DE2012075A1 - - Google Patents

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DE2012075A1 DE19702012075 DE2012075A DE2012075A1 DE 2012075 A1 DE2012075 A1 DE 2012075A1 DE 19702012075 DE19702012075 DE 19702012075 DE 2012075 A DE2012075 A DE 2012075A DE 2012075 A1 DE2012075 A1 DE 2012075A1
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Description

United Aircraft Corporation, East Hartford, Vereinigte Staaten von Amerika
Verfahren zur berührungsfreien Bestimmung von Verschiebungen oder Verlagerungen eines Körpers mit Reflexionseigenschaften.
Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Bestimmung von Veränderungen der relativen Lage eines Werkstoffes oder Körpers und insbesondere ein elektrooptisch.es Verfahren zur Bestimmung und Überwachung der relativen Lage einer Oberfläche .eines lichtreflektierenden Werkstoffes. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet'der Erfindung ist die Bestimmung und Überwachung bzw. Steuerung der Spiagelhöhe einer weißglühenden Metallschmelze, welche sich duch Verdampfung bei einem Vakuum-Aufdampfverfahren verbraucht.
Ss ist bekannt, daß 0ie gebräuchlichen Speziallegierungen auf Nickel- und Kobaltbasis charakteristischer Weise an sich keine ausreichende Widerstandsfähigkeit.gegenüber Erosion durch Oxydation besitzen, um eine vernünftig lange Betriebsdauer oder Lebensdauer von Werkstücken in einer be-'wegten, oxydierenden Atmosphäre zu erzielen, wie sie beim Betrieb beispielsweise von Gasturbinen-Triebwerken anzutreffen ist. Man ist daher in solchen Anwendungsfällen dazu über-
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gegangen, Legierungen der genannten Art mit einem Schutzbelag zu versehen.
Zwar zeigten Alumini dbe.läge, wie sie beispielsweise in dem U.S. Patent 3·1ο2.ο44 beschrieben sind, zufriedenstellende Eigenschaften, doch ist es bekannt, daß sdclie Beläge auf Grund der Abhängigkeit ihrer Eigenschaften von dem jeweils verwendeten Trägerkörpermaterial oft nicht eine optimale Zusammensetzung besitzen.
Bei vielen, verbesserten Belägen für weiterentwickelte Bauformen von Strahltriebwerken sind die wesentlichsten Gesichtspunkte, daß eine Beschichtungslegierung hohen Schmelzpunktes abgelagert wird, wobei gleichzeitig oder nachfolgend eine Reaktion mit dem Trägerkörpermaterial erfolgt, um die gewünschte endgültige Zusammensetzung, MikroStruktur und/oder das erforderliche Haftungsvermögen zu erzielen. Solche neuartigen Beschxchtungslegierungen machen im allgemeinen den Einsatz besonderer Beschichtungstechniken erforderlich, um auf der zu beschichtenden Oberfläche die gewünschten Materialarten in den ..richtigen Mengen zu erreichen.
iSs wurden bereits mehrere, geeignete Beschichtungslegierungen der zuvor erwähnten Art entwicklet und an anderer Stelle vorgeschlagen. Eine entsprechende Legierung wird im Folgenden als leerAlY-Beschichtun^slegierung bezeichnet und hat eine Nennwert-Zusammensetzung von 3o Gewichtsprozenten Chrom, 15 Gewichtsprozenten Aluminium, 0,5 Gewichtsprozenten Yttrium, Rest Eisen.
Eine andere, geeignete Beschichtungslegierung sei als CoCrAlY-Legierung bezeichnet und hat eine Zusammensetzung von etwa 21 Gewichtsprozenten Chrom, 15 Gewichtsprozenten ' Aluminium, 0,7 Gewichtsprozenten Yttrium, Rest Kobalt.
Die grundsätzlichen Schwierigkeiten bei der Ablagerung von BescMchtungslegierungen der genannten Art stehen im Zusammenhang mit ihrem hohen Scrimelzpunkt und der Schwierigkeit, die geeigneten Mengen sämtlicher Legierungsbestand-
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teile in dem aufgebrachten Belag zu erzielen. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden durch. Einsatz des Vakuum-Auf dampf verfahrene erreicht, wie es beispielsweise in der ü.S»Patentschrift 2.746.42ο angegeben ist. Verfahren solcher Art, welche in der Vergangenheit in erster Linie auf Beschichtungswerkstoff« von niedrigem Schmelzpunkt und von verhältnismässig einfacher Zusammensetzung angewendet wurden, haben nach gegenwärtigen Erkenntnissen die Eigenschaft, daß sie außerordentlich empfindlich gegenüber Veränderungen der Verfahrensparameter sind und daß aus diesem ,Grunde die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sowie auch die Verfahrenskosten immense Schwierigkeiten bereiten.
Ein wesentliches Problem bei bekannten Vakuum-Aufdampfverfahren war es, daß wirksame Mittel zur Bestimmung und Aufrechterhaltung des Spiegels "des Schmelzbades fehlten. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß der Wirkungsgrad des Beschichtungs-Verfahrens, die Zusammensetzung und die Gleichförmigkeit des erzielten Belages gegenüber Änderungen des Spiegels des Shixmelzbades außerordentlich empfindlich sind. Dies gilt nicht nur bezüglich relativer Änderungen der Lage und des Abstandes zwischen dem Materialvorrat bzw. der Quelle und dem Trägdrkörper, sondern in noch größerem Maße bezüglich relativer Änderungen des i-lüssigkeitsstandes des üchmelzbades innerhalb des Tiegels. In neuerer Zeit wurden verschiedene Verbesserungen entwickelt, um die Wirksamkeit und Wirtshhaftlichkeit des grundsätzlichen Verfahrens dadurch zu erhöhen, daß die Hohe bzw. der Flüssigkeitsstand "des heschichtungsmäterials überwacht wurden. Bei einem solchen Verfahren wurde e.in radioaktives Isotop als Strahlungsquelle in einer Anordnung verwendet, bei welcher die Menge der über das Schmelzbad hinweg oder durch das Schmelzbad gelangenden Strahlung ein Maß für die Lage des !''lässigkeitsspiegels bildete.
Durch als Erfindung soll demgegenüber die Aufgabe gelöst werden, äie relative La^e bzw. Verschiebungen oder 7er- · laf:erunae:i siius körpers mix lieflexioaseigenschaften oerührungsfrei bestimmen und überwachen zn keimen, wobei die .<ac*;t3ile
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entsprechender bekannter Einrichtungen, insbesondere die sich aus der Notwendigkeit einer radioaktiven Quelle ergebenden Schwierigkeiten, vermieden werden sollen.
Bei einem Vefahren zur berührungsfreien Bestimmung von Verschiebungen oder Verlagerungen eines Körpers mit Reflexionseigenschaften wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Lichtstrahlenbündel auf einen Punktbereich der Oberfläche dieses Körpers fokussiert wird und daß durch optische Fokussierungsmittel das von der Körperoberfläche reflektierte Licht auf eine Detektoreinrichtung hin gebündelt wird, welche auf Verschiebungen des reflektierten, auf sie auftreffenden Strahlenbündels.anspricht.
Vorzugsweise wird als Lichtstrahlenbündel ein Strahlenbündel monochromatischen Lichtes hoher Intensität, beispielsweise ein Laserstrahl, verwendet, der im Falle des bevorzugten Anwendungsgebietes der Erfindung, nämlich des Vakuum-Auf dampfVerfahrens, auf die Oberfläche eines Metall-Schmelzbades fokussiert wird und auf dieses unter vorbestimmtem Einfallswinkel auftrifft. Das reflektierte Strahlenbündel wird dann wieder auf einen Fotodetektor fokussiert, welcher gegenüber Bewegungen des auf ihn geleiteten Lichtstrahlenbündels, welche durch Höhenverlagerungen der Schmelzbadoberfläche verursacht werden, empfindlich ist. Der Fotodetektor kann dann zur überwachung und Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsspiegels des zur Verdampfung gelangenden Schmelzenmetalles auf konstantem V»ert verwendet werden, wodurch sich bei dem in dieser V/eise ausgestalteten Auf dampf verfahren eine hervorragende Gleichförmigkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse einstellt.
Im Folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beilie-■gende Zeichnung näher erläutert, in welcher schematisch und in teilweiser Öchnittdarstellung eine Vakuum-Auf dampfanlage nach der Erfindung gezeigt ist.
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- Bei dem. in der Zeichnung gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Vakuumkammer 1ο vorgesehen, welche einen Äusgang&anschluß 12 besitiat, der zu einer geeigneten ' Hochvakuumpumpet vorzugsweise einer Diffusionspumpe, führt, .s.o. daß die Vakuumkammer Tp rasch evakuiert und das erzeugte Vakuum aufrecht erhalten werden kann. Innerhalb der Vakuumkammer, ist eine sogenannte Elektronenkanone 14 angeordnet, mittels: welcher ein Strahlenbündel geladener Teilchen erzeugbar ist, wßlchesauf einen Materialvorrat in Porm eines Barrens 16 auftrifft und eine Verdampfung des Werkstoffes bewirkt» Der Fachmann erkennt ohne weiteres, daßder Elektronenstrahl durch gebräuchliche magnetische Ablenk-Polschuhe 1ö m geeigneter Weise auf das Schmelzbad hin geführt wird.
Selbstverständlich, ist die jeweilige Anordnung der Elektronenkanone innerhalb der Vakuumkammer von der jeweiligen Konstruktion abhängig, ^,vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde eins Elektronenkanone mit einer Leistung von 3o kW dazu verwendet, das obere Ende des Barrens 16'aufzuschmelzen und zur Verdampfung zu bringen? wobei ein Schmelzbad entstand, welches eines reflektierende Oberfläche 2o besitzt. Zufriedenstellende Ablagerungsga,schwlndigkeiten konnten mit einem Barrendurch#iesser von 5 1 mm erreicht werden, wobei als Beschichtungswerkstoff eine PeOrAl Y-Legierung Verwendung fajicL und die Tiefe des Schmelzenbades im allgemeinen zwischen 6,3 mm und 12*7 mm betrug.
Das obere Ende des Barrens 16 ist versehieblich durch einen feststehenden, ringförmigen, wassergekühlten Kupfertiegel 22 geführt. Der Barren ist in senkrechter Richtung · vermittels "einer Betätigungseinrichtung oder eines. Antriebs-* motors 24 beweglich, der seinerseits in der "!nachfolgend beschriebenen Weise elektrisch gesteuert wird. Der Barren reicht durch eine geeignete, hitzebeständige Vakuumdichtung 26 durch den Boden der Vakuumkammer hindurch.
Ein zu beschichtender 'Irägerkörper 27 ist innerhalb der Vakuumkammer Io senkrecht oberhalb der Oberfläche 2o des
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Schmelzbades angeordnet. Da der Beschiehtungsvorgang im wesentlichen auf Sichtlinie bzw. einem geradlinig freien Bereich vor sich geht, wird dag zu beschichtende Werkstück so gehaltert, daß es um seine Längsachse rotiert, wobei im allgemeinen eine vakuumdichte Durchführung ( nicht dargestellt) durch das Gehäuse der Vakuumkammer zu einem äusseren Antriebssystem verwendet wird. Selbstverständlich Kann mehr als nur ein Werkstück jeweils gleichzeitig beschichtet werden. Um eine Üngleichförniigkeit der Beschichtung zwischen dan einzelnen Stücken aus einer Mehrzahl von Werkstücken weitgehend einzuschränken, ist in einem soiehen Falle jede» ieil normalerweise in einer Ebene gleicher Dichte des Dampfe» oder grob längs eine» Bogens angeordnet, welcher eine Zone konstanter
w . Dampfkonzentration definiert, wobei die dem Lot durch den Mittelpunkt des Schmelzbades am nächsten gelegenen Seile etwas weiter von der SchraelZenoberflach® entfernt Bind als ' diejenigen-Werkstücke, die unter einem bestimmten Winkel gegenüber diesem Lot angeordnet sind. Gleichgültig nun, ob ein eiüaigea Werkstück oder eine größere Zahl von Werte-Stücken beschichtet werden sollen, ist jeder Trägerkörpea» ' ausserdem so nahe wie möglich an der Oberfläche des Schmelzbadas angeordnet» ohne daß eine unerwünschte Verunreinigung ; der Beschichtung durch Spritzer aus dem Schmelzbad auftritt. Die Höhen oder Entfernungen der !Erägericörper schwanken bei den einzelnen BeSchichtungsanlagen, doch hat sich eine
k mittlere Entfernung von etwa 25,4 cm als zufriedenstellend erwiesen, wenn der Durchmesser des Schmelzbades 51 mm beträgt, die Ablagerungsgeschwindigkeit etwa 7,62^* je Minute ist und als Beschichtungswerkstoff eine FeCrAlY-Legierung dient.
Wie bereits erwähnt, ist es von großer Wichtigkeit , zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades des Beschichtungs- » Vorganges, einer optimalen Gleichförmigkeit und Zusammensetzung den Spiegel des Schmelzbades auf einer konstanten Höhe zu halten. Zwar wurden auch gewisse Erfolge mit früheren Versuchseinrichtungen zur Überwachung und Steuerung des zur Verdampfung gelangenden Schmelzenmateriales erzielt, · doch unterscheidet sich hierdurch die Erfindung durch das
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is S
Prinzip ,.einer elektrooptischen Bestimmung der Verschiebung oder Verlagerung und als Vorteile ergeben sich neben den erwähnten und den nachstehend angegebenen eine gute Genauigkeit und verhältnismässige Unkompliziertheit,
In der Zeichnung ist als Quelle für einen Strahl monochromatischen Lichtes hoher Energie beispielsweise ein Laser 28 gezeigt. Praktisch hat sich ein Helium-Neon-Gaslaser mit einer Leistung von 1,0 Milliwatt als zufriedenstellend erwieeen. Das mit 3o bezeichnete Lichtstrahlenbündel wird auf einen kleinen Punktbereich 31 der reflektierenden Oberfläche 2o des Schmelzbades gerichtet und dorthin fokussiert, wozu geeignete optische Einrichtungen dienen, welche beispielsweise die Form einer Mikroskop-Objektivlinse 32 und einer plankovexen Linse 34 haben. Die optischen Bauteile und 34 sind gegen Verschmutzung durch die in der Vakuumkammer befindlichen Dämpfe durch ein nach Binwärts .gerichtetes, vorstehendes, rohrförmiges Gehäuse 36 geschützt, welches ein durchsichtiges Fenster 3& besitzt, das die zuvor genannten Teile des optischen Systemsgegenüber der Vakuumkammer abtrennt. Das Fenster 38 ist gegen Beschlagen durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise durch eii^rohrförmige Abdeckung 4o geschützt, welche eine Edelgasspülung besitzt, wobei das Edelgas über einen Einlaß 42 zugeführt wird. Das freie Ende der Abdeckung 4o ist mit einer Öffnung 44 versehen, welche gerade groß genug ist, um einen\gestörten Durchtritt des Lichtstrahlenbündels zu gestatten. Die relativen Größen der optischen Bauteile und der Schutzeinrichtungen können selbstverständlich schwanken/Man hat jedoch die günstigsten Ergebnisse dann erzielt, wenn der Abstand zwischen der Linse 34 und dem Bündelungspunkt 31 möglichst groß und die Öffnung 44 verhältnismässig klein gewählt waren. Eine zweckmässige Anordnung ergibt sich beispielsweise mit Bauteilen, die einen Abstand des Bündelungspunktes im vorstehenden Sinne von 63,8 cm und einen Durchmesser des Lichtstrahlenbündels im Bereich der Linse 34 von 1,27 cm ergehen, wobei die rohrförmige Abdeckung 4o eine Länge von 30,1 cm, und eine solche Öffnung besitzt,daß diese das Lichtstrahlenbündel in einer Entfernung von annähernd 4o,64 cm von dem ,
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• Bündelungspunkt 31 gerade umgibt. Wie sich aus dem Folgenden ergibt, ist eine solche Beziehung der Abmessungen vorteilhaft, da sich eine große Tiefenschärfe ergibt, so daß eine Veränderung der Lichtpunktgröße auf der empfindlichen Detektoroberfläche auf Grund von Änderungen der Höhenlage des Schmelzbades verringert wird. Ein größerer Abstand des Bündelungspunktes im obigen Sinne ergibt ausserdem einen größeren Trennabstand von dem Schmelzbad, so daß eine Verunreinigung durch Kondensate des Dampfes vermieden*wird, während gleichzeitig eine kleine Öffnung 44 vorgesehen werden kann, welche dem geringen Durchmesser des Lichtstrahlenbündels an dieser Stelle .entspricht, so daß die Gasbelastung klein gehalten wird, welche durch die Schutz-Edelgasspülung auf das Vakuumsystem wirkt.
Das von dem Bündelungspunkt 31 aus reflektierte Lichtstrahlenbündel wird auf einen Punkt 46 der Oberfläche eines lichtempfindlichen Detektors 4& gelenkt und fokussiert, was durch ähnliche, detektorseitige optische Mittel erreicht wird, wie sie laserseitig vorgesehen waren, nämlich beispielsweise eine plankonvexe Linse 5o und eine Mikroskop-Ob jektivlinse 52. Die detektorseitigen optischen Bauteile werden gegen Beschlagen durch Dämpfe in derselben Weise geschützt, wie die auf Seiten der Lichtquelle angeordneten optischen Bauteile. So ist wieder ein rohrförmiges Gehäuse 54 mit einem Fenster 56 vorgesehen, welches durch eine Edel-P gasspülung innerhalb einer rohrförmigen Abdeckung 58 geschützt ist, die einen GasejLnlaß 6o und eine Öffnung 62 aufweist. Der Detektor 48 enthält vorzugsweise einander gegenüberstehende fotoelektrische Zellen 64» die innerhalb der Brennebene mit Bezug auf das reflektierte Lichtstrahlenbündel angeordnet und durch einen schmalen, horizontalen Spalt 66 voneinander getrennt sind, wobei jede fotoelektrische Zelle an eine entsprechende elektrische Leitung 6Ö angeschlossen ,ist. Praktisch kann vorteilhafterweise ein Fotodetektor verwendet werden, welcher aus zwei Schottky-Silizium-Grenzschifihtfotodioden besteht. Dem Fotodetektor 4& ist ein Bandpaßfilter 7o mit schmalem Durchlaßband vorgeschaltet, welches mit Bezug auf die Wellenlänge des Lasers zen^risch
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liegt, wobei der Bandpaßfilter 7o vorzugsweise die. Form eines optischen Sperrfilters ' aus einem dielektrischen Film mit schmalem Durchlaßband hat. Verbraucht sich nun das • Beschichtungsmaterial durch Verdampfung, so sieht man, daß der Spiegel des Schmelzbades Γ 2o in seiner Höhenlage abgesenkt wird, wodurch sich die Lage des B und e lungs punk t es. 31. auf der reflektierenden Oberfläche des Schmelzbades sowohl ■ in senkrechter, als auch in waagerechter Richtung ändert. Die Bewegungskomponente des Bündelungspunktes 31 längs einer zur: optischen Achse 23 senkrecht und in einer Vertikalebene durch diese optische Achse gelegenen Richtung verändert die Winkellage des Bündelungspunktes mit Bezug auf die optische Achse der Detektoreinrichtung. Der Bündelungspunkt 46 auf dem Fotodetektor wird gleichzeitig von einer Gleichgewichtslage mit Bezug auf den Spalt 66 in eine Stellung der'Gleichgewichtsabweichung verschoben,' so daß der Bündelungspunkt nun stärker auf eine Fotozelle 64 trifft, als auf die jewails andere, so daß sich eine elektrische Gleichgewichtsabweichung der Signale ergibt, die; auf den Leitungen 68 auftreten. Die Leitungen 68 von den einander gegenüberstehenden Teilen des Detektors 48 sind zu einer .Signalverarb ei tungs se haltung 72 geführt, die ihrerseits an den Antrieb 24 angeschlossen ist. Der Fachmann erkennt ohne weiteres, daß die Fotozellen 64 als aktive Elemente in einer Wheatstone·sehen Brüekenschaltung innerhalb der· Signalverarbeitungsschaltung 7.2 eingesetzt werden können, so daß eine Gleichgewichtsabweichung der elektrischen Signale dazu verwendet werden kann, den Antriebsmotor 24. dazu zu veranlassen, so lange den Barren- 16 in,.der, geeigneten. Richtung zu transportieren, bis das Gleichgewicht-wieder hergestellt ist. · . _-.'. \ . - ■
■ ' Es zeigt sich bei dem beschriebenen,System, daß die,. Oberfläche des Wiet.all-Schmelzbadqs.im Bereich.des .kleiixen·,,, reflektierenden ,Bundelungspunkt.es 3.1 sich ständig in;un-. -*■■ . ;■ regelmässiger Weise neigt,,. was -auf Oberflächenwe 11 en .-beruht, .-...-,-welche die Schmelzbadober.flache .überq.u:eren. und -welche .,-die ,..; t-, Richtung des Reflektierten ,Strahles.;·/Ständig.··: .ändern*; XJm eine >;--r
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zu starke Empfindlichkeit gegenüber einem Kippen oder Neigen der reflektierenden Oberfläche zu vermeiden, sind die optischen Elemente 5o und 52 auf seiten des Detektors so angeordnet, daß sich der Bündelungspunkt 31 und der fotoelektrische Detektor 4 ^ jeweils an konjugierten Brennpunkten der optischen Teile 5o und 52 befinden. Auf diese Weise wird erreicht, daß selbst dann, wenn die Amplituden der Oberflächenwellen groß genug werden, daß der reflektierte Strahl zeitweise die Detektoroptik vollständig verfehlt, das System immer noch ordnungsgemäß und wirkungsvoll arbeitet, da das Lichtstrahlenbündel dann die Detektoroptik periodisch überstreicht. Bei jedem Durchgang erzeugen die Teile des Detektors Ausgangsimpulse, deren relative Größen von der jeweiligen Höhe des Bündelungspunktes 31 während des kurzen Zeitabschnittes abhängig sind, während welchem der reflektierte Lichtstrahl durch die Detektoroptik fällt. In der Signal-Verarbeitungsschaltung findet eine zeitliche Mittelwertbildung der Impulse statt, so daß ein Steuersignal erhalten wird, das proportional zum Unterschied zwischen einer gewünschten, zu steuernden Flüssigkeitshöhe und dem zeitlichen Mittelwert der tatsächlichen Höhe der Schmelzenoberfläche ist.
Zur Erzielung einer hohen Empfindlichkeit gegenüber Höhenänderungen des Flüssigkeitsstandes wird der Einfallswinkel Θ des Lichtstrahlenbündels 3o vorzugsweise verhältnismässig groß gewählt. Da die Empfindlichkeit gegenüber Hähenänderungen des Spiegels des Schmelzbades den Zweifachen der Größe des Einfallswinkels 0 proportional ist, wird dieser Einfallswinkel vorzugsweise in den Bereich von 3o Grad bis üo Grad gewählt, doch kann das System auch mit ausserordent* lieh kleinen Einfallswinkeln von beispielsweise 1o Grad betrieben werden. Die besten Ergebnisse stellen sich aller- ' dings bei einem Einfallswinkel von etwa 7o Grad ein, da bei dem vorliegenden System bei 7o Grad ein guter Kompromiss zwischen optimaler Empfindlichkeit und möglichst geringer Störung durch die Kanten des Tiegels mit Bezug auf das einfallende und das reflektierte Lichtstrahleiibündel erzielt wird.
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Bei 74 ist eine gebräuchliche Einrichtung zur Aufspaltung des Lichtstrahlenbündels angedeutet und ausserdem ist eine Mattscheibe 76 mit einem darin vorgesehenen Raster oder Fadenkreuz gezeigt, so daß die jeweilige Höhenlage der Schmelzbadoberflache sichtbar angezeigt werden kann.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung viele Anwandlungen möglich, welche jedoch von den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken mit umfasst werden. Während beispielsweise für glühende bzw. weißglühende Körper, wie Metallschmelzen von Metallen mit hohem SchnäLzpunkt eine monochromatische, elektromagnetische Strahlung hoher Intensität erforderlich ist, versteht es sich, daß eine gemischte oder weiße Strahlung bei geschmolzenen oder festen Körpern verwendet werden kann, die sich auf nie/zfdrigeren Temperaturen befinden, so langB sie ausreichende Reflexionseigenschaften besitzen. Ausserdem zeigt es sich,' daß der
* zu/
bezüglich seiner Höhenläge bzw. seiner Bewegungen überwachende Körper Reflexionseigenschaften besitzen kann, ohne daß er an und für sich eine Oberfläche besitzt, die · ale Reflektor wirkt. Mit anderen Worten lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren auch in Verbindung mit im wesentlichen nicht reflektierenden Körpern durchführen, denen dadurch Reflexionseigenschaften verliehen werden, daß daran ein Hilfselement angebracht wird, welches eine reflektierende Fläche besitzt.
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Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur berührungsfreien Bestimmung von Verschiebungen oder Verlagerungen eines Körpers mit Reflexionseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstrahlenbündel auf einen Punktbereich der Oberfläche dieses Körpers fokussiert wird und daß durch optische Pokussionsmittel das von der Körperoberfläche reflektierte Licht auf eine Detektoreinrichtung hin gebündelt wird, welche auf Verschiebungen des reflektierten, auf sie auftreffenden Strahlenbündels anspricht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-" net, daß das Lichtstrahlenbündel aus monochromatischem Licht besteht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine weißglühende Metallschmelze ist.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der genannte PunktBereich der Körperoberfläche einerseits und der Bündelungspunkt auf der Detektoreinrichtung andererseits jeweils an konjugierten Brennpunkten der optischen Pokussionsmittel gelegen sind.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel des Lichtstrahlenbündels 30° bis 00° beträgt.
  6. 6. Ve fahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektoreinrichtung ein Fotodetektor verwendet wird.
  7. 7· Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 6 bei der Herstellung von Schutzbelägen aus metallischem Werkstoff auf -einem Trägerkörper durch Vakuumaufdampfen,
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    dadurch gekennzeichnet, daß auf die durch fortschreitendes Verdampfen des Schmelzenmaterials sich höhenmässig absenkende Schmelzenoberfläche des in Form des genannten Schmelzenbades vorliegenden BeSchichtungsmaterials das Strahlenbündel monochromatischen Lichtes hingelenkt und auf einen Punktbereich der Schmelzenoberfläche fokussiert wird und nach Reflexion an der Schmelzenoberfläche und Bündelung in den genannten optischen Fokussierungsmijfcteln zur Detektoreinrichtung bzw. zum Fotodetektor gelangt, welche bzw. welcher auf Höhenänderungen des Schmelzenspiegels ansprächt, wobei der genannte Punktbereich auf der Schmelzenoberfläche einerseits und der Bündelungspunkt auf der Detektoreinrichtung bzw. auf dem Fotodetektor andererseits jeweils auf konjugierten Breinnounkten der optischen Foknssierungsmittel gelegen sind.
  8. 8. Anwendung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, r .
    beträgt.
    daß der Einfallswinkel des liichtstrahlenbündels etwa 70°
    9· Anwendung nach Anspruch 7 oder ö, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatzbarren des BgSchichtungsmaterials durch einen ringförmigen Tiegel der Schmelze zugeführt wird, so daß das obere Ende des Einsatzbarrens abschmilzt und innerhalb des ringförmigen Tiegels ein verdampfendes Schmelzenbad mit einem Flüssigkeitsspiegel bildet, auf welchen das Lichtstrahlenbündel monochromatischen Lichtes trifft und daß mittels der Detektoreinrichtung bzw. mittels des Fotodetektors Signale erzeugt werden, welche den jeweils festgestellten Höhenänderungen des Schmelzenspiegels proportional sind und zur Regelung des Schmelzenspiegels auf konstante Höhe verwendet werden.
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    Leerseite
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