CH615748A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung ist von besonderem Interesse für die Messung der Dicke von Metall unterhalb einer Kerblinie, z.B. in Blechscheiben, wie sie am Kopf einer Blechdose verwendet werden. Solche Metallscheiben haben bekanntlich eingeprägte oder eingeritzte Schwächungslinien, entlang denen das öffnen der Dose erfolgt. Dabei ist die genaue Einhaltung einer bestimmten Tiefe der Schwächungslinie bzw. Kerblinie oder der Dicke des unter der Kerblinie verbleibenden Materiales von grösster Bedeutung, um ein leichtes öffnen trotz sicherem Verschluss zu gewährleisten. Nach einem bekannten Messy-stem, z.B. nach Bausch und Lomb, wird das Bild eines Drahtes auf ein Projekt projiziert und durch ein Mikroskop beobachtet. Tritt eine Rille in das Blickfeld, so wird das Bild des Drahtes im Bereich dieser Rille verlagert. Diese Verlagerung kann mit Hilfe eines im Mikroskop sichtbaren Fadennetzes bestimmt werden. Die Verlagerung des Drahtbildes entspricht somit der Tiefe der Rille an der Oberfläche eines Objektes.

Obgleich dieses bekannte System eine verhältnismässig gute Genauigkeit aufweist, führt es jedoch nur zu einer subjektiven Messung, da der das entsprechende Gerät Bedienende das Bild im Mikroskop direkt sieht. Z.B. aufgrund von Ermüdungserscheinungen ist deshalb eine dauernde genaue Messung nicht gewährleistet. Ausserdem sind nach diesem System keine Mittel für die Messung der Dicke des Materiales vorhanden, das unter der Rille liegt. Mit Hilfe des im Patentanspruch 1 definierten Verfahrens werden diese Nachteile beseitigt. Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung kann in Kombination mit einem Mikroskop eine Videokamera verwendet werden, so dass das Bild auf einem Monitor dargestellt werden kann, um eine genauere Messung der Position der Grenzlinie zu ermöglichen.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Bildzeilen eines Videosystemes verwendet, um Zeitunterschiede zwischen den Schatten-Lichtübergängen festzustellen. Diese Zeitunterschiede sind ein Mass für die vertikale Verlagerung der Anordnung aus Mikroskop und Projektor. Für die Zeitdifferenz der Übergänge der Bildzeilen kann eine digitale Anzeige verwendet werden, so dass das Ergebnis der Messung sichtbar ist. Die Licht-Schattenübergänge der Bildzeilen können ebenfalls verwendet werden, um die Anordnung aus Mikroskop und Projektor automatisch zu einer Bezugsposition mit Hilfe eines Servosystemes zurückzubewegen, so dass alle Messungen automatisch ausführbar sind.

Gemäss einerweiteren Ausführungsform der Erfindung können die Licht-Schattenübergänge der Bildzeilen verwendet werden, um den Durchmesser eines Gegenstandes zu bestimmen, indem die Zeitdifferenz zwischen den Bildzeilen an den Kanten des Gegenstandes bestimmt wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt :

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens,

Fig. 2 eine Darstellung des Bildes der Oberseite des Stiftes der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3A-3C drei Positionen des Stiftes nach Fig. 1, Fig. 4A-4C Aufsichten zu den Fig. 3A-3C,

55 Fig. 5 eine Ansicht eines Monitors der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei der Schatten gegenüber der Mitte des Monitors verlagert ist,

Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 5 mit einem 60 zentrierten Schattenbild,

Fig. 7 eine Ansicht des Monitors entsprechend der Darstellung in Fig. 5, wobei die Schwächungsrille infolge der Verwendung eines abgenutzten Werkzeuges für die Herstellung der Rille deformiert ist,

(>5 Fig. 8 A-8C Zeitdiagramme der Bildzeilen zu den Beispielen nach Fig. 4A-4C,

Fig. 9 eine vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens,

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Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens,

Fig. 11 eine Ansicht bzw. ein Bild des Monitors der Fig. 1 bei der Messung des Durchmessers eines Nietes,

Fig. 12 ein Zeitdiagramm verschiedener Bildzeilensignale des Monitorbildes nach Fig. 11,

Fig. 13 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Steuerschaltkreises der Vorrichtung, und

Fig. 14 eine vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, die insbesondere für das Schema nach Fig. 13 geeignet ist, wobei eine vertikale Einstellung des Stiftes erfolgt.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 hat ein Mikroskop 20 und einen Projektor 21, die gemeinsam an einem geeigneten Rahmen 22 befestigt sind. Der Projektor 21 ist im direkten Licht von einer geeigneten Lichtquelle 23 unter einem Winkel von 45° zur optischen Achse des Mikroskopes angeordnet. Der Projektor 21 hat eine nicht dargestellte Messerkante, die sich über einen Durchmesser des Projektors erstreckt. Der Lichtstrahl wird auf einen Stift 24 fokussiert, der auf einer Plattform 25 befestigt ist. Es ergibt sich somit, dass der Querschnitt des Lichtstrahles halbkreisförmig ist, wobei die Messerkante eine gerade Übergangskante 26 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 bildet. Die Anordnung mit dem Mikroskop 20 und dem Projektor 21 ist gegenüber der Plattform 25 durch eine Einrichtung üblicher Ausführung verstellbar, z.B. einen Schlitten 27, der durch eine Kurbel 28 verschiebbar ist. Für die Messung der Differenz bei der vertikalen Einstellung des Mikroskopes und des Projektors gegenüber der Plattform 25 ist ein Messinstrument 29 vorgesehen, das beispielsweise mit der Kurbel 28 in Verbindung steht. Es versteht sich, dass stattdessen auch die Plattform gegenüber dem Mikroskop und dem Projektor verstellbar sein kann. Auch kann der Stift 24 selbständig gegenüber dem Mikroskop und der Projektoranordnung verstellbar sein. Das Mikroskop ist auf das obere Ende des Stiftes 24 ausgerichtet, wobei der Schatten des Lichtstrahles am Ende des Stiftes erscheint. Aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt sich, dass der Projektor so ausgerichtet sein soll, dass der Übergang 26 zwischen dem Licht und den Schattenbereichen am Ende des Stiftes sich quer erstreckt, d.h. senkrecht zu einer Ebene, die durch die optische Achse des Mikroskopes und die Achse des Lichtstrahles definiert ist.

Obgleich die Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet werden kann, indem der Bedienende durch das Mikroskop das Bild direkt betrachtet, wird es vorgezogen, an dem Mikroskop eine Videokamera 30 anzubringen, die mit einem Monitor 31 verbunden ist, auf dem ein vergrössertes Bild dargestellt wird. Die Anbringung der Videokamera kann auf übliche Weise erfolgen.

Fig. 3A zeigt in vereinfachter Darstellung eine Seitenansicht des Stiftes 24. Die Linie 35 entspricht dem Übergang zwischen dunklen und hellen Bereichen, die auf den Stift projiziert sind. Bei der Anordnung nach Fig. 3 A erstreckt sich der Übergang 35 von der Mitte des Stiftes, wobei die linke Seite 36 des Stiftkop-fes dunkel ist und die rechte Seite hell ist. Der Übergang zwischen diesen Bereichen verläuft dabei diagonal über den Kopf des Stiftes. Fig. 4A zeigt das der Position nach Fig. 3A zugehörige Bild auf dem Monitor. Es ist somit offensichtlich, dass der Übergang zwischen dem erfassten hellen Bereich 37' und dem erfassten dunklen Bereich 36' sich diametral über das Bild 24' des Stiftkopfes erstreckt. Der Schattenbereich 40 erstreckt sich selbstverständlich auch über den Stift hinaus in einen Bereich der Plattform, der jenseits des diametralen Zentrums des Stiftes liegt.

Wird der Stift um einen Abstand Ah nach unten oder die Anordnung aus Mikroskop und Projekt um diesen Abstand nach oben bewegt, wie die Darstellung nach Fig. 3B zeigt, so erstreckt sich der Übergang zwischen dunklem und hellem Bereich über die linke Kante des Stiftes. Die dabei im Monitor sichtbare Abbildung ist in Fig. 4B wiedergegeben. Wenn entsprechend, wie in Fig. 3C gezeigt, der Stift 24 um einen Abstand Ah aufwärts bewegt wird, so erstreckt sich der Übergang zwischen dunklen und hellen Bereichen über die rechte Seite des Stiftkopfes. Das dabei in dem Monitor sichtbare Bild ist in Fig. s 4C dargestellt. Somit ergibt sich, dass die Position des Überganges zwischen dunklen und hellen Bereichen auf dem Kopf des Stiftes 24 ein Mass für den Abstand zwischen dem Stift und der Mikroskopanordnung darstellt.

Es ist selbstverständlich Voraussetzung, dass der Projektor io und das Mikroskop exakt zueinander fokussiert sind, so dass sich ein scharfer Übergang zwischen dunklen und hellen Bereichen ergibt.

Bei einer ausreichend starken Vergrösserungsleistung des Mikroskopes kann bei Verwendung eines geeigneten Fadennet-15 zes im Okular des Mikroskopes durch optische Betrachtung des Bildes eine genaue Messung vorgenommen werden, indem die Position des Überganges sich genau feststellen lässt. In diesem Falle wäre jedoch das Blickfeld klein, ebenso wie die Tiefenschärfe und der Arbeitsabstand 41 zwischen dem Mikroskop :<> und dem Kopf des Stiftes 24 klein wäre. Eine schmale Tiefenschärfe führt dazu, dass die Kante des Schattens ausserhalb des Fokus liegt und es schwierig ist, über den Bereich eine genaue Messung vorzunehmen. Falls der Arbeitsabstand gering ist,

kann es möglich sein, den Lichtstrahl genau zu lenken, so dass er in der erwünschten Weise in die Rille fällt. Entsprechend kann es unmöglich sein, das Mikroskop so einzustellen, dass es nahe genug an bestimmte Rillen eines Gegenstandes gelangt, die sich in der Nähe von Höhenänderungen am Ende des beobachteten Gegenstandes befinden. Dabei ist es schwierig zu bestimmen, an .m welche Stelle der Lichtfleck trifft. In allen diesen Fällen ist eine subjektive Bestimmung des Schattens im Fadennetz der Optik erforderlich.

Werden jedoch eine Videokamera und ein Monitor verwendet, so reicht ein Mikroskop von geringerer Leistung, z.B. mit 35 10-facher Vergrösserung, aus, so dass ein Abstand von 0,0025 mm in der Objektebene in der Grösse von 0,025 mm in dem Vidikon erscheint. Falls das Vidikon ein Auflösungsvermögen von 1 000 Linien pro 25 mm hat, so ergibt sich eine indirekte Auflösung des Systems von 0,0025 mm. Ein gutes 40 Mikroskop mit 10-facher Vergrösserung kann mit einem Arbeitsabstand von nahezu 50 mm verwendet werden, so dass sich dem Beobachter eine gute Gesamtübersicht über das Objekt bietet. Falls ein Bereich der Videokamera in der Grösse von 12,7 X 16,7 mm auf dem Monitor abgebildet wird, dann 45 erscheint eine Linie mit einer Breite von 0,25 mm der Objekt-ebene auf einem Monitor mit einem Diagonalmass von 230 mm ungefähr 2,5 mm breit.

Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung besonders geeignet zum Messen des Abstandes zwischen dem Boden einer Rille so eines Bleches und dem Boden des Bleches. Das bedeutet, dass sie besonders geeignet ist, die Materialdicke unter dem Boden einer Rille zu messen. Für die Ausführung einer solchen Messung wird zuerst die Anordnung aus Mikroskop und Projektor z.B. mit Hilfe der Kurbel 28 so ausgerichtet, dass der Übergang 55 zwischen hellen und dunklen Bereichen, d.h. der Schatten, sich diametral über den Kopf des Stiftes 24 erstreckt. Danach wird der Gegenstand, an dem die Messung vorgenommen werden soll, auf dem Kopf des Stiftes angeordnet, und zwar vorzugsweise so, dass die Rille in der Ebene verläuft, die durch die 60 optische Achse des Mikroskopes und die Achse des projizierten Lichtstrahles definiert ist. Anschliessend wird der Abstand zwischen der Anordnung aus Mikroskop und Projektor und dem Stift so eingestellt, dass der Schatten am Boden der Rille zur Mitte des Bildes zurückkehrt. Dabei entspricht die Verstellänge <•5 der Anordnung aus Mikroskop und Projektor gegenüber dem Stift der Dicke des Materiales unter dem Boden der Rille.

Bei Verwendung einer Video-Kamera-Monitor-Anordnung ergeben sich auf dem Monitor Ansichten entsprechend den

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Darstellungen der Fig. 5 und 6. Fig. 5 zeigt das Bild, wenn das Objekt zuerst auf dem Kopf des Stiftes angeordnet wird. Es ist ersichtlich, dass dabei der Schatten sich nach rechts bewegt hat und die Kante 45 des Schattens, die dem Boden der Rille entspricht, befindet sich auf der rechten Seite der Zentrumslinie 46 des Monitors. Wird die relative vertikale Position der Anordnung aus Mikroskop und Projektor in der beschriebenen Weise verstellt, so fällt der Übergang 45 mit dem Zentrum 46 des sichtbaren Bildes zusammen, und die vorgenommene Verstellung entspricht der Dicke des Materials unterhalb der Rille. Es versteht sich, dass alternativ auch die vertikale Position des Stiftkopfes eingestellt werden kann, entsprechend der Anordnung nach Fig. 14.

Als vorteilhafter Nebeneffekt der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, auch den Verschleiss eines Werkzeuges für die Rillenherstellung festzustellen. Die Fig. 5 und 6 zeigen durch die Form des Schattens im Bereich des Bildes 47 der Rille eine Darstellung der Schärfe der Rillenkanten und somit der Schärfe des Werkzeuges für die Rillenherstellung. Falls das Rillenwerkzeug jedoch entsprechend der Darstellung in Fig. 7 abgenutzt ist, so dass es eine abgerundete Form aufweist, so weiss die die Vorrichtung bedienende Person, dass das Werkzeug ausgewechselt werden muss. Es versteht sich, dass durch die Erfindung auch die Tiefe einer Rille gemessen werden kann. In diesem Fall kann z.B. die Anordnung aus Mikroskop und Projektor anfänglich so eingestellt werden, dass der Schatten des rillenfreien Bereiches des Objektes mit dem Zentrum des Monitorbildschirmes zusammenfällt. Bei Abwärtsbewegung der Mikroskop-Pro-jektor-Anordnung wird der Schatten, der dem Boden der Rille entspricht, zum Zentrum des Monitors bewegt, so dass die vorgenommene vertikale Verstellung des Monitors der Tiefe der Rille entspricht.

Die Anordnung gemäss Fig. 1 ist auch für die elektronische Bestimmung der Position des Schattens geeignet, so dass eine mechanische Einstellung der Position des Mikroskopes nicht erforderlich ist. Hierfür kann mit dem Ausgang der Videokamera ein geeigneter elektronischer Messchaltkreis 50 verbunden werden, der im folgenden Abschnitt näher beschrieben wird. Bei dieser Anordnung erfolgt die Messung inbezug auf eine Bildzeile der Videokamera, die sich durch die Mitte des Bildes erstreckt. Diese Linie 51 ist in den Fig. 4A bis 4C dargestellt. Die Amplituden der Signale entlang der zugehörigen Bildzeilen bzw. Abtastlinien von der Kante 52 des Rahmens sind in den Fig. 8A bis 8C dargestellt. Somit erfolgt ein Übergang 53 in der Signalhöhe zu einer Zeit, die als Bezugszeit bezeichnet werden kann, d.h. wenn At=0 ist, wie die Darstellung in Fig. 8A zeigt. Entsprechend der Darstellung in Fig. 8B hat der Übergang 53 sich nach links bewegt, und der Abstand zwischen der Bezugsposition O und dem Übergang 53 beträgt At. Diese Zeit ist ein Mass für die Verlagerung des Schattens. Im Beispiel nach Fig. 8C hat sich der Übergang 53 nach rechts bewegt entsprechend einer positiven Zeitverschiebung, ausgehend von der Bezugsposition. Durch Bestimmung des Zeitpunktes des Erscheinens des Überganges 53 ist es möglich, eine Anzeige für die relative Position des Mikroskopes relativ zu dem Objekt vorzusehen. Die Zeitverschiebung des Überganges 53 kann digital angezeigt werden, indem z.B. ein Digitalzähler durch Zeitimpulse mit einer Periode vom linken Ende der Bildzeile bis zum Erscheinen des Überganges 53 erregt wird.

Eine Erhöhung der Grösse der Auflösung kann bei dieser Technik auf einfache Weise durch Verlangsamung der betreffenden Bildzeile erfolgen, d.h. der Bildzeile, die sich durch die Mitte des Objektes erstreckt, so dass sich die gewünschte Bandbreite des Systemes verringert. Auf diese Weise kann eine Auflösung in der Grössenordnung von 0,5 mm erreicht werden.

Da die Messungen mit Bezug auf die Kante des Rahmens ausgeführt werden, kann eine normale Verschiebung zu Unge-nauigkeiten während einer längeren Zeit führen. Zur Vermeidung eines solchen Nachteiles können in der elektronischen Schaltung geeignete Einstellmöglichkeiten vorgesehen werden. Z.B. kann in periodischen Abständen ein Bezugsschatten erfasst werden, der auf dem Monitor zentriert wird. Dabei ergibt sich 5 eine Einstellung der elektronischen Schaltung derart, dass die Position des Bezugsschattens der Bezugszeit O entspricht.

Es ist auch möglich, die Materialdicke unter einem beliebigen Teil der Rille durch diese Technik zu messen, z.B. auch bei einer Verlagerung vom Boden. Die Abtastlinie bzw. Bildzeile, m die gemessen wird, kann dabei eine Bildzeile sein, die vom Zentrum des Objektes verlagert ist und sich zu einem beliebigen Teil der Rille erstreckt. Falls erwünscht, kann die Bildzeile, entlang der die Messung erfolgt, in dem Monitor angezeigt werden.

15 Da der Detektor der Schattenposition eine Bildzeile der Videokamera ist, hat der Ausgang der Videokamera ein elektrisches Signal mit einer Grösse und Richtung, so dass er verwendet werden kann, um die Position der Mikroskop-Projektor-Anordnung automatisch einzustellen und zu verstellen. Wie die 2d Fig. 9 zeigt, ist ein Servomotor 60 vorgesehen, um die Position der Einrichtung 27 zu verstellen. Ein noch näher zu beschreibender Steuerkreis 61 empfängt das Signal vom Ausgang der Vidokamera, um ein Steuersignal für den Servomotor 60 zu erzeugen. In diesem Fall wird bei Beginn der Tätigkeit des 25 Steuerschaltkreises der Servomotor so gesteuert, dass er automatisch die relative Position der Mikroskop-Projektor-Anord-nung derart einstellt, dass der Schatten entlang der gemessenen Bildzeile zu der Bezugsposition O zurückkehrt. Falls erwünscht, kann ein geeignetes Anzeigeinstrument 62 vorgesehen sein, um m zu verhindern, dass das Verlagerungssignal dem Bezugsniveau O entspricht. Dieses Bezugsnieveau bzw. die Bezugsebene O entspricht bei diesen Anordnungen gewöhnlich dem Kopf des Stiftes 24. Es zeigt sich, dass somit alle Einstellungen automati sch erfolgen können und eine Bedienungsperson lediglich 35 erforderlich ist, um den zu messenden Gegenstand auf dem Stift anzubringen und die Vorrichtung einzuschalten.

Die Anzeige der Messergebnisse kann somit entweder auf dem Monitor oder auf einer selbständigen digitalen Anzeigevorrichtung erfolgen. Weiterhin kann für alle Messresultate eine 4o Aufzeichnungseinrichtung vorgesehen sein, z.B. ein Registriergerät 63 entsprechend der Darstellung in Fig. 9. Das Aufzeichnungsgerät kann das Datum und die Zeit, die Art des gemessenen Gegenstandes, Daten über den Messapparat und weitere Informationen aufzeichnen. Auf diese Weise können alle Daten 45 wieder auffindbar ausgedruckt werden, entweder für die unmittelbare Ausgabe oder für die statistische Auswertung, ähnlich wie es für Wiegeanlagen bekannt ist. Weiterhin kann ein Aufzeichnungssystem Mittel für die Aufzeichnung des Werkzeugzustandes enthalten, so dass Werkzeugwechsel rechtzeitig geplant so werden können. Bei einem Aufzeichnungssystem kann für die Bedienungsperson die Möglichkeit vorgesehen sein, stichprobenweise mittels eines Schalters abzufragen.

Eine besonders praktische Ausführung einer Vorrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemässen Verfahrens ist in Fig. 5510 dargestellt. Die Vorrichtung hat ein Gehäuse 70 mit einer niedrig angeordneten, nach aussen vorstehenden Plattform 71 und einem oberen Teil, der sich über die Plattform hinweg erstreckt, so dass ein Hals 72 gebildet ist. Der Monitor 73 kann oberhalb des Halsteiles am Kopf des Gehäuses angebracht sein. 60 Im Innern des Gehäuses oberhalb des Halsteiles ist die Anordnung aus Mikroskop und Projektor vorgesehen, ebenso wie die Servo-Verstellung, die Videokamera und alle Teile des beschriebenen elektronischen Schaltkreises. Bei der Bedienung der Vorrichtung ist es lediglich erforderlich, das Objekt 74 auf 65 die Plattform zu legen und den Startknopf 75 zu drücken, der sich an der Vorderseite des Gehäuses befindet, oder auch einen geeigneten Fussschalter. Die Null-Ausrichtung gehört zur Wartungseinstellung und braucht nicht während der Benutzung der

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Vorrichtung zu erfolgen. Der Halsteil der Plattform sollte so dimensioniert sein, dass die Mitte der grössten zu messenden Gegenstände aufgenommen werden kann.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung kann auch verwendet werden, um den Durchmesser eines Gegenstandes zu bestimmen, z.B. den Durchmesser eines Nietes, der an einem Dosenkopf verwendet wird. Bei dieser Anordnung wird der Niet auf dem Stift 24 angeordnet, so dass auf dem Monitor ein Bild entsprechend der Darstellung in Fig. 11 entsteht. Der Kreis 80 entspricht dabei dem äusseren Umfang des Niets, und der erscheinende Schatten ist ähnlich wie in der Darstellung nach Fig. 4A. Die Vorrichtung ist so eingestellt, dass der Übergang 81 zwischen hellen und dunklen Bereichen sich diametral über das Bild des Nietkopfes erstreckt. Fig. 12 zeigt die Signale verschiedener Abtastlinien bzw. Bildzeilen der Videokamera. Die Zeile 82 entspricht einer Zeile oberhalb des Nietes und die Zeile 83 der ersten Zeile, die sich über den Nietkopf erstreckt. Die Zeile 84 entspricht einer Zeile durch die Mitte des Nietes, und die Zeile 85 einer Zeile an der untersten Stelle des Nietum-fanges. Die Zeile 86 entspricht einer Zeile unterhalb des Nietes. Es wird ersichtlich, dass die Position der Übergänge der Signale der Zeilen 83 bis 85 durch eine Anzahl von Zeilen von den Übergängen der Zeilen 82 und 86 bezüglich der Kante 87 des Rahmens getrennt ist. Für die Bestimmung der Anzahl von Zeilen zwischen der Zeile 83 und der Zeile 85 ist eine geeignete, noch zu beschreibende elektronische Schaltungsanordnung vorgesehen. Diese Anzahl von Zeilen zwischen der Zeile 83 und der Zeile 85 entspricht der Breite W des Nietkopfes bzw. der Grösse des Nietdurchmessers.

Bei der Ausführung der Messungen entsprechend Fig. 11 und 12 kann ein anderer Vergrösserungsbereich erforderlich sein als für die Messung der Materialdicke unter einer Schwächungsrille. Zu diesem Zweck kann das Mikroskop mit einem Revolverkopf für verschiedene Objektive versehen sein, so dass durch Drehen des Revolverkopfes eine jeweils andere Messung ausgeführt werden kann. Weiterhin kann der Objektstift 24 auswechselbar ausgeführt sein, um beispielsweise einen Stift zu verwenden, der so geformt und bemessen ist, dass er in die konkave Innenseite eines zu messenden Nietes passt und der Niet im Blickfeld zentriert wird. Entsprechend kann ein Revolverkopf mit einer Anzahl von Objektstiften 24 vorgesehen sein, so dass schnell und ohne Schwierigkeiten ein geeigneter Objektstift ausgewählt werden kann.

Der Schaltkreis 61 nach Fig. 13 hat Mittel für die Auffindung der Zentrierlinie des Rahmens der Videosignale von der Fernsehkamera. Falls das Videosignal von der Fernsehkamera einem üblichen 512-Zeilen-Bild nach dem Zeilensprungverfahren entspricht, wird ein 128-Zeilen-Zähler 90 durch die horizontalen Antriebssignale des Fernsehbildes geschaltet und durch die'vertikalen Antriebssignale zurückgestellt. Die horizontalen und vertikalen Antriebssignale können von der Fernsehkamera aufgenommen werden. Das vertikale Antriebssignal gibt einen Bit in die erste Stufe des Zählers, so dass auf der 128zigsten Zeile des Bildes ein Ausgangssignal auf dieser Zeile entsteht, das der Zentrierlinie des Bildes entspricht. Es versteht sich, dass ein Zähler verschiedener Länge verwendet werden kann, um die Mittellinie des Bildes von einer Fernsehkamera mit einer anderen Zahl von Zeilen auszuwählen.

Das Ausgangssignal des Zählers 90 ist als ein Befähigungssignal an einen Komparator 91 und an einem monostabilen Multivibrator 92 verbunden.

Das Gleichstromniveau des Videosignales wird durch einen Gleichstromrücksteller 93 wieder hergestellt und an einen Eingang des Komparators 91 angeschlossen. Der andere Eingang '

des Komparators, der einem Typ 760 entsprechen kann, ist mit dem Zentrumsarm eines Potentiometers 94 verbunden. Die Enden des Potentiometers sind mit der Masse als Bezug und einer positiven Gleichstromquelle verbunden, und das Potentio-s meter ist eingestellt, um eine Spannung an den Komparator 91 anzulegen, die einem Zwischenpegel zwischen einem schwarzen und weissen Pegel des Videosignales entspricht. Daraus ergibt sich, dass am Ausgang des Komparators ein scharfer Übergang vorhanden ist, wenn das Videosignal die Schwarz-Weiss-Kante m passiert.

Das horizontale Antriebssignal von der Fernsehkamera ist ausserdem an einen monostabilen Multivibrator 92 gelegt, und der Multivibrator wird durch übliche Mittel so eingestellt, dass l5 er einen Übergang in seinem Ausgangssignal im Zentrum der Bildzeilen bildet, d.h., dass der monostabile Multivibrator einen Impuls erzeugt, dessen Dauer der Hälfte einer Bildzeile entspricht, und zwar infolge des horizontalen Antriebssignales.

Die Ausgänge des Komparators 91 und der monostabile Multivibrator sind als separate Eingänge an einen Phasendetektor 95 angeschlossen. Der Ausgang des Phasendetektors spricht somit auf die Folge an, mit der die beiden ausgelenkten Eingangssignale empfangen werden. Dabei hat der Ausgang eine ,s Polarität, wenn der Wendepunkt des Ausgangssignales des Komparators 91 zuerst auftritt. Eine entgegengesetzte Polarität tritt auf, wenn der Wendepunkt des Ausgangssignales des monostabilen Multivibrators zuerst auftritt.

Der Ausgang des Phasendetektors 95 des Steuerschaltkrei-30 ses 91 kann an einen Antriebsschaltkreis 96 eines Stufenmotors gelegt werden, um einen Stufenmotor 97 zu steuern, der für die Einstellung des Abstandes zwischen dem Mikroskopobjektiv und dem Objekt angeschlossen ist. Der Antrieb des Schaltkreises 96 des Stufenmotors ist in einer solchen Richtung ange-35 schlössen, dass er stets versucht, eine Phasendifferenz von O zwischen dem Wendepunkt der an dem Phasendetekter 95 angelegten Signale zu erzeugen. Die mechanische Kupplung des Motors ist so eingestellt, dass jedes Ausgangssignal des Antriebsschaltkreises 96 des Motors einer vorgegebenen Bewe-411 gungslänge zwischen dem Objekt und dem Mikroskopobjektiv entspricht, z.B. einer Länge von 0,0025 mm.

An den Ausgang des Stufenmotor-Schaltkreises 96 ist ausserdem ein Impulszähler 98, wie z.B. ein Auf- und Abwärtszäh-45 1er, angeschlossen, der eine digitale Anzeigevorrichtung 99 erregt. Wenn folglich der Impulszähler bei einem Bezugsabstand auf O gestellt wird, so gibt die Anzeigevorrichtung 99 den Abstand zwischen dem Mikroskopobjektiv und dem Objekt ober- oder unterhalb des Bezugsabstandes an. Bei einer vorzu-50 ziehenden Steueranordnung für den Abstand, d.h. für die Steuerung des Abstandes zwischen dem Objektstift 24 und dem Mikroskopobjektiv 20 bei Verwendung des Steuerschaltkreises nach Fig. 13 besteht darin, dass der Objektstift 24 mit Hilfe eines Mikrometers 100 auf der Plattform 25 angebracht ist, wie ss die Darstellung in Fig. 14 zeigt. Zwischen einem Riemenrad 102, das sich auf der Welle des Stufenmotors 97 befindet, und einem Riemenrad 103 an dem Mikrometer 100 ist ein Zahnriemen 101 gespannt. Bei dieser Anordnung wird die Höhe des Stiftkopfes durch den Stufenmotor 97 um einen Abstand einge-d(i stellt, der durch die Anzeigevorrichtung 99 angezeigt wird. Der Projektor 21 und das Mikroskop 20 werden dabei in fester Position gehalten.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Anordnung ist der Ausgang ,,s der Videokamera direkt an den Monitor angeschlossen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechend der Darstellung in Fig. 13 ist jedoch der Ausgang der Fernsehkamera über einen Addierer 105 an den Monitor angeschlossen.

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Ausserdem ist ein Ausgang des Zählers 90 an den Addierer 105 gelegt, so dass die Zentrumslinie des Bildes heller ist und der Bedienende sehen kann, welche Bildzeile für die Messung verwendet wird. Um die Helligkeit der Anzeigelinie einzustellen, kann der Ausgang des Zählers 90 über einen Potentiometer 106 an den Addierer 105 gelegt sein.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zum Messen einer bestimmten Dimension eines Messobjektes, gekennzeichnet durch Projizieren je einer längs einer geraden Linie aneinanderstossenden hellen bzw. dunklen Zone auf eine Bezugsebene entlang einer ersten optischen Achse, die unter einem spitzen Winkel zur Bezugsebene verläuft, wobei die genannte Grenzlinie senkrecht zur Ebene durch die erste optische Achse und die Senkrechte im Durch-stosspunkt: Bezugsebene —erste optische Achse verläuft, Beobachten der Grenzlinie auf der Bezugsebene in Richtung der genannten Senkrechten mittels einer Beobachtungseinrichtung, Aufbringen des Messobjektes auf die Bezugsebene so, dass die zu messende Dimension sich von der Bezugsebene aus in Richtung der optischen Achse der Beobachtungseinrichtung erstreckt, Beobachten der Grenzlinie auf der die genannte Dimension begrenzenden Objektfläche und Verschieben des Messobjektes in Richtung der Bezugsebene oder senkrecht dazu, bis die Grenzlinie im Beobachtungsfeld die gleiche Position wie ursprünglich auf der Bezugsebene einnimmt, welche Verschiebung ein Mass für die zu messende Dimension ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlinie durch Projektion einer Schneide gebildet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, zur Messung der Materialdicke eines Objektes unterhalb einer Kerbe, wobei die Bezugsebene auf einem Objektträger ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektträger mit dem Objekt senkrecht zur Bezugsebene verschoben wird, bis die Grenzlinie am Boden der Kerbe mit der Bezugsposition übereinstimmt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt auf der Bezugsebene so angeordnet wird, dass sich seine Kerbe senkrecht zur Ebene durch die beiden optischen Achsen erstreckt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Beobachtungseinrichtung verwendet wird, und dass zum Projizieren der Hell-Dunkel-Zonen eine Quelle sichtbaren Lichtes verwendet wird, wobei die Positionen der Beobachtungseinrichtung und der Lichtquelle während der genannten Verschiebung relativ zueinander konstant gehalten werden.
6. 6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Objektträger, an dem die Bezugsebene ausgebildet ist, eine Beobachtungseinrichtung in Form eines Mikroskopes, eine Projektionseinrichtung zum Projizieren einer Schneide zwecks Bildung der Hell-Dunkel-Zonen und durch eine VerStelleinrichtung zur Verschiebung des Mikroskopes entlang der zweitgenannten Achse gegenüber dem Objektträger, während die relative Position des Mikroskopes und der Projektionseinrichtung konstant bleibt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ung zweite optische Achse im Winkel von 45° zueinander verlaufen.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine mit dem Mikroskop gekuppelte Einrichtung zur Abtastung des Gesichtsfeldes und zur Erzeugung eines Signales am Hell-Dun-kel-Übergang, welches die VerStelleinrichtung so lange betätigt, bis der Hell-Dunkel-Übergang auf dem Objekt die Bezugsposition erreicht hat.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung ein Videosignal erzeugt.