DE1548302B

DE1548302B - Method and device for testing and measuring the irregularities of surface profiles

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Publication number: DE1548302B
Authority: DE
Original assignee: Rank Organization Ltd
Current assignee: Rank Organization Ltd

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vonrichtung zur Prüfung und Messung der Unregelmäßigkeiten, insbesondere Rauheit, von Oberflächenprofilen, bei dem durch fortlaufende Abtastung des Oberflächenprofils durch einen Meßtaster über einen elektromechanischen Meßübertrager ein elektrisches Meßsignal erzeugt wird, das proportional zu der von einem vorgegebenen Bezugsniveau aus bestimmten Amplitude des Istprofils der Oberfläche ist und so aufgespeichert wird, daß eine dem abgetasteten Oberflächenprofil entsprechende kontinuierliche Aufzeichnung entsteht.The invention relates to a method and a device for testing and measuring the Irregularities, especially roughness, of surface profiles, in which by continuous scanning of the surface profile by a probe over an electromechanical measuring transducer, an electrical measuring signal is generated which is proportional to which is the amplitude of the actual profile of the surface determined from a predetermined reference level and stored in such a way that a continuous record corresponding to the scanned surface profile is made arises.

Oberflächenunregelmäßigkeiten können in drei große Gruppen eingeteilt werden, die als Rauhigkeit, Welligkeit und Formfehler bezeichnet werden. Bei bearbeiteten Oberflächen rühren diese Gruppen von der spanabhebenden Materialbearbeitung oder der Abriebwirkung des Herstellungsprozesses bzw. von Mangeln, wie einer Vibration zwischen Werkzeug und Werkstück, und von einer fehlerhaften Führung des Werkzeuges auf der vorgesehenen Bahn her. Die Gruppen unterscheiden sich im allgemeinen durch verschieden große Abstände von einem Scheitelpunkt der Unregelmäßigkeiten zum anderen.Surface irregularities can be divided into three large groups, which are called roughness, Waviness and shape defects are referred to. In the case of machined surfaces, these groups come from the machining of materials or the abrasion effect of the manufacturing process or of Defects, such as vibration between tool and workpiece, and faulty guidance of the tool on the intended path. The groups generally differ by different large distances from one vertex of the irregularities to the other.

Es ist im allgemeinen zweckmäßig, diese Gruppen gesondert zu prüfen; zu diesem Zweck muß vor der _v eigentlichen Messung die gewünschte Gruppe isoliert werden und außerdem eine Bezugslinie mit gewissen Eigenschaften aufgestellt werden, von der aus die Messung vorgenommen werden kann.It is generally appropriate to examine these groups separately; For this purpose, the desired group has to be isolated prior to the actual measurement _v and also a reference line can be established with certain characteristics, can be made from which the measurement.

Zwei weitverbreitete und genormte Verfahren, um z. B. die Rauhigkeit von den übrigen Gruppen zu trennen, sind:Two widely used and standardized methods to e.g. B. the roughness of the other groups separate are:

1. Ein stark vergrößertes Profil der Oberfläche wird in kurze Abschnitte graphisch unterteilt, in welchen der Effekt der Welligkeit nicht sichtbar wird.1. A greatly enlarged profile of the surface is graphically divided into short sections, in which the ripple effect is not visible.

2. Ein elektrischer Wechselstrom, der das ursprüngliche Profil repräsentiert, wird durch ein elektrisches Filter geschickt, das die die Rauhigkeit darstellenden höheren Frequenzen durchläßt und die niedrigeren Frequenzen der Welligkeit unterbindet. Der. Wechselstrom wird im allgemeinen von einem stiftartigen Abtaster abgenommen, der über die Oberfläche geführt wird.2. An alternating electrical current, which represents the original profile, is replaced by an electrical A filter that lets through the higher frequencies representing the roughness and suppresses the lower frequencies of the ripple. The. Alternating current is generally used detached from a pen-like scanner that is swept across the surface.

Zur Ausführung der eigentlichen Bestimmung der Rauhigkeit ist sodann eine Bezügslinie erforderlich: ' ■Für die graphische Methode erhält man die Bezugslinie, indem man durch das Profil in jedem kurzen Abschnitt eine Bezugslinie zieht, die auch als Mittellinie bezeichnet wird und die die von dem Profil eingeschlossenen Felder gleichmäßig in oberhalb und unterhalb liegende unterteilt. Im Fall des elektrischen Filters läuft,die Mittellinie durch diejenigen . , Punkte des Ausgangsprofils (das als modifiziertes Profil bekannt ist), für welche der Strom momentan ' Null ist. Diese Linie findet man durch die naturgemäße Wirkung des Filters auf das eingespeiste Profil.To carry out the actual determination of the Roughness, a reference line is then required: ' ■ For the graphical method, the reference line is obtained by going through the profile in each short Section draws a reference line, also known as the center line, that is the one of the profile enclosed fields evenly divided into above and below. In the case of the electric Filters runs, the center line through those. , Points of the output profile (known as the modified profile) for which the current is currently ' Is zero. This line can be found through the natural Effect of the filter on the fed-in profile.

Das derzeit übliche elektrische Filter enthält zwei RC-Stufen mit gleicher Zeitkonstante, die so in Kaskade geschaltet sind, daß die zweite die erste nicht belastet und in ihrem Zusammenwirken eine ausgeprägte Tiefpaßcharakteristik haben.The currently used electrical filter contains two RC stages with the same time constant, which are shown in Cascade are connected so that the second does not burden the first and in their interaction one have pronounced low-pass characteristics.

Außerdem sind manchmal auch andere Maße interessant, beispielsweise die Amplituden der Erhebungen, der Verlauf der Rauhigkeiten in einem nur kurzen Abschnitt entlang einer Mittellinie sowie die Flankenneigung. ' ■'. In addition, other dimensions are sometimes also of interest, for example the amplitudes of the elevations, the course of the roughness in only a short section along a center line and the slope of the flank. '■'.

Die so ermittelten Mittellinien, insbesondere die elektrische Mittellinie, haben sich für industrielle Messungen als annehmbar erwiesen und eignen sich zur weiteren Verwendung, weil sie zu einfachen Ausrüstungen führen. Jedoch ist seit langem bekannt, daß sie gewisse Mängel haben, die zu beseitigen Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist. Diese Mangel treten besonders hervor, wenn man eine genauere und verfeinerte Messung anstrebt. So schließen beispielsweise die aufeinanderfolgenden Mittellinien häufig nicht aneinander. Die sich ergebenden Sprünge haben zwar nur geringen Einfluß auf den gemittelten Wert, aber sie sind mechanisch unecht und stören die Amplitudeninessungen. The center lines determined in this way, especially the electrical center line, have become industrial Measurements are found to be acceptable and suitable for further use because they become simple equipments to lead. However, it has long been known that they have certain deficiencies which it is their task to remedy of the present invention. These deficiencies are particularly evident when one is more precise and refined Strives for measurement. For example, the successive center lines often do not close to each other. The resulting jumps have only a minor influence on the averaged value, but they are mechanically fake and interfere with the amplitude measurements.

Das elektrische Filter vermeidet Unstetigkeiten, zeigt aber die Neigung, einen gewissen Betrag an Phasenverschiebung in das Paßbaiul einzubringen, und diese Phasenverschiebung kann eine unerwünschte Verzerrung der zu messenden Wellenform verursachen, auch wenn diese Wellenform mit der Grundfrcquen/ in das Paßband des Filters fällt.The electrical filter avoids discontinuities, but shows the tendency to a certain amount Introduce phase shift in the Paßbaiul, and this phase shift can be an undesirable Cause distortion of the waveform to be measured, even if this waveform corresponds to the basic frequency / falls into the pass band of the filter.

Falls feinere und genauere Messungen erforderlich sind, beispielsweise, wenn statt einer qualitativen Abschätzung des Oberllächenprofils eines Werkstückes eine voll reproduzierbare quantitative Messung gewünscht wird, ist es besonders wichtig, eine Bczugslinie mit speziellen Eigenschaften festzulegen. Die vorliegende Erfindung beruht erstens auf der Aufstellung von Kriterien, die für die Errichtung einer absoluten Bczugslinie. von der aus quantitative Messungen vorgenommen werden können, sich als wesent-. lieh erwiesen haben, und zweitens auf den Mitlein zum Erzeugen einer derartigen absoluten Bezugslinie. Die wesentlichen Kriterien für die Errichtung einer solchen Bezugslinie, sind:If finer and more precise measurements are required, for example if instead of a qualitative one Estimation of the surface profile of a workpiece a fully reproducible quantitative measurement it is particularly important to establish a reference line with specific properties. The present invention is based firstly on the establishment of criteria which are necessary for the establishment of a absolute reference line. from which quantitative measurements can be made turn out to be essential. and, secondly, on the Mitlein to create such an absolute reference line. The essential criteria for the establishment of such a reference line are:

a) Sie muß über eine Testfolge, die an einem gegebenen Bereich der Werkstückoberfläche vorgenommen wird, voll reproduzierbar sein.a) You must have a test sequence performed on a given area of the workpiece surface will be fully reproducible.

b) Sie muß unabhängig von der Länge der Prüf-■ spanne auf der Oberfläche sein.b) It must be independent of the length of the ■ test span on the surface.

c) Sie muß eine solche spezifische mathematische Beziehung zum Oberflächenprofil des Werkstückes haben, daß statt einer qualitativen Abschätzung eine quantitative Messung des Istprofils angestellt werden kann.c) You must have such a specific mathematical relationship to the surface profile of the workpiece have that instead of a qualitative assessment, a quantitative measurement of the actual profile can be employed.

d) Sie muß genau und kontinuierlich die mittlere Abweichung, beispielsweise der Rauheit, von . einem Nominalwert an allen Punkten der Oberfläche widerspiegeln; das bedeutet, daß jeder Momentanwert der Bezugslinie den Trend der Rauheit sowohl in den dem Meßpunkt vorangegangenen ,als auch in den dem Meßpunkt nachfolgenden Stellen kontinuierlich in Rechnung setzen muß, wobei der 'Rauheitswert an dem momentanen· Meßpunkt Von einem über die Oberfläche bewegten Abtastorgan festgestellt wird. Außerdem muß. die Bezugslinie die Abweichung eines momentanen Mittelwertes von dem zugehörigen momentanen Rauheitswert widerspiegeln, unabhängig von der Größe der Rauheitsschwankung. Dieses äußerst wichtige Kriterium ist in seiner Bedeutung Tür jedes Verfahren zum Aufstellen einer absoluten Bezugslinie im Rahmen der Erfindung erfaßt worden.d) You must exactly and continuously the mean deviation, for example the roughness, from . reflect a nominal value at all points on the surface; that means everyone Instantaneous value of the reference line shows the roughness trend both in the previous one to the measuring point , as well as in the places following the measuring point continuously in the calculation must set, whereby the 'roughness value at the momentary · measuring point from one to the Surface moving scanning element is determined. Also must. the reference line the deviation reflect a current mean value of the associated current roughness value, regardless of the size of the Roughness fluctuation. This extremely important criterion is important in every door Method for establishing an absolute reference line has been detected within the scope of the invention.

e) Alle Änderungen der Rauheit, seien sie groß oder klein, die innerhalb eines vorgegebenen Abstandes vor oder hinter dem Abtastorgan liegen, müssen berücksichtigt werden, da kleine Schwankungen, die für sich genommen unwesentlieh sind, durch ihre Addierung wichtig werden.e) All changes in roughness, be they large or small, within a given range Distance in front of or behind the scanning element must be taken into account, as small Fluctuations, which in themselves are insignificant, become important when they are added.

Die bekannte geometrische Methode zum Erzeugen einer Mittellinie berücksichtigt zwar teilweise den Rauheitstrend vor und hinter'einem momentanen Ruuheitswert, jedoch nur der momentane Mittelwert für den Mittelpunkt jeder Prüfspanne spiegelt den Rauheitstrend zu beiden Seiten wider; der Mittelwert ist jedoch nicht in der Lage, sich kontinuierlich zu ändern und dabei die Rauheit über die ■ gesamte Prüfspanne hin widerzuspiegeln. Die momentanen Mittelwerte an den Enden einer Prüfspanne berücksichtigen je nachdem nur den vorangegangenen bzw. den nachfolgenden Rauheitswert. Zudem sind die einzelnen Mittellinien sehr stark von der Länge der jeweiligen Prüfspanne abhängig und stof3en häufig nicht aneinander. Im Licht der oben aufgestellten Kriterien sind sie also völlig ungeeignet.The well-known geometric method for generating a center line takes into account in part the Roughness trend before and after an instantaneous roughness value, but only the instantaneous mean value for the midpoint of each test span reflects the roughness trend on both sides; the mean however, is not able to change continuously and thereby the roughness over the entire ■ To reflect the test span. Take into account the current mean values at the ends of a test span depending on only the previous or the following roughness value. In addition, they are The individual center lines are very much dependent on the length of the respective test span and often affect them not against each other. In light of the criteria set out above, they are completely unsuitable.

Bei der elektrischen Methode zum Errichten einer Mittellinie vermag die Mittellinie überhaupt nicht den'Rauheitstrend'zu berücksichtigen, wie dies die aufgestellten Kriterien verlangen, und auf keinen Fall kann sie den Raiiheitstreiid kontinuierlich berücksichtigen oder den Rauheitstrend auf dem Bereich der Werkstückoberfläche vor dem Abtastorgan in Rechnung setzen.In the electrical method of establishing a center line, the center line cannot do anything at all to take into account the 'roughness trend' as this is the case demand established criteria, and under no circumstances can it continuously take account of the roughness thunder or the roughness trend on the area of the workpiece surface in front of the scanning element into account set.

Gemäß einem weiteren bekannten Verfahren zum Abschätzen der Oberllächenrauheit wird der .Abtaststift an einer Gleitkufe von bestimmter Form gehaltert, die aus der von dem Taststift erzeugten Rauheitskurve einen Rauheitstrend eliminiert, so daß die Rauheitskurve auf einem geeigneten Aufzeichnungsträger zentralisiert werden kann. Aber selbst wenn der von der Gleitkufe abgelesene Rauheitstrend gesondert aufgezeichnet werden könnte, wäre er infolge der Beschaffenheit einer mechanischen Gleitkufe in hohem Maß selektiv und nur befähigt, gewisse Rauheitswerte, nicht aber alle momentanen Rauheitswerte. wie dies von den obigen Kriterien gefordert wird, zu berücksichtigen. Auch dieses Verfahren genügt also den Kriterien nicht, die als wesentlich für eine quantitative Messung der Rauheit eines Werkstückprofils gefunden wurden. Auch ein in DIN 4762, August 1960, beschriebenes Verfahren zur Errichtung einer Mittellinie fallt in diese Kategorie¹ und ist irn Lichte der obigen Kriterien völlig ungeeignet. ' 'According to a further known method for estimating the surface roughness, the scanning pin is held on a skid of a certain shape which eliminates a roughness trend from the roughness curve generated by the stylus so that the roughness curve can be centralized on a suitable recording medium. But even if the roughness trend read from the skid could be recorded separately, due to the nature of a mechanical skid it would be highly selective and only capable of determining certain roughness values, but not all instantaneous roughness values. as required by the above criteria. This method, too, does not meet the criteria that have been found to be essential for a quantitative measurement of the roughness of a workpiece profile. A method for establishing a center line described in DIN 4762, August 1960, also falls into this category ¹ and is completely unsuitable in the light of the above criteria. ''

Nach allem genügen die bisher bekannten Verfahren, nimmt man sie einzeln oder zusammen, nicht den beschriebenen strengen Anforderungen, obwohl eine genaue quantitative Ausmessung von Oberflächenunregelmäßigkeiten für die neuzeitliche Bearbeituhgs- und Herstellungstechnik von besonderer Bedeutung ist.After all, the previously known methods are sufficient, if you take them individually or together, not the one described strict requirements, although an accurate quantitative measurement of surface irregularities is of particular importance for modern processing and manufacturing technology.

Der Erfindung liegt daher, die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Oberflächenunregelmäßigkeiten von Körpern anzugeben, das unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Verfahren quantitativ genaue und reproduzierbare sinnvolle Meßwerte zu erhalten gestattet.The invention is therefore based on the object a method and a device for determining surface irregularities of bodies indicate that, while avoiding the disadvantages of the known methods, this is quantitatively accurate and reproducible to obtain meaningful measured values is permitted.

. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs'genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus der gespeicherten Meßsignalaufzeichnung zwei elektrische Signale abgeleitet werden, von denen das erste Signal ein durch fortlaufende Integration der Meßsignalaufzeichnung über eine vorbestimmte Prüfspanne gewonnenes Mittelwertsignal darstellt, in welchem bestimmte Teile der Meßsignalaufzeichnung je nach dem vorzugsweise symmetrischen Abstand zum Mittelpunkt der Prüfspanne unterschiedliche Anteile haben, während das zweite elektrische Signal dem ursprünglichen momentanen Meßsignal im Mittelpunkt der Prüfspanne entspricht, und daß die beiden abgeleiteten elektrischen Signale zur Bildung eines quantitativen Maßes für-,die Oberflächenunregelmäßigkeiten miteinander verglichen.werden.. In the case of a method, this task becomes the one mentioned at the beginning Type solved according to the invention in that from the stored measurement signal recording two electrical signals are derived from which the first signal is generated by continuously integrating the measurement signal recording over a predetermined one Test span represents the mean value signal obtained in which certain parts of the measurement signal recording different depending on the preferably symmetrical distance from the center of the test span Have shares, while the second electrical signal is the original instantaneous measurement signal corresponds to the center of the test span, and that the two derived electrical signals to form a quantitative measure of the surface irregularities be compared with each other.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Bezugs- oder Mittellinie, von der aus die Oberflächenunregelmäßigkeiten der Werkstückoberfläche genau gemessen werden können, gewonnen, bei. der sich die einzelnen Punkte jeweils aus einer, unendlichen Anzahl von einzelnen · Mittelwerten ergeben, von denen jeder nicht nur von der Unregelmäßigkeit in seinem Bereich abhängt, sondern auch von einer bestimmten zii wählenden Gewichtsfunktion über eine bestimmte Prüfspanne, wobei der Verlauf der Gewichtsfunktion so gewählt ist, daß alle Unregelmäßigkeiten vor und hinter einem Punkt der Mittellinie mit verschiedenem Anteil berücksichtigt werden, derart, daß die Unregelmäßigkeiten in unmittelbarer Nachbarschaft des jeweiligen Punktes am stärksten berücksichtigt werden. Eine derartige ungleichmäßige Bewertung der Unregelmäßigkeiten mathematisch beschreibende Bewertungsfunktion ist auch in anderen Zusammenhängen als Gewichtsfunktion bekannt (L u e g e r : Lexikon der Technik, 4. Auflage, S. 205); der Wert, den die Bewertungs- oder Gewichtsfunktion für einen bestimmten Punkt der Mittellinie zu einem bestimmten Zeitpunkt hat, wird auch als statistisches Gewicht des Punktes bezeichnet. Danach haben die in unmittelbarer Nachbarschaft eines betrachteten Punktes der Mittelwertslinie liegenden Oberflächenunregelmäßigkeiten zum Zeitpunkt der Betrachtung das größte statistische Gewicht. ■The inventive method creates a reference or center line from which the surface irregularities the workpiece surface can be measured precisely, obtained at. which the individual points each result from an infinite number of individual mean values of each of which depends not only on the irregularity in their area, but also on one certain zii selecting weight function over a certain test span, with the course of the Weight function is chosen so that all irregularities in front of and behind a point of the center line with different proportions are taken into account, so that the irregularities in the immediate The neighborhood of the respective point should be taken into account most strongly. Such an uneven one Evaluation of the irregularities mathematically descriptive evaluation function is also in others Relationships known as weight functions (L u e g e r: Lexikon der Technik, 4th edition, p. 205); the value given by the evaluation or weighting function for a given point on the center line specific point in time is also referred to as the statistical weight of the point. After that they have surface irregularities lying in the immediate vicinity of an observed point of the mean value line the greatest statistical weight at the time of consideration. ■

Eine erste Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Weise aufgebaut, daß durch das vom Meßübertrager abgenommene elektrische Meßsignal auf einem fortlaufend bewegten lichtempfindlichen Film od. dgl. eine Lichtdurchlässigkeitsspur erzeugt wird, die über eine vorbestimmte Prüfspanne von einer Lichtquelle beaufschlagt wird, und daß das durchtretende Licht nach Durchdringung eines Filters, dessen Durchlässigkeitscharakteristik je nach dem Abstand vom Filtermittelpunkt verschiedene Werte aufweist, von einer photoelektrischen Einrichtung aufgefangen wird sowie daß im Mittelpunkt des Filters eine weitere schmale Photozelle zur Erfassung eines Momentanwertes der Aufzeichnungsspur des Filmes angeordnet ist.A first device for carrying out the method according to the invention is constructed in such a way that that by the electrical measurement signal picked up by the measuring transducer on a continuous Moved photosensitive film od. The like. A light transmission track is generated over a predetermined Test span is acted upon by a light source, and that the light passing through Penetration of a filter, its permeability characteristics depending on the distance from the center of the filter has different values, is picked up by a photoelectric device and that in the center of the filter another narrow photocell for detecting an instantaneous value of the Recording track of the film is arranged.

Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung des vom Meßübertrager abgenommenen elektrischen Meßsignals mittels einer elektrischen Verzögerungsleitung erfolgt '.-und durch Integration längs einer vorbestimmten Spanne der Verzögerungsleitung mit unterschiedlicher Impulsempfindlichkeit ein Mittelwertsignal am Ausgang eines Verstärkers erzeugt wird, welches mit dem Ausgang eines das momentane Meßsignal erfassenden weiteren Verzögerungsgliedes kombiniert wird.¹ Another device for carrying out the method according to the invention is characterized in that the electrical measurement signal taken from the measurement transmitter is stored by means of an electrical delay line and an average value signal is generated at the output of an amplifier by integration along a predetermined span of the delay line with different pulse sensitivity, which is combined with the output of a further delay element which detects the instantaneous measurement signal. ¹

Bei einer dritten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßeri Verfahrens erfolgt die Spei-In a third device for implementation of the method according to the invention, the storage

cherung des vom Meßübertragcr abgenommenen elektrischen Meßsignals als elektrische Ladung auf einem fortlaufend bewegten Band, welches mittels in Abstand angeordneten Abfühlelektroden von der gewünschten Impulsempfindlichkcit entsprechender unterschiedlicher Form abgetastet wird, deren Ausgang mit dem Spannungsausgang einer zu den Elektroden symmetrisch angeordneten schmalen Abfühlelektrode verglichen wird.assurance of the electrical measurement signal picked up by the measuring transducer as an electrical charge a continuously moving belt, which by means of spaced sensing electrodes from the desired pulse sensitivity corresponding different shape is sampled, the output of which with the voltage output of a narrow sensing electrode arranged symmetrically to the electrodes is compared.

indem man einen Mittelwert dieser Ordinaten bildet, dabei aber ein größeres statistisches Gewicht den auf jeder Seite des Punktes D zunächst liegenden Ordinaten zumißt, z. B. gemäß der in F i g. 4 dargestellten Kurve. Es ist günstig, aber für die Erfindung nicht wesentlich, wenn die statistischen Gewichte auf der einen Seite gleich denjenigen auf der anderen Seite des Punktes D sind. In diesem Fall sind dann die statistischen Gewichte symmetrisch zum Punkt D. by taking a mean value of these ordinates, but assigning a greater statistical weight to the ordinates lying first on each side of point D, e.g. B. according to the in F i g. 4 curve shown. It is favorable, but not essential for the invention, if the statistical weights on one side are equal to those on the other side of the point D. In this case the statistical weights are then symmetrical about point D.

Schließlich ist es auch denkbar, daß die Speicherung io Zu beachten ist, daß mit wachsendem Abstand vomFinally, it is also conceivable that the storage io should be noted that with increasing distance from

des vom Meßüberlrager abgenommenen elektrischen Meßsignals als magnetische Aufzeichnung auf einem Magnetband od. dgl. erfolgt, welches mittels in seiner Nähe angeordneten Magnetköpfen mit unterschiedlicher Ausgangscharakteristik abgetastet wird.of the electrical measurement signal taken from the measuring transducer as a magnetic recording on a Magnetic tape od. The like. Takes place, which by means of magnetic heads arranged in its vicinity with different Output characteristic is sampled.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail in the drawing on the basis of exemplary embodiments. It shows

F i g. 1 einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,F i g. 1 shows a cross section of a first embodiment of the device according to the invention,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung in vergrößertem Maßstab,F i g. FIG. 2 is a perspective view of part of the FIG. 1 shown device in enlarged Scale,

F i g. 3 und 4 graphische Darstellungen, die die Arbeitsweise der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung veranschaulichen,F i g. 3 and 4 are graphs showing the operation of the process shown in FIGS. 1 and 2 shown device illustrate,

F i g. 5 einen schematischen Aufriß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.F i g. Fig. 5 is a schematic elevation of a further embodiment of the device according to the invention.

F i g. 6 eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform,F i g. 6 a schematic perspective view of another embodiment;

Punkt D auf jeder Seite Stellen erreicht werden, wo das der entsprechenden Ordinate erteilte statistische Gewicht Null wird. Eine ausreichende Näherung für die gewünschte Mittellinie kann bereitsPoint D can be reached on either side of places where the statistical weight given to the corresponding ordinate becomes zero. A sufficient approximation for the desired center line can already be

is erhalten werden, wenn man mit einer Bewertungsfunktion arbeilet, die am Ende des ersten negativen Abschnittes endigt; diese Stellen sind in F i g. 4 mit u gekennzeichnet. In diesem Fall entspricht die gewählte Prüfspanne dem Abstand u — u der Be-Wertungsfunktion. Die Genauigkeit kann demgegenüber noch gesteigert werden, wenn die Prüfspannc auf den Bereich X-Y ausgedehnt wird. In manchen Fällen genügt es auch, einen Funktionstyp zu verwenden, bei" dem kein negativer Anteil auftritt, der also nur dem Verlauf zwischen den Stellen r — ν der F i g. 4 entspricht, während das statistische Gewicht der Punkte außerhalb dieser Prüfspanne r — r Null ist.
Entsprechend den F i g. 1 und 2 weist die erfin-is can be obtained by working with an evaluation function that ends at the end of the first negative section; these locations are shown in FIG. 4 marked with u. In this case, the selected test span corresponds to the distance u - u of the weighting function. In contrast, the accuracy can be increased if the test span is extended to the area XY . In some cases it is also sufficient to use a type of function "in which there is no negative component, which therefore only corresponds to the course between the points r - ν in FIG . 4, while the statistical weight of the points outside this test range r - r is zero.
According to the F i g. 1 and 2 shows the invented

F i g. 7 das Schaltbild einer elektrischen Ausfüh- 30 dungsgemäße Vorrichtung einen Speicher zum Speirungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ehern des Meßsignals A auf, das dann zur AbleitungF i g. 7 shows the circuit diagram of an electrical device according to the invention, a memory for the form of feeding of the device according to the invention, the measurement signal A , which is then used for derivation

F i g. 8 ein Diagramm, das die Wirkungsweise der in F i g. 7 gezeigten Ausfuhrungsform veranschaulicht, F i g. 8 is a diagram showing the mode of operation of the functions shown in FIG. 7 illustrated embodiment shown,

F i g. 9 und 10 schematische Darstellungen einer weiteren elektrischen Ausführungsform und deren Wirkungsweise;F i g. 9 and 10 are schematic representations of a further electrical embodiment and its Mode of action;

F i g. 11 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich elektrostatischer Mittel bedient,F i g. 11 a further embodiment of the invention, using electrostatic means,

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer anderen elektrischen Ausführungsform.Figure 12 is a schematic representation of another electrical embodiment.

Bei der in F i g. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung für Oberflächenprofile wird ein von einer Antriebswelle 4 getragener Stift MT über die Oberfläche des zu prüfenden Profils geführt und irgendwelche Unregelmäßigkeiten der Oberfläche von dein Stift an einen Meßübertrager P weitergegeben, der ein diesen Unregelmäßigkeiten proportionales Meßsignal erzeugt. Ein derartiges Meßsignal ist als Kurve A in der F i g. 3 dargestellt. Um die Profilspur 5« der Kurve A ausmessen zu können, wird eine Bezugslinie B gebildet, auf die sich die Messungen beziehen. Diese Bezugslinie B schneidet die Kurve A derart, daß die von der Kurve A oberhalb der Linie B abgegrenzten Flächen gleich den Flächen unterhalb der Bezugslinie sind. Die Linie B kann auch als Mittellinie bezeichnet werden, und man erhält sie. indem man eine Reihe von Ordinaten zeichnet, die man wie folgt ableitet:In the case of the in FIG. 1, a pin MT carried by a drive shaft 4 is passed over the surface of the profile to be tested and any surface irregularities are passed on from the pin to a measuring transmitter P, which generates a measuring signal proportional to these irregularities. Such a measurement signal is shown as curve A in FIG. 3 shown. In order to be able to measure the profile track 5 ″ of curve A , a reference line B is formed, to which the measurements refer. This reference line B intersects curve A in such a way that the areas delimited by curve A above line B are equal to the areas below the reference line. Line B can also be called the center line, and it is what you get. by drawing a series of ordinates derived as follows:

eines weiteren Signals dient, mit dessen Hilfe eine Bezugslinic B nach Art der oben beschriebenen gewonnen werden kann.a further signal is used, with the aid of which a reference line B can be obtained in the manner described above.

Außer dem Stift MT umfaßt die Vorrichtung ein Gehäuse 1. in dem eine Spule 2 eines unentwickelten Filmstreifens oder Filmbandes 3 untergebracht ist. Die Antriebswelle 4, die den Stift M T und den übertrager ü trägt, ragt durch das Gehäuse 1 vor und wird von einem Synchronmotor Ai₁ über ein Antriebsritzcl 4« bewegt. Ein Zahnrad 5 schiebt den Filmstreifen über eine mitlaufende Rolle 6 durch eine Station 7 vor. an der das Meßsignal auf den Film 3 aufgezeichnet wird. Das Zahnrad 5 wird von einem Synchronmotor Ai₂ angetrieben. Die Station 7 enthält ein Galvanometer 10 mit einem Spiegel 11. der Licht von einem beleuchteten Schlitz 11 α auf den Filmstreifen 3 fokussiert. Das Galvanometer 10 arbeitet in Abhängigkeit von dem Meßsignal, das der Übertrager P erzeugt. Im allgemeinen wird das von dem Übertrager stammende Signal erst verstärkt, bevor es zu dem Galvanometer geleitet wird.In addition to the pen MT, the device comprises a housing 1 in which a spool 2 of an undeveloped film strip or film tape 3 is accommodated. The drive shaft 4, which carries the pin MT and the transformer ü , protrudes through the housing 1 and is moved by a synchronous motor Ai ₁ via a drive pinion 4 ". A toothed wheel 5 advances the film strip through a station 7 via a roller 6 that moves along with it. at which the measurement signal is recorded on the film 3. The gearwheel 5 is driven by a synchronous motor Ai ₂ . The station 7 contains a galvanometer 10 with a mirror 11 which focuses light from an illuminated slit 11 α onto the film strip 3. The galvanometer 10 works as a function of the measurement signal that the transmitter P generates. In general, the signal from the transmitter is amplified before it is sent to the galvanometer.

Das Galvanometer 10 steuert die Bewegung des Spiegels 11. und dieser zeichnet auf den unentwickelten Filmstreifen 3 ein Profil auf, gegebenenfalls auf der einen Seite dunkel, auf der anderen klar, das dem Meßsignal entspricht. Der Filmstreifen 3 kann von der Art sein, daß er durch eine nochmalige Belichtung, beispielsweise mit Hilfe der Lampe L, einwickeltThe galvanometer 10 controls the movement of the mirror 11 and this records a profile on the undeveloped film strip 3, possibly dark on one side and clear on the other, which corresponds to the measurement signal. The film strip 3 can be of the type that it wraps by a repeated exposure, for example with the aid of the lamp L

Betrachten wir einen Punkt C auf der Mittel- ^(>0 wird, oder es kann ein unter der HandelsbezeichnungLet us consider a point C on the middle ^{(being> 0} , or there may be a under the trade name

linie B. so hat der Punkt C die gleiche Abszisse wie der zugehörige Punkt D auf dem Oberflächenprofil A. Es kann mathematisch gezeigt werden, daß man die Ordinate von C berechnen kann, wenn man eine genügende Anzahl von Ordinaten der Kurve A vor ^(l5 und hinter der Abszisse von D nimmt, und zwar in ' einem bestimmten gleichen Abstand auf jeder Seite des Punktes D. Die Berechnung geschieht dann.line B. so the point C has the same abscissa as the corresponding point D on the surface profile A. It can be shown mathematically that one can calculate the ordinate of C if one has a sufficient number of ordinates of the curve A before ^(l 5 and decreases behind the abscissa of D , namely at a certain equal distance on each side of the point D. The calculation is then carried out.

»Polaroid« bekannter Film sein. In letzterem Fall läuft er durch zwei Quetschrollen 13 und wird dann in einer Verarbeitungskammer 8 entwickelt, so daß eine undurchsichtige Spur 14 auf ihm sichtbar wird. Nach der Entwicklung und nach dem überlaufen des Zahnrades 5a werden die Schichten des Polaroidfilms getrennt: der bildtragende Teil, der vorzugsweise die Form eines Dias hat. läuft weiter 'durch eine"Polaroid" will be a well-known film. In the latter case, it runs through two squeegee rollers 13 and then becomes developed in a processing chamber 8 so that an opaque trace 14 becomes visible on it. After development and after the gearwheel 5a has passed over, the layers of the Polaroid film are separated: the image-bearing part, which is preferably is in the shape of a slide. continues' through a

i Ö4Ö όϋ'Ζ i Ö4Ö όϋ'Ζ

Station 9 zur Auswertung der auf dem Film aufgezeichneten Information, während der übrige Teil des Films über ein Zahnrad 18a wegläuft.Station 9 for evaluating the information recorded on the film, during the remaining part of the film runs away via a gear 18a.

Während der Film durch die Station 9 läuft, kann die in der Entwicklungskammer 8 gebildete Schleife aufgezehrt werden, bis der Film direkt vom Zahnrad 5 zum Zahnrad 5a läuft. Zugleich kann der Antrieb für das Zahnritzel Aa umgekehrt werden, so daß der Stift MT in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird. Dann wird das Zahnrad 18 angehalten, und der Antrieb wird auf die Zahnräder Aa und 5 fpr die nächste Probe rückgeschaltet.As the film travels through station 9, the loop formed in developing chamber 8 can be used up until the film travels directly from gear 5 to gear 5a. At the same time the drive for the pinion Aa can be reversed so that the pin MT is returned to its starting position. Then the gear 18 is stopped and the drive is switched back to the gears Aa and 5 for the next sample.

Die im vorstehenden beschriebene Arbeitsfolge läßt sich mit Hilfe der Synchronmotoren M₁, M₂ und M₃ und der zugehörigen Schalter S₁, S₂ ^un<^ S₃ durch führen. Der Motor M₁ ist ein Umkehrmotor und treibt das Ritzel Aa an. Der Motor M₂ treibt das Zahnrad 5, während der dritte Motor M₃ die Zahnräder 5«, 18 und 18« dreht, die miteinander und mit dem Motor beispielsweise mittels eines gezahnten Riemens verbunden sind.The working sequence described above can be carried out with the help of synchronous motors M ₁ , M ₂ and M ₃ and the associated switches S ₁ , S ₂ ^{and <} ^ S ₃ . The motor M ₁ is a reversible motor and drives the pinion Aa . The motor M ₂ drives the gearwheel 5, while the third motor M ₃ rotates the gearwheels 5 ", 18 and 18", which are connected to one another and to the motor, for example by means of a toothed belt.

Die Schalter S₁ und S₂ unterbrechen, wenn sie durch auf der Antriebswelle sitzende Nocken geöffnet werden, die Stromzufuhr zu den Motoren. Der Handschaltcr S₃, der zweckmäßigerweise ein Drehschalter oder ein Kippschalter ist, hat drei Arbeitsstellungen, nämlich erstens die Aus-Stellung, zweitens S₁ wird kurzgeschlossen, und M₂ und Ai₁, letzterer im Vorwärtslauf, werden eingeschaltet, drittens S₂ wird kurzgeschlossen, und Ai₃ sowie M₁ im Rückwärtslauf werden eingeschaltet.The switches S ₁ and S ₂ interrupt the power supply to the motors when they are opened by cams on the drive shaft. The manual _{switch S 3} , which is expediently a rotary switch or a toggle switch, has three working positions, firstly the off position, secondly S ₁ is short-circuited, and M ₂ and Ai ₁ , the latter in forward direction, are switched on, thirdly S ₂ is short-circuited , and Ai ₃ and M ₁ in reverse are switched on.

In F i g. 1 zeigen die gestrichelt gezeichneten Lichtbündel eine Möglichkeit, um die Intensität des auf die Photozelle 17 fallenden Lichtes zu steigern und so einen Ausgleich für die kleine Fläche des Ulms, die von dieser Photozelle erfaßt wird, zu schaffen.In Fig. 1 show the light bundles shown in dashed lines a possibility to increase the intensity of the light falling on the photocell 17 and in this way to compensate for the small area of the elm that is detected by this photocell.

Die auf dem Filmband aufgezeichnete Information wird in Station 9 ausgewertet, während das Filmband diese Station durchläuft. Hierbei werden zwei elektrische Signale aus dem Filmband abgeleitet, von denen das erste Signal ein durch fortlaufende Integration der Meßsignalaufzcichnung über eine vorbestimmte Prüfspannc gewonnenes Mittelwertsignal darstellt. Die Prüfspanne ist durch eine bestimmte Länge des Filmbandes verkörpert. Innerhalb dieser Länge werden zu einem bestimmten Zeitpunkt die Ordinaten der Meßsignalaufzeichnung entsprechend der gewählten Bewertungsfunktion mil verschiedenem statistischem Gewicht bewertet. Damit wird jeweils eine Ordinate der Bezugslinie B ermittelt.The information recorded on the film tape is evaluated in station 9, while the film tape passes through this station. Here, two electrical signals are derived from the film tape, from which the first signal a through continuous integration of the measurement signal recording over a predetermined Prüfspannc represents the mean value signal obtained. The test span is by a certain Embodied length of the film tape. Within this length, the Ordinates of the measurement signal recording according to the selected evaluation function with different statistical weight. An ordinate of the reference line B is thus determined in each case.

Wenn eine vollständige Konturspur auf dem Film aufgezeichnet ist, hat der Vorderrand des Filmbandes 3 das Zahnrad 18 erreicht: der das Zahnrad 5 antreibende Motor A/, wird dann angehalten. Der Film mil dem aufgezeichneten Signal wird dann mit abgestimmter Geschwindigkeit von dem Zahnrad 18 und im Falle des Polaroidfilms von dem Zahnrad 18« durch die Station 9 geführt.When a complete contour track is recorded on the film, the leading edge of the film tape has 3 the gear 18 reaches: the motor A /, driving the gear 5 is then stopped. the Film with the recorded signal is then driven by gear 18 at a tuned speed and, in the case of the Polaroid film, fed through the station 9 by the gear 18 ″.

Die beiden von den Photozcllen 16 bzw. 17 abgenommenen Signale können in verschiedener Weise verwendet werden. Zum Beispiel können sie dazu dienen, auf einen Träger die Kurven A und B aufzuzeichnen, die in F i g. 3 gezeigt sind. Bei einer anderen Form kann das von den Photozcllen 16 integrierte Signal einen Aufzeichncr betätigen, der so angeordnet ist, daß er die Mittellinie auf dem Filmband 3 aufzeichnet, wenn das Band durch die Station 9 läuft. Hierzu sollte der Stift durchsichtig oder derart geformt sein, daß er möglichst wenig Licht abdunkelt. In einer anderen Ausführungsform kann die algebraische Summe der beiden Signale gebildet und integriert werden, so daß sich die mittlere Abweichung der Kurve A von der Bezugslinie B ergibt. Diese wird als Mittelliniendurchschnitt oder als CLA bezeichnet; sie kann digital oder an einem Meßgerät angezeigt werden. In gleicher Weise können andere Parameter (wie beispielsweise die AmplitudenThe two signals picked up by the photocells 16 and 17 can be used in various ways. For example, they can be used to record the curves A and B shown in FIG. 3 are shown. In another form, the signal integrated by the photocells 16 can operate a recorder which is arranged to record the center line on the film tape 3 as the tape passes through station 9. For this purpose, the pen should be transparent or shaped in such a way that it darkens as little light as possible. In another embodiment, the algebraic sum of the two signals can be formed and integrated so that the mean deviation of curve A from reference line B results. This is called the centerline average or CLA ; it can be displayed digitally or on a measuring device. In the same way, other parameters (such as the amplitudes

ίο der Erhebungen, die Trägeranteile, die Flanken usw.) angezeigt werden.ίο the elevations, the carrier parts, the flanks, etc.) are displayed.

F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der das durch die Filmstreifen 3 fallende Licht statt von den Linsen 15 (Fig. 1, 2) jetzt mit Hilfe von Spiegeln 16« in die gewünschte Zahl von Lichtbündeln unterteilt wird. In diesem Fall sind die Photozellen 16 gemeinsam auf dem Filter 15a als Träger auf dessen dem Filmband 3 entgegengesetzter Seite angeordnet, wobei aber diejenige der Zellen 16, die am meisten zu dem integrierten Signal beiträgt, d. h. die mittlere Zelle, nahe an der Zelle 17 angeordnet ist, die ihrerseits als einzige das zweite Signal D liefert. Hierdurch werden Temperatureffekte an den Zellen möglichst gering gehalten.F i g. 5 shows another embodiment in which the light falling through the film strips 3, instead of from the lenses 15 (FIGS. 1, 2), is now divided into the desired number of light bundles with the aid of mirrors 16 '. In this case, the photocells 16 are arranged together on the filter 15a as a carrier on its opposite side from the film tape 3, but that of the cells 16 which contributes most to the integrated signal, ie the middle cell, is arranged close to the cell 17 which in turn is the only one to deliver the second signal D. This keeps temperature effects on the cells as low as possible.

Die von einer der Photozellen 16 aufgenommene Licht menge hängt von der Fläche des zugehörigen Spiegels 16« ab. Der Ausgang der Photozellen 16 kann dementsprechend dazu dienen, eine Annäherung der gewünschten Bewertungsfunktion zu erhalten, wie dies in der untersten Teilfigur der F i g. 5 als Diagramm gezeigt ist.The amount of light received by one of the photocells 16 depends on the area of the associated Mirror 16 ". The output of the photocells 16 can accordingly serve to provide an approximation to obtain the desired evaluation function, as shown in the lowest part of FIG. 5 shown as a diagram.

Das Meßsignal kann auf verschiedene Weise gespeichert werden. Zum Beispiel kann· man es auf einem lichtempfindlichen Schreibpapier speichern, das die Spur bei einer nochmaligen Belichtung durch Solarisation erscheinen läßt. Ferner könnte das Meßsignal auf einem lichtempfindlichen Material derart gespeichert werden, daß statt der Erzeugung einer Konturspur die optische Dichte des lichtempfindlichen Materials nach Maßgabe des Meßsignals geändert wird. In diesem Fall müßte die optische Ausrüstung für die Modulation des von den Photozellen empfangenen Lichtes eine geeignet geformte Maske aufweisen, die nach Maßgabe der Bewertungsfunktion das Licht der Dichtespur abschirmt; in Fig. 6 ist eine Maske 20 zur Modulation des durch eine solche Spur fallenden Lichts gezeigt.The measurement signal can be stored in various ways. For example · you can put it on Save a light-sensitive writing paper that will pass the track when you are again exposed Makes solarization appear. Furthermore, the measurement signal could be on a light-sensitive material are stored in such a way that instead of generating a contour track, the optical density of the photosensitive Material is changed in accordance with the measurement signal. In this case the optical equipment would have to a suitably shaped mask for modulating the light received by the photocells have, which shields the light of the density track in accordance with the evaluation function; in Fig. 6 a mask 20 for modulating the light falling through such a track is shown.

Anstatt das von den Photozellen empfangene Licht durch ein Filter zu modifizieren, kann man die richtige Bewertung für das integrierte Signal auch dadurch erzielen, daß man den Ausgängen der Photozellen verschiedene statistische Gewichte gibt, indem man sie beispielsweise mittels einer Widerstands- oder Potentiometerschaltung entsprechend elektrisch belastet. Auch können die Ausgänge der einzelnen Zellen in verschiedenem Maß elektrisch verstärkt werden, oder die Ausgangssignale der einzelnen Zellen können nach gleichmäßiger Verstärkung so behandelt werden, daß sie mit verschiedenem statistischem Gewicht wirksam sind. Man kann auch die Modulation der Zcllenausgänge kombinieren mit einer Modulation des von den Zellen aufgenommenen Lichtes, so daß sich die richtige Bewertung ergibt.Instead of using a filter to modify the light received by the photocells, you can use the Correct evaluation for the integrated signal can also be achieved by using the outputs of the photocells different statistical weights are given, for example by means of a resistance or Potentiometer circuit correspondingly electrically loaded. The outputs of the individual Cells are electrically amplified to different degrees, or the output signals of the individual cells after uniform reinforcement can be treated in such a way that they are treated with different statistical Weight are effective. You can also combine the modulation of the cell outputs with a modulation of the light absorbed by the cells, so that the correct evaluation results.

In den F i g. 7 und 8 der Zeichnungen ist ein weiteresIn the F i g. 7 and 8 of the drawings is another

⁶S Ausführungsbeispiel dargestellt, das ein elektrisches Bandfilter aufweist, welches eine der oben beschriebenen Bewertungsfunktionen realisiert. Wenn das Filter nach Maßgabe einer bestimmten Bcwertungs- ⁶ S embodiment shown, which has an electrical band filter that realizes one of the evaluation functions described above. If the filter is based on a certain evaluation

909 584/71909 584/71

funktion ansprechen soll, so bedeutet dies, daß seine Impulsempfindlichkeit die gleiche sein muß wie die Bewertungsfunktion. Im vorliegenden Fall ist dies die Kurve 22, die symmetrisch zum Punkt M sein muß.function is to respond, this means that its impulse sensitivity must be the same as the evaluation function. In the present case, this is curve 22, which must be symmetrical to point M.

Bei den F i g. 7 und 8 wird die symmetrische Impulsempfindlichkeit mit Hilfe einer elektrischen Verzögerungsleitung erzielt. Das Ansprechvermögen des gewünschten Filters für einen Einheitsimpuls bei r = 0.sei h(t). Dann erhält man das Ansprech- ι ο vermögen einer Wellenform ausgedrückt als eine •Funktion der Zeit wie folgt: Angenommen die Wellenform f(t) ist aus Impulsen zusammengesetzt, von denen ein spezieller Impuls T Sekunden vor t auftritt. Zu diesem Zeitpunkt hat die Wellenform die Amplitude f(t — T), so daß der Impuls gleich f(t — T)dT ist. Dieser Impuls hat ein Ansprechvermögen von f(t — T)dT multipliziert mit /i(T); folglich ist das gesamte Ansprechvermögen:In the F i g. 7 and 8, the symmetrical pulse sensitivity is achieved with the aid of an electrical delay line. The response of the desired filter for a unit pulse at r = 0.sei h (t). Then one obtains the response ι ο capacity of a waveform expressed as a function of time as follows: Assume the waveform f (t) is composed of pulses, of which a special pulse occurs T seconds before t . At this point in time, the waveform has the amplitude f (t -T), so the pulse is equal to f (t-T) dT . This pulse has a response of f (t - T) dT multiplied by / i (T); consequently the overall response is:

= f(t-T)h(T)dT.'= f (t-T) h (T) dT. '

^2020th

Die eingegebene Welle ist /(/) (F i g. 7). Die Welle na.ch einer Verzögerungsspanne T iängs einer Verzögerungsleitung beträgt f(t — T). Wenn an dem Abschnitt άΤ der Verzögerungsleitung ein Widerstand mit dem Wirkleitwert h(T) άΤ angeordnet ist, dann ist der von dem Element dT gelieferte Strom f(t-Tjh(T)dT. Wenn folglich längs der Verzögerungsleitung mehrere Widerstände in der Weise angeordnet sind, daß sie nach Maßgabe der Impulsempfindlichkeit einer gewünschten Filtercharakteristik proportioniert sind, dann liefert der summierte Ausgangsstrom / diese Charakteristik. Um eine perfekte Filtercharakteristik zu erzielen, müßte die Verzögerungsleitung eine perfekte Charakteristik haben sowie eine unbegrenzte Anzahl von Anzapfungen und eine unbegrenzte Länge; man kann aber auch mit einer begrenzten Anzahl von Anzapfungen eine gute Annäherung an eine ideale Empfindlichkeit erreichen. Selbstverständlich muß darauf geachtet werden, daß 4c die Wirkleitwerte sehr viel kleiner sind als die der Verzögerungsleitung eigene Impedanz.The input wave is / (/) (Fig. 7). The wave after a delay span T along a delay line is f (t - T). If a resistor with the effective conductance h (T) άΤ is arranged on the section άΤ of the delay line, then the current supplied by the element dT is f (t-Tjh (T) dT. If consequently several resistors are arranged along the delay line in this way are that they are proportioned according to the impulse sensitivity of a desired filter characteristic, then the summed output current / this characteristic provides. To achieve a perfect filter characteristic, the delay line would have to have a perfect characteristic and an unlimited number of taps and an unlimited length; one can but also achieve a good approximation of an ideal sensitivity with a limited number of taps.

Fig. 10 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Verzögerungsleitung, die ein gewünschtes Filterverhalten erzeugt, wobei die gewünschte Impuls- empfindlichkeit als Kurve 41 in .F i g. 9 dargestellt ist, die auch negative Ordinaten hat. Um diese Charakteristik zu erzielen, sind die Leitwerte g(g₂g3 usw. proportional zu den Ordinaten der gewünschten Empfindlichkeit gewählt; zur Erfassung der negativen Ordinaten sind jedoch noch ein Umkehrverstärker 42 und ein addierender Verstärker 43 zugefügt. Der Ausgang des Verstärkers 43 ist /(O modifiziert durch ein Filter mit einer symmetrischen Impulsempfindlichkeit. Wenn die Prüfspanne in einer Zeit 2 T durchlaufen wird, wie in F i g. 9 dargestellt, dann muß die Verzögerungsleitung eine totale Verzögerung von 2 T haben. Der Ausgang des Verstärkers 43 gibt dann das Mittelwertsignal Tür das Profil/(i-T). Nun existiert f(t — T) am Mittelpunkt der Verzögerungs- <» leitung, so daß man denken könnte, daß die Messung direkt durch Vergleich des Ausgangs von 43 mit dem Signal an dem Mittelpunkt der Verzögerungsleitung vorgenommen werden könnte. In der Praxis würde dies erfordern, daß die Verzögerungsleitung in der Lage sein müßte, das gesamte in /(O enthaltene Frequenzband zu übertragen, und dies würde eine sehr viel kostspieligere und kompliziertere Leitung erfordern, als für die filternde Funktion allein notwendig. Es ist daher zweckmäßig, wie in Fig. 10 gezeigt, ein eigenes Verzögerungsglied 44 einzuführen, das z. B. in der Weise arbeiten kann, daß es /(O auf ein durchlaufendes Magnetband aufzeichnet und es T Sekunden später mit Hilfe eines Lesekopfes wiedergibt. Die Ausgänge von 43 und 44 können dann in 45 kombiniert werden und ergeben ein Maß für die Oberflächenbeschaffenheit gemäß der Erfindung. 10 shows another exemplary embodiment of a delay line which generates a desired filter behavior, the desired pulse sensitivity being shown as curve 41 in FIG. 9, which also has negative ordinates. In order to achieve this characteristic, the conductance values g (g ₂ g3 etc. are chosen to be proportional to the ordinates of the desired sensitivity; however, an inverting amplifier 42 and an adding amplifier 43 are added to detect the negative ordinates. The output of amplifier 43 is / (O modified by a filter with a symmetrical pulse sensitivity. If the test span is traversed in a time 2 T, as shown in FIG. 9, then the delay line must have a total delay of 2 T. The output of the amplifier 43 is then the mean value signal door has the profile / (iT). Now f (t - T) exists at the midpoint of the delay line, so that one might think that the measurement can be made directly by comparing the output of 43 with the signal at the midpoint of the In practice this would require the delay line to be able to carry the entire frequency band contained in / (O n, and this would require a much more expensive and complicated line than is necessary for the filtering function alone. It is therefore expedient, as shown in FIG. 10, to introduce a separate delay element 44 which, for. B. can operate in such a way that it records / (O on a continuous magnetic tape and reproduces it T seconds later with the aid of a read head. The outputs of 43 and 44 can then be combined in 45 and give a measure of the surface quality according to FIG Invention.

F i g. 11 zeigt in schematischer Form eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich elektrostatischer Mittel bedient, um die gewünschte symmetrische Impulsempfindlichkeit des Filters und die Signalverzögerung zu erzeugen. Ein mit amorphem Selen oder einer anderen photoleitenden Substanz bedecktes Band 50 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit S. Eine Lampe 51, ein Kondensor 52, ein Schlitz 53 und ein Objektiv 54 sind derart angeordnet, daß durch eine transparente Elektrode 55 eine Lichtzeile quer auf das Band 50 fällt. Die Elektrode 55 wird mit dem Signal/(O gespeist. Abgesehen von dem erwähnten Strahlengang ist die Vorrichtung abgedunkelt. Wenn das Licht auf die Photoleiteroberfläche fällt, bilden sich dort Ladungsträger, und die Oberfläche unterhalb der transparenten Elektrode lädt sich auf eine Spannung auf, die von dem Abstand der Elektrode bestimmt wird und proportional zur angelegten Spannung /(O ist. Wenn dann die photoleitende Oberfläche von der Elektrode wegläuft, trägt sie ein Ladungsmuster über ihre gesamte Breite, das den Werten von /(O proportional ist. 56, 57, 58 und 59 sind Elektroden, die die Abfühlelemente für Elektrometerverstärker darstellen und einen Abstand von dem Band haben. Die Elektroden 56 und 57 sind gemäß den negativen Anteilen der gewünschten Impulsempfindlichkeit des Filters geformt, während die Elektrode 58 gemäß dem positiven Anteil der gewünschten Filtercharakteristik geformt ist. 56 und 57 sind miteinander verbunden und zu einem Elektrometerverstärker geführt, während 58 einen zweiten Verstärker speist. Die Ausgänge dieser Verstärker werden subtrahiert, und der Ausgang der subtrahierenden Schaltung stellt den Wert des Bezugspotentials dar und ist äquivalent zum Ausgang von 43 in F i g. H). Die Elektrode 59, die sehr schmal in Fortbewegungsrichtung des Bandes ist, nimmt eine Spannung auf, die proportional zu ./(r — T) ist. Die erfindungsgemäßen Messungen der Oberfiächenbeschaffenheit können durch Messen der Differenz zwischen den Spannungen A und B vorgenommen werden; die Differenz zwischen den von Elektroden 58 und 56, 57 aufgenommenen Potentialen ist das ursprüngliche Signal /(f), an dem ein Filter mit einer symmetrischen Impulsempfindlichkeit wirksam geworden ist, und das von der Elektrode 59 aufgenommene Potential ist das ursprüngliche Signal, das so weit zeitlich verzögert ist, daß es mit der Spitze der Impulscharaktcristik des Filters zusammenfällt.F i g. Figure 11 shows in schematic form another embodiment of the invention which uses electrostatic means to produce the desired symmetrical pulse sensitivity of the filter and signal delay. A belt 50 covered with amorphous selenium or another photoconductive substance moves at a speed S. A lamp 51, a condenser 52, a slit 53 and an objective 54 are arranged in such a way that a transparent electrode 55 passes a line of light across the belt 50 falls. The electrode 55 is supplied with the signal / (O. Apart from the beam path mentioned, the device is darkened. When the light falls on the photoconductor surface, charge carriers form there, and the surface below the transparent electrode is charged to a voltage that is determined by the distance of the electrode and is proportional to the applied voltage / (O. Then, when the photoconductive surface runs away from the electrode, it carries a charge pattern over its entire width which is proportional to the values of / (O. 56, 57, The electrodes 58 and 59 are spaced apart from the tape and provide the sensing elements for electrometer amplifiers, the electrodes 56 and 57 are shaped according to the negative components of the desired pulse sensitivity of the filter, while the electrode 58 is shaped according to the positive component of the desired filter characteristic 56 and 57 are connected to one another and fed to an electrometer amplifier while d 58 feeds a second amplifier. The outputs of these amplifiers are subtracted and the output of the subtracting circuit represents the value of the reference potential and is equivalent to the output of 43 in FIG. H). The electrode 59, which is very narrow in the direction of advance of the tape, picks up a voltage which is proportional to ./(r - T). The surface texture measurements according to the invention can be made by measuring the difference between the voltages A and B ; the difference between the potentials picked up by electrodes 58 and 56, 57 is the original signal / (f), on which a filter with a symmetrical pulse sensitivity has become effective, and the potential picked up by electrode 59 is the original signal that so far is delayed in time that it coincides with the peak of the pulse characteristic of the filter.

In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 10 wurde die gewünschte Filtercharakteristik dadurch erzielt, daß /(O entnommen wurde, das mit Hilfe einer elektrischen Verzögerungsleitung zeitlich aufgelöst worden war; in der Ausführungsforin der F i g.. 11 dagegen wurde die gewünschte Charakteristik erzielt, indem das Signal längs der Oberfläche des Bandes räumlich verteilt und dann entnommen wurde. .'Beim Beispiel der F i g. K) wird die Frequenzcharakteristik' desIn the embodiment of FIG. 10 the desired filter characteristic was achieved in that / (O which has been time-resolved with the help of an electrical delay line was; in the embodiment of FIG. 11, on the other hand the desired characteristic was achieved by spatially spacing the signal along the surface of the tape was distributed and then removed. . 'In the example the F i g. K) the frequency characteristic 'des

realisierten Filters und insbesondere dessen Grenzfrcquenz (das ist die Signalfrequenz, bei der das Aysgangssignal um 6 db unter seinen Maximalwert absinkt) von der Verzögerung der Verzögerungsleitung bestimmt und bleibt konstant. Beim Beispiel der Fig. 11 kann die Frequenzcharakteristik des Filters nach Wunsch modifiziert werden, indem die Geschwindigkeit des Photoleiterbandes gesteuert wird.realized filter and in particular its limit frequency (this is the signal frequency at which the output signal is 6 db below its maximum value decreases) determined by the delay of the delay line and remains constant. In the example of the Fig. 11 can show the frequency characteristics of the filter modified as desired by controlling the speed of the photoconductor belt.

F i g. 12 zeigt noch eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung, die sich zur Messung von Rundungen eignet. Wenn ein in einer genauen Spindel befestigter Stift die Oberfläche eines runden Teils ringsherum abtastet, enthält das abgegebene Signal normalerweise Frequenzen in der Gegend der Rotationsfreqiienz und deren harmonische Oberwellen. Die Komponente der Rotationsfrequenz stellt die Exzentrizität (das ist die Verschiebung zwischen der Achse der Spindel und der Mittellinie des Teils) dar. während die harmonischen Frequenzen die Abweichung von einer perfekten runden Form repräsentieren. Um diese Abweichung zu messen, ist es notwendig, die von der Exzentrizität herrührende Grundkomponente zu eliminieren, ohne störende Phasenverschiebungen zwischen den Harmonischen einzuführen.F i g. 12 shows yet another embodiment of the invention, which is used for measuring curves suitable. When a pin fastened in a precise spindle around the surface of a round part is scanned, the output signal normally contains frequencies in the region of the rotational frequency and their harmonic waves. The component of the rotational frequency represents the eccentricity (this is the displacement between the axis of the spindle and the centerline of the part) during the harmonic frequencies represent the deviation from a perfect round shape. Around To measure the deviation, it is necessary to eliminate the basic component resulting from the eccentricity, without introducing disruptive phase shifts between the harmonics.

In F i g. 12 ist eine Spindel 61 dargestellt, die einen Stift und übertrager 62 haltert, welche einen nominell runden Teil 63 ringsherum abfühlen. Der Ausgang des Übertragers /(f) wird in eine Verzögerungsleitung mit Abgriffen eingespeist, die in der Hauptsache die Form der in F i g. 7 dargestellten hat, so daß der Ausgang des Verstärkers 64/(i) ist, das durch ein Filter mit symmetrischer Impulseinpfindlichkeit gegangen ist. Die gewünschte Amplitudenabhängigkeit des Filters ist als Kurve 65 dargestellt. Diese Kurve hat keinen Abfall bei der Rotationsfrequenz Wr der Spindel 61; an der doppelten Rotationsfrequenz und darüber hinaus ist sie völlig abgefallen, wobei der Kurvenabfall sinusförmig erfolgt ist.In Fig. 12, a spindle 61 is shown holding a pin and transmitter 62 which senses a nominally round portion 63 around it. The output of the transformer / (f) is fed to a tapped delay line which, in the main, takes the form of the lines shown in FIG. 7 so that the output of the amplifier is 64 / (i) which has passed through a balanced pulse sensitivity filter. The desired amplitude dependency of the filter is shown as curve 65. This curve has no drop in the rotational frequency Wr of the spindle 61; at twice the rotational frequency and beyond, it has dropped completely, the curve drop being sinusoidal.

Die dieser gewünschten Amplitudencharakteristik entsprechende Impulsempfindlichkeit kann dargestellt werden alsThe pulse sensitivity corresponding to this desired amplitude characteristic can be displayed will be as

Ht) =Ht) =

sin \\\ t
W₁1 sin \\\ t
W ₁ 1

cos ur/2cos ur / 2

1 -1 -

(wrt)² (wrt) ²

wobeiwhereby

3 ivr3 ivr

Diese Impulsempfindlichkeit hat Nullwerte bei ± j .·-; worin fr die Rotationsfrequenz (das ist wr/ΐλ) und /i eine ganze Zahl bedeutet. Wenn die zeitliche Verzögerung der Verzögerungsschaltung gleich der Zeit gemacht wird, die der Stift benötigt, um zwei Umläufe auszuführen, und wenn die Leitwerte gig₂g3 usw. genau proportional den Ordinaten der obigen Impulsempfindlichkeit gemacht werden, beträgt der Ausgang bei 64f(t), das durch ein Filter mit der Amplitudencharakteristik 65 gegangen ist und mit linearer Phasenverschiebung. Da zudem die zeitliche Verzögerung der Verzögerungsleitung gleich der Zeitdauer für zwei volle Umläufe des Stiftes gewählt ist und das Signal f(t) bei jedem Umlaufsich wiederholt, kann die Abweichung von der genauen Rundung des Teils direkt gemessen werden, indem man f(t) mit dem Ausgang von 64 in 66 vergleicht.This pulse sensitivity has zero values at ± j. · -; wherein for the rotation frequency (which is wr / ΐλ) and / i is an integer. If the time delay of the delay circuit is made equal to the time it takes the pen to make two revolutions, and if the conductances gig ₂ g3 etc. are made exactly proportional to the ordinates of the above pulse sensitivity, the output at 64 is f (t) which has passed through a filter with the amplitude characteristic 65 and with a linear phase shift. In addition, since the time delay of the delay line is selected to be equal to the duration for two full revolutions of the pen and the signal f (t) repeats itself with each revolution, the deviation from the exact rounding of the part can be measured directly by using f (t) with compares the output of 64 in 66.

Der Ausgang an 64 ist ein direktes Maß. der Exzentrizität zwischen der Spindel und dem abgetasteten runden Teil. Es ist zu beachten, daß in F i g. 12 die Verzögerungsleitung mit drei Gruppen von Leitwerten gezeichnet ist, die zu dem Verstärker für die positiven Ordinate rühren, und mit zwei Gruppen von Leitwerten für den Verstärker der negativen Ordinate. Dies ist geschehen, weil bei dem Beispiel der Fig. 12 die Verzögerungsleitung drei Nullwerte auf jeder ίο Seite des Höchstwertes der symmetrischen Impulsempfindlichkeit überdeckt.The output at 64 is a direct measure. the eccentricity between the spindle and the scanned one round part. It should be noted that in FIG. 12 the delay line with three groups of conductance values is drawn, which stir to the amplifier for the positive ordinate, and with two groups of Conductance values for the amplifier are on the negative ordinate. This happened because in the example of FIG the delay line has three zero values on each ίο side of the maximum value of the symmetrical pulse sensitivity covered.

Claims

Patent claims:

1. A method for testing and measuring the irregularities, in particular roughness, of surface profiles, in which an electrical measurement signal is generated by continuously scanning the surface profile by a probe via an electromechanical measuring transducer, which is proportional to the amplitudes of the actual profile of the certain amplitudes from a predetermined reference level Is surface and is stored in such a way that a continuous recording corresponding to the scanned surface profile is produced, characterized in that two electrical signals (CD) are derived from the stored measurement signal recording [A) represents a predetermined test span (A "- V) obtained mean value signal (B) in which certain parts of the measurement signal recording have different components depending on the preferably symmetrical distance from the center of the test span (X - Y) , while d The second electrical signal (D) corresponds to the original instantaneous measurement signal (A) in the center of the test span, and that the two derived electrical signals (C, D) form a quantum

4c titative measure for the surface irregularities can be compared with one another.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that the electrical measurement signal removed from the measuring transducer [U) on a continuously moving photosensitive film (3) od Light source (12) is applied, and that the light passing through a filter (15a), the permeability of which has different values depending on the distance from the center of the filter, is captured by a photoelectric device (15, 16) and that in the center of the filter ( 15a) a further narrow photocell (17) is arranged for detecting an instantaneous value of the recording track of the film.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the storage of the electrical measurement signal taken from the measuring transducer (ü) takes place by means of an electrical delay line and an average signal at the output by integrating along a predetermined span (T) of the delay line with different pulse sensitivity an amplifier (43) is generated, which with the output of the instantaneous measurement signal

detecting further delay element (44) is combined.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that the storage of what has been taken from the measuring transducer (C /) electrical measurement signal takes place as an electrical charge on a continuously moving belt (50), which is arranged by means of spaced Sensing leak electrodes (56, 57, 58) depending on the desired pulse sensitivity different shape is scanned, the output of which is connected to the voltage output of one of the Electrodes (56, 57, 58) symmetrically arranged narrow sensing electrode (59) is compared.

5. The method according to claim 1, characterized in that the second electrical signal (J (t - T)) is delayed compared to the original instantaneous measurement signal (JU)).

6. The method according to claim 1, characterized in that both signals (C, D) together to be recorded.

7. Apparatus according to claim 2, characterized in that the in the photoclectric device (15, 16) incoming light is divided into several light bundles. each of which for itself falls on its own photocell (16), and that the electrical output signalc of these photocells (16) electrically summed or subtracted from one another, depending on their desired sign will.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the division of the in the pholoelcktrische Establishing incoming light in light bundles and the projection of these light bundles on the individual photocells (16) by means of several individual optically focussing members (15, 16 «) he follows.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the focusing members cylindrical convex lenses (15) are.

10. Apparatus according to claim 8, characterized in that theocusing members are concave cylindrical mirrors (16 ") (Fig. 5).

11. The device for carrying out the method according to claim 6, characterized in that the two signals (C ", D) are recorded together on a second film strip or the like.

12. Device according to claim 2 or 11. characterized in that a "Polaroid" film or a similar film is used as the film strip (3) 5 " is used.

13. The device according to claim 4, characterized in that the sensing electrodes (56.57: 58) each correspond to a section (1 / - i \ r - r, r - n) of the test span (1 / - 1 /) in which the different Portions of parts of the measurement signal recording have the same sign, and that the electrical output signals of the sensing electrodes (56, 57; 58) are electrically added or subtracted depending on these signs.
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14. The device according to claim 4, characterized in that as a continuously moving hand (50) a semiconductor strip, for example a selenium strip, is used.

15. The device according to claim 3, characterized in that the outputs of the delay line are divided into sections (g ,; g ₂ ; g ₃ ff.) Each having a part (X - 1 /, u - ν, ν - ι) correspond to the test span (X - Y) , in which the different parts of parts of the measurement signal recording have the same sign, and that the output signals of the sections (g ,; g ₂ ; g, IT.) of the delay line are electrically added or subtracted depending on these signs will.

16. The device according to claim 3, characterized in that the outputs of the delay line forming impedances are only graded according to the pulse sensitivity desired in one half of the test span and that the delay line is designed to be reficked at one end, so that the stored Measurement signal runs back and forth in it and, after its reflection, also with that for the second Half of the test span desired pulse sensitivity is graduated.

17. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that the storage of the electrical measurement signal taken from the measuring transducer (U) as a magnetic recording on a magnetic tape or the like takes place, which corresponds to the desired pulse sensitivity with magnetic heads arranged in its vicinity different output characteristics is sampled.

18. The device according to claim 17, characterized in that the magnetic heads each correspond to a section (Λ '- ti. U - t, ν - ν, ν - κ. U - Y) of the test voltage (A' - V) in which the different proportions of parts of the measurement signal recording have the same sign, and that the electrical output signals of the magnetic heads are electrically added or subtracted depending on these signs.

19. The device according to claim 2, characterized in that that a movable mirror (11) is used to generate the light transmission track, the part of a galvanometer (10) fed as a function of the measuring signal is and over which a light beam onto the film (3) or the like is directed.

For this purpose 3 sheets of drawings