-
Oberflächenprüfgerät nach Mechau Der Gegenstand der Erfindung betrifft
ein Oberflächenprüfgerät nach Mechau, bei dem das voln Prisma entworfene Leuchtbild
photoelektrisch intefriert wird.
-
Bei den bekannten Ausführungen von oberflächenprüfgeräten zur Messung
des Tragantils wird ein von einer Lichtquelle beleuchtetes Prisma auf die zu prfifellde
Fläche aufgesetzt. wobei die in das Prisma eintretenden Strahlen an den nichttragenden
Stellen total und an den Breührungs- oder Tragstellen infolge der au diesen Stellen
ausgelöschten oder gestörten Totalreflexion nicht oder nur teilweise reflektiert
werden, so daß das z. B. auf einer metallscheibe entworfene leuchtbild dementsprechend
helle und dunkle Stellen oder ouerstrefen aufweist. Die summe aller dieser dunklen
Querstreifen stellt dabei den Traganteil dar, der bisher zumeist durch Schätzung
und Vergleich mit Testrragbildern ermittelw wirde. Die Genzuigkeit der Schätzung
war jedoch stark abängig von dem subjektiven Beurteilungsvermögen en des Prü fers.
Um die subjektiven Fehlerquellen auszsuchalten. sind bereits Geräte entwickelt worden,
die das entworfene leuchtbild photographisch festhalten, so daß das erhaltene Lichtbild
durch Planimeter geometrisch ausgemessen und somit weit genauere Meßergebnisse erzielt
werden konnten. Dieses Verfahren, bei dem die Ergebnisse durch die Farbe des Prüflings
und sein Reflexionsvermögen stark beeinflußt wurden, erforderte jedoch viel Zeit
und war umständlich, so daß schon Greäte vorgeschlagen wurden, bei denen der Tragantil
unmittelbar mittels einer Photozelle bestimmt werden kann, die die hellikeit des
Lauchtbildes in meßbare, auf Anegegeräten ablesbare elektrische Ströme umwandelt.
Von der Photozelle wird dabei das entworfene Tragbild in seiner ganzen Länge aufgenommen,
so daß immer nur die mittlere Beleuchtungsstirke gemessen werden kann. Diese ist
jedoch stark abhängig von den durch Spannungsänderungen in der Lichtquelle hervorgerufenen
Schwnkungen in der Beleuchtungsstärke des Tragbildes sowie von den Farb- und Reflexionseigenschaften
des Prüflings, so daß die Meßergebnisse in ihrer Genauigkeit nachteilig beeinflußt
werden. Um diese nachtiligen Schwankungen in der Beleuchtungsstärke auszuschalten,
ist die Anordnung einer zweiten Photozelle erforderlich, die unmittelbar von der
Lichtquelle angestrahlt wird und über eine elektrische Leitung ebenfalls auf das
Meßinstrument der erstz Photozelle wirkt, so daß nunmehr die Differenz der Spannungen
der beiden Photozellen zur Messung des Praganteiles dient. Die Anordnung einer zweiten
Photozelle ist jedoch umständlich und erfordert außerdem zum Ausgleich der voneinander
verschiedenen Photoströme eine Vorschaltung von Filtern odr Widerständen, woduch
das
Gerät sehr kompliziert wird. Für genauere Messungen reicht insbesondere bei größeren
Schwankungen in der Lichtquelle diese Art der Messung aber nicht aus, und es müssen
kostspiellige Brückenschaltungen und Spannungsgleichhalter verwendet werden.
-
Diese Mängel und Nachteile werden nach der Erfindung vermieden, wenn
zur Abtastung des Leuchtbildes im Strahlengang zwischen Prisma und Photozelle eine
senkrecht zur Längsrichtung des Tragbildes mit konstanter Frequenz schwingende Spaltblendc
angeordnet ist, wobei ein von der Photozelle gesteuertes Meßgerät unabhängig von
den Schwankungen in der Beleuchtungsstärke und den Farb- und Reflexionseigenschaften
des Prüflings auf die relativen Helligkeitsunterschiede zwischen den tragenden und
den nichttragenden Stellen ansprucht, indem über einen von der Photozelle gesteuerten
Verstärker beim Überstreichen der durnkel erscheinenden Tragbildstellen ein Relais
ein- oder an den nichttragenden hellen Stellen ausgeschaltet wird und der Gesamttragteil
als Summe von Zahl und Breite der einzelnen Tragstellen auf einer Ablesevorrichtung
ablesbar ist.
-
Vorteilhaft ist es, wenn Spaltblende und Photozelle auf einem Tastkopf
angeordnet sind, der mittels einer Transportspindel in Richtung der Längsausdehnung
des Tragbildes bewegbar ist.
-
Vorteilhaft ist es ferner, wenn das Relais einen mit dem Tastkopf
verbundenen Elekt-romagneten betätigt, dessen mit einem Zeiger versehener Anker
auf einer Skala die Summe der registrierten Traganteile zeigt.
-
Schließlich ist vertilhaft, wenn das Relais eine vorZugsweise über
kegelrädergetriebe mit der Transportspindel des Tastkopfes verbundene elektromagnetische
Kupplung steuert, die mit dem Tastkopf gemeinsam eine Anzeigevorrichtung betätigt,
auf der die Summe der Traganteile im Verhältnis zu dem Meßweg der Transportspindel
in Prozenten alles bar ist.
-
Eine beispielsweise Ausführung des Gegenstandes der Erfindung ist
in den Abb. 1 bis 4 dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Aufbau des Oberflächenprüfgerätes,
Abb. 2 eine Schwingspaltblende mit dem abzutastenden Tragbild, Abb. 3 eine Anordnung
zur Messung der Summe der Traganteile und Abb. 4 eine weitere Anordnung zur Messung
des Traganteiles im Verhältnis zum Gesamtmeßweg.
-
Mit 1 ist ein Prüfling bezeichnet, auf dem zur Priifung seiner Oberfläche
ein von einer Lichtquelle 2 über eine Kondensorlinse 3 beleuchtetes Prisma 4 aufgesetzt
ist. Die längs der Berührungslinie des Prüflings mit dem Prisma reflektierten Strahlen
gelangen über Spiegel 5 und 6 in den Strahlengang eines durch die optischen Glieder
- 8 und 9 versinnbildlichten Mikroskops, in dessen Bildebene sie ein der Berührungslinie
entsprechendes Leuchtbild erzeugen.
-
Mittels einer mit einem Schwingmagnet 10 von konstanter Frequenz verbundenen,
senkrecht zur Längsrichtung des Tragbildes schwingenden Spaltblende 11 und einer
nachgeordneten, von einer Stromquelle 12 gespeisten Photozelle 13 wird das entworfene
Leuchthild abgetastet. Über einen von der Photozelle 13 gesteuerten Verstärker 14
und ein Relais 15 wird ein Elektromagnet 16 eine und ausgeschaltet, je nachdem die
relativen Helligkeitsunterschiede zwischen den dunklen Berührungs- oder Tragstellen
17 und den nichttragenden hellen Stellen 18 des Leuchtbildes auf die Photozelle
einwirken.
-
Beim Überstreichen des Leuchtbildes von der Länge »L« durch einen
die Schwingblende 11 und die Photozelle 13 tragenden Tastkopf 19, der mit dem Elektromagneten
16 verbunden und auf einer Transportspindel 20 bewegbar ist, wird an den dunklen
Tragbildstellen eine mit einem Zeiger versehene, in einer Führung 22 über einem
Maßstab 23 gleitende Ankerplatte 24 von dem Anker 25 des Elektromagneten 16 angezogen
und mit dem Tastkopf bewegt, während an den nichttragenden hellen Stellen der Elektromagnet
16 abgeschaltet ist und die Ankerplatte 24 stehenbleibt. Mit einer derartigen Einrichtung
ist in einfacher Weise unabhängig von den Schwankungen in der Beleuchtungsstärke
und den Farb- und Reflexionseigenschaften des Prüflings die Länge der Summe der
Traganteile auf dem Maßstab 23 über der Stellung des Zeigers 21 ablesbar.
-
In Abb. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
die die Summe der Traganteile im Verhältnis zum Gesamtmeßweg » L « der Transportspindel
20 in Traganteilprozenten abzulesen gestattet, bei der an Stelle des Elektromagneten
16 eine elektromagnetische Kupplung 26 (Relaislaufgerät) vorgesehen ist. Beim Überfahren
der dunklen Tragstellen 17 des Leuchtbildes durch den auf der Transportspindel 20
bewegbaren Tastkopf 19, der mit einem auf einen Zeiger 27 wirkenden Führungsarm
28 aus-
gestattet ist, wird die durch Kegel räder 29 und 30 mit der Transportspindel
20 verbundene elektromagnetische Kupplung 26 eingeschaltet und bewegt dabei über
ein Kupplungsglied 31 eine mit einem ebenfalls auf den Zeiger 27 wirkenden Führungsarm
32 ausgestattete, mit Gewinde versehene Meßspindel 33, während an den nichttragenden
hellen Stellen die Kupplung 26 ausgeschaltet und der Zeiger 27 nur von dem Führungsarm
28 des Tastkopfes 19 bewegt wird. Die jeweils von beiden Führungsarmen 28 und 32
beeinflußte Stellung des Zeigers 27 ergibt dann das N'erhältnis der Summe der Traganteile
zu dem Gesamtmeßweg der Transportspindel, das auf einer in Traganteilprozenten geeichten
Skala 34 leicht ablesbar ist.