende Biegung eine zweidimensionale Erfassung der Ablenkung erfordern, oder eine entsprechende Ungenauigkeit bei der Messung nach sich ziehen. Ein weiterer Nachteil des bekannten Triangulationsverfahrens besteht darin, daß die beiden Komponenten Kamera und Lichtquelle wegen der sich ändernden Einfalls-und Ausfallswinkel jeweils neu aufeinander ausgerichtet und in ihrer relativen Lage zueinander verändert werden müssen,

so daß die Messung eines Biegungsverlaufs über einen längeren Strecken- abschnitt eine Vielzahl von Positionierungen, Justierungen und Einrichtungen erfordert, die zeitaufwendig sind und für die serienmäßige Prüfung von im kontinuierlichen Betrieb hergestellten Gütern nicht geeignet ist.

WO-A-98 17 971 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Verlaufs reflektierender Oberflächen, bei dem auch gekrümmte Glasoberflächen vermessen werden. Hierbei wird ausgehend von einer Lichtquelle ein Muster aus äquidistanten Hell-Dunkel-Sequenzen auf die reflektierende Oberfläche gerichtet, und mit einer CCD-Kamera das Spiegelbild des Musters beobachtet, wobei die Änderungen der Abstände der Hell-Dunkel- Sequenzen ausgewertet werden, um ausgehend von Breitenänderungen des erfaßten Spiegelbilds Änderungen in dem Oberflächenverlauf zu berechnen.

Auch hier ist es problematisch, die Biegung in eine Richtung zu erfassen, wenn die zu messende Oberfläche eine sphärische oder S-förmige Gestalt aufweist, da aufgrund der quer zu der zu messenden Biegung verlaufender Krümmung das zu messende Spiegelbild außerhalb der CCD-Kamera reflektiert wird, insbesondere dann, wenn die CCD-Kamera als Zeilenkamera ausgebildet ist.

Bei parallel zur Erstreckung der Lichtquelle angeordneter Zeile können nur geringe Krümmungen gemessen werden. Des weiteren besteht die Gefahr, daß bei Reflektionen an wenigstens teilweise transparenten Oberflächen wie Glas Mehrfachreflektionen auftreten, bei Windschutzscheiben beispielsweise an bis zu vier Oberflächen, die voneinander getrennt werden müssen, und somit aufwendige Auswertemethoden erfordern.

DE-A-42 10 075 beschreibt in sehr allgemeiner Weise Verfahren zum Erfassen der Orientierung von spiegelnden Oberflächen und führt hierzu eine Vielzahl von Varianten eines entsprechenden Meßverfahrens auf. Im Einzelnen wird in der Druckschrift ein Verfahren beschrieben, bei dem von einer reflektierenden Oberfläche zurückgeworfenes Licht einer linienförmigen Lichtquelle von einer CCD-Kamera aufgenommen wird ; das aufgenommene Bild wird mit dem

Spiegelbild eines Referenzobjektes verglichen ; ausgehend von dem Vergleich der beiden Bilder wird der örtliche Neigungswinkel der Oberfläche ermittelt.

Wesentlich ist also der Vergleich der Reflektionsbilder mit einem Referenzmuster ; eine Messung ist schon deshalb nicht möglich, weil in das reflektierte Bild immer die. Entfernung zwischen Objekt, Kamera und Beleuchtung eingeht. Eine diffuses Licht aussendende Lichtquelle ist nicht beschrieben, und auch eine konkrete Ausgestaltung der relativen Anordnung oder Verlagerung von CCD-Kamera und Lichtquelle ist nicht erkennbar.

US-A-5,343,288 beschreibt eine Einrichtung zur Evaluierung eines sogenannten"Head-Up Dislay", welches in einer Windschutzscheibe integriert ist, und hier im Einzelnen mit der konkreten Anpassung der Anordnung einer Display-Einheit in einem optimalen Abstand zu der Windschutzscheibe. Das Verfahren setzt zwar zur Kalibrierung eine Kalibriereinheit ein, die von einer Kamera beobachtet wird, jedoch über die die Kamera lediglich auf die Kalibrierplatte fokussiert wird, um so einem Ausgangspunkt für die vorstehend skizzierte Anpassung zu erhalten. Eine Biegungsmessung erfolgt nicht, auch eine relative Bewegung von Windschutzscheibe einerseits und einer Lichtquelle und Kamera andererseits ist nicht vorgesehen.

US-A-5,414,518 beschreibt eine Einrichtung zum optischen Evaluieren des Verlaufs der Konturen eines Kraftfahrzeugs durch eine betrachtende Person, bei der eine Mehrzahl von parallel benachbart angeordneten fluoreszierenden linienförmigen Lichtquellen in spiegelnden Oberflächen eines Fahrzeugs reflektiert werden, und bei dem aufgrund optischer Erfassung durch einen Betrachter diskontinuierliche Biegungen in dem beobachteten Bild und somit Fehler in der beobachteten Oberfläche ermittelt werden. Die Beobachtung der reflektierten linienförmigen Lichtquellen erfolgt entlang des Verlaufs der Lichtquellen, und entsprechend wird der Verlauf der Oberfläche nur in Richtung der reflektierten Lichtquellen, nicht quer dazu begutachtet. Eine Messung der Biegung quer zu den linienförmigen Lichtquellen ist in nicht vorgesehen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20 zu schaffen, die eine einfache und zuverlässige Ermittlung der Biegung einer wenigstens teilweise reflektierenden Oberfläche ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die linienförmige Lichtquelle diffuses Licht aussendet, daß die CCD-Kamera als Zeilenkamera ausgebildet ist und quer zur Linienerstreckung der Lichtquelle angeordnet ist, und daß eine gegenseitige Verlagerung zwischen der Lichtquelle und der CCD-Kamera einerseits und der Oberfläche andererseits erfolgt. Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 20 dadurch gelöst, daß die CCD-Kamera eine Zeilenkamera ist, und daß die Zeile der CCD-Kamera quer zur Erstreckung der Lichtquelle angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in preiswerter, zuverlässiger und leicht auszuwertender Weise die Messung der Biegung einer reflektierenden Oberfläche, und zwar auch dann, wenn diese Oberfläche eine sphärische oder S-förmige Krümmung aufweist, indem die CCD-Kamera das von der Oberfläche reflektierte, von der Lichtquelle ausgehende, vorzugsweise diffuse Licht erfaßt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der CCD-Kamera als Zeilen- kamera in Kombination mit der linienförmigen Ausgestaltung der Lichtquelle kann das reflektierte Licht auch dann mit der Breite eines Pixels in seiner Lage zuverlässig erfaßt werden, wenn die quer zu der zu messenden Biegung verlaufende weitere Biegung eine Ablenkung außerhalb der den Akzeptanzwinkel der Kamera definierenden Breite des Pixels bewirkt. Durch die Linienform der Lichtquelle wird dann diese in der Oberfläche gleichwohl auf der

richtigen Höhe reflektiert, und die Ablenkung der zu messenden Biegung zutreffend ermittelt.

Zweckmäßigerweise emitiert die Lichtquelle diffuses Licht, um anders als bei einer punktförmig gerichteten Lichtquelle bei der Beobachtung der Lichtquelle über die Reflektion durch Einfalls-und Ausfallswinkel auch große Winkeländerungen zuverlässig erfassen zu können. Der Einfluß der quer zu der zu messenden Biegung verlaufenden weiteren Biegung ist überdies weniger nachteilig. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, kleinere in einer Kamera untergebrachte Detektoren einzusetzen, insbesondere reicht eine Pixelzeile statt mehrerer nebeneinander angeordneter, eine Matrixkamera definierender Zeilen. Kleine Pixel können dann ausgewählt werden.

Die CCD-Kamera wird vorzugsweise in Richtung der zu messenden Biegung angeordnet, während die Lichtquelle mit ihrer streifenförmigen Erstreckung quer zur Richtung der zu messenden Biegung der Oberfläche verläuft.

Auch bei der Messung von reflektierenden Oberflächen von transparenten Materialien wie Glas, die zwei Oberflächen aufweisen, oder bei einem Stapel von zwei (oder mehr) paarweise gebogenen Gläsern stören die zwei bzw. vier spiegelnden Oberflächen nicht, da die reflektierten Strahlen nahe genug beieinander liegen, um die Messung nicht zu verfälschen.

Hierbei ist es möglich, die CCD-Kamera durch entsprechende Fokussierung im Spiegelbild einer bestimmten Oberfläche zur Beobachtung dieser speziellen Oberfläche vorzusehen, insbesondere dann, wenn durch zwischen zwei Glasscheiben verlaufende Trennmittelrückstände die Intensität der Reflektion sonst örtlich schwankt. Bei einem Stapel kann die Vorrichtung mit einer weiteren, zur ersten vorzugsweise parallelen CCD-Kamera ausgerüstet sein.

Vorzugsweise sind die CCD-Kamera und die Lichtquelle in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet, die die beiden Teile in bezug auf ihren Winkel und die Entfernung zueinander festlegt, so daß aufwendige Einstellarbeiten vor Meßbeginn nicht erforderlich sind. Mit dieser Baueinheit faßt sich die Biegung in einem Punkt der Oberfläche ermitteln, und durch Relativverlagerung der, Oberfläche und der Baueinheit entlang einer Linie kann entlang dieser Linie die Biegung ermittelt werden. Für die Relativverlagerung kann sowohl der Gegenstand mit der reflektierenden Oberfläche als auch die Baueinheit als auch beide beweglich angeordnet sein. Vorzugsweise wird die Verlagerungs- bewegung erfaßt und für die Lokalisierung der mit der CCD-Kamera erfaßten Daten eingesetzt.

Besonders bevorzugt ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Messung der Biegung, insbesondere der Querbiegung einer Autoglasscheibe aus vorgespanntem Einscheibensicherheitsglas oder aus Verbundsicherheitsglas, die vor oder nach dem Vorverbund oder nach dem Autoklavieren aus einem Stapel von zwei Scheiben besteht, die ggf. mit einem Verbindungsmittel zusammengehalten werden. Hierbei kann durch eine Messung der Biegung von Rand zu Rand der Verlauf der Biegung entlang einer Linie ermittelt werden, wobei ein an die CCD- Kamera angeschlossener Rechner die jeweilige Neigung am Meßort durch die Lage des reflektierten Lichts ermittelt.

Um die Biegung sehr exakt zu ermitteln ist es erforderlich, den Abstand zwischen Kamera und Oberfläche an wenigstens einem Punkt, an dem vorzugsweise auch die Biegung gemessen wird, exakt zu bestimmen. Diese Bestimmung verfolgt beispielsweise mit einem Zusatzgerät im Wege der Triangulationsmessung, oder durch eine berührende Messung im Bereich des Randes der Oberfläche. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der das von der für das Triangulationsverfahren erforderlichen weiteren Lichtquelle, z. B. einem Laser, erzeugte Bild von derselben CCD-Kamera erfaßt wird, die

auch das reflektierte Licht der linienförmigen Lichtquelle erfaßt. Hierzu sind vorzugsweise eine Zeile der CCD-Kamera und die weitere Lichtquelle ausgeflluchtet und zweckmäßigerweise in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, ausgehend von der Kenntnis von Lage von Lichtquelle und CCD-Kamera, die Ermittlung einer Schar von lokalen Reflektionswinkeln für jeden Punkt oder Abschnitt, wobei der Reflektionswinkel in Abhängigkeit von dem Abstand der beobachteten Oberfläche von der Kamera abhängt. Wird nun in einem schwach reflektierenden Bereich einer Glasscheibe, z. B. im Bereich eines vorgesehenen Dekordrucks, ein Abstand zuverlässig ermittelt (eine oder vorzugsweise mehrere Messungen), dann kann für den unmittelbar benachbarten Punkt oder Abschnitt der richtige Winkel ermittelt werden, und entsprechend auch ein korrigierter Abstand ermittelt werden. Es versteht sich, daß bei zahlreichen benachbarten Werten, die eine Kurve darstellen, von der Schar von Kurven nur noch die richtige ausgewählt werden muß.

Besonders gut lassen sich Oberflächen auswerten, wenn an beiden Enden eine Abstandsmessung vorgesehen ist, da dann auch eine Steigung aufgrund einer Schräglage berücksichtigt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und kann mit preiswerten Mitteln bereitgestellt werden. Als linienförmige Lichtquelle kommt beispielsweise eine Leuchtstoffröhre (Neonröhre) in Betracht, die handelsüblich und damit kostengünstig zu beschaffen ist. Die CCD-Kamera kommt mit einer einzigen Diodenzeile (von mehreren Tausend Pixeln) aus, um präzise die Biegung aufgrund der Änderung der Reflektion in der zu messenden Oberfläche zu bestimmen. Die Pixel werden durch einen Rechner ausgelesen und ausgewertet, wobei die Auswertung die Höhe der CCD-Kamera und der

Lichtquelle über der zu messenden Oberfläche berücksichtigt. Daher wird vorzugsweise die Höhe vor Beginn der Messung ermittelt, um eine kontinuierliche Berechnung der Biegung zu ermöglichen.

Die weitere Lichtquelle ist vorzugsweise ein Laser. Vorzugsweise sind die Lichtquelle und die CCD-Kamera in einer gemeinsamen Baueinheit untergebracht, um so besonders genaue Meßwerte zu erreichen. Wird dieselbe CCD-Kamera für die beide Lichtquellen genutzt, sollten die beiden Lichtquellen nur unwesentlich verschiedene Intensitäten aufweisen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich besonders vorteilhaft am Ausgang eines Biegeofens für Verbundsicherheitsglas anordnen, um die Querbiegung der gerade gebogenen Scheibenpaare auszuwerten. Hierzu ist zweckmäßig, daß eine Kühleinrichtung die Baueinheit mit der Kamera, die oberhalb der umlaufenden Skelette für die gebogenen Scheiben angeordnet ist, kühlt, beispielsweise mit durchlaufendem Wasser und einem Wärmertauscher.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Kamera, eine erste und eine weitere Lichtquelle und verwirklicht in vorteilhafter Weise die neue Anordnung einer gemeinsamen Kamera zur Auswertung einerseits einer Reflektion der erstem Lichtquelle und andererseits einer Abbildung der weiteren Lichtquelle.

Über die Reflektion der ersten Lichtquelle kann die Neigung der Oberfläche (Normale zur Winkelhalbierenden) ermittelt werden. Mit der Lage des Bildes kann der Abstand der Oberfläche zu der Kamera ermittelt werden. Diese Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich ganz allgemein für Verlaufsmessungen einsetzen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den abhängigen Ansprüchen.

Der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ermitteln der Biegung einer reflektierenden Oberfläche.

Fig. 2 zeigt eine um 90° verdrehte schematische Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ermitteln der Biegung einer reflektierenden Oberfläche.

Die insgesamt mit Bezugszeichen 1 bezeichnete, in Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung zur Messung der Biegung einer reflektierenden Oberfläche 2 umfaßt eine linienförmige Lichtquelle 3, die als langgestreckte Neonröhre ausgebildet ist, und eine CCD-Kamera 4, bei der es sich um eine Zeilenkamera handelt, wobei die Zeile, wie in Fig. 1 angedeutet, quer zur Erstreckung der Neonröhre 3 verläuft. Die Zeile der CCD-Kamera umfaßt ca. 5000 Pixel. Die Erstreckung der Zeile ist in einem rechten Winkel zu der Linienerstreckung der Lichtquelle 3 angeordnet.

Die reflektierende Oberfläche 2 ist die der Neonröhre 3 und der Kamera 4 zugewandte Oberfläche einer sphärisch gebogenen Glasscheibe 5, die auf einer Unterlage 6 aufliegt, wobei die Unterlage 6 als Support, als transportierbare Palette oder dgl. ausgebildet sein kann. In Fig. 1 ist schematisch ein Querschnitt durch die Scheibe 5 dargestellt, in Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die Scheibe 5 dargestellt. Entsprechend sind die Abmessungen verschieden, und auch die Biegungsverläufe unterscheiden sich.

Vorliegend wird die in Fig. 1 im Querschnitt gezeigte Querbiegung gemessen.

Entsprechend ist die Lichtquelle 3 quer zum Verlauf der Querbiegung angeordnet, während die Erstreckung der Zeile der CCD-Kamera 4 im wesentlichen parallel zu der Querbiegung verläuft.

Die Neonröhre 3 und die Kamera 4 sind in einem aus Gründen der Deutlichkeit der Darstellung nicht gezeigten gemeinsamen Halterahmen angeordnet und gegeneinander ausgerichtet, so daß sich ihre relative Lage zueinander und auch der Winkel der Neonröhre 3 und der CCD-Zeile der Kamera 4 nicht zueinander ändern. Der Tragrahmen ist transportabel ausgestaltet, und ermöglicht insbesondere einen Transport von Lichtquelle 3 und Kamera 4 in Richtung des Doppelpfeils 7. Es ist somit möglich, mit der Vorrichtung 1 die Querbiegung der Glasscheibe 5 beginnend mit dem in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellten oberen Ende zu vermessen und dann die Vorrichtung 1 allmählich in Richtung auf die in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellte untere Ende der Glasscheibe 5 zu verlagern, und hierbei durch die quer zur Neonröhre 3 angeordnete Zeile der CCD-Kamera 4 die Reflektion des Lichts präzise zu erfassen. Somit kann für jede Position der Scheibe 5 die Biegung exakt ermittelt werden. Alternativ ist die Scheibe 5 transportabel ausgestaltet.

Aufgrund ihrer Ausgestaltung als Neonröhre strahit die Lichtquelle 3 diffuses Licht aus, wodurch eine Winkeleinschränkung bezüglich des von der CCD- Kamera 4 zu beobachtenden Bereichs erzielt werden kann. Der störende Einfluß der Ablenkung quer zu der Zeile der CCD-Kamera 4 durch eine Biegung (hier : Längsbiegung) quer zu der zu messenden Biegung (hier : Querbiegung) wird hierdurch ebenfalls herabgesetzt.

Das in Fig. 3 dargestellte weitere Ausführungsbesipiel ist besonders kompakt ; dieselben Bezugszeichen bezeichnen dieselben Teile wie in Fig. 1 und 2. Man erkennt, daß wahlweise gebogenes Glas 5 oder auch planes Glas 5'gemessen werden kann. Man sieht ferner, daß die CCD-Kamera 4 und die linienförmige

Lichtquelle 3 in einer gemeinsamen Baueinheit untergebracht sind, in der ferner noch ein Laser 8 zur Durchführung eines Triangulationsverfahrens angeordnet ist. Die Baueinheit 9 ist fest, während die Scheibe 5,5'an der Baueinheit 5 vorbei verlagert wird.

Das von dem Laser 8 erzeugte Bild, z. B. auf einem Abschnitt der noch nicht verbundenen Windschutzscheibe 5, auf dem ein Dekordruck 5a aufgebracht ist, wird ebenfalls von der Kamera 2 erfaßt. Man erkennt, daß bei vorbeifahren einer Scheibe 5 zunächst der in Verlagerungsrichtung vordere Bereich mit dem Dekordruck 5a ausgewertet werden kann, dann die Messung der Biegung im mittleren Beriech erfolgt und schließlich eine erneute Abstandsmessung auf dem hinteren Dekordruck 5a. Hierzu sind Zeile der CCD-Kamera 4 und Laser 9 miteinander ausgefluchtet. Eine geeignete Optik kann für die Kamera vorgesehen sein. Die Werte der Zeile werden parallel ausgelesen und in einem Rechner 10 gespeichert. Die Rechner 10 speichert ferner die Wegaufnahme des verlagerten Teils, hier der Schreiben 5,5', beispielsweise deren Vorschub oder die Geschwindigkeit einer hierzu vorgesehenen Fördereinheit sowie ggf.

Anfang und Ende eines Prüfteils, um die ausgelesenen Informationen der CCD- Kamera 4 mit dem Ort auf der Oberfläche 2 korrespondierend weiter zu verarbeiten.

Die Erfindung funktioniert nun wie folgt : In einem ersten Schritt wird mit einem (in Fig. 1 und 2 nicht dargestellten) Zusatzgerät der Abstand der reflektierenden Oberfläche 2 zu CCD-Kamera 4 bzw. Lichtquelle 3 ermittelt, in der Regel in einem Randbereich. Dies kann, wie in Fig. 3, z. B. mit einem Triangulationsverfahren erfolgen, wobei dies an einer Stelle durchgeführt wird, an der keine gerichtete Reflektion durch die Oberfläche 2 besteht.

Die Glasscheibe 5 wird dann mit Lichtquelle 3 und CCD-Kamera 4 einmal in Richtung der Querbiegung (Pfeil 7) von oben nach unten (oder umgekehrt) abgetastet, und durch den Auftreffpunkt des reflektierten Lichts der Lichtquelle 3 auf der Zeile der CCD-Kamera 4 läßt sich an jeder Stelle der Scheibe 5 bzw. der Oberfläche 2 der Neigungswinkel und damit über den Verlauf der Scheibe 5 die Biegung in Meßrichtung ermitteln. Die Messung des Neigungswinkels erfolgt absolut, so daß sie nur mit dem Meßfehler behaftet sein kann, nicht jedoch mit Fortschreibungsfehlern anderer Messungen. Man erkennt, daß in Fig. 3 die Glasscheiben an der Vorrichtung 1 vorbei transportiert werden.

Ferner wird der Vorschub der Scheiben (Wegstrecke oder Wegstrecke pro Zeiteinheit) erfaßt.

Die Lichtquelle 3 wird in der Oberfläche 2 gerichtet reflektiert, so daß die CCD- Kamera 4 einen Ausschnitt der Lichtquelle 3 als Bild sieht, wobei die Qualität der Lichtquelle durch die Reflektion erhalten bleibt und keine weitere diffuse Reflektion stattfindet. Damit wird eine sehr genaue Zuordnung einer Intensitäts- spitze der Lichtquelle und damit eine sehr genaue Messung der Biegung ermöglicht. Die Empfindlichkeit gegen von außerhalb der Meßvorrichtung einfallendes Licht ist gering.

Da die Lichtquelle 3 als linienförmige Lichtquelle ausgebildet. ist, wird die Erfassung der Querbiegung wie in Fig. 1 dargestellt nicht durch die Längsbiegung, die in Fig. 2 dargestellt ist, nachteilig beeinflußt, weil es durch die linienförmige Ausgestaltung der Lichtquelle nicht zu einem Auswandern des auf die Kamera 4 reflektierten Lichts außerhalb der Breite der Pixel-Zeile kommen kann. Der Akzeptanzwinkel der CCD-Kamera 4 kann somit klein gewähit werden, insbesondere können kleine Pixel gewählt werden, wodurch die Auflösung der Messung vergrößert wird.

Es versteht sich, daß die gemessene Biegung auch die Längsbiegung sein kann, wobei dann vorteilhaft der Einfluß der Querbiegung auf das Meßergebnis

durch das erfindungsgemäße Verfahren eliminiert wird. Es ist ebenso möglich, die Scheibe 5 nach Messung der Querbiegung. um 90° zu drehen und die Längsbiegung zu erfassen. Hierbei ist dann jedoch vor Beginn der jeweiligen Messung die Scheibe erneut zu bestimmen, da diese durch den Drehvorgang geringfügig verlagert worden sein kann. Schließlich kann auch planes Glas gemessen werden, z. B. ein Flachglas-Zuschnitt oder eine bereits geschliffener Rohling, wobei die Biegungswerte möglichst Null betragen dürften ; dann ist eine Abstandsmessung ggf. auch nicht erforderlich.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 nimmt die CCD-Kamera 4 auch die von dem Laser 8 erzeugten Bilder auf, wobei hierfür ein bestimmter Teil der Zeile der CCD-Kamera bereitgestellt wird. In sehr transparenten Bereichen reicht das beobachtete Bild für eine zuverlässige Auswertung zwar selten aus, jedoch erlaubt die Beobachtung mit derselben Kamera das zuverlässige Ausschalten von Korrelationsfehlern.