DE102013220601B4

DE102013220601B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Prüfung von Schichtinhomogenitäten einer Fläche

Info

Publication number: DE102013220601B4
Application number: DE102013220601.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Wolf; Björn Fischer; Andreas Lehmann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2033-10-12
Also published as: DE102013220601A1; DE102013220601A8

Abstract

Erfassungsvorrichtung (10; 20) mit folgenden Merkmalen:einer Abtasteinrichtung (16; 16b), die ausgebildet ist, um eine Beschichtung (12; 12'), die ein erstes Material aufweist und an einer ein zweites Material aufweisenden Innenseite eines Körpers (14a-f; 14'a-d) angeordnet ist, zumindest in einem Abschnitt mittels optischer Kohärenztomografie punktweise entlang einer Abtastrichtung mit einer Abtastgeschwindigkeit zu erfassen und Messinformationen bereitzustellen;einer Transporteinrichtung (24), die ausgebildet ist, um den Körper (14a-f; 14'a-d) und die Abtasteinrichtung (16) mit einer Transportgeschwindigkeit relativ aneinander vorbeizubewegen;einer Verarbeitungseinrichtung (26; 26b), die ausgebildet ist, um basierend auf den Messinformationen einen Datensatz mit Streuinformationen der Beschichtung (12; 12') abzuleiten;wobei die Abtastgeschwindigkeit basierend auf der Transportgeschwindigkeit und zumindest einer Abmessung des Körpers (14a-f; 14'a-d) gewählt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System und eine Vorrichtung zur Prüfung von Schichtinhomogenitäten zumindest eines Abschnitts einer inneren Begrenzungsfläche eines Körpers, bspw. eine innere Beschichtung des Körpers mittels optischer Kohärenztomographie.
Stand der Technik
Die Beschichtung von Oberflächen zu deren Funktionalisierung besitzt in der Praxis eine große Bedeutung. Dementsprechend werden prozesstaugliche Inline-Prüfverfahren zur Qualitätssicherung während der Fertigung benötigt. Ein bedeutendes Beispiel für die standardisierte Anwendung von Beschichtungen in der Medizin ist die Silikonisierung von Spritzeninnenwänden mit Silikonemulsionen zur Verbesserung der Gleiteigenschaften. Um eine Kontamination der enthaltenen Pharmaka und damit des Patienten zu vermeiden, ist eine homogene flächige Verteilung der Silikonemulsion zu gewährleisten. Die hierfür notwendige Qualitätssicherung solcher Beschichtungen unter Praxisbedingungen stellt hohe Anforderungen an die benötigte Prüftechnik. So kann eine Anforderung bspw. darin bestehen, unter Einhaltung der Taktzeiten bei der Fertigung eine hochpräzise, vollflächige Messung durchzuführen. Dies wird insbesondere durch die für viele Prüftechnologien erforderliche Positioniergenauigkeit der Prüfobjekte erschwert. Aktuell existieren keine adäquaten Messsysteme, die diese Forderungen in Gänze erfüllen. So wird beispielsweise die Silikonbeschichtung von Glasinstrumenten und -behältern, derzeit mit Hilfe der Scatterometrie (Glanzmessung) oder anhand von Interferenzentstehung an dünnen Schichten erfasst. Beide Verfahren unterliegen jedoch Einschränkungen, die deren Inline-Einsatz verhindern.
Bei der Auswertung der Interferenz an dünnen Schichten, wie sie bspw. in der Offenlegungsschrift DE102005050432A1 vorgeschlagen ist, dienen die vom Lichtstrahl durchdrungene Schichtdicke und die daraus resultierende Interferenzfrequenz als Messgröße. Diese sind jedoch stark vom Einstrahlwinkel und damit von der relativen Orientierung der Oberfläche zum Messsystem abhängig. Insbesondere bei der Vermessung gekrümmter oder zylinderförmiger Objekte sind topographische Daten als Input für die Ausrichtung des Messsystems jedoch nicht immer verfügbar.
Die ebenfalls angewendete Scatterometrie setzt einen definierten Winkel zwischen einfallendem und gestreutem Licht voraus. Dies lässt ebenfalls keine flächigen Analysen gekrümmter Oberflächen zu. Eine Erfassung des vollständigen oder eines statistisch relevanten Teils der beschichteten Fläche ist damit schwer oder nicht möglich.
Aus „Optical Coherence Tomography for non-destructive analysis of coatings in pharmaceutical tablets“ in Proc. of SPIE Vol. 8792 ist ein Verfahren zur Erfassung von Beschichtungen von pharmazeutischen Tabletten mittels einer OCT-Bilderfassung bekannt.
Weitere bekannte Verfahren wie die Infrarotmikroskopie [1], die Spektroskopie [2], die Messung von Kraft/Wegdiagrammen [3] sowie die Kontaktwinkelmessung [4] erfordern ein ungefülltes Messobjekt, das heißt gefüllte Arzneimittelcontainer oder Fertigspritzen können nicht geprüft werden. In vielen Fällen ist eine Zerstörung des Gefäßes notwendig. Dadurch wird der Einsatzbereich dieser Techniken stark eingeschränkt. Die Verwendung zur Produktkontrolle, d. h. befüllter Körper während oder am Ende eines Produktionsprozesses ist bei einer Zerstörung der Prüfkörper nicht möglich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur effektiveren und zuverlässigen Untersuchung von Begrenzungsflächen eines Prüfkörpers zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche definieren erfindungsgemäße Weiterbildungen.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, erkannt zu haben, dass mittels optischer Kohärenztomografie zweidimensionale Messinformationen einer Begrenzungsfläche eines Körpers erfasst werden können, die durch eine Kombination mit einer Richtung einer Relativbewegung zu einer dreidimensionalen Messinformationen erweitert werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt eine Erfassungsvorrichtung mit einer Abtasteinrichtung, die ausgebildet ist, um die innere Begrenzungsfläche eines Körpers zumindest in einem Abschnitt mittels optischer Kohärenztomographie punktweise zu erfassen und Messinformationen bereitzustellen, während eine Transporteinrichtung den Körper und die Abtasteinrichtung relativ aneinander vorbeibewegt. Die Vorrichtung umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, um basierend auf den Messinformationen einen Datensatz mit Streuinformationen der inneren Begrenzungsfläche abzuleiten. Der erfasste Abschnitt kann ein statistisch relevanter Teil der oder die gesamte innere Begrenzungsfläche sein. Basierend auf dem Datensatz kann eine Produktbewertung getroffen werden.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass die Vorrichtung in einen Herstellungsprozess der Prüfkörper integrierbar ist und eine Inline-Überprüfung der inneren Begrenzungsfläche ermöglicht und gleichzeitig gegenüber variierenden Abständen zwischen Prüfkörpern und/oder einem Prüfkörper und der Abtasteinrichtung robust ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erfassung einer inneren Begrenzungsfläche eines Körpers;
2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung mit einer weiteren Abtasteinrichtung zur Prüfung einer inneren Begrenzungsfläche eines Körpers;
3 eine schematische Darstellung eines möglichen Aufbaus einer Abtasteinrichtung mit einer Referenzoptik;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur abschnittsweisen Erfassung einer inneren Begrenzungsfläche eines Körpers.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Begrenzungsflächen werden nachfolgend derart verstanden, dass ein Begrenzungsflächenmaterial an der Innen- oder Außenseite eines Körpers angeordnet ist, d. h., dass der Körper beschichtet ist, und die innere oder äußere Begrenzungsschicht bildet.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Erfassung einer Begrenzungsfläche eines Körpers 14a. Im nachfolgenden wird in 3 beispielhaft anhand einer schematischen Darstellung eine mögliche Funktionsweise einer Referenzoptik eines Moduls zur optischen Kohärenztomographie gezeigt.
Bei der Begrenzungsfläche kann es sich um eine innere oder äußere Begrenzungsfläche handeln. Eine innere Begrenzungsschicht kann durch eine Materialaufbringung bzw. Beschichtung, z.B. eine Silikonierung, eines Innenvolumens eines Körpers wie etwa einer Spritze sein. Das Innenvolumen kann mit einem Fluid, wie bspw. einem Gas oder einer Flüssigkeit, gefüllt sein. Eine äußere Begrenzungsfläche kann beispielswiese durch eine beschichtete Außenfläche eines Körpers gebildet werden und ausgebildet sein, um einen Schutz vor einer Korrosion oder vor einem Kontakt zwischen zwei Medien zu bilden. Gleichermaßen kann es sich bei der Begrenzungsfläche um die dem Körper zugewandte Fläche des Begrenzungsflächenmaterials zwischen dem Körper handeln.
Nachfolgende Ausführungen beziehen sich auf die Erfassung einer inneren Begrenzungsfläche 12 des Körpers 14a, wobei die Ausführungsbeispiele entsprechend auf die Erfassung jeglicher Begrenzungsflächen anwendbar sind.
Vorrichtung 10 kann auch als System zur flächigen Prüfung von Beschichtungsinhomogenitäten bezeichnet werden. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Abtasteinrichtung 16, die ausgebildet ist, um die innere Begrenzungsfläche 12 des Körpers 14a zumindest in einem Abschnitt mittels optischer Kohärenztomographie punktweise zu erfassen und Messinformationen bereitzustellen. Die Abtasteinrichtung 16 kann ein Optical Coherence Tomography (OCT)-Messmodul sein, welches eine Lichtquelle, ein Interferometer und einen Detektor zur Erfassung eines Interferenzspektrums umfasst. Messinformationen können dann beispielsweise ganz oder teilweise aus Interferogrammen gebildet sein. Ein erfassbarer Tiefenbereich, d. h. eine Eindringtiefe des Messstrahls 18 in den Körper 14a bzw. die innere Begrenzungsschicht 12, kann dabei abhängig von der Lichtquelle sein. Ein breitbandigeres Lichtsignal kann beispielsweise detailliertere Tiefeninformationen aufgrund einer kürzeren Kohärenzlänge liefern. Die Lichtquelle kann eine breitbandige Lichtquelle, wie etwa eine Superluminiszenzdiode oder ein durchstimmbarer Laser sein.
Bei dem Körper 14a kann es sich beispielsweise um ein medizinisches Gefäß, wie etwa eine Einwegspritze handeln. Der Körper 14a kann ebene, geknickte und/oder gekrümmte Oberflächen aufweisen, insbesondere kann der Körper 14a zylinderförmig sein. Die Abtasteinrichtung 16 ist ausgebildet, um einen Messstrahl 18 der Lichtquelle entlang einer Abtastrichtung bidirektional zu lenken. Eine maximale bidirektionale Auslenkung des Messstrahls 18 kann einen Messbereich 22 definieren. Der Messbereich 22 kann aufgrund der bidirektionalen Ablenkung eine Ebene sein. Befindet sich der Körper 14a zumindest teilweise in dem Messbereich 22, so kann der Messstrahl 18 auf den Körper 14a treffen. Der Messstrahl 18 kann aufgrund einer Wellenlänge des verwendeten Lichts zumindest teilweise in den Körper 14a und/oder die innere Begrenzungsfläche 12 eindringen. Bei der inneren Begrenzungsfläche 12 kann es sich beispielsweise um eine Schicht, wie etwa eine Silikonschicht handeln, mit der der Körper 14a an einer Innenseite beschichtet ist. Solche Silikonschichten können bspw. bei Einwegspritzen Schichtdicken im Bereich von wenigen 100 nm, bspw. 100 nm, 150 nm oder 300 nm, aufweisen und hydrophobe Eigenschaften umfassen, so dass eine Flüssigkeit, die sich in der Spritze befindet von der Schicht abgestoßen wird, um so eine Entleerung der Spritze zu erleichtern oder Gleiteigenschaften, wie etwa des Spritzenkolbens, zu verbessern. Der Körper 14a kann somit aus einem ersten Material, wie etwa Glas oder Kunststoff, geformt sein und an einer ein Füllvolumen des Körpers 14a definierenden Innenseite, die innere Begrenzungsfläche, d. h. die Beschichtung mit einem zweiten Material aufweisen. Eine Homogenität der Beschichtung kann für Aspekte der Qualitätssicherung bei der Herstellung des Körpers 14a relevant sein, so dass eine Prüfung der Schichtinhomogenität während eines Herstellungs- oder Füllprozesses angestrebt wird.
Eine weitere mögliche Anwendungsform der Vorrichtung 10 kann beispielsweise eine Überprüfung von Klebschichten, wie etwa beim Verkleben von Kanülen oder Nadeln in Spritzengehäusen oder anderen Körpern sein.
Trifft der Messstrahl 18 auf den Körper 14a und die Begrenzungsfläche 12, so wird der Messstrahl 18 zumindest teilweise gestreut, diffus oder direkt reflektiert. Die Abtasteinrichtung 16 ist ausgebildet, um basierend auf dem Auftreffen des Messstrahls 18 an einem Punkt des Körpers 14a bzw. der inneren Begrenzungsfläche 12 ein Interferogramm zu erstellen. Das Interferogramm kann Informationen bezüglich der Schichtdicke der Beschichtung bezüglich des Punktes liefern, an welchem der Messstrahl 18 auf den Prüfkörper 14a bzw. die innere Begrenzungsfläche 12 trifft. Die erhaltenen Informationen können eine Tiefeninformation, d. h. eine Information über einen Verlauf der Streuintensität in Strahlrichtung umfassen, so dass das Interferogramm eines Punktes eine eindimensionale Streuinformation auf der inneren Begrenzungsfläche 12 in einer Strahlrichtung des Messstrahls 18 liefern kann. In anderen Worten können basierend auf den Messinformationen die teilweise oder vollständige Tiefeninformation der inneren Begrenzungsschicht ermittelt werden, so dass beispielswiese eine Lage und/oder eine Orientierung der inneren Begrenzungsfläche bestimmbar ist.
Basierend auf der bidirektionalen Ablenkung des Messstrahls 18 durch die Abtasteinrichtung 16 können in Richtung der bidirektionalen Ablenkung mehrere Messpunkte abgetastet und so zweidimensionale (Abtastrichtung x Tiefenrichtung) Streuinformationen der Begrenzungsfläche 12 erhalten werden. In anderen Worten spannt der Messstrahl 18 einen Lichtfächer in dem Messbereich 22 auf. Eine Linie, die der Lichtfächer an den Körper 14a und/oder die Begrenzungsfläche 12 projiziert, kann mit einer Streuinformation ausgewertet werden.
Der Messstrahl 18 kann an einer Eintrittsseite in den Körper 14a eintreten, die innere Begrenzungsfläche 12 sowie das Füllvolumen durchqueren und auf einer der Eintrittsseite gegenüberliegenden Seite des Körpers 14a erneut auf die innere Begrenzungsfläche 12 treffen. Dies ermöglicht die Abtastung der inneren Begrenzungsfläche 12 an einer der Abtasteinrichtung 16 zugewandten und abgewandten Seite, wie es durch die gestrichelten Linien 25-1 und 25-2 angedeutet ist. In anderen Worten kann der Messbereich 22 eine Schnittebene in den Körper 14a bzw. die innere Begrenzungsfläche 12 projizieren. Aus einem Interferogramm eines Abtastpunktes der inneren Begrenzungsfläche 12 auf der Eintrittsseite des Körpers 14a kann dann einen Datensatz mit Streuinformationen der inneren Begrenzungsfläche 12 an zwei Messpunkten ableitbar sein.
Die erfassten Interferogramme können dabei gegenüber einem Abstand und/oder gegenüber Schwankungen des Abstandes zwischen dem Körper 14a und weiteren Körpern 14b-f, und der Abtasteinrichtung 16 robust sein, d. h. ein variierender Abstand verändert die Messungen höchstens in einem vernachlässigbarem Umfang, da der Messstrahl, während er den Abstand zwischen der Abtasteinrichtung 16 und dem Körper 14a durchquert höchstens vernachlässigbar gestreut oder reflektiert wird.
Die Abtasteinrichtung 16 kann eine Referenzoptik zur Führung eines Referenzstrahls umfassen, wie sie schematisch in der 3 dargestellt ist. Die Referenzoptik bzw. der Referenzstrahl kann den Messbereich der optischen Kohärenztomografie vergrößern oder erweitern. Die Referenzoptik kann ein optisches Element mit einem veränderlichen Abstand zu einem optischen Kombinationselement, bspw. ein Strahlteiler, umfassen. Das optische Element kann bspw. einen Spiegel sein, der ausgebildet ist den Referenzstrahl zu reflektieren und auf das optische Kombinationselement zu lenken. Das optische Kombinationselement kann ausgebildet sein, um den Messstrahl 18 mit dem Referenzstrahl zu überlagern und in Richtung des Prüfkörpers 14 zu lenken. Der Referenzstrahl und der Messstrahl 18 können von derselben Lichtquelle emittiert sein, so dass optische Eigenschaften wie etwa eine Intensität oder eine Wellenlänge des Referenzstrahls und des Messstrahls 18 gleich sind. Abhängig von dem variierenden Abstand zwischen dem optischen Element und dem optischen Kombinationselement kann in einem Detektor der Abtasteinrichtung 16 ein Interferogramm des Referenzstrahls mit dem Messstrahl 18 in einem variierenden Bereich entlang des Messstrahls 18 verglichen werden, um aus diesem Bereich die Streuinformationen zu erhalten. In anderen Worten kann der Messstrahl 18 von einem Referenzstrahl überlagert sein, um die Empfindlichkeit der Abtasteinrichtung 16 und/oder oder den Messbereich 22 zu vergrößern. Infolgedessen kann der Messbereich 22 einen Bereich von mehreren Zentimetern umfassen. Mögliche Messbereiche und Abstände, die kompensiert werden können, können bspw. maximal 2, 5 oder 10 cm sein.
Wenn der Körper 14a beispielsweise unbefüllt ist, kann die Abtasteinrichtung 16 Körper 14a mit einem Durchmesser von beispielsweise bis zu 6 mm erfassen. Andere Ausführungsbeispiele zeigen Vorrichtungen, bei denen die Abtasteinrichtung 16 die Körper 14a-f mit einem Durchmesser von 8, 10 oder 14 mm erfassen kann.
Die Toleranz gegenüber Positionierungenauigkeiten des Körpers 14a kann durch eine entsprechende Auslegung des Messbereichs 22 erreicht werden. Indem beispielsweise der gesamte Messbereich 22 größer gewählt wird als der zu untersuchende Messbereich, welcher beispielsweise durch einen Innendurchmesser von Fertigspritzen bestimmt sein kann, kann das Prüfobjekt auch bei einer ungenauen Position detektierbar sein. Anhand von topographischen Messdaten kann aus den Messdaten die Position des Körpers 14a und der zu untersuchenden, d. h. der interessierenden, Schicht ermittelt und deren Eigenschaften bestimmt werden.
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Transporteinrichtung 24, die ausgebildet ist, um den Körper 14a, weitere Körper 14b-f und die Abtasteinrichtung 16 relativ aneinander vorbeizubewegen. Die Transporteinrichtung 24 kann beispielsweise ein Förderband sein, auf welchem der Körper 14a und gegebenenfalls die weiteren Körper 14b-f angeordnet sind und an der Abtasteinrichtung 16 vorbeigeführt werden. Das Förderband kann bspw. Teil einer Produktionsstraße der Körper 14a-f sein. Das Förderband kann die Körper 14a-f in einer Seitenrichtung oder in einer Höhenrichtung, d. h. von unten nach oben bzw. von oben nach unten, an der Abtasteinrichtung 16 vorbeiführen. Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, dass die Körper 14a-f auf oder an einer stationären Einrichtung, bspw. ein Messtisch, angeordnet sind und die Transporteinrichtung 24 die Abtasteinrichtung 16 an den Körpern 14a-f vorbeibewegt.
Die Abtasteinrichtung 16 ist ausgebildet, um die bidirektionale Ablenkung des Messstrahls 18 in einer Achse senkrecht oder in einem Winkel zu der Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Körper 14a und der Abtasteinrichtung 16 in einer Abtastrichtung zu lenken, sodass eine Ebene, in der der Messbereich 22 angeordnet ist, mit einer Achse, in welcher eine Richtung der Relativbewegung angeordnet ist, einen dreidimensionale Abtastung des Körpers 14a ermöglicht. Die Abtastrichtung kann innerhalb eines Toleranzbereiches senkrecht zu der Transportrichtung angeordnet sein. Der Toleranzbereich kann bspw. ±2°, ±5° oder ±10° um die Transportrichtung umfassen. In anderen Worten wird der Körper 14a durch den Messbereich 22 hindurchbewegt und vereinfacht ausgedrückt scheibenweise abgetastet, wobei die einzelnen Scheiben Tiefeninformationen des dreidimensionalen Körpers 14a umfassen können.
Aus der zweidimensionalen Information, die in dem Messbereich 22 bzgl. des Körpers 14a erfasst wird, kann über eine kontinuierliche oder diskrete Erfassung über einen Zeitraum dreidimensionale Informationen bzgl. der inneren Begrenzungsfläche 12 gewonnen werden. Ein Zeitraum kann bspw. eine Zeitspanne sein, bis der Körper oder die innere Begrenzungsfläche 12 vollständig oder zu einem statistisch relevanten Teil abgetastet ist. In anderen Worten kann durch die Kombination der Relativbewegung mit der bidirektionalen Strahlablenkung eine flächige Erfassung der Beschichtungsstruktur ermöglicht werden.
In anderen Worten tastet die Abtasteinrichtung 16 den Körper 14a mit einer Abtastgeschwindigkeit, etwa einer Spaltengeschwindigkeit spaltenweise ab. Zwei benachbarte Punkte werden bei einer sequentiellen punktweisen Abtastung mit einer zeitlichen Differenz abgetastet. Beträgt eine Abtastrate der Abtasteinrichtung 16 bspw. 1 kHz, so ist die zeitliche Differenz zwischen zwei Messpunkten 1 ms. Eine Zeilen- oder Spaltengeschwindigkeit kann von einer Auflösung (bspw. 10 Messpunkte pro Millimeter) und einer Abmessung (bspw. eine Höhe oder eine Breite des Körpers 14a, die mit einer Spalte oder Zeile abgetastet werden kann) abhängig sein. Eine Abschnitt mit einer Abmessung von 50 mm kann bspw. mit einer Abtastrate von 1 kHz und einer Auflösung von 10 Messpunkten pro Millimeter in einer Zeit von 50 mm x 10 Messpunkte/mm x 1 ms/Messpunkt = 500 ms abgetastet werden. Die Abtastrate kann beliebig sein und bspw. zwischen 1 kHz und 100 kHz, 5 kHz und 70 kHz oder zwischen 9 kHz und 50 kHz liegen. Die Abmessung des Abschnitts kann beliebig sein und/oder abhängig von dem zu prüfenden Körper 14a bspw. in einem Bereich zwischen 10 mm und 1.000 mm, 20 mm und 800 mm oder 40 mm und 500 mm liegen. Die Abtastpunkte können dabei beispielsweise einen Abstand von 6 µm, 10 µm, 20 µm oder 100 µm haben.
Alternativ kann die Abtastung auch zeilenweise mit einer Zeilengeschwindigkeit, oder in einer Diagonalrichtung erfolgen. Basierend auf der Transportgeschwindigkeit und der Relativbewegung können die jeweiligen abgetasteten Zeilen oder Spalten benachbart zu einander angeordnet sein. Die Abtastgeschwindigkeit kann so gewählt werden, dass zwei nebeneinander liegende abgetastete Zeilen oder Spalten eine gewünschte Auflösung der inneren Begrenzungsfläche 12 ermöglichen. Je schneller die Abtastung einer Zeile oder Spalte erfolgt, desto geringer ist bei einer bestimmten Transportgeschwindigkeit der Abstand oder Versatz der jeweiligen Zeilen oder Spalten. Die Abtastgeschwindigkeit kann basierend auf der Transportgeschwindigkeit so gewählt werden, dass eine gewünschte Exaktheit der Messinformationen erhalten werden kann.
Durch die Relativbewegung zwischen dem Körper 14a und der Abtasteinrichtung 16 kann der Abschnitt, auf welchen der Messbereich 22 auf den Körper 14a trifft, auf dem Körper 14a verschoben werden. In anderen Worten können beispielsweise sequentiell mehrere Linien oder Streifen des Körpers 14a bzw. der inneren Begrenzungsfläche 12 erfasst werden. Wird der Körper 14a, bspw. in einer Höhe des Körpers 14a, entlang einer Ausdehnung des Messbereichs 22 vollständig oder zumindest über eine Ausdehnung der inneren Begrenzungsfläche 12 von dem Messbereich 22 erfasst, d. h. abgetastet, so kann die gesamte innere Begrenzungsfläche 12 abgetastet werden. Erfasst der Messbereich die Höhe nur teilweise, so kann noch ein statistisch relevanter Teil der inneren Begrenzungsfläche 12 abgetastet werden.
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Verarbeitungseinrichtung 26, die ausgebildet ist, um basierend auf den Messinformationen einen Datensatz mit Streuinformationen der inneren Begrenzungsfläche 12 abzuleiten. Dies können tomografische und/oder topografische Informationen sein, wie etwa eine Form einer äußeren Oberfläche oder eine Oberflächenbeschaffenheit. Eine variierende Oberflächenbeschaffenheit oder eine variierende Materialdicke kann zu variierenden Streuungen des Messstrahls 18 führen und mithin variierenden Streuinformationen bewirken. Zur Ableitung der Streuinformationen können beispielsweise die von der Abtasteinrichtung 16 erfassten Interferogramme punktweise kombiniert werden, so dass von der Verarbeitungseinrichtung 26 beispielsweise ein tomographischer oder ein topographischer Datensatz ableitbar ist, der eine Rekonstruktion einer Form des Körpers 14a und/oder der inneren Begrenzungsfläche 12 ermöglicht. Ist der Körper 14a, beispielsweise eine Einwegspritze, gefüllt, beispielsweise mit einem Impfstoff, kann dieser Bereich aufgrund der Streuungen des Messstrahls 18 in dem Füllstoff reduziert sein, so dass der maximale Durchmesser bspw. auf 5, 7, 8 oder 12 mm reduziert ist.
Die Verarbeitungseinrichtung 26 kann ferner ausgebildet sein, um basierend auf dem tomographischen oder topografischen Datensatz eine Bewertung der Qualität der inneren Begrenzungsfläche 12 bereitzustellen. Die Bewertung kann bspw. gegenüber Qualitätskriterien wie zumindest beschichteter Anteil der Körperoberfläche und/oder maximale Variation einer Beschichtungsdicke über die innere Begrenzungsfläche 12 durchgeführt werden, so dass eine Einhaltung oder Nichteinhaltung der Qualitätskriterien zu einer Weiterverarbeitung oder Aussortierung des Körpers 14 führen kann. In anderen Worten kann basierend auf dem tomographischen oder topographischen Datensatz eine Eigenschaft des Begrenzungsflächenmaterials wie bspw. eine Dicke oder eine Gleichmäßigkeit der Dicke, ein Auftreten von Fehlstellen des Begrenzungsflächenmaterials überprüft werden, d. h. eine Qualitätseinstufung des Körpers 14a erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Materialdichte oder eine Homogenität der Materialdichte überprüft werden, um bspw. Einschlüsse in dem Begrenzungsflächenmaterial zu identifizieren. So ist vorstellbar, dass mittels der Begrenzungsfläche 12 in einem relevanten Bereich des Innenvolumens eine Abgrenzung, d. h. Separierung, des Körpermaterials von dem das Volumen zumindest teilweise füllenden Fluid überprüft wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Überprüfung bezüglich der Kontaktierung oder Anhaftung des Begrenzungsflächenmaterials an dem Körper 14 erfolgen, bspw. indem die Begrenzungsfläche auf Lufteinschlüsse zwischen dem Körper 14 und dem Begrenzungsflächenmaterial überprüft wird.
In anderen Worten kann im Hinblick auf übliche Produktionsprozesse die Relativbewegung, d. h. die Translation der Körper 14a-f ausgenutzt werden, um flächige Prüfinformationen zu erhalten. Dabei durchläuft der Körper 14a-f eine durch den Messbereich 22 definierte Messebene. Durch Erfassung der Prüfstruktur in dieser Ebene für mehrere Durchlaufpunkte des Körpers 14a-f kann mittels der Verarbeitungseinrichtung 26 ein tomographischer Datensatz abgeleitet werden, aus dem ein Teil der oder die gesamte Innenfläche des Körpers 14a-f rekonstruiert und/oder ausgewertet werden kann.
Überschreitet ein Körper 14a-f den maximal erfassbaren Durchmesser, so kann durch Anordnen einer weiteren Abtasteinrichtung eine ausreichende Abtastung der inneren Begrenzungsfläche 12 erreichbar sein, wie es in späteren Ausführungsbeispielen dargestellt ist.
Durch eine Auswertung der Interferogramme können der Körper 14a und die Abtsteinrichtung 16 verglichen mit anderen Messverfahren in einem großen und variierenden Abstand an einander vorbeigeführt werden. In anderen Worten kann dies zu einer erhöhten Toleranz gegenüber Positionierungenauigkeiten des Körpers 14a gegenüber der Abtasteinrichtung 16 führen, wie sie insbesondere in schnellen Produktionsprozessen anzutreffen sind. Die Unempfindlichkeit gegenüber variierenden Abständen zwischen dem Körper 14a und der Abtasteinrichtung 16 kann genutzt werden, um gekrümmte Flächen, die entlang Ihrer Krümmung einen variierenden Abstand zu der Abtasteinrichtung 16 aufweisen können, zu erfassen. Eine Erfassung und/oder Auswertung gekrümmter Flächen von Körpern 14a-f, kann genutzt werden, um auf eine möglicherweise aufwendige Rotation der Körper 14a-f zu verzichten. Eine Rotation kann insbesondere bei den häufig vorhandenen hohen Prozessgeschwindigkeiten schwer oder nicht realisierbar sein, so dass ein Verzicht auf die Rotation einen deutlichen Vorteil zu oben genannten alternativen Messmethoden darstellen kann.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass aufgrund der mittels OCT gewonnenen tomographischen oder topographischen Informationen auch eine Auswertung der Streueigenschaften gekrümmter Flächen möglich ist. Dies kann als Schlüssel zu einer schnellen und einfachen Erfassung größerer Flächen und damit einer vollständigen Produktprüfung verstanden werden. Zudem kann mittels OCT auch eine Analyse sehr dünner Schichten, wie sie in der Medizin anzutreffen sind, erfolgen.
Ein mögliches Auflösevermögen der OCT kann bei ca. 5 µm liegen. Dies übertrifft Schichtdicken mit einer Dicke von 100 nm oder wenigen 100 nm deutlich. Trotzdem kann unter Verwendung der Vorrichtung 10 eine schnelle und flächige Qualitätsbeurteilung über die Homogenität der Schicht erfolgen. Beispielsweise kann eine Stärke der Streuung der zu untersuchenden Schicht von deren Dicke abhängen. Die Streuintensität auf der Innenseite des zu untersuchenden Körpers kann also Rückschlüsse auf die Schichtbeschaffenheit zulassen. Fehlt beispielsweise eine Beschichtung, wird mittels OCT kaum diffuse Streuung an der glatten Behälterinnenwand detektiert. Mit einer zunehmenden Beschichtungsdicke kann das Maß an diffuser Streuung an der Behälterinnenwand steigen. Dies kann mittels OCT detektiert werden, so dass aus der flächigen Verteilung der Streuintensität an der Behälterinnenwand die Homogenität der Beschichtung abgeleitet werden und beispielsweise als Qualitätskriterium, wie etwa zur Aussortierung fehlerhaft oder nicht beschichteter Behälter, verwendet werden kann, auch wenn die zu untersuchende oder zu erfassende Schichtdicke unterhalb des Auflösungsvermögens der Abtasteinrichtung 16 liegt.
Durch die Ausnutzung der Relativbewegung der Körper gegenüber der Abtasteinrichtung kann in einem Fertigungsprozess eine schnelle und hoch aufgelöste Prozesskontrolle umgesetzt werden. Jeder zu untersuchende Prüfkörper kann ganz oder teilweise auf Zustand und/oder Homogenität seiner Besichtung untersucht werden. Ein Leeren bereits gefüllter Gefäße zur Untersuchung von deren Innenwand kann dabei entfallen. Somit können fertigungsbegleitende Qualitätssicherungsmaßnahmen sowie Endkontrollen an gefüllten Behältern möglich sein.
Für eine Synchronisation mit dem Translationsprozess, d. h. dem relativen Aneinandervorbeibewegen der Abtasteinrichtung 16 und des Körpers 14a, kann die Position des nächsten Prüfobjektes und/oder die Geschwindigkeit der Objektbewegung genutzt werden. Während die Geschwindigkeit im Prozess in der Regel bekannt ist, zum Beispiel durch die Bandgeschwindigkeit eines Förderbandes zum Transport, kann die Position des Körpers 14a beispielsweise oder vorzugsweise aus den Daten einer kontinuierlichen OCT-Messung rekonstruierbar sein. So unterscheiden sich Interferogramme zu Zeitpunkten, in welchen sich kein Prüfkörper in dem Messbereich befindet, deutlich von Interferogrammen zu Zeitpunkten, an welchen der Messstrahl auf den Körper 14a trifft. Alternativ kann eine Prozesssynchronisierung beispielsweise auch durch eine Objekterkennung oder Detektion mittels Lichtschranken erfolgen. Eine Bandgeschwindigkeit kann bspw. bis zu 0,5, 1,5, 2,5 oder 3 m/s betragen.
Durch eine kontinuierliche Prüfung der Körper 14a-f ist eine Inline-Überprüfung der Körper 14a-f möglich. Beispielsweise können Körper 14a-f nach einer Auswertung der Datensätze aussortiert und/oder nachgearbeitet werden.
Eine Auswertung der von der Verarbeitungseinrichtung 26 erstellten Datensätze kann automatisiert oder durch einen menschlichen Prüfer erfolgen. Ein menschlicher Prüfer kann beispielsweise basierend auf den Datensätzen generierte Bilder betrachten und eine Entscheidung über ein Einhalten von Grenzwerten, wie etwa einer Homogenität der Beschichtung, treffen. Eine automatisierte Auswertung kann beispielsweise zumindest teilweise derart erfolgen, dass bei erfasstem Prüfkörper und zumindest teilweiser fehlender Beschichtung ein Qualitätsparameter als nicht erfüllt erkannt wird und der Körper aussortiert werden soll.
Durch die Relativbewegung zwischen dem Körper und der oder den Abtasteinrichtungen erfasst der Messstrahl möglicherweise zwei in der Abtastrichtung aufeinanderfolgende Punkte an der inneren Begrenzungsfläche verschoben sind, so dass der aufgespannte Fächerstrahl diagonal über den Körper gezeichnet ist. Eine Verschiebung der Messpunkte kann von der Verarbeitungseinrichtung kompensiert oder berücksichtigt werden, bspw. indem die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, um die Transportgeschwindigkeit der Relativbewegung bei der Erstellung des Datensatzes zu berücksichtigen, wenn ein Ausmaß der Verschiebung zulässige Toleranzen überschreitet. Alternativ kann eine Berücksichtigung entfallen, wenn beispielsweise eine Abtastrate der Abtasteinrichtung, vereinfacht ausgedrückt, ein Wandern der Punkte von oben nach unten oder von unten nach oben, so dass eine Geschwindigkeit der Relativbewegung, welche zu dem Versatz der Messpunkte führt, vernachlässigbar ist.
Eine Ausdehnung des Messbereichs entlang der Auslenkrichtung des Messstrahls kann vergrößert werden, indem eine Amplitude der bidirektionalen Ablenkung vergrößert wird. Wird eine Anzahl an Messpunkten während der Vergrößerung beibehalten, so weisen die einzelnen Messpunkte einen vergrößerten Abstand auf der inneren Bezugsfläche auf, was zu einer verringerten Auflösung zwischen den Messpunkten führen kann. Alternativ ist vorstellbar, eine Anzahl der Messpunkte zu erhöhen, was zu einem vergrößerten Rechenaufwand führen kann.
Nachfolgend wird Bezug nehmend auf 1 eine Vorrichtung 20 erläutert, die ausgebildet ist, um Prüfobjekte zu prüfen, welche bspw. Messtiefen der optischen Kohärenztomographie überschreiten. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Erfassung eines Prüfkörpers mittels optischer Kohärenztomographie.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 20 mit einer weiteren Abtasteinrichtung 16b zur Prüfung einer inneren Begrenzungsfläche 12' eines Körpers 14'a. Der Prüfkörper 14'a kann gegenüber dem Prüfkörper 14a der 1 vergrößert sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Tiefenbereich des Messstrahls 18 entlang einer Strahlrichtung verkleinert sein, so dass der Körper 14'a eine größere Tiefe (einen größeren Durchmesser) als der Messbereich 22 aufweist. Beispielsweise weist der Prüfkörper 14'a eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 15 mm auf, so dass ein OCT-Modul, das Objektdurchmesser von beispielsweise 10 mm komplett erfassen kann, den Prüfkörper 14'a unvollständig erfasst.
Die weitere Abtasteinrichtung 16b ist gegenüberliegend zur Abtasteinrichtung 16 angeordnet, so dass die Transporteinrichtung 24 die Körper 14'a-d relativ zu und zwischen den Abtasteinrichtungen 16 und 16b hindurchbewegt werden und die Abtasteinrichtungen 16 und 16b den Messstrahl 18 bzw. 18b in Richtung des Körpers 14'a aussenden. Dadurch kann je eine Seite oder Hälfte der inneren Begrenzungsfläche 12' des erfassten Körpers 14'a von einer Abtasteinrichtung 16 bzw. 16b abgetastet werden.
Durch die gegenüberliegende Anordnung der Abtasteinrichtung 16 bzw. 16b weisen die Abtasteinrichtungen 16 und 16b bzw. die Messstrahlen 18 und 18b und mithin die Messbereiche 22 und 22b einen Winkel 28 von 180° zueinander auf. Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, dass die beiden Abtasteinrichtungen 16 und 16b einen von 180° verschiedenen Winkel zueinander aufweisen. Vorteilhaft an einem von 180° verschiedenen Winkel, bspw. 60°, 90° oder 120°, kann eine Erfassung eines Punktes der inneren Begrenzungsfläche12' aus verschiedenen Winkeln sein, um Messungenauigkeiten an Orten zu reduzieren, an denen der Messstrahl 18 oder 18b in einem großen Winkel von bspw. zwischen 45° und 55°, zwischen 65° und 75° oder zwischen 80° und annähernd 90° bezogen auf eine Oberflächennormale der inneren Begrenzungsfläche 12' auf selbige trifft, wie es etwa der Fall sein kann, wenn der Prüfkörper 14'a in den Messbereich 22 oder 22b hineingeführt wird oder aus dem Messbereich 22 oder 22b herausgeführt wird. Zusätzlich ist vorstellbar, dass eine zusätzliche Abtasteinrichtung angeordnet wird
Die Vorrichtung 20 umfasst die Verarbeitungseinrichtung 26, die ausgebildet ist, um einen Datensatz mit Streuinformationen basierend auf den Messinformationen der Abtasteinrichtung 16 abzuleiten. Die Vorrichtung 20 umfasst neben der Verarbeitungseinrichtung 26 eine weitere Verarbeitungseinrichtung 26b, die ausgebildet ist, um basierend auf den Messinformationen der Abtasteinrichtung 16b einen Datensatz mit Streuinformationen der inneren Begrenzungsfläche 12' abzuleiten. Eine Ableitung von Datensätzen mit je einer Verarbeitungseinrichtung 26 bzw. 26b je Abtasteinrichtung 16 bzw. 16b kann vorteilhaft sein, wenn ein Umfang von Messinformationen je Abtasteinrichtung 16 oder 16b zu einem großen Berechnungsaufwand und mithin zu einer starken Ressourcenauslastung der Verarbeitungseinrichtung 26 bzw. 26b. Alternativ kann lediglich eine Verarbeitungseinrichtung 26 angeordnet sein, um Datensätze basierend auf den Messinformationen der Abtasteinrichtungen 16 und 16b abzuleiten. Die Ressourcenauslastung kann bspw. von der Transportgeschwindigkeit, mit der die Abtasteinrichtungen und die Körper an einander vorbeigeführt werden, beeinflusst sein. Eine größere Relativbewegung kann zu einer kürzeren Berechnungsdauer und mithin zu einer höheren Ressourcenauslastung führen.
Jede der Abtasteinrichtungen 16 und 16b erfasst jeweils einen Abschnitt, beispielsweise einen Halbzylinder der inneren Begrenzungsfläche 12', wobei sich die Abschnitte auch überlappen können.
Eine Entscheidung, ob der Prüfkörper 14'a hinreichend beschichtet ist, kann bspw. durch eine Und/Oder-Verknüpfung der Ergebnisse der Auswertung der Datensätze der Verarbeitungseinrichtungen 26 und 26b erfolgen. Liefern beispielsweise beide Verarbeitungseinrichtungen 26 und 26b Datensätze, die auf eine hinreichende Beschichtung und somit eine erwartete oder erwünschte Begrenzungsfläche 12' schließen lassen, so kann, unabhängig von einer Überlappung der Bereiche, der Körper 14'a als „in Ordnung“ klassifiziert werden. Liefert hingegen mindestens eine der Verarbeitungseinrichtungen 26 oder 26b Datensätze, die auf eine unzureichende Beschichtung schließen lassen, so kann der Körper 14'a als „nicht in Ordnung“ klassifiziert werden.
In anderen Worten kann bei Prüfobjekten mit hinreichend kleinem Durchmesser der gesamte Messbereich mit einem Detektormodul, das heißt einer Abtasteinrichtung 16 und einer Verarbeitungseinrichtung 26, erfasst werden. Übersteigt der zu erfassende Bereich den möglichen Messbereich des Detektormoduls, so kann mit Hilfe eines zweiten Detektormoduls bzw. einer weiteren Abtasteinrichtung 16b und ggf. einer weiteren Verarbeitungseinrichtung 26b eine vollständige Vermessung der Zylinderinnenwand realisiert werden.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass Prüfkörper 14'a-d, welche mit einem Messbereich 22 oder 22b nicht vollständig erfasst, d. h. abgetastet, werden können mit einer weiteren Abtasteinrichtung 16b und gegebenenfalls einer weiteren Verarbeitungseinrichtung 26b vollständig erfasst werden können.
Obwohl die weitere Abtasteinrichtung 16b als bzgl. der Abtasteinrichtung 16 gegenüberliegend angeordnet beschrieben worden ist, ist ebenfalls vorstellbar, die weitere Abtasteinrichtung 16b lateral, d. h. entlang einer Richtung der Relativbewegung der Transporteinrichtung 24 oder axial, d. h. senkrecht zur Relativbewegung, wie etwa oberhalb oder unterhalb der Abtasteinrichtung 16 angeordnet wird. Beispielsweise kann so ein abgetasteter Gesamtabschnitt eingestellt werden, welcher größer als der Messbereich 22 oder 22b ist. Übersteigt beispielsweise eine Zylinderhöhe des Körpers 14'a eine Ausdehnung des Messbereichs 22 oder 22b in Richtung der Zylinderhöhe, können zwei entlang der Zylinderhöhe übereinander angeordnete Abtasteinrichtungen 16 und 16b einen größeren Bereich der Zylinderhöhe oder gar die gesamte Zylinderhöhe abtasten. In einer solchen Ausführungsform können die Abtasteinrichtungen und/oder die Abtastrichtungen parallel zu einander angeordnet sein.
Zusätzlich ist es ebenfalls vorstellbar, den Gesamtabschnitt durch ein Anordnen weiterer Abtasteinrichtungen zusätzlich aufzuweiten, d. h. zu vergrößern. So kann der Gesamtabschnitt durch axial, lateral und/oder gegenüberliegend angeordneten weiteren Abtasteinrichtungen und ggf. Verarbeitungseinrichtungen vergrößert sein.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines möglichen Aufbaus der Abtasteinrichtung 16 mit einer Referenzoptik. Die Abtasteinrichtung 16 weist eine Lichtquelle 32, bspw. eine Superlumineszenzdiode auf, die ausgebildet ist, um Licht in Richtung eines optischen Elementes 34, wie etwa ein Strahlteilerwürfel, eine Strahlteilerplatte oder ein teildurchlässiger Spiegel auszusenden. Das optische Element 34 ist ausgebildet, um das von der Lichtquelle 32 ausgesendete Licht teilweise abzulenken. Der abgelenkte Teil bildet den Messstrahl 18. Ein verbleibender Anteil trifft auf einen Referenzspiegel 36, der ausgebildet ist, um den verbleibenden Anteil als Referenzstrahl 38 in Richtung des optischen Elementes 34 zu reflektieren. Das optische Element 34 ist so angeordnet, dass der von einem Objekt zurückgeworfene Messstrahl 18 mit dem Referenzstrahl 38 überlagert wird.
Ein optionales Gitterspektrometer 42 ist ausgebildet, um den empfangenen und überlagerten Messstrahl 18+38 aufzuweiten und zu beugen, um die Messinformationen, wie etwa ein Spektrum des empfangenen Lichts zu erhalten.
Wie oben erläutert zeigt 3 somit beispielhaft einen möglichen Aufbau eines OCT-Moduls mit Lichtquelle 32 (SLD=Superlumineszenzdiode), Strahlteiler 34, Referenz- 38 und Messstrahl 18 sowie einem Detektor 42 (Gitterspektrometer) zur Aufnahme eines Interferogramms aus dem dann ein Tiefenstreuprofil berechnet wird.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zur abschnittsweisen Erfassung einer inneren Begrenzungsfläche eines Körpers. In einem Schritt 102 wird die innere Begrenzungsfläche des Körpers zumindest in einem Abschnitt mittels optischer Kohärenztomographie punktweise erfasst und Messinformationen der Erfassung bereitgestellt. In einem Schritt 104 werden der Körper und die Abtasteinrichtung zum punktweisen Erfassen relativ aneinander vorbeibewegt, so dass das punktweise Erfassen des Schrittes 102 eine flächige Verteilung der erfassten Punkte und mithin eine flächige bzw. dreidimensionale Erfassung der inneren Begrenzungsfläche ermöglicht.
In einem Schritt 106 wird ein Datensatz mit Streuinformationen der inneren Begrenzungsfläche basierend auf den Messinformationen abgeleitet.
Vorteilhaft an dem Erfassungsverfahren ist, dass eine Erfassung von gekrümmten Oberflächen des Körpers ermöglicht wird.
Obwohl in vorangegangenen Ausführungsbeispielen Abtasteinrichtungen beschrieben wurden, welche ausgebildet sind, um den Messstrahl bidirektional abzulenken, ist ebenfalls vorstellbar, dass die Abtasteinrichtungen ausgebildet sind, um den Messstrahl in einer weiteren Achse abzulenken.
Obwohl in vorangegangenen Ausführungsbeispielen stets Begriffe, bspw. Interferogramm, Lichtquelle oder Messstrahl, aus der Optik verwendet wurden, kann die Lichtquelle der Abtasteinrichtung auch Wellenlängen in einem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich aussenden. Im Allgemeinen beschreiben die Ausdrücke „Lichtquelle“ und „Optik“ Vorgänge des Aussendens, Umlenkens und Empfangens einer elektromagnetischen Strahlung in einem Wellenlängenbereich, welcher sich ähnlich wie sichtbares Licht verhält. Insbesondere kann die Lichtquelle sichtbares Licht oder Infrarot-, Nahinfrarot- oder ultraviolettes Licht bzw. elektromagnetische Strahlung aussenden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Literatur

[1] Joseph A. Gardella, George L. Grobe, Wendy L. Hopson, and Edward M. Eyring. Comparison of attenuated total reflectance and photoacoustic sampling for surface analysis of polymer mixtures by fourier transform infrared spectroscopy. Analytical Chemistry, 56(7):1169-1177, 1984. PMID: 6742442.
[2] L.G.C. Spanjers and J.P. de Kleijn. The determination of traces of silicon oil in pharmaceutical preparations by atomic absorption spectroskopy. Pharmaceutisch Weekblad Sience edition, 7:291, 1985.
[3] Tobias Mundry. Einbrennsilikonisierung bei pharmazeutischen glaspackmitteln - analytische studien eines produktionsprozesses. Master's thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 1999.
[4] L.A. Spitze and D. O. Richards. Surface studies of glass. part i. contact angles. Journal of Applied Physics, 18(10):904-911, 1947.

Claims

Erfassungsvorrichtung (10; 20) mit folgenden Merkmalen: einer Abtasteinrichtung (16; 16b), die ausgebildet ist, um eine Beschichtung (12; 12'), die ein erstes Material aufweist und an einer ein zweites Material aufweisenden Innenseite eines Körpers (14a-f; 14'a-d) angeordnet ist, zumindest in einem Abschnitt mittels optischer Kohärenztomografie punktweise entlang einer Abtastrichtung mit einer Abtastgeschwindigkeit zu erfassen und Messinformationen bereitzustellen; einer Transporteinrichtung (24), die ausgebildet ist, um den Körper (14a-f; 14'a-d) und die Abtasteinrichtung (16) mit einer Transportgeschwindigkeit relativ aneinander vorbeizubewegen; einer Verarbeitungseinrichtung (26; 26b), die ausgebildet ist, um basierend auf den Messinformationen einen Datensatz mit Streuinformationen der Beschichtung (12; 12') abzuleiten; wobei die Abtastgeschwindigkeit basierend auf der Transportgeschwindigkeit und zumindest einer Abmessung des Körpers (14a-f; 14'a-d) gewählt ist.
Erfassungsvorrichtung (10; 20) mit folgenden Merkmalen: einer Abtasteinrichtung (16; 16b), die ausgebildet ist, um eine Beschichtung (12; 12') eines Körpers (14a-f; 14'a-d) zumindest in einem Abschnitt mittels optischer Kohärenztomografie punktweise entlang einer Abtastrichtung mit einer Abtastgeschwindigkeit abzutasten und Messinformationen bereitzustellen; einer Transporteinrichtung (24), die ausgebildet ist, um den Körper (14a-f; 14'a-d) und die Abtasteinrichtung (16) mit einer Transportgeschwindigkeit relativ aneinander vorbeizubewegen; einer Verarbeitungseinrichtung (26; 26b), die ausgebildet ist, um basierend auf den Messinformationen einen Datensatz mit einer Homogenitätsinformation bezüglich einer Homogenität der Beschichtung (12; 12') abzuleiten; wobei die Abtasteinrichtung ausgebildet ist, um eine Beschichtung (12; 12') abzutasten, die eine Schichtdicke umfasst, die geringer ist als ein Auflösungsvermögen der Abtasteinrichtung (16; 16b) entlang einer Richtung der Schichtdicke; wobei sich die Messinformation auf eine flächige Streuintensität von der Abtasteinrichtung (16; 16b) ausgesendeter und an der Beschichtung (12; 12') gestreuter Strahlung bezieht; und wobei die Abtastgeschwindigkeit basierend auf der Transportgeschwindigkeit und zumindest einer Abmessung des Körpers (14a-f; 14'a-d) gewählt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Abtasteinrichtung (16; 16b) ausgebildet ist, einen Messstrahl (18; 18b) für die optische Kohärenztomografie bidirektional entlang der Abtastrichtung zu lenken.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Abtastrichtung innerhalb eines Toleranzbereiches senkrecht zu der Richtung der relativen Bewegung zwischen Körper (14a-f; 14'a-d) und der Abtasteinrichtung (16; 16b) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungseinrichtung (26; 26b) ausgebildet ist, den Datensatz basierend auf einer Verteilung einer Streuintensität an der Beschichtung (12; 12') zu ermitteln.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die eine weitere Abtasteinrichtung (16b) umfasst, wobei die weitere Abtasteinrichtung (16b) winkelmäßig oder parallel zur Abtasteinrichtung (16) versetzt angeordnet ist
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die weitere Abtasteinrichtung (16b) in einem Winkel von 180° zu der Abtasteinrichtung (16) versetzt ist, so dass die Abtasteinrichtungen (16; 16b) die Beschichtung (12; 12') abschnittsweise von einer gegenüberliegenden Seite erfassen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 die eine weitere Abtasteinrichtung (16b) umfasst, die lateral oder axial benachbart zu der Abtasteinrichtung (16) angeordnet ist, so dass ein abgetasteter Gesamtabschnitt gegenüber dem abgetasteten Abschnitt der Abtasteinrichtung (16) und dem abgetasteten Abschnitt der weiteren Abtasteinrichtung (16b) axial oder lateral vergrößert ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungseinrichtung (26; 26b) ausgebildet ist, um einen tomografischen Datensatz abzuleiten.
Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungseinrichtung (26; 26b) ausgebildet ist, um einen Datensatz mit topografischen Daten abzuleiten.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüchen, bei der die Verarbeitungseinrichtung (26; 26b) ausgebildet ist, um basierend auf dem Datensatz mit Streuinformationen eine Bewertung des zweiten Materials der Beschichtung (12; 12') bereitzustellen.
Verfahren zur abschnittsweisen Erfassung einer Beschichtung (12; 12') eines Körpers (14a-f; 14'a-d) mit folgenden Schritten: punktweises Erfassen (102) einer ein erstes Material aufweisenden und an einer Innenseite eines Körpers (14a-f; 14'a-d), die ein zweites Material aufweist, angeordneten Beschichtung (12; 12') eines Körpers (14a-f; 14'a-d) zumindest in einem Abschnitt mittels optischer Kohärenztomografie entlang einer Abtastrichtung mit einer Abtastgeschwindigkeit und Bereitstellen von Messinformationen; relatives Aneinandervorbeibewegen (104) des Körpers (14a-f; 14'a-d) und der Abtasteinrichtung (16; 16b) mit einer Transportgeschwindigkeit; Ableiten (106) eines Datensatzes mit Streuinformationen der Beschichtung (12; 12') basierend auf den Messinformationen; wobei die Abtastgeschwindigkeit basierend auf der Transportgeschwindigkeit und zumindest einer Abmessung des Körpers (14a-f; 14'a-d) gewählt ist.
Verfahren zur abschnittsweisen Erfassung einer Beschichtung (12; 12') eines Körpers (14a-f; 14'a-d) mit folgenden Schritten: Abtasten, mit einer Abtasteinrichtung (16; 16b), einer Beschichtung (12; 12') eines Körpers (14a-f; 14'a-d) zumindest in einem Abschnitt mittels optischer Kohärenztomografie punktweise entlang einer Abtastrichtung mit einer Abtastgeschwindigkeit und Bereitstellen von Messinformationen; relatives Aneinandervorbeibewegen (104) des Körpers (14a-f; 14'a-d) und der Abtasteinrichtung (16; 16b) mit einer Transportgeschwindigkeit; Ableiten eines Datensatzes mit einer Homogenitätsinformation bezüglich einer Homogenität der Beschichtung (12; 12') basierend auf den Messinformationen wobei die Abtasteinrichtung ausgebildet ist, um eine Beschichtung (12; 12') abzutasten, die eine Schichtdicke umfasst, die geringer ist, als ein Auflösungsvermögen der Abtasteinrichtung (16; 16b) entlang einer Richtung der Schichtdicke; wobei sich die Messinformation auf eine flächige Streuintensität von der Abtasteinrichtung (16; 16b) ausgesendeter und an der Beschichtung (12; 12') gestreuter Strahlung bezieht; und wobei die Abtastgeschwindigkeit basierend auf der Transportgeschwindigkeit und zumindest einer Abmessung des Körpers (14a-f; 14'a-d) gewählt ist.
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12 oder 13, wenn das Programm auf einem Computer läuft.