Optisches Prüfgerät für die Umrissform von Werkstüeken. Die Erfindung bezieht .sich auf ein opti sches Prüfgerät für die Umrissform von Werkstücken, beispielsweise von Rotations körpern grösserer Ausdehnung, wie z. B.. der Radsätze von Eisenbahn-Fahrzeugen, Walzen profilen, Drehkörpern, beliebiger Form und grösserer Länge.
Es ist bekannt. zum Zwecke der Prüfung und gegebenenfalls der Messung ein Werk stück mit dem Bilde eines Fadenkreuzes, einer Messskala oder einer Schablone auf optischem Wege zu vergleichen, indem auf die Sollform, die sieh als Strichplatte in einem Mikroskop oder Fernrohr befindet oder die als Zeichnung vorhanden ist, das Schattenbild des Werkstückes abgebildet wird. Ferner ist bekannt, zum Zwecke der Betrachtung das an den Prüfgegenstand z. B.
nach dem Lichtspaltverfahren angelegte optische Bild einer Schablone oder eines Vergleichsgegenstandes gemeinsam mit dem Prüfgegenstand mittels Bildwurf vergrössert sichtbar zu machen, oder auf den Prüf gegenstand und die Sollform optische Ab- Bildungssysteme derart zu richten, dass das Werkstück und dessen Sollform gleichzeitig einander überlagernd in einem gemeinsamen Bildfeld sichtbar sind. In vielen Fällen ist es nun erforderlich, den gesamten Werkstück umriss mit einem Blick zu übersehen. Bei grösseren Werkstücken werden die bisher be kannten optischen Einrichtungen sehr um fangreich und dementsprechend kostspielig.
Denn bei der optischen Umrissprüfung ist es besonders zweckmässig, dass das zu prüfende Werkstück in einen telezentrischen Strahlen- gang,gebracht wird, was erfordert, dass: ein Teil .der Optik gleich öder grösser als der gleichzeitig zu überblickende Teil. des Werk stückes ist.
Es ist auch vorgeschlagen worden, Raum- bilder als Messmarken oder Profilschablonen auf optischem Wege an ein Werkstück zu Messzwecken anzulegen. Hierbei ist zwischen einem Stereomikroskop und dem zu messen den oder zu prüfenden Objekt eine teilweise spiegelnde Fläche angeordnet, die eine ausserhalb des Stereomikroskopes angeordnete Marke an dem Objektort zur gemeinsamen Beobachtung durch das Stereomikroskop ab bildet.
Die Messung wird hierbei dadurch er möglicht, dass entweder das Stereomikroskop oder der Markenträger oder das Werkstück oder alle drei gegeneinander messbar ver schiebbar angeordnet sind, so dass man das Markenraumbild in Berührung mit dem Werkstück bringen oder sogar in dieses ein dringen lassen kann, ohne dass eine körper liche Berührung erfolgt, wobei das Mess- ergebnis auf der die Bewegung messenden Einrichtung ablesbar ist.
Bei dieser AMess- einriehtung gelangen virtuelle optische Bilder (Spiegelbilder) zur Anwendung, wobei in folge des begrenzten, nicht ohne -weiteres zu erweiternden Gesichtsfeldes nur verhältnis mässig kleine Teile von Werkstücken über blickt werden können.
Die Erfindung gestattet, die erwähnten Nachteile zu beheben. Bei dem erfindungs gemässen optischen Prüfgerät wird ebenfalls eine optische Schablone an das zu prüfende Werkstück angelegt. Es zeichnet sieh aus durch mindestens eine Linsenplatte, die zur Erzeugung der optischen Schablone dient. Es ist dadurch möglich, das Prüfgerät für die Prüfung grosser Werkstücke so auszuführen, dass auch ein grosses, frei übersehbares Mess- feld in raumsparender Weise unter Anwen dung reeller optischer Bilder erzielt wird.
Die optische Schablone und das Werk stück können messbar zueinander bewegbar sein und ferner kann die optische Scha blone selbst mit dem Bilde einer entspre chenden Messskala versehen werden.
Bei zweckmässiger Ausführung des Prüf gerätes ist es bei Verwendung von einfachen, nur aus flächenartig angeordneten Plan- konvexlinsen be.st:ehenden Linsenplatten mög lich, weitgehend optische fehlerfreie Scha blonen zu erhalten. Die bei der Betra.ehtung auftretenden Fehlerquellen können vermieden werden und durch entsprechende Licht führung können auch die Photozellen für objektive selbsttätige Messung verwendet werden. Man kann auch ein photographisches Festhalten des Pi-iifbildes oder dessen un- mittelbare Wiedergalle mittels Projektion erreichen.
Für die Massenfabrikation kann das Priifgei-#iit. so ausgebildet werden, dass es eine. @@lerl"stückhontrolle im Fliessgang er möglieht. Ein subjektiver Einblick in das Gerät kann beispielsweise binokular in be quemer Blicliriehl.:uiig bei grossem Gesichts feld erfolgen.
Die bei der Betrachtung entstehenden Fehler sind parallaktischer Natur. Bei Über- priifiing von Rotationskörpern mit optischen Schablonen können parallaktische Fehler in der Weise vermieden werden.
dass zwischen der optischen Schablone und einer mon- okularen Einhlicköffnung eine Sammeloptik, beispielsweise, eine Sammellinse, derart ein geschaltet wird, dass die Schablone zusammen mit dein Umruss des Wei@kstiickes nur in rein telezentrischem Strahlengang sichtbar ist. Die einäugige Betrachtung kann dabei ent- iveder unmittelbar aus dem Brennpunkt der Linse oder auch über Spiegel in bequemer Blickrichtung erfolgen.
Eine para.llaxfreie Betrachtung ist: aueb, bei hinokularem Ein- blich- durch Bildverdopplung möglich. An die Stelle des Auges können auch für objektive Mes.sunöen eine oder mehrere Photozellen angeordnet: -werden. Es kann aber auch an die Stelle des Auges das Objektiv einer photographischen Kamera oder ein Projek tionsobjektiv angebracht werden und so das llessergebnis photographisch festgehalten oder unmittelbar vergrössert projiziert werden.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise Aus führungsformen des Prüfgerätes gemäss der Erfindun- sowie Einzelheiten derselben in den Fig. 1 bis 14, welche im folgenden be schrieben werden.
Fig. I zeigt, die Herstellung der Raum bildschablone auf photographischem Wege nach dem bekannten Verfahren der Linsen rasterphotographie.
Die ursprüngliche Schablone 1, die ent iveder als Aufsichtsbild (Zeichnung) oder als Durchsichtsbild hergestellt sein kann, wird, entsprechend beleuchtet, in jener Entfernung 2 und an jener Stelle von der Linsenraster- platte 3 angeordnet, wo später die optische Schablone (Fig. 2) entstehen soll. Bei der Aufnahme entwerfen die Linsen oder Linsen systeme 5 der Linsenrasterplatte 8 ebenso viele Einzelbilder 6 auf der lichtempfind lichen Platte 7, als Linsen oder Linsensysteme vorhanden sind. Alle Linsen oder Linsen systeme haben gleiche Brennweite.
Die ent wickelte Platte 7 dient als Photogramm 8 zur Erzeugung der optischen Schablone, wie Fig. 2' zeigt. Es wird nur für jene Linsen- rasterplatte verwendet, mittels der es ent standen ist.
Der Bildwerfer 9 weist die Linsenraster platte 3 und das Photogramm 8 auf, die durch das Gehäuse 10 miteinander fest ver bunden sind. Das Photogramm 8 befindet sich relativ zur Linsenrasterplatte 3 in üblicher Weise genau an derselben Stelle., an der es bei der Aufnahme entstanden ist. Es ist mit einer Opalscheibe 11 bedeckt, die durch eine Lichtquelle 12 beleuchtet wird. In .der Blickrichtung 13 ist die optische Scha blone 4 freischwebend im Raume als scharfes Bild mit freiem Auge sichtbar.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen eine Messeinrichtung zur Bestimmung jenes Lauf kreisdurchmessers 27 eines Eisenbahn-Fahr- zeug-Radsatzes 33, der bei möglichst werk stoffsparendem Überdrehen des abgenützten Umrisses noch erreichbar ist.
Die beiden Bildwerfer 9 erzeugen je eine optische Schablone 4, freischwebend um je einen 1Zeifenumrissil. Durch Drehen der Kurbel 14 können über an sich beliebige Übertra gungselemente, wie beispielsweise Schnecke 15, Schneckenrad 16, Spindel 17. Kegelräder 18, 19, Gewindespindel 20 und Muttern 21, die beiden Bildwerfer 9 und dadurch die Schablonen 4 nach Bedarf ,gehoben oder ge senkt werden. Zur Führung sind beispiels weise die Bildwerfer 9 mit Müttern 21 und Führungsleisten 22 versehen, welch letztere auf den senkrechten Bettprismen 23 laufen.
Die beiden Schablonen 4 können entweder einzeln unmittelbar in Blickrichtung 24 oder gleichzeitig gemeinsam unter Zuhilfenahme von geneigten Spiegeln 30 durch den Rahmen 31 in Blickrichtung 32 betrachtet werden. Der Rahmen 31 entspricht der Austritts lücke der Rasteroptik. Die Bildwerfer 9 müssen so lange bewegt werden, bis die Licht spalte zwischen Reifenumriss 25 und Scha- blonenumriss 26 (Fig. 6) gerade verschwin den. An jeder abgenützten 'Stelle tritt ein Lichtspalt auf.
Durch gleichzeitige Drehung des Radsatzes um seine Achse 34 (Fig. 4) während der Messung kann der ganze Räder umfang abgetastet werden. Der gesuchte Laufkreisclurchmesser 27 des Reifens 28 ist auf Massstab 29 (Fig. 3) ablesbar. Die Lage der Radreifeninnenkante 35 (Fig. 6) kann am Massstab 36 der Schablone 4 unmittelbar abgelesen werden.
Wenn man mittels eines einzelnen Ob jektivs oder einer einzelnen Linse nach be kannten Verfahren eine optische Schablone herstellen wüTde, jso müsste die Grösse dieser Linse mindestens gleich der zu prüfenden Abmessung des zu überprüfenden Werk- stüekumrisses gewählt werden.
Beim be schriebenen Prüfgerät entspricht diese Ab messung dagegen der Grösse der Linsenplatte. Vergleicht man nun die Linsenplatte mit einer ihr gleichwertigen grossen Linse, so müsste, wenn die optische Qualität deT er zeugten Schablone in beiden Fällen gleich sein soll, das Öffnungsverhältnis der grossen Linse dem Öffnungsverhältnis der kleinen Einzellinsen der Linsenplatte gleich sein,
falls in beiden Fällen Linsen gleicher Kor rektur Verwendung finden. Hieraus ergibt sich für die grosse Linse auch eine bedeu tend grössere Brennweite und eine dement sprechend grössere Bild- und Gegenstands weite, also ein grösserer Raumbedarf.
Wenn dagegen statt einer grossen Linse eine Linsen- rasterplatte aus vielen kleinen Linsen glei chen Öffnungsverhältnissen verwendet wird, so verkürzen sich die für die Bemessung der optischen Gesamteinrichtung massgebenden Grössen im Verhältnis der Brennweiten,
so dass eine ganz bedeutende Raumersparnis erzielt wird. Es kann daher durch Wahl einer entsprechend grossen Linsenrasterplatte eine grosse optische Schablone erezugt wer- den, die es ermöglicht, auch mit. freiem Auge weit ausgedehnte oder mehrere Hessstellen gleichzeitig zu überblicken, wobei. mit Vor teil die bekannte Lichtspaltmethode a.nge- wendet wird.
Es ist nicht not#,vendig, dass das Photo gramm ebensoviele vollständige Einzelbilder enthält, als Linsen vorhanden sind, wie in dem in Fig. 1 dargestellten Fall. Es kann vielmehr jede Linse auch nur einen Aus schnitt der ursprünglichen Schablone 1 ab bilden. Da nun beliebig viele Einzellinsen aneinandergereiht werden können, lä.sst :sich so ein Gesamtsystem sehr grosser Öffnung von optischer Qualität. der Einzellinsen her stellen.
Es kann daher ein grosses korrigier tes und dementsprechend kostspieliges Ob jektiv grosser Öffnung zum Zwecke der Er zeugung optischer Schablonen unter Umstän den durch eine billige, aus einfachen Linsen. bestehende Linsenrasterplatte ersetzt tverden, da die Einzellinsen bei gleichem Raumbedarf mit: einem viel kleineren Öffnungsverhältnis ausgeführt werden können als das grosse Objektiv.
Die Herstellung auch komplizierter ebener optischer Umrisssehablonen ist in einfachster und genauester Weise auf photographischem Wege möglich, wobei, wie bereits erwähnt, i ein und dieselbe Linsenplatte zur Aufnahme der ursprünglichen Schablone und zur Wie dergabe des Photogram?nes dient, welcher Umkehrvorgang auch bei der Lirnsenraster- photographie zur Selbstkorrektur der Fehler des Linsenrasters bekannt ist.
Gemäss dem- in Fig. 7 dargestellten Aus führungsbeispiel ist eine Sammellinse 37 auf einer feststehenden Platte 38 des 117ess- tisches aufgebaut, die zusammen mit einer Linse 37' eine Sammeloptik bildet. Die scha- blo.nenerzeugende Optik, welche die 39 und das exakt auswech:s.elbare Photogramm 40 aufweist, ist zusammen mit dem Werkstück 41 mit der verschiebbaren Grundplatte 42 verbunden.
Die optischen Schablonen 47 und 48 iFig. 7) liegen z. B. in einer vertikalen Ebene durch die Werkstückachse. Die mit d--in @@'erksiück 41 verbundene schablon- erzeugende Optik kann mit der Grundplatte 4? relativ zum 31esstisch 38, auf dem sich die Sammellinse 37 befindet, verschoben werden. Dies ist von Vorteil bei langen Werksdicken.
weil- dann die Samiueloptik nicht die ganze @@'crhstücklün@,-e zu umfassen braucht. Mit- cinler kann es vorteilhafter sein, nicht, wie hier, das '\Verhstiicli zu bewegen, sondern die Sammeloptik ain feststehenden Werkstück vorbeizuführen.
Auf der@elhen Prüftischplatte 38 kann. Fig. 7 z@@:gt, auch die aus liondersor <B>55.</B> P,uiktl;inipe 50 und Farbfilter 51 bestehende Eelenehtuugseinrichtung angebracht sein..
Sie braucht: dann ebenfalls nicht die gesamte Werhstückh@reite, sondern nur den von der Sammeloptik erfassten Bereich des %um- photo_grainnies 40 zit beleuchten. wodurch. insbesondere l-,r.i I < in"-eren Werkstücken, die Be=leuclli.ungseinrielitung vereinfacht und ver kleinert wird.
Soll die Prüfling durch ,subjektiven Ein blick erfolgen, so kann die Betrachtung ent- werler unniiitelhai- einäugig aus dem Brenn punkt iler Linse 3 7 oder aneh, wie Fig. 7 zeigf, über Spiegel 63 in bequemer Blielk- richtiing erfolgen,
wobei nach Fig. 7 eine monokiclare Eiiiblicköffinin.g vorgesehen ist. Um Errniidung der Augen zu vermeiden, ist: hinokularer 14#'inlrIick in die Sammeloptik 37 tvünschensw@rt Tig. 12l, Ein solcher ist bei ohne Einführung eines par allaktischen Fehlers mittels Bildverdopplung nach Art des Sy nopters nach Moritz v.
Rohr möglieeb, wofiir ein Prisma 52 und Spiegel .i3 vorgesehen sind.
Nenn auch durch Anwendun@# der Sammeloptik auf die in Fig. 7 oder 12 dar- ;eslellte @Veiae bei der Betrachtung nunmehr die achsparallel, also telezentriseh aus der Linsenplane 39 austretenden Lichtstrahlen wirksam werden. wodurch eine gleichmässige Beanspruchung aller Einzellinsen der Linsen platte erreicht wird, so ergeben sich noch gev-i,@-e Fehlerquellen dadurch.
da.ss auch # -tn( lers gerichtetes Licht in die schablonen- erzeugende Optik gelangen kann, und zwar sowohl bei der Herstellung des Raumphoto grammes selbst, als auch bei der Wiedergabe. Zur Abblendung bei der Aufnahme und fier Wiedergabe kann eine bienenwabenartige Blende benutzt werden.
Auf einfachere Art lässt sich jedoch eine gute Abblendung durch eine Vielfach-Lochblende erreichen, und zwar in der Art, daB zwischen jeder Einzeloptik oder Einzellinse der Linsenplatte 39 (Fix. 7) und dem Photogramm 40 eine Lochblende 54 genau oder angenähert in Brennweiten entfernung angeordnet wird.
Bei der Her stellung des Photogrammes kann dann nur achsparallel gerichtetes Licht wirksam wer den und umgekehrt kann beider Wiedergabe nur solches Licht aus der Linsenplatte aus treten und in die Sammeloptik gelangen.
Wird das Photogramm in diffusem Licht beleuchtet, so geht ein Grossteil dieser Licht menge verloren, und zwar jener, der von der Lochblende 54 abgeschirmt wird. Zur besseren Lichtausnützung kann auf der der Beleuchtungsoptik 55 zugewendeten Seite des Photogrammes 40 eine der bilderzeugenden Linsenplatte gleichartige, aus plankonvexen, flächenartig aneinandergereihten Sammel linsen bestehende Linsenplatte 56 derart an geordnet werden, dass das aus der Beleuch tungsoptik austretende, z.
B. mittels Konden.- sor 55 achsparallel gerichtete Licht in jedem der hintern Brennpunkte der bilderzeugenden Linsenplatte 39 innerhalb der Öffnungen der Lochblende 54 vereinigt wird. Auf diese Weise wird streuendes Licht innerhalb -der Optik vermieden und eine Durchstrahlung des Photogrammes mit gerichtetem Licht er reicht, wodurch die Erzeugung einer scharfen Schattenschablone begünstigt wird.
Mit Hilfe des beschriebenen Prüfgerätes ist es auch möglich, die bekannte Lichtspalt methode zur Lichtspaltformgrenzprüfung auszubilden, wenn das Toleranzfeld 57 (Fix. 13) eines Werkstückes 41 gegeben ist. Kongruent der obern Begrenzungslinie des Toleranzfeldes wird die optische Schablone 47 (Fix. 14), kongruent der untern Begren zungslinie die optische Schablone 48 her gestellt. 47 ist die Linie der Grösstmasse, während 48 die Linie der Kleinstmasse dar stellt.
Diese beiden Schablonen können nach einander, bei Drehkörpern auch gleichzeitig, an den Werkstückumriss angelegt werden, bezw. auch in diesen eindringen. Der Werk stückumriss ist an keiner Stelle zu gross, wenn der Liehtspalt bei Schablone 47 gerade noch überall sichtbar bleibt; er ist an keiner Stelle zu klein, wenn bei iSchablone 48 kein Licht spalt sichtbar ist.
Es ist daher die Verwen dung des beschriebenen Prüfgerätes zur Lichtspalt-Formgrenzprüfung in der Weise möglich, dass gleichzeitig oder nacheinander die zwei optischen Schablonen 47 und 48 an den Werkstückumriss angelegt werden.
Die Verwirklichung der Lichtspalt-Form- grenzprüfung ist auch selbsttätig z. B. so möglich, dass an Stelle des Auges des Be schauers eine oder mehrere Photozellen 58, 59 angebracht werden, wie Fig. 8 und 9 zeigen. Das Werkstück 41 ist zwischen Körner spitzen 43 und 44 (Fix. 9) eingespannt. Beide Körner federn achsial, und zwar drückt die Körnerspitze 43 die bearbeitete Fläche 45 des Werkstückes 41 gegen den Anschlag 46.
Das Werkstück 41 wird zusammen mit der Schablone 47, 48 an den Photozellen 58, 59 vorbeibewegt. Die untere Photozelle 58 tastet die die Linie der Grösstmasse darstellende Schablone 47 ab. Die Lichtmenge darf hier ein bestimmtes Minimum nicht unterschrei ten, das heisst es soll festgestellt werden, ob eine geschlossene Lichtlinie vorhanden ist. Die obere Photozelle 59 tastet, die die Linie der Kleinstmasse darstellende Schablone 48 ab. Hier darf die Lichtmenge einen bestimm ten, sehr kleinen Höchstwert nicht über schreiten, das heisst es soll praktisch die ge samte Schablone 48 in den Werkstückumriss eindringen, also nirgends ein Lichtspalt vor handen sein.
Diese Abtastung ist beispiels weise so möglich., dass zwischen den Bild schablonen 47, 48 und der Sammeloptik 37 je eine drehbare Spaltblende 60 angeordnet wird, .die mit der Sammelaptik verbunden mit dieser relativ zum Werkstück bewegt wird und jeweils nur einen schmalen Teil des durch den Lichtspalt zwischen Werkstück 41 und Schablonen gelangenden Lichtbandes zur Photozelle durchlässt. Die Spaltblende 60 ist in einer zur Schablonenebene parallelen Ebene drehbar.
Durch geeignete Einrichtungen kann dafür gesorgt werden, dass sie immer mög lichst schräg und nicht parallel zur ,jeweils ausgeblendeten Teilfläche des Lichtbandes steht.
An Stelle der Augen 4:) des Beschauers kann vor die Sammeloptik 37 auch das Ob jektiv einer photographischen Kammer 61 (Fig. 10) oder das Projektionsobjektiv 6? (Fig. 11) angebracht und so das 1VIessergebnis photographisch festgehalten oder unmittelbar vergrössert projiziert werden.
Optical testing device for the outline shape of workpieces. The invention relates .sich to an optical cal test device for the outline shape of workpieces, for example of rotational bodies of larger dimensions, such. B .. the wheelsets of railway vehicles, roller profiles, rotating bodies, any shape and greater length.
It is known. for the purpose of testing and, if necessary, measurement, to compare a workpiece with the image of a crosshair, a measuring scale or a template optically by clicking on the target shape, which is located as a reticle in a microscope or telescope or which is available as a drawing, the silhouette of the workpiece is displayed. It is also known, for the purpose of viewing, the z. B.
to make an optical image of a template or a comparison object created according to the light gap process visible together with the test object by means of image projection, or to align optical imaging systems on the test object and the target shape in such a way that the workpiece and its target shape are simultaneously superimposed in a common Image field are visible. In many cases it is now necessary to see the entire workpiece outline at a glance. In the case of larger workpieces, the previously known optical devices are very extensive and accordingly expensive.
Because with the optical contour test it is particularly useful that the workpiece to be tested is brought into a telecentric beam path, which requires that: a part of the optics is the same or larger than the part to be surveyed at the same time. of the workpiece.
It has also been proposed to optically apply spatial images as measurement marks or profile templates to a workpiece for measurement purposes. Here, a partially reflective surface is arranged between a stereomicroscope and the object to be measured or checked, which forms a mark located outside the stereomicroscope at the object location for joint observation by the stereomicroscope.
The measurement is made possible by the fact that either the stereomicroscope or the mark carrier or the workpiece or all three are arranged so that they can be measured against each other so that the mark space image can be brought into contact with the workpiece or even allowed to penetrate it without physical contact takes place, the measurement result being readable on the device measuring the movement.
With this A measuring device, virtual optical images (mirror images) are used, with only relatively small parts of workpieces being able to be viewed due to the limited field of view, which cannot easily be expanded.
The invention makes it possible to remedy the disadvantages mentioned. In the case of the optical test device according to the invention, an optical template is also applied to the workpiece to be tested. It is characterized by at least one lens plate which is used to produce the optical template. This makes it possible to design the testing device for testing large workpieces in such a way that a large, freely surveyable measurement field is also achieved in a space-saving manner using real optical images.
The optical template and the workpiece can be measurably movable relative to one another, and the optical template can itself be provided with the image of a corresponding measuring scale.
If the testing device is expediently designed, it is possible to obtain largely optically flawless stencils using simple lens plates consisting only of planar convex lenses. The sources of error that occur during the observation can be avoided and, with appropriate lighting, the photocells can also be used for objective, automatic measurement. One can also achieve a photographic recording of the picture or its immediate re-galling by means of projection.
For mass production, the test can be used. trained so that there is a. @@ lerl "It enables piece inspection in the flow passage. A subjective view into the device can, for example, take place binocularly with a comfortable view, with a large field of view.
The errors that arise when viewing are of a parallactic nature. When checking bodies of revolution with optical templates, parallactic errors can be avoided in this way.
that between the optical template and a monocular eyepiece opening a collecting optic, for example a collecting lens, is switched on in such a way that the template together with the outline of the white piece is only visible in a purely telecentric beam path. One-eyed viewing can either take place directly from the focal point of the lens or via a mirror in a comfortable viewing direction.
A para.llax-free viewing is possible: aueb, in the case of a single eyepiece - through image doubling. Instead of the eye, one or more photocells can also be arranged for objective measurement. However, the lens of a photographic camera or a projection lens can also be attached to the place of the eye, and the result can be captured photographically or projected immediately enlarged.
The drawing shows, for example, embodiments of the test device according to the invention and details of the same in FIGS. 1 to 14, which will be described below.
Fig. I shows the production of the space image template by photographic means by the known method of lens raster photography.
The original template 1, which can be produced either as a top view (drawing) or as a see-through image, is appropriately illuminated, arranged at that distance 2 and at that point from the lenticular lens plate 3 where the optical template (Fig. 2 ) should arise. When recording the lenses or lens systems 5 of the lenticular grid plate 8 design as many individual images 6 on the light-sensitive plate 7 as there are lenses or lens systems. All lenses or lens systems have the same focal length.
The developed plate 7 serves as a photogram 8 for generating the optical template, as shown in FIG. 2 '. It is only used for the lenticular plate with which it was created.
The projector 9 has the lenticular plate 3 and the photogram 8, which are firmly connected to each other through the housing 10 ver. The photogram 8 is located relative to the lenticular plate 3 in the usual way exactly at the same point. At which it was created during the recording. It is covered with an opal disk 11 which is illuminated by a light source 12. In the viewing direction 13, the optical mask 4 is freely floating in space as a sharp image that is visible to the naked eye.
3, 4 and 5 show a measuring device for determining that running circle diameter 27 of a railroad vehicle wheel set 33 which can still be achieved with the most material-saving over-turning of the worn outline.
The two projectors 9 each generate an optical template 4, floating freely around a 1Zeifenumrissil. By turning the crank 14, any transmission elements, such as worm 15, worm wheel 16, spindle 17, bevel gears 18, 19, threaded spindle 20 and nuts 21, the two projectors 9 and thus the templates 4 as required, can be lifted or ge be lowered. For example, the projector 9 are provided with nuts 21 and guide strips 22, the latter running on the vertical bed prisms 23, for example.
The two templates 4 can either be viewed individually directly in the viewing direction 24 or simultaneously together with the aid of inclined mirrors 30 through the frame 31 in the viewing direction 32. The frame 31 corresponds to the exit gap of the grid optics. The projector 9 must be moved until the light gap between the tire outline 25 and the template outline 26 (FIG. 6) just disappears. A gap of light appears at every worn-out point.
By simultaneous rotation of the wheel set about its axis 34 (Fig. 4) during the measurement, the entire wheel scope can be scanned. The desired running circle diameter 27 of the tire 28 can be read off on a scale 29 (FIG. 3). The position of the inner edge 35 of the wheel tire (FIG. 6) can be read directly from the scale 36 of the template 4.
If an optical template were to be produced by means of a single objective or a single lens according to known methods, the size of this lens would have to be chosen to be at least equal to the dimensions of the workpiece to be checked.
In the test device described, however, this dimension corresponds to the size of the lens plate. If one compares the lens plate with an equivalent large lens, if the optical quality of the template produced is to be the same in both cases, the aperture ratio of the large lens would have to be the same as the aperture ratio of the small individual lenses of the lens plate,
if lenses of the same correction are used in both cases. This also results in a significantly larger focal length for the large lens and a correspondingly larger image and object width, i.e. a greater space requirement.
If, on the other hand, a lenticular lenticular plate made of many small lenses with the same aperture ratios is used instead of a large lens, the quantities that are decisive for the dimensioning of the overall optical device are reduced in the ratio of the focal lengths,
so that a very significant space saving is achieved. Therefore, by choosing a correspondingly large lenticular lens plate, a large optical template can be created which also enables it. with the naked eye wide-spread or several Hess areas at the same time, whereby. with advantage the known light-gap method is used.
It is not necessary that the photo gram contains as many complete individual images as there are lenses, as in the case shown in FIG. Rather, each lens can also only form a section of the original template 1. Since any number of individual lenses can now be strung together, you can create an overall system with a very large aperture of optical quality. of the individual lenses.
It can therefore be a large corrected and correspondingly expensive Ob jective large opening for the purpose of generating optical stencils under certain circumstances by a cheap, made of simple lenses. Existing lenticular lens plate is replaced because the individual lenses can be designed with the same space requirement: a much smaller aperture ratio than the large lens.
Even complex, flat optical outline templates can be produced in the simplest and most precise way using a photographic method, whereby, as already mentioned, one and the same lens plate is used to hold the original template and to reproduce the photogram, which is the reverse process for the lens grid - photography is known for self-correction of the errors of the lens grid.
According to the exemplary embodiment shown in FIG. 7, a collecting lens 37 is built up on a stationary plate 38 of the dining table which, together with a lens 37 ', forms a collecting optic. The shell-generating optics, which have the 39 and the exactly exchangeable photo 40, are connected together with the workpiece 41 to the displaceable base plate 42.
The optical templates 47 and 48 iFig. 7) lie e.g. B. in a vertical plane through the workpiece axis. The stencil-generating optics associated with d - in @@ 'erksiück 41 can be connected to the base plate 4? relative to the dining table 38 on which the converging lens 37 is located. This is an advantage for long factory thicknesses.
because then the samui optics need not encompass the whole @@ 'crhstücklün @, - e. It can be more advantageous not to move the mechanism, as is the case here, but to move the collecting optics past a stationary workpiece.
On the @ elhen test table top 38 can. Fig. 7 z @@: gt, the Eelenehtuugseinrichtung consisting of liondersor <B> 55. </B> P, uiktl; inipe 50 and color filter 51 must be attached ..
You need: then also not illuminate the entire Werhstückh @ reite, but only the area of the% um- photo_grainnies 40 zit covered by the collecting optics. whereby. in particular l-, r.i I <in "-eren workpieces, the lighting control system is simplified and reduced.
If the test specimen is to take place through a subjective view, the design can be viewed with one eye from the focal point of the lens 37 or, as shown in FIG. 7, via mirror 63 in a convenient viewing direction,
7, a monoclear egg viewing opening being provided. In order to avoid sight sighting, it is desirable to have a look inside the collecting optics 37. 12l, Such is possible without introducing a paralactic error by means of image doubling in the manner of the Sy nopter after Moritz v.
Tube possible, for which a prism 52 and mirror .i3 are provided.
Also by applying the collecting optics to the lines shown in FIG. 7 or 12, the light rays emerging from the lens plane 39 parallel to the axis, i.e. telecentrically, now become effective. whereby an even loading of all individual lenses of the lens plate is achieved, there are still gev-i, @ - e sources of error.
That.ss also # -tn (lers directed light can get into the stencil-generating optics, both during the production of the room photograph itself and during playback. A honeycomb-like screen can be used for dimming during recording and playback will.
In a simpler way, however, good screening can be achieved using a multiple pinhole, in such a way that a pinhole 54 is arranged exactly or approximately at focal length between each individual lens or individual lens of the lens plate 39 (fix becomes.
When producing the photogram, only axially parallel light can be effective and vice versa, only such light can emerge from the lens plate and get into the collecting optics during playback.
If the photogram is illuminated in diffuse light, a large part of this amount of light is lost, namely that which is shielded by the aperture stop 54. For better utilization of light, on the side of the photogram 40 facing the lighting optics 55, one of the image-generating lens plate of the same type, consisting of plano-convex, planarly strung together lenses, can be arranged in such a way that the optics emerging from the lighting, z.
B. by means of Konden.- sensor 55 axially parallel directed light is combined in each of the rear focal points of the image-generating lens plate 39 within the openings of the aperture 54. In this way, scattered light within -the optics is avoided and a transillumination of the photogram with directed light is sufficient, which promotes the creation of a sharp shadow template.
With the help of the test device described, it is also possible to train the known light gap method for light gap shape limit test when the tolerance field 57 (Fix. 13) of a workpiece 41 is given. The optical template 47 (fix. 14) is made congruent to the upper boundary line of the tolerance field, and the optical template 48 is made congruent to the lower boundary line. 47 is the line of the largest mass, while 48 represents the line of the smallest mass.
These two templates can be applied to the workpiece outline one after the other, or at the same time in the case of rotating bodies. penetrate into these too. The workpiece outline is not too large at any point if the Lieht gap at template 47 is just visible everywhere; it is not too small at any point if no light slit is visible on the template 48.
It is therefore possible to use the test device described for light gap shape limit testing in such a way that the two optical templates 47 and 48 are applied to the workpiece outline simultaneously or one after the other.
The realization of the light gap shape limit test is also automatic z. B. so possible that one or more photocells 58, 59 are attached in place of the eye of the Be showers, as FIGS. 8 and 9 show. The workpiece 41 is clamped between the tips 43 and 44 (Fix. 9). Both centers spring axially, namely the center point 43 presses the machined surface 45 of the workpiece 41 against the stop 46.
The workpiece 41 is moved past the photocells 58, 59 together with the template 47, 48. The lower photocell 58 scans the template 47 representing the line of the largest mass. The amount of light must not fall below a certain minimum here, i.e. it should be determined whether a closed line of light is present. The upper photocell 59 scans the template 48 representing the line of the smallest dimensions. Here, the amount of light must not exceed a specific, very small maximum value, that is, practically the entire template 48 should penetrate into the workpiece outline, so there should be no light gap anywhere.
This scanning is possible, for example, in such a way that a rotatable slit 60 is arranged between the image templates 47, 48 and the collecting optics 37, which is connected to the collecting haptic and moved relative to the workpiece and only a narrow part of the through the light gap between workpiece 41 and stencils passing light band to the photocell. The slit screen 60 is rotatable in a plane parallel to the template plane.
Suitable devices can ensure that it is always as inclined as possible and not parallel to the sub-area of the light strip that is masked out.
Instead of the viewer's eyes 4 :), the ob jective of a photographic chamber 61 (Fig. 10) or the projection lens 6? (Fig. 11) and so the result can be captured photographically or projected immediately enlarged.