DE10162279A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Grates - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines GratesInfo
- Publication number
- DE10162279A1 DE10162279A1 DE10162279A DE10162279A DE10162279A1 DE 10162279 A1 DE10162279 A1 DE 10162279A1 DE 10162279 A DE10162279 A DE 10162279A DE 10162279 A DE10162279 A DE 10162279A DE 10162279 A1 DE10162279 A1 DE 10162279A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ridge
- light
- reflected
- detector
- workpiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 28
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 10
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/255—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Ein Verfahren zur Bestimmung der Höhe eines Grates (7), nach dem ein Lichtstrahl (13) auf den Grat (7) gerichtet und die von ihm reflektierte Strahlungsleistung (14) gemessen und daraus die Grathöhe bestimmt wird.
Description
Durch Anforderungen an die Qualitäts- und Prozesssicherheit
kann es insbesondere bei Stanz- und Schneidwerken erforderlich
sein, die Schärfe der Schneidkanten der Werkzeuge oder aber
auch die Qualität von Kanten an den mit den Werkzeugen bear
beiteten Werkstücken zu beurteilen. Dabei kann insbesondere
auf die Schärfe der Schneidkanten durch Untersuchung der
Schneid- oder Stanzkanten am Werkstück geschlossen werden. Die
Messung eines Grates kann daher zur indirekten Überwachung der
Schneidschärfe von Werkzeugen herangezogen werden.
Grate sind außerdem an Werkstücken im Allgemeinen wegen der
Verletzungsgefahr unerwünscht und können an manchen Stellen
auch funktionale Schwierigkeiten bereiten. Die Überprüfung auf
ein sauberes Entgraten kann daher ebenfalls erforderlich sein.
Bisher sind keine speziellen Messgeräte zur Vermessung von
Graten bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
einfache und zuverlässige Möglichkeit der Vermessung von Gra
ten zu schaffen. Insbesondere soll die Grathöhe erfasst wer
den.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Bestimmung der Höhe
des Grates gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein
Lichtstrahl auf den Gratrücken gerichtet und die von ihm re
flektierte Strahlungsleistung gemessen und daraus die Grathöhe
bestimmt wird. Je höher die reflektierte Strahlungsleistung
ist, desto höher muss der Grat sein, da bei einem hohen Grat
die Reflexionsfläche größer ist als bei einem niedrigen Grat.
Der Lichtstrahl kann dabei vorzugsweise wenigstens annähernd
senkrecht zur Gratrückseite eingestrahlt werden. Die in Ein
strahlrichtung zurückreflektierte Strahlungsleistung wird
gemessen. Das reflektierte Streulicht kann dabei mittels eines
Strahlteilers aus dem den Grat beleuchtenden Strahlengang
ausgekoppelt und dann ausgewertet werden.
Alternativ kann der Gratrücken durch einen Beleuchtungsstrah
lengang unter beliebigem Winkel beleuchtet werden. In die
Richtung des vom Grat reflektierten Lichtes wird eine Aufnahm
neeinheit angeordnet, die die Strahlungsleistung des reflek
tierten Lichtes misst.
Um den Gratrücken nicht der Höhe nach abfahren zu müssen, ist
es außerdem zweckmäßig, den Grat mit einem Lichtstrahl zu
beleuchten, dessen Durchmesser großer als die Hohe des Grat
rückens ist. Dann ist die Strahlungsleistung des reflektier
ten Lichtes von der Projektionsfläche des Strahls auf dem
Gratrücken abhängig.
Falls erforderlich, kann der Lichtstrahl durch eine Fokussier
einrichtung auf den Grat gerichtet werden. Bei senkrechter Be
leuchtung des Gratrückens kann das reflektierte Streulicht
durch dieselbe Fokussiereinrichtung, durch die auch der Be
leuchtungsstrahl passiert, wieder aufgenommen werden. Im Falle
getrennter Beleuchtung und Aufnahme wird für das Streulicht
eine separate Fokussiereinrichtung vorgesehen.
In der Regel ist es ausreichend, die Grathöhe an einzelnen
ausgewählten Steilen einer Stanz- oder Schnittkante zu bestim
men, um die Qualität des Schnittes oder des Stanzvorgangs und
damit auch die Schärfe des Stanz- oder Schneidewerkzeugs be
stimmen zu können.
Vorzugsweise werden dazu der Grat, die Beleuchtungseinrichtung
und die Aufnahmeeinheit relativ so zueinander bewegt, dass der
Lichtstrahl den Grat quer oder annähernd quer überstreicht. Da
der Beleuchtungsstrahl im Allgemeinen eine inhomogene Strahl
dichte und ein rundes oder elliptisches Strahlprofil aufweist,
gibt es in Abhängigkeit von der Position der Beleuchtung ein
Maximum der Strahlungsleistung des reflektierten Lichts. Die
ses Maximum wird vorzugsweise aus den Messdaten beim Überfah
ren des Grate ermittelt und zur Bestimmung der Grathöhe her
angezogen.
Alternativ kann die für die Auswertung herangezogene Strah
lungsleistung in einer definierten Position auf dem Grat auf
genommen werden. Dadurch ist eine reproduzierbare Messung
sichergestellt.
Ist jedoch eine Kontrolle der gesamten Schnitt- oder Stanzkan
te erforderlich, beispielsweise um ein vollständiges Bild des
Grates bzw. der Werkzeugschärfe zu bekommen, so kann der
Lichtstrahl relativ zum Werkstück derart bewegt werden, dass
er den Grat senkrecht oder in einem spitzen Winkel der Länge
nach überstreicht.
Da unterschiedliche Werkstückmaterialien das Licht auch unter
schiedlich stark reflektieren, kann außerdem eine Kompensation
der Reflexionseigenschaften des Werkstückmaterials vorgenommen
Werden, um exakte Messergebnisse zu erhalten.
Bei gekrümmten Gratrücken kann durch Veränderung der Parameter
einer Fokussiereinrichung im Strahlengang des Beleuchtungs
strahles, wie numerische Apertur und Brennweite, eine mög
lichst parallele Ausrichtung der vom Gratrücken reflektierten
Lichtstrahlen eingestellt werden. Außerdem kann zusätzlich das
am Grat vorbei gestrahlte Licht aufgefangen und zur Berechnung
der Grathöhe und/oder zur Verstellung der Lichtquelle oder des
Werkstücks mit herangezogen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines erfin
dungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Licht
quelle, einen Detektor zur Aufnahme des vom Grat reflektierten
Lichtanteils und Messung der Strahlungsleistung sowie eine
Auswerteeinrichtung. Sie kann außerdem eine Fokussiereinrich
tung zur Bündelung des Lichtstrahls auf den Grat und/oder zur
Aufnahme des Streulichts aufweisen.
Als Lichtquelle kommt beispielsweise ein Laser oder aber auch
eine andere näherungsweise punktförmige Leuchtquelle in Frage.
Der Messkopf kann mindestens einen Lichtdetektor aufweisen,
der beispielsweise eine einfache Fotodiode, eine Vier-Quadran
ten-Fotodiode, ein Sekundärelektronenverfielfacher, eine Ava
lanche-Fotodiode, eine PIN-Diode, eine Diodenzelle oder auch
ein CCD-Chip oder ein anderer Pixelmatrix-Fotodetektor sein
kann. Bei Verwendung einer Vier-Quadranten-Fotodiode oder bei
Verwendung eines CCD-Chips oder dergl eichen können die Signale
der einzelnen Quadranten bzw. Pixel korreliert ausgewertet
werden, wodurch insbesondere bei bewegter Lichtquelle oder
bewegtem Werkstück die Verfolgung des Grates mit dem Licht
strahl kontrolliert werden kann.
Zur möglichst vollständigen Erfassung des Streiflichts kann der
Messkopf verstellbar in der Vorrichtung angeordnet sein.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Durchmesser des Licht
strahls variierbar ist und die Lichtquelle und/oder das Werk
stück verfahrbar und/oder verschwenkbar angeordnet sind. Es
lassen sich dann die Messbedingungen optimal an die Größe des
Grates anpassen und außerdem die Grathöhe über den gesamten
Verlauf einer Schneid- oder Stanzkante vermessen.
Die Auswerteeinrichtung kann in Abhängigkeit von den Messsi
gnalen des Messkopfs die Relativbewegung von Lichtquelle und
Werkstück und/oder den Abstand von Lichtquelle und Werkstück
und/oder die Verstellung des Strahldurchmessers und/oder die
Einstellung des Winkels zwischen Lichtstrahl und Grat steuern.
Damit ist eine vollautomatische Vornahme der erforderlichen
Messungen gewährleistet.
Die Auswerteeinrichtung kann die ermittelten Messergebnisse
anzeigen oder aber auch einen Vergleich mit Referenzwerten
vornehmen und nur eine Unter- bzw. Überschreitung von bestimm
ten Referenzwerten melden.
Um sicherzustellen, dass nur das vom Grat reflektierte Streu
licht zur Messung herangezogen wird, kann die Vorrichtung eine
hinter dem beleuchteten Grat anordenbare Fläche mit schwarzer
oder verspiegelter Fläche aufweisen. Am Grat vorbeistrahlende
Lichtanteile werden dadurch absorbiert oder können seitlich
wegreflektiert werden, um die Messung nicht durch Rückstreuung
von Licht, das nicht vom Grat reflektiert wurde, zu verfäl
schen. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, eine Ein
richtung zur Detektion und Messung des am Grat vorbeistrahlen
den Anteils des Lichtstrahls vorzusehen. Durch die Auswertung
dieses Lichtanteils ist eine zusätzliche Kontrolle des Messer
gebnisses, das mit dem zu rückreflektierten Anteil durchgeführt
wird, möglich. Auch zur Einstellung der Lichtquelle, des Mess
kopfs und des Werkstücks sowie zur Bewegung des Werkstücks
kann die Auswertung des am Grat vorbeistrahlenden Lichtes mit
herangezogen werden.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher
beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsge
mäßen Messvorrichtung;
Fig. 2 die Messvorrichtung aus Fig. 1 bei einer Messung
der Werkstückreflexion;
Fig. 3 eine vergrößerte Detaildarstellung der Gratmessung
mit der Vorrichtung aus Fig. 1.
Die in Fig. 1 gezeigte Messanordnung erzeugt ein Messergebnis,
das nicht explizit die geometrischen Verhältnisses eines Gra
tes 7 an einem Werkstück 6 beschreibt, sondern das die geome
trischen Verhältnisse in ein eindimensionales Messergebnis
abbildet, sodass dieses einen verfahrensspezifischen Wert für
die Gratform und Grathöhe darstellt. Dessen Interpretation ist
durch Kalibration mit Werkstürken mit bekannten Eigenschaften
möglich. Alternativ kann das Messergebnis auch theoretisch
ermittelt werden, indem aus bekannten Parametern wie Strah
lungsleistung, Größe, Form, Position und Strahldichte des
Beleuchtungsstrahls sowie der Reflektivität des Werkstückmate
rials die Grathöhe berechnet wird. Die Parameter werden bei
der Kalibrierung des Gerätes ermittelt.
Die Anordnung besteht aus einer Lichtquelle 1, beispielsweise
einem Laser, und vorzugsweise einer Fokussiereinrichtung 2 für
den Beleuchtungsstrahl 13, einem Strahlteiler 3, einer Linse
oder einer anderen fokussierenden Anordnung 5, zum Beispiel
Fresnel-Linsen, Hohlspiegeln oder holografischen Linsen, wo
durch die Strahlrichtung auch geändert werden kann, sowie
einem Detektor 10, der beispielsweise eine einfache Fotodiode,
eine Vier-Quadranten-Fotodiode, einen anderen lichtempfindli
chen Diodentyp oder einen CCD-Chip oder anderen Pixelmatrix-
Detektor aufweisen kann. Diese Bauteile können auch als Foto
transistor oder Fotowiderstand ausgeführt sein.
Das aus der Lichtquelle 1 austretende Licht 13 wird kolli
miert. Durch die anschließende Fokussierung kann der Strahl 13
vor Erreichen des Strahlteilers 3 einen hier nicht näher dar
gestellten Fokuspunkt durchlaufen. In diesem Fokuspunkt kann
optional eine Blende angebracht werden, die die nicht ausrei
chend kollimierten Anteile aus dem Strahl 13 eliminiert. Der
Strahl 13 fällt dann auf den Strahlteiler 3. Der durchtretende
Strahlanteil 13' fällt auf eine Linse oder eine andere fokus
sierende Einrichtung 5, während der vom Strahlteiler 3 abge
lenkte Anteil 13" auf einen Intensitätsdetektor 4 fällt. Der
durchtretende Strahl 13' fällt anschließend auf die Rückseite
eines Grates 7, dessen Höhe bestimmt werden soll. Der Ein
fallswinkel des Strahls sollte dabei möglichst ungefähr 90°
zur Rückseite des Grates 7 betragen, wie in Fig. 3 illustriert
ist, um eine Reflexion 14 in Richtung des einfallenden Lichtes
13' zu erhalten. Das von der beleuchteten Stelle des Grates 17
ausgesendete Streulicht 14 wird von der Fokussiereinrichtung
5 oder aber auch von einer anderen Fokussiereinrichtung aufge
fangen und auf den Strahlteiler 3 gelenkt. Es ist von Vorteil,
wenn sich der Grat 7 in Beleuchtungsrichtung hinter dem Fo
kuspunkt der Fokussiereinrichtung 5 befindet, da hier keine
reelle Abbildung des Grates entsteht. Eine Messung ist jedoch
auch möglich, wenn die Fokussierung mäßig ist. Maßgebend ist,
dass die reflektierte Strahlung zu wesentlichen Teilen auf den
Detektor 10 trifft.
Ein Teil des Strahls 14 durchtritt den Strahlteiler 3 und ist
für die Messung verloren, der abgelenkte Teil 14' wird ausge
wertet. Wenn der Grat vor dem Fokuspunkt der Fokussiereinrich
tung 5 angeordnet ist, kann eine zusätzliche Fokussiereinrich
tung 8 in den Strahlengang 14' nach dem Strahlteiler 3 gesetzt
werden und so für eine Abbildung auf dem Detektor 10 sorgen.
Der abgelenkte Strahl 14' durchläuft optional zuvor eine Blen
de 9. Dadurch werden bei guter Fokussierung Fremdlichtstörun
gen auf dem Detektor 10 verringert. Der Detektor 10 kann als
einzelne Fotodiode oder als Empfänger mit lateral getrennten
fotoempfindlichen Flächen aufgebaut sein. Der Empfänger liegt
in oder in der Nähe der Bildebene der Abbildung der beleuchte
ten Steile des Grates, sodass die mehr oder minder scharfe
Abbildung des Grates auf der oder den fotoempfindlichen Flä
chen zu liegen kommt.
Der Effekt, der für die verfahrensspezifische Messung der
Grathöhe genutzt wird, besteht darin, dass von einem hohen
Grat aufgrund der größeren Fläche mehr Streulicht reflektiert
wird als von einem niedrigen Grat. Je größer also die reflek
tierte Strahlungsleistung, umso größer auch die Grathöhe.
Um zu verhindern, dass am Grat 7 vorbeistrahlendes und vom
Hintergrund zurückreflektiertes Licht das Messergebnis oder
aber auch die Steuerung der Bewegung der Messeinrichtung
stört, kann in Strahlrichtung 13 hinter dem Grat 7 ein Spiegel
12 oder auch eine Fläche mit schwarzer Oberfläche angeordnet
sein, die den Lichtanteil 14" (Fig. 3), der am Grat 7 vor
beistrahlt, seitlich wegreflektiert bzw. absorbiert. Mit dem
vom Spiegel 12 weg reflektierten Licht kann jedoch auch eine
Kontrollmessung durchgeführt werden. Auch die Strahlungslei
stung dieses Lichtanteils ist abhängig von der Grathöhe.
Es kann auch die unterschiedlich starke Reflexion je nach
Materialbeschaffenheit des Werkstücks 6 bei der Messung und
der Bewegungssteuerung kompensiert werden. Gemäß Fig. 2 wird
hierzu die Messanordnung nicht auf den Grat 7, sondern auf
eine beliebige Oberfläche des Werkstücks 6 in einem spitzen
Winkel gerichtet und der reflektierte Strahl 13' mit einer
weiteren Detektoreinrichtung 11 aufgenommen und ausgewertet.
Mit der bisher beschriebenen Einrichtung kann ein einzelner
Punkt eines Grates 7 vermessen werden. Es gibt jedoch durchaus
Anwendungsfälle, bei denen es sinnvoll ist, die Grathöhe einer
Stanz- oder Schneidekante entlang der gesamten Kante zu ver
messen. Dazu kann die optische Messeinrichtung der Kante nach
geführt werden. Die Messeinrichtung wird dabei relativ zur
Kante mit dem Grat lateral beweglich befestigt und die Mess
einrichtung oder die Kante bewegt.
Eine Möglichkeit, die Nachführung zu erreichen, besteht darin,
den Grat auf eine Vier-Quadranten-Diode oder einen anderen
Detektor mit mehreren, voneinander unabhängigen fotoempfindli
chen Messflächen abzubilden. Wird nun die optische Messanord
nung verschoben, so verschiebt sich auch die Abbildung auf dem
Detektor. Voraussetzung für die Messbarkeit dieses Vorgangs
ist es, dass die Abbildung des relevanten Teils des Grates den
Detektor maximal vollständig ausleuchtet. Dann kann bei Ver
schiebung der Kante relativ zur Messeinheit vom Detektor 10
eine Verschiebung der Abbildung des Grates gemessen werden.
Anhand der Reaktion der einzelnen fotoempfindlichen Flächen
kann festgestellt werden, in welcher Richtung bezüglich der
Bewegungsrichtung des optischen Detektors 10 die Schneid- oder
Stanzkante verläuft. Die Messung kann entlang oder auch quer
zum Grat stattfinden oder eine Kombination dieser beiden Fälle
sein. Die Größe der beleuchteten Stelle auf dem und um den
Grat wird durch eine Blende oder mittels Verändern des Abstan
des von der Linse so eingestellt, dass die Kante mit dem Grat
7 auf diesem Stück als annähernd gerade betrachtet werden
kann. Die Zuordnung zwischen der Bewegungsrichtung der Abbil
dung des Grates auf dem Detektor 10 und dem Quadranten ergibt
sich aus deren lateraler Orientierung und der relativen Bewe
gungsrichtung des Messkopfes bezüglich der Kante. Die Erken
nung der Bewegung der Abbildung des Grates lässt sich dadurch
realisieren, dass die Messwerte von benachbarten Quadranten
oder fotoempfindlichen Flachen des Messkopfes ausgewertet
werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Verfolgung des Grates 7 entlang
einer Kante besteht darin, zur Beleuchtung einen Strahl 13 mit
nicht gleichmäßiger, zum Beispiel gausscher Strahldichte zu
verwenden. Wenn man den Lichtstrahl auf den Grat 7 richtet und
die optische Messeinrichtung verfährt, so wird in Querrichtung
zum Grat die reflektierte Strahlungsleistung abnehmen, da
Teile des Strahls mit hoher Strahldichte vom Grat wegwandern
und auf der Gegenseite Teile des Strahls mit geringer Strahl
dichte auf dem Grat zu liegen kommen. In Längsrichtung ist die
Differenz beim Verfahren im allgemeinen geringer. Auf dieser
Basis kann die Richtung der Kante mit dem Grat 7 durch probe
weises Verfahren im Bezug auf die Achsen der Verfahreinrich
tung bestimmt werden und in dieser Richtung der Grat 7 abge
tastet werden. Nach einigen Schritten ist im Allgemeinen er
neut probeweises Verfahren der optischen Messeinrichtung quer
zur Kantenrichtung erforderlich, um Biegungen und Fehler in
der Richtungsbestimmung sowie Fehler der Verfahreinrichtung,
zum Beispiel Schrittweitenfehler, Abweichungen von der idea
len, zum Beispiel rotationssymmetrischen Intensitätsverteilung
des Strahls auszugleichen.
Wenn die Kante mit dem Grat 7 nicht in einer Ebene liegt, kann
eine weitere Bewegungsachse eingesetzt werden, die die opti
sche Messeinrichtung in Strahlrichtung bewegt. Ferner wird ein
Fokusdetektor benötigt, der erkennt, wenn die Abbildung auf
dem Detektor 10 unscharf wird. Dazu wird ein Teil des reflek
tierten Streulichts zum Beispiel mit einem Strahlteiler ausge
koppelt und auf einen Fokusdetektor gelenkt. Dieser ist so
ausgelegt, dass er erkennen kann, ob die Abbildung des Grates
7 auf oder in der Nähe des Fotodetektors zu liegen kommt. Die
Fokusachse wird anhand des Signals des Fokusdetektors so gere
gelt, dass die Abbildung auf dem Detektor oder in seiner. Nähe
zu liegen kommt. Dadurch kann eine dreidimensionale Verfolgung
und Vermessung eines Grates 7 vorgenommen werden. Der Fokusde
tektor kann zum Beispiel mit einer schräggestellten Linse und
einer Vier-Quadranten-Diode, auf der sich bei Verschiebung des
Fokus je nach Richtung eine ovale Verzerrung des einfallenden
Strahls in sagittale oder meridionale Richtung ergibt, ausge-
stattet sein. Die Fokusabweichung lässt sich durch die Diffe
renz der Summen der Lichtströme auf die diagonal gegenüher
liegenden Quadranten bestimmen. Dies ist ein in der CD-Spie
ler-Technik gebräuchliches Verfahren. Ein anderes Verfahren
zur Fokusdetektion, welches hier eingesetzt werden kann, ist
die Verwendung von zwei Prismen, die das einfallende Licht in
Abhängigkeit des Einfallswinkels brechen. Der so geteilte
Lichtstrahl wird auf zwei positionsempfindliche Detektoren
gelenkt. Da der Winkel des einfallenden Lichtes mit Fokusände
rungen einhergeht, werden deren Messergebnisse als Maß für die
Fokusabweichung herangezogen. Die Ausgangssignale des Fokusde
tektors dienen als Regelgröße für eine Fokuslageregelung mit
tels der Fokusachse. Die Regelung kann zum Beispiel elektro
nisch als analoge oder digitale Regelung ausgeführt sein. Das
Stellglied ist der Antrieb der Fokusachse, der zum Beispiel
mit Schritt- oder Servomotoren und einer Gewindespindel reali
siert werden kann. Die Reihe der Positionen des Fokusflecks
kann zur Bestimmung der dreidimensionalen Form des Kantenver
laufs genutzt werden.
Fig. 3 illustriert, dass die Rückseite des Grates 7 auch kon
vex oder konkav gebogen Sein kann. Ist die Rückseite des Cra
tes 7 eben, so werden die einfallenden parallelen Lichtstrah
len 13' als ebenfalls parallele Lichtstrahlen 14 zurückreflek
tiert. Bei einer konkaven Ausbildung kommt es zu der darge
stellten Bündelung und anschließenden Divergenz der reflek
tierten Lichtstrahlen 14. Da für die Auswertung parallel
gerichtete reflektierte Lichtstrahlen 14 von Vorteil sind,
kann es zweckmäßig sein, durch die Fokussiereinrichtung 5 den
einfallenden Lichtstrahl 13' so vorzuverzerren, dass die
Lichtstrahlen nicht mehr parallel auf den Grat 7, sondern
konvergierend oder sich divergierend auftreffen, sodass die
reflektierten Lichtstrahlen 14 dann wenigstens annähernd par
allel sind.
Claims (23)
1. Verfahren zur Bestimmung der Höhe eines Grates (7), da
durch gekennzeichnet, dass ein Lichtstrahl (13) auf den
Gratrücken (7) gerichtet und die von ihm reflektierte
Strahlungsleistung gemessen und daraus die Grathöhe be
stimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Lichtstrahl (13, 13') wenigstens annähernd senkrecht
auf die Gratrückseite eingestrahlt und die in
Strahlrichtung zurückreflektierte Strahlungsleistung (14)
gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das reflektierte Streulicht (14) mittels eines Strahltei
lers (3) aus dem den Grat beleuchtenden Strahlengang (13,
13') ausgekoppelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Grat (7) mit einem Lichtstrahl (13,
13') beleuchtet wird, dessen Durchmesser größer als die
Höhe des Gratrückens ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Lichtstrahl (13) durch eine Fokus
siereinrichtung (5) auf den Grat (7) gerichtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
das reflektierte Streulicht (14) durch dieselbe Fokussier
einrichtung (5), durch die auch der Lichtstrahl (13) pas
siert, wieder aufgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Lichtstrahl (13, 13') relativ zum
Werkstück (6) derart bewegt wird, dass er den Grat (7)
senkrecht oder in einem spitzen Winkel der Länge nach
überstreicht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, dass eine Kompensation der Reflexionseigen
schaften des Werkstückmaterials vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, dass bei gekrümmtem Gratrücken durch Ver
änderung der Parameter einer Fokussiereinrichtung (5) im
Strahlengang des Beleuchtungsstrahls (13, 13'), wie nume
rische Apertur und Brennweite, eine möglichst parallele
Ausrichtung der vom Gratrücken reflektierten Lichtstrahlen
(14) eingestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, dass zusätzlich das vom Grat (7) nicht re
flektierte Licht (14") aufgefangen und zur Bestimmung der
Grathöhe und/oder zur Bewegung der Lichtquelle (1) oder
des Werkstücks (6) mit herangezogen wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 10 zur Bestimmung der Höhe eines Gra
tes (7) eines Werkstücks, gekennzeichnet durch eine Licht
quelle (1), einen Detektor (10) zur Aufnahme des vom Grat
(7) reflektierten Lichtanteils (14) und Messung seiner
Strahlungsleistung und eine Auswerteeinrichtung.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
sie eine Fokussiereinrichtung (5) zur Bündelung des Licht
strahls (13, 13') auf den Grat (7) und/oder zur Aufnahme
des Streulichts (14) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich
net, dass der Detektor (10) mindestens eine Fotodiode
aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich
net, dass der Detektor (10) eine Vier-Quadranten-Fotodio
de, einen Sekundärelektronenvervielfacher, eine Avalanche-
Fotodiode, eine PIN-Diode Oder eine Diodenzeile aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich
net, dass der Detektor (10) einen CCD-Chip oder einen
anderen Pixelmatrix-Fotodetektor aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass der Detektor (10) verstellbar ange
ordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) ein Laser ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) und/oder das
Werkstück (6) verfahrbar und/oder verschwenkbar angeordnet
sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Lichtstrahls (13)
oder des Beleuchtungsstrahls (14) oder des Fokusflecks im
Strahlengang nach der Fokussiereinrichtung (5) variierbar
ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung in Abhängig
keit von den Messsignalen des Detektors (10) die Relativ
bewegung von Lichtquelle (1) und Werkstück (6) und/oder
den Abstand von Lichtquelle (1) und Werkstück (6) und /oder
die Verstellung des Strahldurchmessers und/oder die Ein
stellung des Winkels zwischen Lichtstrahl (13') und Grat
(7) steuert.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, dass sie eine hinter dem beleuchteten Grat
(7) anordenbare Fläche (12) mit schwarzer oder verspiegel
ter Fläche aufweist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung einen Ver
gleich der Messsignale mit Referenzwerten vornimmt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zur Detektion
des vom Grat (7) nicht reflektierten Anteils (14") des
Lichtstrahls (13') aufweist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10162279A DE10162279A1 (de) | 2001-04-22 | 2001-12-19 | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Grates |
EP02008909A EP1251330A1 (de) | 2001-04-22 | 2002-04-20 | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Grates |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10120992 | 2001-04-22 | ||
DE10162279A DE10162279A1 (de) | 2001-04-22 | 2001-12-19 | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Grates |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10162279A1 true DE10162279A1 (de) | 2002-10-31 |
Family
ID=7683145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10162279A Withdrawn DE10162279A1 (de) | 2001-04-22 | 2001-12-19 | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Grates |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1423657A1 (de) |
DE (1) | DE10162279A1 (de) |
WO (1) | WO2002086419A1 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11772223B2 (en) | 2019-05-17 | 2023-10-03 | Vitaly Tsukanov | Systems for blade sharpening and contactless blade sharpness detection |
US11904428B2 (en) | 2019-10-25 | 2024-02-20 | Vitaly Tsukanov | Systems for blade sharpening and contactless blade sharpness detection |
CN117681079B (zh) * | 2024-02-02 | 2024-05-14 | 江苏金穗能源设备制造有限公司 | 一种防泄漏gis开关壳体用表面处理装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3695771A (en) * | 1970-08-06 | 1972-10-03 | Andras M Bardos | Method and apparatus for inspecting surfaces |
DE3405711A1 (de) * | 1984-02-17 | 1985-08-22 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer endflaeche an einer optischen glasfaser |
DE4213909A1 (de) * | 1992-04-28 | 1993-11-04 | Mtu Muenchen Gmbh | Vorrichtung zur vermessung von kruemmungsprofilen von kanten |
CN1081249A (zh) * | 1992-07-07 | 1994-01-26 | 哈尔滨工业大学 | 刀具锋利度的光学测量方法及装置 |
DE4412722A1 (de) * | 1994-04-13 | 1994-12-08 | Ruediger Prof Dr Ing Haberland | Schneidkantenschärfe-Meßgerät |
US5926558A (en) * | 1996-01-05 | 1999-07-20 | Asko, Inc. | Method and apparatus for monitoring and inspecting rotary knives |
AT1797U1 (de) * | 1996-07-23 | 1997-11-25 | Mte Messgeraete Entwicklungs U | Optoelektronisches messsystem zur vermessung und identifikation von flachglasprodukten |
JPH11153414A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-06-08 | Aisin Takaoka Ltd | 成形品のバリ高さ及び型ずれ量の測定方法 |
DE19909518A1 (de) * | 1998-03-23 | 1999-10-07 | Heidelberger Druckmasch Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Lage von gestapeltem Material |
DE19903486C2 (de) * | 1999-01-29 | 2003-03-06 | Leica Microsystems | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten |
DE19914962C2 (de) * | 1999-04-01 | 2003-02-06 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Optoelektronische Vorrichtung |
-
2001
- 2001-12-19 DE DE10162279A patent/DE10162279A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-04-20 EP EP02732643A patent/EP1423657A1/de not_active Withdrawn
- 2002-04-20 WO PCT/EP2002/004368 patent/WO2002086419A1/de not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1423657A1 (de) | 2004-06-02 |
WO2002086419A1 (de) | 2002-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3532238B1 (de) | Ablenkeinheit mit zwei fenstern, einem optischen element und einer xy-ablenkvorrichtung | |
EP2475953B1 (de) | Vorrichtungen und verfahren zur positionsbestimmung und oberflächenvermessung | |
DE3309584C2 (de) | ||
EP3003633B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der fokusposition eines hochenergiestrahls | |
DE102015001421B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Strahldiagnose an Laserbearbeitungs-Optiken (PRl-2015-001) | |
EP2736700B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur durchführung und überwachung eines kunststoff-laserdurchstrahl-schweissprozesses | |
EP3583390B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur erfassung einer fokuslage eines laserstrahls | |
DE112016006470B4 (de) | Verarbeitungsdüsenprüfvorrichtung und verarbeitungsdüsenprüfverfahren für eine laserverarbeitungsmaschine | |
DE102013015656A1 (de) | Verfahren zum Messen der Eindringtiefe eines Laserstrahls in ein Werkstück, Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks sowie Laserbearbeitungsvorrichtung | |
DE102019004337B4 (de) | Optisches System und Strahlanalyseverfahren | |
EP3899424B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur optischen vermessung einer innenkontur einer brillenfassung | |
DE102019116309A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontrollierten Bearbeitung eines Werkstücks | |
DE102011119478B4 (de) | Vorrichtung zur fremdbeleuchteten Visualisierung eines mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls erfolgenden Bearbeitungsprozesses sowie Umlenkelement | |
DE19735038A1 (de) | Vorrichtung zum Orten von in einen zu überwachenden Raumbereich eindringenden Objekten | |
DE10162279A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Grates | |
EP1119739B1 (de) | Vermessen kleiner, periodischer welligkeiten in oberflächen | |
DE112018007421T5 (de) | Entfernungsmesseinheit und lichtbestrahlungsvorrichtung | |
DE4407518C2 (de) | Verfahren zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Objekte auf der Basis optischer Triangulation | |
EP1903352A1 (de) | Optoelektronische Sensoreinheit und Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Sensoreinheit | |
EP1251330A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Grates | |
DE102019208106B3 (de) | Anordnung zur Überwachung von Laserstrukturierungsprozessen, die an Oberflächen von Bauteilen durchgeführt werden | |
DE2847604A1 (de) | Vorrichtung zur bestimmung des profils der oberseite einer hochofenfuellung | |
DE102010039633B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Fokuslage eines zur Laser-Materialbearbeitung verwendeten Laserstrahls entlang der Laserstrahlachse | |
DE102016011568B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von räumlichen Abmessungen eines Lichtstrahls | |
DE102016204071A1 (de) | Verfahren zum Bestimmen der Lage des Fokus einer Laserstrahlanordnung und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit Laserstrahlung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |