Optischer Projektionsapparat zur Prüfung der Profile von Objekten.
Die Erfindung betrifft einen optischen Projektionsapparat zur Präfung der Profile von Objekten.
Es ist bereits ein optischer Projektions- apparat vorgeschlagen worden, der auf einem Schirm zwei Schattenbilder eines Gegenstandes erzeugt, wobei das eine im Hinblick auf das anders umgekehrt ist und beide Bilder gegeneinander verschoben werden können.
Der vorgeschlagene Apparat enthält ein Lin seusystem zur Erzeugung eines Bildes eines Gegenstandes und ein Prisma, welches in den Strahlengang dieses Linscnsystems gesetzt ist, um zwei Teilstrahlengänge zu bilden, die mittels Spiegel, welche durch Slikrometer- schrauben verstellbar sind, auf den Schirm geworfen werden. In einem der Teilstrahlengänge ist ein Umkehrprisma vorgesehen, so dass das eine Bild gegenüber dem andern Bild vertikal umgekehrt wird. Da die zwei Bilder jedoch nicht horizontal in bezug aufeinander umgekehrt sind, ist eine Bewegung der Pro- jektionsspiegel notwendig, um die Bilder relativ zueinander horizontal auf dem Schirm zu bewegen, was zlim Vergleich derselben wichtig ist, z.
B. wenn es sich um Bilder von Schraubenprofilen handelt.
Der erfindungsgemässe optische Projek tionsapparat vermeidet diesen Nachteil. Er ist gekennzeichnet durch Mitt4, um auf den Projektionsschirm zwei gleich grosse, aber in zwei aufeinander senkrechten Richtungen in bezug aufeinander umgekehrte Schattenbilder projizieren, und durch Mittel, die ohne Ver änderung der anfänglichen Einstellung dieser Projektionsmittel diese Bilder in den genannten zwei Richtungen relativ zueinander bewegen können, um einen besseren Vergleich derselben zu erhalten.
In den Fig. 1 und 2 sind zwei verschiedene Ausführungsformen des Projektionsapparates nach der Erfindung gezeigt.
In Fig. 1 wird ein zu prüfender Gegenstand von einem Werkstückhalter 6 getragen, welcher mittels Mikrometervorrichtung 7 in einer Schlittenführung 4 horizontal bewegt werden kann. Die Schlittenführung 4 kann auch durch nicht gezeigte Mittel vertikal bewegt werden. Eine Lampe 9 und ein Kon denser 10 erzeugen ein Bündel von angenähert parallelen Lichtstrahlen, die durch Spiegel 11 nach dem Gegenstand geworfen werden. Eine eventuell aus mehreren Teillinsen zusammengesetzte Linse 15 erzeugt ein Schattenbild des Gegenstandes. Der Strahlengang wird nach der Linse 15 mittels der äussern reflektierenden Oberflächen eines Prismas 20 geteilt.
Die zwei so gebildeten Teilstrahlengänge gehen durch verschiedene Farbfilter 48, 49 hindurch und werden durch feststehende Spiegel 21, 22 auf einen Spiegel 17 reflektiert, durch welchen die Teilstrahlengänge nach vorn auf die Rückseite eines-ge- neigten, teilweise undurchsichtigen Glasschirmes 19 reflektiert werden. Einer der Teilstrahlengänge geht durch ein innen re flektierendes. Prisma 50, welches den Strahlengang in einer Richtung senkrecht zu der Zeichnungsebene umkehrt, und der andere Strahlengang geht durch ein innenrefiektie- rendes Prisma 52, welches den Strahlengang in dieser Ebene umkehrt.
Der Winkel, den die Spiegel 21 und 22 miteinander einschliessen, wird in der Praxis weniger als 900 betragen, um die zwei entstehenden Bilder enger auf den Schirm zusammenzubringen.
Da die Strahlengänge jeweils-in einem rechten Winkel umgekehrt werden, und zwar in verschiedene Richtungen, werden die zwei Schattenbilder auf den Schirm 19 sowohl vertikal und horizontal zueinander umgekehrt und eine vertikale oder horizontale Bewegung des Werkstäckhalters 6 in einer zu dem Strahlengang senkrechten Ebene wird die zwei Bilder auf dem Schirm in den entsprechenden Richtungen relativ zueinander bewegen.
Die Einstellung der Projektionsmittel bleibt dabei lmverändert. Die Ermiehrung der Strahlengänge sowohl in vertikaler wie auch in horizontaler Richtung gestattet es, beispielsweise die Gewindegänge einer Schraube sehr genau zu prüfen, wenn die zwei Teilbilder in Eingriff gebracht werden, wie in Fig. 2 da, rgestellt ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 reflektiert der Spiegel 11. ein Bündel von angenähert parallelen Lichtstrahlen von der Lampe 9 und dem. Kondensator 10 nach unten, um mittels der Linse 15 ein Schattenbild des Gegenstandes. 5 zu erzeugen. Der Strahlengang von der Linse 15 wird durch die aussen reflektierenden Oberflächen eines Prismas, welches mit seiner Kante horizontal angeordnet ist, geteilt. Das Prisma 20 erzeugt so zwei horizontale Teilstrahlengänge, die durch Farbfilter 48 und 49 treten und durch feststehende Spiegel 21 und 22 auf den Spiegel 17 reflektiert werden, von wo sie Åa uf den teilweise undurchsichtigen Schirm 19 reflektiert werden.
Dabei ¯werfen die Spiegel 21, 22 die Teilstrahlengänge in Richtungen, die in einer Ebene liegen, die senkrecht zu der Ebene ist, in welcher der ungeteilte Strahlengang und die zwei Teil strahlengäuge vor ihrer Reflexion durch die genannten Spiegel liegen.
Auf diese Weise entstehen auf dem
Schirm 19 die zwei vergrösserten Bilder R und G, die in zwei rechtwinkligen Richtun- gen zueinander umgekehrt. sind.
Das Objekt 5 wird zwischen den Spitzen eines llalters 6 befestigt, der seinerseits auf einer Plattform 54 montiert ist, welche ver schiebbar auf Stahlkugeln auf einer Platt form 53 gelagert ist. Die Plattform 53 ist selbst gleitbar auf Stahlkugeln auf einer festen Plattform 4 gelagert, auf welcher die
Linse 15 befestigt ist. Die Plattform 53 wird mit leichtem Federdruck p, gegen eine Mikro- meterschraube 3 gedrückt und die Plattform
54 wird unter leichtem Federdruck gegen eine Mikrometerschraube 7 gedrückt.
Das
Objekt 5 kann so in zwei Richtungen unter rechten Winkeln zueinander in einer Ebene senkrecht zu der Achse des Strahlenganges, der durch den Spiegel 11 reflektiert wird, um messbare Beträge verschoben werden, und so können die Gewindegänge der zwei Bilder
R und G durch ihre limhehrung in Eingriff zueinander gebracht werden.
In beiden Ausführungsbeispielen wird der
Spiegel 11 vorzugsweise so befestigt, dass er in einer Nut im Spiegelhalter (nicht gezeigt) auf einem Kreisbogen beweglich ist, der den
Brennpunkt der Linse 15 als lOurvenmittel- punkt hat, so dass das Objekt von verschie denen Seiten beleuchtet werden kann.
Beide Ausführungsformen können auch dazu verwendet werden, um die Tiefe der
Eindrücke in der Oberfläche eines Gegen standes oder die Höhe von Erhebungen in der Richtung der Projektionsachse zu messen.
Zu diesem Zweck ist ein geöffneter Konkav- spiegel vorgesehen (nicht gezeigt), der in die
Lage des Spiegels 11 geschwenkt werden kann und dann etwa als Kondenser wirkt, so dass das Objekt im Brennpunkt liegt. Ta
Fig. 2 ist eine Scharfeinstellung mittels einer
Mikrometerschraube 8 für derartige Mess zwecke gezeigt, die den Halter 6 messbar ein stellen kann, um die Verschiebung des Ral- ters 6 und damit des Schattenbildes zu einer Bezugslinie auf dem Schirm oder zu einem Musterbild für die Messing von Erhebungen und Einbuchtungen zu messen. Eine gleiche Scharfeinstellung mittels Mikrometerschraube ist in Fig. 1 vorgesehen.
Bei der Ausfüh- rungsform nach Fig. 1 wird das aussen reflektierende Prisma 20 vorzugsweise ent ferubar angeordnet, so dass auch nur ein einziges Schattenbild auf dem Schirm 19 erzeugt werden kann. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Apparat kann eine Klappe vor einem der zwei festen Spiegel 21 oder 22 angeordnet sein, damit nur ein Schattenbild auf dem Schirm zu sehen ist. Wenn die Klappe vor dem Spiegel 21 angeordnet wird, wird das Farbfilter 49 vorzugsweise entfernt, um helleres Licht für die Ausbildung des einzigen Schattenbildes zu erzielen.
In den oben besehriebenen Apparaten kann Vorsorge getroffen werden, dass nicht nur zwei Bilder desselben Objektprofils erzeugt werden können, sondern auch Bilder eines Musters und eines Objektes, die mit- einander zu vergleichen sind. Das Muster und das Objekt werden dann zusammen in der
Gabel 6 befestigt und verglichen, indem ein Schattenbild des Objektes mit dem umgekehrt ten Bild des Musters in Gegenüberstellung gebracht wird. Im Falle von Gewindeschrau- ben oder ähnlichen Teilen werden dabei die Gewindegänge zum Eingreifen gebracht.
PATENTAN8PRTTCH:
Optischer Projektionsapparat zur Prüfung der Profile von Objekten, gekennzeichnet durch Mittel, um auf den Projektionsschirm zwei gleich grosse, aber in zwei aufeinander senkrechten Richtungen in bezug aufeinander umgekehrte Schattenbilder desselben Profils eines Objektes zu projizieren, und durch M*- tel, die ohne Veränderung der anfänglichen Einstellung dieser Projektionsmittel diese Bilder in den genannten zwei Richtungen relativ zueinander bewegen können, um einen besseren Vergleich derselben zu erhalten.
UNTERANSPROHE:
1. Optischer Projektionsapparat nach h Pa- tentanspruch, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (9), eine Linse (15) zur Abbildung des Objektes, ein Prisma (20), welches aussenspiegelnde Oberflächen hat und den Strahlengang in zwei Teilstrahlengänge aufteilt, je ein innenrefiektierendes Prisma (50, 52), welches in je einem der genannten zwei Teilstrahlengänge angeordnet ist, wovon eines ein Bild vertikal umkehrt und das andere ein Bild horizontal umkehrt, festangeordnete Spiegel (21, 22, 17), die die entsprechend umgekehrten Strahlengänge der Bilder auf den genannten Schirm (19) richten, und A.
Mit- tel, um das Objekt in einer Ebene senkrecht zu der Achse des Strahlenganges in zwei aufeinander senkrechten Richtungen zu bewegen, wodurch die Relativbewegung der zwei Bilder in entsprechenden Richtungen auf dem ge genannten Schirm erzeugt wird (Fig. 1).
2. Optischer Projektionsapparat nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch eine Licht- quelle (9), eine Linse (15) zur Abbildung des Objektes, ein Prisma (20), welches aussenspiegelnde Oberflächen hat und den Strahlengang in zwei Teilstrahlengänge aufteilt, fest angeordnete Spiegel (21, 22), die zwei Teilstrahlengänge in Richtungen richten, die in einer Ebene liegen, die senkrecht zu der Ebene e ist, in welcher der ungeteilte Strahlen- gang und die zwei Teilstrahlengänge vor ihrer Reflexion durch die genannten Spiegel liegen, und Mittel, um das Objekt in einer Ebene senkrecht zu der Achse des Strahlenganges in zwei aufeinander senkrechten Richtungen zu bewegen, wodurch die Relativbewegung der zwei Bilder in entsprechende Richtungen auf dem genannten Schirm erzeugt wird (Fig. 2).
Optical projection apparatus for checking the profiles of objects.
The invention relates to an optical projection apparatus for checking the profiles of objects.
An optical projection apparatus has already been proposed which generates two shadow images of an object on a screen, one being the other way around and the two images being able to be shifted relative to one another.
The proposed apparatus contains a lens system for generating an image of an object and a prism which is placed in the beam path of this lens system in order to form two partial beam paths which are thrown onto the screen by means of mirrors which can be adjusted by slikrometer screws. An inverting prism is provided in one of the partial beam paths so that one image is vertically inverted with respect to the other. However, since the two images are not horizontally reversed with respect to one another, a movement of the projection mirror is necessary in order to move the images horizontally relative to one another on the screen, which is important when comparing them, e.g.
B. when it comes to pictures of screw profiles.
The inventive optical projection apparatus avoids this disadvantage. It is characterized by Mitt4, in order to project two shadow images of the same size, but reversed in relation to one another in two perpendicular directions, on the projection screen, and by means which move these images in the two mentioned directions relative to one another without changing the initial setting of these projection means can to get a better comparison of the same.
1 and 2, two different embodiments of the projection apparatus according to the invention are shown.
In FIG. 1, an object to be tested is carried by a workpiece holder 6, which can be moved horizontally in a slide guide 4 by means of a micrometer device 7. The slide guide 4 can also be moved vertically by means not shown. A lamp 9 and a Kon denser 10 generate a bundle of approximately parallel light beams which are thrown through mirror 11 after the object. A lens 15 possibly composed of several partial lenses creates a shadow image of the object. The beam path is divided after the lens 15 by means of the outer reflective surfaces of a prism 20.
The two partial beam paths formed in this way pass through different color filters 48, 49 and are reflected by fixed mirrors 21, 22 onto a mirror 17, through which the partial beam paths are reflected forward onto the back of an inclined, partially opaque glass screen 19. One of the partial beam paths goes through an internally reflecting one. Prism 50, which reverses the beam path in a direction perpendicular to the plane of the drawing, and the other beam path goes through an internally reflecting prism 52, which reverses the beam path in this plane.
The angle that the mirrors 21 and 22 include with one another will in practice be less than 900 in order to bring the two resulting images closer together on the screen.
Since the beam paths are reversed at a right angle, namely in different directions, the two shadow images on the screen 19 are reversed both vertically and horizontally and a vertical or horizontal movement of the workpiece holder 6 in a plane perpendicular to the beam path is the move two images on the screen in the respective directions relative to each other.
The setting of the projection means remains unchanged. The determination of the beam paths both in the vertical and in the horizontal direction makes it possible, for example, to check the threads of a screw very precisely when the two partial images are brought into engagement, as shown in FIG.
In the embodiment according to FIG. 2, the mirror 11 reflects a bundle of approximately parallel light beams from the lamp 9 and the. Condenser 10 down to use the lens 15 to create a silhouette of the object. 5 to generate. The beam path from the lens 15 is divided by the externally reflecting surfaces of a prism which is arranged with its edge horizontally. The prism 20 thus generates two horizontal partial beam paths which pass through color filters 48 and 49 and are reflected by fixed mirrors 21 and 22 onto the mirror 17, from where they are reflected onto the partially opaque screen 19.
The mirrors 21, 22 throw the partial beam paths in directions which lie in a plane which is perpendicular to the plane in which the undivided beam path and the two partial beam paths lie before their reflection by the said mirror.
In this way arise on the
Screen 19 shows the two enlarged images R and G, which are reversed in two perpendicular directions. are.
The object 5 is attached between the tips of a llalters 6, which in turn is mounted on a platform 54 which is mounted on a platform 53 slidably on steel balls. The platform 53 is itself slidably mounted on steel balls on a fixed platform 4 on which the
Lens 15 is attached. The platform 53 is pressed against a micrometer screw 3 with a slight spring pressure p, and the platform
54 is pressed against a micrometer screw 7 under light spring pressure.
The
Object 5 can thus be displaced by measurable amounts in two directions at right angles to one another in a plane perpendicular to the axis of the beam path reflected by mirror 11, and so the threads of the two images
R and G are brought into engagement with one another by their limeheating.
In both embodiments, the
Mirror 11 preferably attached so that it is movable in a groove in the mirror holder (not shown) on an arc of a circle, which the
Has the focal point of the lens 15 as the center of the curve, so that the object can be illuminated from different sides.
Both embodiments can also be used to determine the depth of the
To measure impressions in the surface of an object or the height of elevations in the direction of the projection axis.
For this purpose, an open concave mirror is provided (not shown) which can be inserted into the
Position of the mirror 11 can be pivoted and then acts as a condenser, so that the object is in focus. Ta
Fig. 2 is a focus adjustment by means of a
Micrometer screw 8 is shown for such measuring purposes, which can set the holder 6 measurably in order to measure the displacement of the holder 6 and thus the shadow image to a reference line on the screen or to a sample image for the brass of elevations and indentations. The same focusing by means of a micrometer screw is provided in FIG. 1.
In the embodiment according to FIG. 1, the externally reflecting prism 20 is preferably arranged in such a way that only a single shadow image can be generated on the screen 19. In the apparatus shown in Fig. 2, a flap can be placed in front of one of the two fixed mirrors 21 or 22 so that only a shadow image can be seen on the screen. If the flap is placed in front of the mirror 21, the color filter 49 is preferably removed in order to obtain brighter light for the formation of the single shadow image.
In the apparatus described above, provision can be made that not only two images of the same object profile can be generated, but also images of a pattern and an object which are to be compared with one another. The pattern and the object are then put together in the
Fork 6 attached and compared by bringing a silhouette of the object with the inverted th image of the pattern in comparison. In the case of threaded screws or similar parts, the threads are brought into engagement.
PATENTAN8PRTTCH:
Optical projection apparatus for checking the profiles of objects, characterized by means for projecting onto the projection screen two shadow images of the same size, but reversed in two perpendicular directions with respect to one another, of the same profile of an object, and by M * - tel, which without changing the initial setting of these projection means can move these images in the two directions mentioned relative to one another in order to obtain a better comparison of the same.
SUB-CLAIMS:
1. Optical projection apparatus according to the patent claim, characterized by a light source (9), a lens (15) for imaging the object, a prism (20) which has outer reflective surfaces and divides the beam path into two partial beam paths, one internally reflecting prism each (50, 52), each of which is arranged in one of the two partial beam paths, one of which reverses an image vertically and the other reverses an image horizontally, fixed mirrors (21, 22, 17) which the correspondingly reversed beam paths of the images on the direct the said screen (19), and A.
Means to move the object in a plane perpendicular to the axis of the beam path in two mutually perpendicular directions, whereby the relative movement of the two images is generated in corresponding directions on the screen mentioned (FIG. 1).
2. Optical projection apparatus according to patent claim, characterized by a light source (9), a lens (15) for imaging the object, a prism (20) which has outer reflective surfaces and divides the beam path into two partial beam paths, fixed mirrors (21 , 22), which direct two partial beam paths in directions that lie in a plane that is perpendicular to plane e in which the undivided beam path and the two partial beam paths lie before their reflection by the mirrors mentioned, and means around which To move the object in a plane perpendicular to the axis of the beam path in two mutually perpendicular directions, whereby the relative movement of the two images is generated in corresponding directions on the screen mentioned (Fig. 2).