DE2324232A1

DE2324232A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE RELATIVE POSITION OF TWO BORDER SURFACES OR EDGES

Info

Publication number: DE2324232A1
Application number: DE19732324232
Authority: DE
Inventors: Timothy R Pryor
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1973-05-14
Publication date: 1974-12-05

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Lage zweier Grenzflächen oder Kanten. Method and device for determining the relative position of two Boundaries or edges.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Lage zweier Grenzflächen oder Kanten und knüpft an den Stand der Technik nach der US-PS 3 664 739 an.The invention relates to a method and a device for determination the relative position of two interfaces or edges and is based on the state of the art U.S. Patent 3,664,739.

Eine große Vielzahl wissenschaftlicher, kommerzieller und industrieller angewandter Messverfahren verlangt höchste Genauigkeit der Messung im Raum. Demgegenüber stehen nur wenige brauchbare Techniken zur Verfügung, insbesondere nur wenige berührungslose Messverfahren.A wide variety of scientific, commercial, and industrial The measuring method used requires the highest level of accuracy of the measurement in space. In contrast there are only a few useful techniques available, especially only a few non-contact techniques Measurement method.

Beispiele für die mögliche Anwendung berührungsloser Messverfahren sind das Abtasten und die Ermittlung relativer Dimensionen und Profile von z.B. auf Förderbändern bewegten Objekten oder von Press- oder Spritzgußwerkstücken. Ein besonders dringender Bedarf besteht bei der Herstellung dünner Bleche oder bei deren Beschichtung, um während der laufenden Produktion die Dicke des Blechs oder der Beschichtung zu messen. Es wird außerdem gewöhnlich gefordert, daß die Dickenmessung an einer Vielzahl von Meßstellen quer über das Blech stattfindet. Wegen der Geschwindigkeit des Blechs kommt nur ein berührungsloses Messverfahren in Frage. Dasselbe gilt für Folien und sonstiges Flachmaterial.Examples of the possible use of non-contact measurement methods are the scanning and determination of relative dimensions and profiles of e.g. objects moving on conveyor belts or of press or injection molded workpieces. A There is a particularly urgent need in the production of thin sheets or in their Coating to change the thickness of the sheet or the Measure coating. It is also usually required that the thickness measurement takes place at a large number of measuring points across the sheet. Because the Speed of the sheet metal, only a non-contact measuring method comes into question. The same applies to foils and other flat material.

Der Bedarf an einem geeigneten Dickenmessverfahren ist insbesondere deshalb so groß, weil der Materialpreis des Bleches oder der Beschichtung sehr hoch ist und beispielsweise zwischen DM 3,--/kg bei preisgünstigem Kunststoff und mehr als DM 45,--/kg für z.B. Silicone, bestimmte Metalle und fotografische Emulsionen liegt.The need for a suitable thickness measurement method is particular So big because the material price of the sheet or the coating is very high is and, for example, between DM 3, - / kg for inexpensive plastic and more as DM 45.00 / kg for e.g. silicones, certain metals and photographic emulsions lies.

Zur Zeit gibt es kein allgemein befriedigendes Meßsystem zur genauen und zuverlässigen Messung dünner Bleche, Folien und Beschichtungen (typischerweise unter 0,1 mm bzw. O,Olmm). Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein derartiges geeignetes Meßverfahren und eine entsprechende Meßvorrichtung zu schaffen, die auch für andere Zwecke in Wissenschaft und Industrie geeignet sind.At present there is no generally satisfactory measuring system for accurate and reliable measurement of thin sheets, foils and coatings (typically below 0.1 mm or 0.1 mm). The invention is therefore based on the object to create such a suitable measuring method and a corresponding measuring device, which are also suitable for other purposes in science and industry.

Das erfindungsgemäß zur Messung vorgeschlagene Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlung elektromagnetischer Wellen auf wenigstens eine erste Grenzfläche gerichtet und dort gebeugt und außerdem auf wenigstens eine zweite, in Fortpflanzungsrichtung der Wellen angeordnete Grenzfläche gerichtet und dort ebenfalls gebeugt wird, daß die gebeugten Strahlungen miteinander zur Interferenz gebracht werden und dann aus dem Interferenzmuster die Lage der Grenzflächen bestimmt wird.The method proposed according to the invention for measurement is thereby characterized in that a radiation of electromagnetic waves to at least one first interface directed and bent there and also to at least one second, directed in the direction of propagation of the waves and there interface is also diffracted that the diffracted radiations to interference with each other are brought and then determined from the interference pattern, the position of the interfaces will.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer mit Beugung arbeitenden Dickenmessvorrichtung, Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Messverfahrens bei in Strahlungsrichtung versetzten Grenzflächen bzw. Grenzkanten, Fig. 3 in Seitenansicht eine weitere Ausführung einer Meßvorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 4 noch eine weitere erfindungsgemäße Meßvorrichtung, Fig. 5eine perspektivische Darstellung eines mit Beugung arbeitenden Blechdicken-Meßsystems, Fig. 6 eine Draufsicht auf ein berührungsloses Dickenprofilmeßsystem, Fig. 7 in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die ein Profilbild einer Folienoberfläche erzeugt, Fig. 8 eine Draufsicht auf eine weitere èrfindungsgemäße Meßvorrichtung, Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer mechanischen Meßvorrichtung gemäß der Erfindung, die zur Dickenmessung von Rolienprofilen benutzt wird.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. 1 shows a side view of a thickness measuring device operating with diffraction, 2 shows a representation to illustrate the measuring method according to the invention at in the direction of radiation offset boundary surfaces or boundary edges, 3 shows a side view of a further embodiment of a measuring device according to the invention, FIG. 4 shows a further measuring device according to the invention, FIG. 5 shows a perspective Representation of a sheet metal thickness measuring system operating with diffraction, FIG. 6 a plan view on a contactless thickness profile measuring system, Fig. 7 in a perspective view a device according to the invention that generates a profile image of a film surface, 8 shows a plan view of a further measuring device according to the invention, FIG. 9 a perspective view of a mechanical measuring device according to the invention, which is used to measure the thickness of roll profiles.

Die hier beschriebene Erfindung ist zum Teil schon in der Veröffentlichung No. oo5 790 des US-Patentamts vom 23.6.1971 mit dem Titel "Z-factor Diffractographic Devices" beschrieben.Some of the invention described here is already in the publication No. U.S. Patent Office oo5,790 dated June 23, 1971 entitled "Z-factor Diffractographic Devices ".

Die Beugungserscheinungen eines Spalts haben eine seit langem gut bekannten Intensitätsverteilung, die zur Achse der einfallenden Wellenstrahlung symmetrisch ist und aus Streifen oder Ringen besteht, deren Intensität mit dem Abstand von der Mittelinie des Beugungsmusters abnimmt und deren Lage eine Funktion der Spaltbreite ist.The diffraction phenomena of a crevice have long been good known intensity distribution that corresponds to the axis of the incident wave radiation is symmetrical and consists of strips or rings, the intensity of which increases with the distance decreases from the center line of the diffraction pattern and its position is a function of the Gap width is.

Bei der Ausführung der Erfindung wurde gefunden, daß der Ausdruck "Beugungsmuster' nicht gut passt, da die Streifen oder Ringe im wesentlichen durch Interferenz Cahärenter Wellen, die jeweils von den Kanten des Spalts ausgehen, zustande kommen.In practicing the invention, it was found that the term 'Diffraction pattern' does not fit well because the stripes or rings essentially go through Interference of caherent waves, each of which emanates from the edges of the gap come.

Die Erkenntnis, daß es sich um ein Interferenzmuster handelt, weiches durch das Zusammenwirken cohärenter Wellen entsteht, die an jeder Kante oder Grenzfläche gebeugt werden, zeigt an, daß auch eine andere Anordnung von zwei Grenzflächen oder Anordnungen von mehr als zwei Grenzflächen eine gebeugte Wellenstrahlung produzieren, die im Zusammenwirken Interferenzmuster bildet, deren Streifen sich in einer solchen Weise bewegen, daß daraus die-relative Lage bestimmter Teile ermittelt werden kann.The knowledge that it is an interference pattern, soft due to the interaction of coherent waves that occur at every edge or interface be flexed, indicates that there is also a different arrangement of two interfaces or Arrangements of more than two interfaces produce diffracted wave radiation, which, when interacting, forms interference patterns, the stripes of which are in such a Move so that the relative position of certain parts can be determined from it.

Ein typisches difraktografisches Beispiel ist in Fig. 1 dargestellt. Dort strahlt ein Gaslaser 1 eine einphasige, monochromatische, ebene Wellenstrahlung der Wellenlänge X ab, die auf Kanten 2 und 3 benachbarter Gegenstände 4 und 5 fällt und an diesen Kanten gebeugt wird, so daß davon ausgegangen werden kann, daß die Kanten 2 und 3 eine gebeugte Wellenstrahlung erzeugen. Zwischen den Kanten 2 und 3 besteht ein Spalt mit der Öffnungsweite w. Wenn die Gegenstände 4 und 5 voraussetzungsgemäß relativ zueinander beweglich sind und verschiedene Stellungen einnehmen können, werden dadurch Veränderungen der Intensitätsverteilung in einem Praun-hoferschen Interferenzmuster 6 bewirkt, welches in der Brennebene einer Sammellinse 7 mit der Brennweite R abgebildet wird. Das Interferenzmuster 6 bildet sich um eine in Fortpflanzungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle 1 liegende Achse 8. Bei der vorliegenden Ausführung ist die Achse 8 gleichgerichtet mit den auf die Katen 2 und 3 treffenden Strahlen. Außerdem ist das Interferenzmuster symmetrisch zur Achse 8. Die Linse 7 kann auch entfallen. Wenn sie benutzt wird, werden der in Pig. 1 eingetragene Winkel G und der Abstand R von der Symmetrieachse der Linse aus gemessen. Wird die Linse 7 dagegen nicht eingesetzt, in welchem Falle R sehr viel grösser sein muß als werden zur vom Spalt zwischen den Kanten 2 und 3 aus gemessen. Wenn die Linse benutzt wird, bringt man sie nahe den Kanten 2 und 3 an.A typical diffractographic example is shown in FIG. There a gas laser 1 emits a single-phase, monochromatic, plane wave radiation of the wavelength X, which falls on edges 2 and 3 of neighboring objects 4 and 5 and is bent at these edges, so that it can be assumed that the Edges 2 and 3 generate a diffracted wave radiation. Between the edges 2 and 3 there is a gap with the opening width w. If the objects 4 and 5 as required are movable relative to each other and can assume different positions, thereby changes in the intensity distribution in a Praun-Hofer Interference pattern 6 causes which in the focal plane of a converging lens 7 with the Focal length R is imaged. The interference pattern 6 forms around one in the direction of propagation of the electromagnetic radiation of the radiation source 1 lying axis 8. In the In the present embodiment, the axis 8 is aligned with that on the caten 2 and 3 hitting rays. In addition, the interference pattern is symmetrical about the axis 8. The lens 7 can also be omitted. When used, the one in Pig. 1 registered angle G and the distance R from the axis of symmetry of lens measured. On the other hand, if the lens 7 is not used, in which case R very much must be much larger than measured from the gap between edges 2 and 3. When the lens is in use, it is placed near edges 2 and 3.

Die Messung von Veränderungen des Interferenzmusters ergibt Werte, die mit Verschiebungen der relativen Lage der den Spalt begrenzenden Gegenstände zusammenhängen. Praktisdi alle optischen Lehrbücher geben die Intensitätsverteilung eines solchen Musters wie folgt an: wobei Io die Intensität im Zentrum des Musters ist und Das Muster hat deshalb eine nach einer quadratischen Sinusfunktion abfallende Intensitätsverteilung mit Nullstellen oder Minima der Intensität jeweils, wo wobei n eine von Null verschiedene ganze Zahl ist.The measurement of changes in the interference pattern gives values which are related to shifts in the relative position of the objects delimiting the gap. Practically all optical textbooks indicate the intensity distribution of such a pattern as follows: where Io is the intensity in the center of the pattern and The pattern therefore has an intensity distribution decreasing according to a quadratic sine function with zeros or minima of the intensity in each case where where n is a non-zero integer.

Im Bereich kleiner Winkel e, wo Sinus e 3 e gesetzt werden kann, lässt sich Gleichung 3 auch schreiben In diesem kleinen Winkelbereich haben die Streifen oder Ringe einen linearen Abstand, nämlich und es lässt sich für sie reziprok zum Abstand eine Streifenfrequenz (z.B. in Streifen/mm) angeben Unter der Annahme, daß auf den Gegenstand oder das Teil 4 nach Fig. 1 eine Kraft wirkt, welche dieses um den Weg # x vom Teil 5 fortbewegt, so daß w um diesen Betrag anwächs, ergeben sich Frequenzänderungen des Streifenmusters, die im Bereich kleiner Winkel 0 nach folgender Gleichung der Abstandsänderung entsprechen: Ebenfalls für den Bereich kleiner Winkel e lassen sich die beiden nachfolgenden Gleichungen aufstellen Schließlich sei den weiteren Ausführungen noch die Gleichung vorangestellt, die aus den Gleichungen 2, 3 und 7 abgeleitet werden kann und die Anzahl der Streifen (ganz oder teilweise) angibt, welche bei einer bestimmten Spaltweitenänderung g x eine durch einen bestimmten Winkel charakterisierte Stelle passieren.Ne ist deshalb ein Maß für die nach Streifen gezählte Empfindlichkeit auf Lageänderungen bzw. Meßstreckenänderungen und ein gutes Kriterium für die Leistungsfähigkeit eines auf Zählen basierenden Meßsystems.Equation 3 can also be written in the area of small angles e, where sine e 3 e can be set In this small angular range, the strips or rings have a linear distance, namely and a strip frequency (e.g. in strips / mm) can be specified for them reciprocally to the distance Assuming that the object or the part 4 according to FIG. 1 is acted on by a force which moves it away from the part 5 by the distance # x, so that w increases by this amount, frequency changes of the stripe pattern result which are smaller in the range Angle 0 correspond to the change in distance according to the following equation: The following two equations can also be set up for the range of small angles e Finally, let us add the equation for the remainder of this discussion which can be derived from equations 2, 3 and 7 and indicates the number of stripes (in whole or in part) which pass a point characterized by a certain angle with a certain gap width change gx. Ne is therefore a measure for the after stripes counted sensitivity to changes in position or changes in the measuring path and a good criterion for the performance of a counting-based measuring system.

Aus den vorstehenden Gleichungen ergeben sich mehrere hervorstechende Besonderheiten für die praktische Anwendung.Several salient equations emerge from the above equations Special features for practical use.

Als erstes ist die Einfachheit offensichtlich. Abstandsänderungen werden bestimmt durch eine gemessene Grösse s, f, N -und zwei im wesentlichen konstante Größen, nämlich d und R oder zu und e. Daraus folgt eine hohe, andauernde Genauigkeit und Unabhängigkeit von nicht-linearen Grössen, sonstigen mit der Zeit eintretenden Abweichungen oder elektrischen Änderungen, auf die bei anderen Abstands- oder Dickenmessverfahren Rücksicht genommen werden muß. Der wesentliche Vorteil ist, daß die Messung auf einer bestimmten Wellenlänge basiert, und diese ist bei Verwendung von Laser-Strahlungsquellen eine sehr genau bekannte Größe.First of all, the simplicity is obvious. Distance changes are determined by a measured quantity s, f, N - and two essentially constant Sizes, namely d and R or zu and e. This results in a high, lasting accuracy and independence from non-linear quantities, others that occur over time Deviations or electrical changes that occur with other distance or thickness measurement methods Consideration must be given. The main advantage is that the measurement is based on based on a certain wavelength, and this is when using laser radiation sources a very precisely known quantity.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wurde gefunden, daß bei Verwendung von billigen He-Ne-Lasern niedriger Leistung Abstands- oder Dickenabweichungen von o,i bis o,5 Mikron über einen Veränderungsbereich von mehreren mm im allgemeinen gut meßbar sind, wenn nur mit bloßem Auge und gewöhnlichen Längenmeßinstrumenten gearbeitet wird. Schon bei Verwendung einfacher lichtempfindlicher Geräte konnten Abweichungen von weniger als o,ol Mikron festgestellt werden.In practicing the invention, it has been found that Use of cheap, low-power He-Ne lasers. Deviations in spacing or thickness from 0.1 to 0.5 microns over a range of change of several millimeters in general can be measured well if only with the naked eye and ordinary length measuring instruments is being worked on. Even with the use of simple light-sensitive devices, Deviations of less than 0.01 microns are noted.

Theoretisch lassen sich noch beträchtlich bessere Leistungen erzielen, aber gewöhnlich verursachen Temperaturschwankungen der umgebenden Atmosphäre unerwünschte Bewegungen der Interferenzstreifen, so daß die Meßgenauigkeit praktisch auf die obigen Werte begrenzt wird. Solche thermisch. bedingten Fehler lassen sich allerdings dadurch minimieren, daß die Bewegungen der Streifen höherer Ordnung statt der niedriger Ordnung beobachtet werden.Theoretically, considerably better performance can be achieved, but usually temperature fluctuations in the surrounding atmosphere cause undesirable Movements of the interference fringes, so that the measurement accuracy practically on the above values is limited. Such thermal. conditional errors can however thereby minimizing the movements of the higher order stripes instead of the lower ones Order to be observed.

Der Bereich der Messung von Abweichungen wird begrenzt durch den Mindestabstand w min und das Streifen- Auflösungsvermögen des verwendeten Meßsystems. Bei Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Lichts liegt die maximale meßbare Abstandsänderung bei 3 mm, obgleich auch schon mehrfach größere Abweichungen gemessen werden konnten.The range of measurement of deviations is limited by the minimum distance w min and the stripe resolution of the measuring system used. At wavelengths in the range of visible light is the maximum measurable change in distance 3 mm, although larger deviations have already been measured several times.

Die in Fig. 1 gezeigte konvexe Linse kann entweder zylindrische oder sphärische Form haben. Im letzten Fall wird das Muster, welches gewöhnlich die Breite des Laserstrahls in der Y-Richtung hat, auf eine schmale Linie fokussiert. Eine Linse bildet nicht nur unabhängig von der Größe der Spaltweite w ein Muster ab, sondern hat den weiteren Vorteil, daß sich dieses Muster nicht im Raum bewegt, wenn sich die Mittellinie zwischen den beiden Kanten bewegt. Dies ist besonders wichtig bei Systemen, wo z.B. eine der Kanten und ein Detektor für das Muster fest im Raum angeordnet sind, während sich die andere Kanten bewegen kann bzw. Abweichungen unterworfen ist.The convex lens shown in Fig. 1 can be either cylindrical or have spherical shape. In the latter case, the pattern will usually be the width of the laser beam in the Y direction is focused on a narrow line. One The lens not only reproduces a pattern regardless of the size of the slit width w, but has the further advantage that this pattern does not move in space when the center line between the two edges moves. This is especially important in systems where e.g. one of the edges and a detector for the pattern are fixed in space are arranged, while the other edge can move or subject to deviations is.

Die Linse kann in äquivalenter Ausführung auch zwischen der Strahlungsquelle und den Kanten angeordnet sein, und die Wellenstrahlung, weiche auf die Linse (oder ein Linsensystem) trifft, kann divergieren oder eben sein. Wenn sich die Welle zwischen der Strahlungsquelle und den Kanten befindet, ist der Abstand R in den vorstehenden Gleichungen der Abstand zwischen dem Spalt und dem Brennpunkt.In an equivalent embodiment, the lens can also be positioned between the radiation source and the edges, and the wave radiation that hits the lens (or a lens system), can diverge or be flat. When the wave is between the radiation source and the edges is located, the distance R is in the above Equations of the distance between the gap and the focal point.

Wenn ebene oder fast ebene Wellen auf die Kanten treffen, wird keine Linse gebraucht, um ein Fraun-hofersches Interferenzenmuster abzubilden, solange der Abstand R von den die gebeugten Wellen erzeugenden Kanten oder Grenzflächen zur Beobachtungsebene sehr viel grösser ist als w. Diese Voraussetzung irat bei Laborvornuchen fast immer q crlF Für das erfindungsgemäße Verfahren wird die Fraun-hofersche Beugung bevorzugt, weil zwischen den meßbaren Größen des Beugungsmusters und der Spaltweite eine einfache mathematische Beziehung besteht; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art Beugung begrenzt. Es ist insbesondere festzustellen, daß, wenn angenähert Fraun-hofersche Bedingungen vorliegen, durchaus brauchbare Muster ähnlicher Art entstehen. Während in diesem Fall die Minima keine Intensitäts-Nullstellen sind, zeigt ihre Veränderung doch deutlich die gemessene tageänderung an, wobei wiederum unter Inkaufnahme eines vernachlässigbar kleinen Fehlers die obigen Gleichungen benutzt werden können.If flat or almost flat waves meet the edges, there will be none Lens used to image a Fraunhofer interference pattern for as long is the distance R from the edges or interfaces producing the diffracted waves at the observation plane is much larger than w. This assumption applies Laboratory pre-examinations almost always q crlF For the method according to the invention Fraunhofer diffraction is preferred because between the measurable quantities of the There is a simple mathematical relationship between the diffraction pattern and the gap width; however, the invention is not limited to this type of diffraction. It is particular determine that, if Fraunhofer conditions are approximated, absolutely useful patterns of a similar kind arise. While in this case the minima are none Intensity zeros are, their change clearly shows the measured one day change, again at the expense of a negligibly small one Error the above equations can be used.

Es sollte weiterhin bemerkt werden, daß bei Verwendung von zwei geraden, parallelen Kanten zur Erzeugung gebeugter Wellen der größte Betrag des einfallenden Lichts in einer einzigen Richtung gebeugt wird, wodurch Intensitätsveränderungen im Interferenzmuster, welche auf Abstandsänderungen zwischen den Gegenständen oder Teilen, deren Kanten die Spaltöffnung bilden, maximiert werden.It should also be noted that when using two straight, parallel edges to produce diffracted waves the largest amount of the incident Light is diffracted in a single direction, causing changes in intensity in the interference pattern, which is based on changes in distance between objects or Parts whose edges form the gap opening are maximized.

Während für das System irgend eine geeignete elektromagnetische Strahlungsquelle benutzt werden kann, gibt es doch einige, welche bevorzugt werden. In erster Linie wird man im allgemeinen Licht- oder nahe dem Infrarotbereich arbeitende Strahlungsquellen benutzen, weil hierfür geeignete Detektoren zur Verfügung stehen. Im übrigen kann eine Strahlungsquelle mit kurzer Wellenlänge bei einigen Versuchs-oder Meßanordnungen eine bessere Empfindlichkeit für zu messende Lageänderungen aufweisen, allerdings auch einen geringeren Bereich.While any suitable source of electromagnetic radiation for the system can be used, there are some which are preferred. Primarily In general, light sources or radiation sources operating near the infrared range are used because suitable detectors are available for this. By the way, can a short wavelength radiation source in some experimental or measuring arrangements have a better sensitivity for changes in position to be measured, however also a lesser area.

Es wird zweitens im allgemeinen vorzuziehen sein, daß die Strahlungsquelle eine monochromatische Strahlung aussendet, deren Phase konstant ist und in einer bekannten Beziehung zu den die gebeugten Wellen erzeugenden Grenzflächen steht.Second, it will generally be preferable that the radiation source emits a monochromatic radiation whose phase is constant and in a known relationship to the interfaces generating the diffracted waves.

In der Praxis bestimmt der Grad der Verwirklichung dieser Bedingungen die Zahl der zuverlässig zu beobachtenden Streifen - ein Faktor, der sowohl den Bereich als auch die Empfindlichkeit der Abstandmessung betrifft. Im allgemeinen ergeben Laserstrahlungsquellen, und insbesondere Gaslaser, in beiderlei Hinsicht ausgezeichnete Leistungen. Einen schmalen FrEuen z- Licht aussendende Dioden (LED's) kommen ebenfalls für einige Anwendungen in Frage, wenn sie ausreichend monochromatisches und cohärentes Licht haben.In practice, the degree to which these conditions are achieved determines the number of reliably observable strips - a factor that affects both the Range as well as the sensitivity of the distance measurement. In general provide laser radiation sources, and in particular gas lasers, in both respects excellent services. Diodes (LED's) that emit light from a narrow window are also suitable for some applications if they are sufficiently monochromatic and have coherent light.

Eine geeignete Beugung der Wellenstrahlung kann durch Kanten oder andere Grenzflächen von Gegenständen aus praktisch jedem Material erhalten werden, wobei es sich bei diesen Gegenständen sowohl um sehr große Teile als auch dünne Folien handeln kann. Bisher wurden erfindungsgemäß die verschiedensten Dinge von großen Betonteilen bis zu Papierstreifen gemessen, woran die praktisch universelle Verwendbarkeit des neuen Verfahrens deutlich wird.A suitable diffraction of the wave radiation can be by edges or other interfaces of objects made of practically any material are obtained, these objects are both very large pieces and thin ones Slides can act. So far, according to the invention, the most varied of things have been large concrete parts measured up to strips of paper, what the practically universal Usability of the new process becomes clear.

Strahlenundurchlässige feste Körper sind nicht die einzigen Materialien, die zur Entstehung von gebeugter Strahlung an Grenzflächen benutzt werden können. Mittels der Erfindung lassen sich auch z.B. Verlagerungen eines Quecksilber-Meniskus in einem Glasrohr messen. Weiterhin kann auch eine Phasendiskontinuität in einer durchsichtigen Flüssigkeit oder einem festen Körper geeignete gebeugte Strahlung erzeugen.Radiopaque solids are not the only materials which can be used to generate diffracted radiation at interfaces. The invention can also be used, for example, to displace a mercury meniscus measure in a glass tube. Furthermore, a phase discontinuity in a diffracted radiation suitable for transparent liquid or a solid body produce.

Die Form der die Strahlung beugenden Grenzfläche kann in einigen Fällen die Intensitätsverteilung der gebeugten Strahlung beeinflussen, im allgemeinen aber nicht die Lage der Streifen, welche infolge der Zusammenwirkung mit anderen Wellen zustande kommt. Es wurde in Versuchen eine Vielzahl von Grenzflächenformen benutzt, von Rasierklingen-Schneidkanten bis zu zylindrischen Oberflächen mit einem Meter Durchmesser.The shape of the interface diffracting the radiation may in some cases affect the intensity distribution of the diffracted radiation, but in general not the position of the stripes, which is due to the interaction with other waves comes about. A variety of interface shapes have been used in experiments, from razor blade cutting edges to one meter cylindrical surfaces Diameter.

Die Möglichkeit, die unmittelbare Grenzfläche eines Testobjekts als Mittel zur Beugung von Strahlen zu be nutzen, derart, daß eine Änderung des Abstands zwischen dieser Grenzfläche und einem anderen beugenden Mittel, dessen Lage bekannt ist, festgestellt werden kann, ist ein enormer Vorteil, da das untersuchte Objekt nicht berührt zu werden braucht. Bei Vibrationsanalysen oder induktriellen Prüfverfahren an bewegten Produkten ist das Derührungslose Arbeiten z.B. unbedingte Voraussetzung.The ability to use the immediate interface of a test object as a Means to be used for diffraction of rays, such that a change in the distance between this interface and another diffractive means, the position of which is known is, can be ascertained, is a tremendous benefit as the examined object need not be touched. For vibration analyzes or industrial test methods Non-contact work, e.g. on moving products, is an absolute prerequisite.

Da die Erzeugung des Interferenzmusters im wesentlichen in einem Augenblick stattfindet, kann eine stroboskopische Beleuchtung benutzt werden. Indem z.B. eine modulierte Laser-Strahlungsquelle benutzt wird, können Muster, die einem Objekt in einer Stellung während einer Schwingung entsprechen, "eingefroren" werden oder in langsamer Bewegung beobachtet werden. Stroboskopische Beleuchtung kann auch die Stellung eines sich bewegenden Gegenstandsw z.B.Since the generation of the interference pattern is essentially instantaneous occurs, stroboscopic lighting can be used. For example, by adding a Modulated laser radiation source can be used to create patterns that reflect an object correspond to in a position during an oscillation, be "frozen" or observed in slow motion. Stroboscopic lighting can also do that Position of a moving object e.g.

auf einem Förderband, "einfrieren", um z.B. gemäß der Erfindung das Profil zu ermitteln.on a conveyor belt, to "freeze", for example according to the invention Determine profile.

Interferenzmuster können auf? an Ort und Stelle zu entwickelnden oder sonstigen fotografischen Filmen und dergleichen festgehalten werden, um danach die erforderlichen Daten mit bloßem Auge oder z.B. unter Zuhilfenahme von Mikrodichtemessern oder dergleichen zu ermitteln. Solche Unterlagen mit festgehaltenen Interferenzmustern haben bei Laborversuchen großen Wert, weil einerseits z.B. eine längere Belichtung eines Films die niedrige Leistung einer Strahlungsquelle ausgleichen kann und andererseits die Analyse anhand der Unterlagen oft einfacher ist als die Arbeit mit dem tatsächlichen Interferenzmuster.Interference patterns can on? to be developed on the spot or other photographic films and the like are recorded to then the required data with the naked eye or e.g. with the help of microdensity meters or the like to be determined. Such documents with recorded interference patterns are of great value in laboratory tests, because on the one hand, for example, a longer exposure a film can compensate for the low power of a radiation source and on the other hand analyzing the documents is often easier than working with the actual one Interference pattern.

Bei der Auswertung der Interferenzmuster nach Lage und Anzahl der Streifen mit bloßem Auge ist normalerweise die begrenzte Fähigkeit des Auges, die Minima des Musters zu erkennen, die hauptsächliche Fehlerquelle, und nicht das angewandte System zur Längenmessung z.B. der Abstände x oder s.When evaluating the interference pattern according to location and number of Streaking with the naked eye is usually the limited ability of the eye to do that To recognize minima of the pattern, the main source of error, and not the system used for length measurement, e.g. the distances x or s.

Wenn statt des bloßen Auges ein empfindliches Anzeige-oder Meßgerät benutzt wird, sinkt die Fehlermöglichkeit bei der Feststellung der Lage der Helligkeitsstreifen auf einen Punkt, wo die Längenmessung als Fehlerquelle etwa ebenso bedeutsam wird. Im Falle der Ausführung nach Fig.1 ist ein Fotodetektor 9 vorgesehen, der mittels eines Mikrometers lo über das Interferenzmuster 6 bewegt wird, wobei das Signal des Fotodetektors, also des die unterschiedliche Lichtintensität an den verschieden Stellen des Musters registrierenden Geräts, zu einem Verstärker 1i und dann zu einem anzeigenden Voltmeter 12 geleitet werden. Bei Einsatz eines 2 mm Watt He-Ne-Gaslasers als Strahlungsquelle, eines 20A PIN-Detektors vom Typ UDT, eines 8500 A Iai-Verstärkers Modell Intersil und eines Boekeler Präzisionsmikrometers sind sowohl die Erkennungsfehler als auch die Fehler der Längemessung so klein, daß es möglich ist, über einen weiten Bereich von w-Werten Änderungen dieser Größe zu ermitteln, die weniger als o,o15 Mikron betragen.If instead of the naked eye a sensitive display or measuring device is used, the possibility of errors in determining the position of the brightness strips is reduced to a point where length measurement is just as important as a source of error. In the case of the embodiment according to Figure 1, a photodetector 9 is provided, which means of a micrometer lo is moved over the interference pattern 6, the signal of the photodetector, so the different light intensity on the different Set the pattern registering device to an amplifier 1i, and then to a indicating voltmeter 12 are conducted. When using a 2 mm watt He-Ne gas laser as radiation source, a 20A PIN detector of the UDT type, an 8500 A Iai amplifier Model Intersil and a Boekeler precision micrometer are both the detection errors as well as the error of the length measurement so small that it is possible over a wide one Range of w-values to determine changes in this quantity that are less than o, o15 Microns.

Während des Betriebs wird der Detektor über den Bereich 2xns normalerweise über 1 bis 2 cm, bewegt, wobei das Mikrometer das Maß der Längsbewegung und der Zeiger des Voltmessers die Minima des Interferenzmusters anzeigen.During operation the detector is normally over the range 2xns about 1 to 2 cm, moved, where the micrometer is the amount of longitudinal movement and the The hands of the voltmeter indicate the minima of the interference pattern.

Wenn ein Detektor, wie z.B. der Detektor 9 nach Fig. 1, in einem bestimmten festen Winkel 0 angebracht wird, am festzustellen, wie viele Interferenzstreifen bei einer Ä:nderung von w diese Stelle passieren, kommen keine Fehler durch Längenmessung vor, da die zum Abtasten erforderliche Bewegung von der gemessenen Größe selbst ausgeführt wird.When a detector such as detector 9 of Fig. 1 is in a particular fixed angle 0 is attached to determine how many interference fringes if w pass this point, there are no errors due to length measurement because the movement required for scanning depends on the measured quantity itself is performed.

Indem die obigen Gleichungen 1 und 2 kombiniert werden, wird deutlich, daß der Detektor, wenn sich w ändert, ein einfach zu interpretierendes Ausgangssignal erzeugt, welches proportional sin2w ist. Dieses Ausgangssignal kann deshalb dazu benutzt werden, um Abstandsänderungen zu bestimmen, indem die Anzahl der Helligkeitsstreifen oder Teile davon, welche den Detektor passieren, gezählt werden. Daraus ergibt sich ein sehr einfaches Gerät mit einem linearen und "quasi-digitalen"elektroni8chen Ausgang.By combining equations 1 and 2 above, it becomes clear that when w changes the detector has an output signal that is easy to interpret generated which is proportional to sin2w. This output signal can therefore be used to determine changes in distance by adding the Number of brightness strips or parts of them that pass the detector, are counted. The result is a very simple device with a linear and "quasi-digital" electronic output.

Während des Verlaufs der Versuche mit dem vorstehend beschriebenen System wurde gefunden, daß neue und gut brauchbare asymmetrische Interferenzmuster erzeugt werden konnten, die gleichzeitig in zwei rechtwinklig aufeinander stehenden Richtungen gemessenen Abständen zweier Grenzflächen oder Teile proportional sind. Es wurde die Bezeichnung "Z-Faktor" geschaffen, um diese Muster und die darauf basierenden Vorrichtungen zu beschreiben.During the course of experiments with the one described above System has been found to be new and useful asymmetrical interference patterns could be generated, which are at right angles to each other in two Directions measured distances between two interfaces or parts are proportional. The term "Z-Factor" was created to describe these patterns and those based on them Describe devices.

In Fig. 2 ist der grundsätzliche Aufbau einer Z-Faktor-Meßanordnung dargestellt, die sich von dem Aufbau nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß die Gegenstände 20 und 21 mit den beiden die Strahlenbeugung erzeugenden Grenzflächen oder Xanten 22 und 23 sowohl in Fortpflanzungsrichtung der elektromagnetischen Strahlen um den Abstand Z als auch durch einen Querabstand w gemessen normal zur Fortpflanzungsrichtung der Strahlung, voneinander entfernt sind. Wenn die Grenzflächen oder Kanten durch die parallelen Strahlen eines Gaslasers 24 beleuchtet werden, entsteht ein asymmetrisches Interferenzmuster 25.2 shows the basic structure of a Z-factor measuring arrangement shown, which differs from the structure of FIG. 1 in that the Objects 20 and 21 with the two interfaces generating the diffraction of rays or Xanten 22 and 23 both in the direction of propagation of the electromagnetic rays measured by the distance Z as well as by a transverse distance w normal to the direction of propagation of radiation, are distant from each other. When the interfaces or edges through If the parallel beams of a gas laser 24 are illuminated, an asymmetrical one is created Interference pattern 25.

Es wurde gefunden, daß eine der obigen Gleichung 2 entsprechende Gleichung für diese Situation geschrieben werden kann, nämlich wobei Intensitätsminima vorkommen, wann immer ß = # 2#, 3#, usw. ist. Diese Gleichtung wird auf die Gleichung 2 zurückgeführt, wenn z = 0 ist.It has been found that an equation corresponding to Equation 2 above can be written for this situation, viz where intensity minima occur whenever ß = # 2 #, 3 #, etc. This equation is reduced to Equation 2 when z = 0.

Die Analyse der Intensitätsverteilung im Interferenzmuster als eine Funktion von e erlaubt deshalb die Berechnung von we und z1, indem die Gleichung 11 benutzt wird. Diese Möglichkeit, Abstände in zwei rechtwinklig aufeinanderstehenden Richtungen zu bestimmen, indem ein Laserstrahl und ein Interferenzmuster benutzt wird, ist die besondere Eigenschaft der Erfindung.The analysis of the intensity distribution in the interference pattern as one Function of e therefore allows the computation of we and z1 by using the equation 11 is used. This possibility of spacing in two at right angles to each other Determine directions using a laser beam and an interference pattern is the special characteristic of the invention.

Bevor die charakteristischen Eigenschaften des Interferenzmusters im Detail erörtert werden, ist es angebracht, Gleichung 11 noch einmal wie folgt zu schreiben (we sin # + 2z1 sin² #/2) wobei davon ausgegangen wird, daß die positive #-Richtung diejenige ist, welche auf der Seite der Z-Achse liegt, wo sich die erste bestrahlte Grenzfläche befindet.Before discussing the characteristics of the interference pattern in detail, it is appropriate to rewrite Equation 11 as follows (we sin # + 2z1 sin² # / 2) where it is assumed that the positive # direction is that which is on the side of the Z-axis where the first irradiated interface is located.

Im Bereich kleiner Winkel, wo sin e = x/R ist reduziert sich die Gleichung 12 auf (W/R) we + x2 z1) (13) 2R² Da ganze Vielfache von, multipliziert mit der Indexvariablen ß die Lage von Streifenminima angeben, ist offensichtlich, daß der Streifenabstand in der positiven X-Richtung als eine Funktion von X abnimmt und für große Werte von xl in der Tat ein geringer Abstand vorhanden ist, da x1 den zweiten Ausdruck der Gleichung 13 überwiegen lässt.In the area of small angles, where sin e = x / R, equation 12 is reduced to (W / R) we + x2 z1) (13) 2R² Since integer multiples of multiplied by the index variable β indicate the location of stripe minima, it is evident that the stripe spacing decreases in the positive X direction as a function of X and for large values of xl, there is indeed a small margin since x1 makes the second term of equation 13 predominate.

Die Betrachtung der Gleichung 13 zeigt jedoch weiterhin, daß auf der -x Seite der Z-Achse für alle Werte von z1 und bei bei denen ß = O-ist, eine Knotenstelle Xnode liegt, und Helligkeitsstreifen nähern sich dieser Stelle oder weichen davon zurück genauso wie bei der Z-Achse (wo ß auch Null ist).However, consideration of equation 13 continues to show that on the -x side of the Z-axis for all values of z1 and for which ß = O-, a node Xnode is located, and stripes of brightness are approaching or departing from this point back just as with the Z-axis (where ß is also zero).

Bei dieser Knotenstelle hat die Intensität jedoch ein Minimum,da es hier keine überlagerte ungebeugte Hintergrundstrahlung gibt.At this nodal point, however, the intensity has a minimum because it there is no superimposed undiffracted background radiation here.

In der Darstellung nach Fig. 2 ist der Knoten nicht sichtbar, weil er bei einem x-Wert liegt, der durch das Teil 21 von den an der Kante oder Grenzfläche 22 gebeugten Strahlen abgeschirmt ist. Eine solche Maskierung des Knotens ist nicht gegeben, wenn, wie gemäß Fig. 4 ein für die elektromagnetische Strahlung bestimmter Wellenlänge durchlässiges Teil benutzt wird.In the illustration according to FIG. 2, the node is not visible because it is at an x-value determined by part 21 from those at the edge or interface 22 diffracted rays is shielded. Such a masking of the node is not given when, as shown in FIG. 4, a certain for the electromagnetic radiation Wavelength permeable part is used.

Im Bereich zwischen der Knotenstelle und der Mittellinie des Musters bei x = 0 ist der Intensitätsstreifenabständ verhältnismäßig groß, wenn die Summe der we und z1-Ausdrücke in der Gleichung 13 klein ist. Negative Ordnungsnummern lauten 1, 2..., n-1..., 2, 1 zwischen der Z-Achse und dem Knoten. Die Ordnungsnummern werden positiv bei negativen Werten von x, deren Größe die von Xnode übersteigt.In the area between the knot and the center line of the pattern at x = 0 the intensity strip spacing is relatively large if the sum the we and z1 terms in Equation 13 are small. Negative serial numbers are 1, 2 ..., n-1 ..., 2, 1 between the Z-axis and the node. The serial numbers become positive for negative values of x whose size exceeds that of Xnode.

Wegen des im Bereich zwischen den Knoten möglichen großen Streifenabstands, sogar bei Vorliegen verhältnismäßig großer z1-Werte, wird normalerweise dieser Bereich als derjenige ausgewählt, in dem die Streifenbewegungen ermittels werden. Diese Bewegungen sind im allgemeinen in diesem Bereich für'jede gegebene Änderung von w0 oder z1 größer als irgendwo anders im Muster.Because of the possible large strip spacing in the area between the nodes, even with relatively large z1 values, this range is normally selected as the one in which the stripe motions are determined. These Movements are generally in this range for any given change in w0 or z1 larger than anywhere else in the pattern.

Wie bereits oben festgestellt, können sowohl We und z1 ermittelt werden, wenn die x-Werte, bei denen irgendwelche zwei besonderen Streifenordnungen liegen, festgestellt sind, weil dann die Lösung von zwei gleichzeitigen Gleichungen 14 möglich ist. Wenn z.B. ein Streifen 5. Ordnung bei x = + 3mm liegt, während ein Streifen der Ordnung n = -1 bei x = - 3mm liegt, dann ist für R = 1 Meter und # = 0,6328 Micron We = 0,6328 mm und z1 = 281,2mm.As stated above, both We and z1 can be determined, if the x-values at which there are any two particular stripe orders, are established because then the solution of two simultaneous equations 14 is possible is. For example, if a 5th order stripe is at x = + 3mm, while a stripe of order n = -1 is x = - 3mm, then for R = 1 meter and # = 0.6328 Micron We = 0.6328 mm and z1 = 281.2 mm.

Es wurde gefunden, daß die hauptsächliche Brauchbarkeit der hier beschriebenen "Z-Faktor-Anordnung" darin besteht, daß sie einen großen Zwischenabstand zwischen den vermessenen Grenzflächen zuläßt, wodurch sich unbeabsichtigte Berührungen zwischen den Teilen mit den Grenzflächen, z.B. infolge Uberlastung oder unvorhergesehener Bedingungen, vermeiden lassen. Von ganz wesentlicher Bedeutung ist, ob sich Änderungen des Querabstands we in der X-Richtung quer zur Strahlungsrichtung mit derselben Genauigkeit und Empfindlichkeit messen lassen, wie bei der Standardanordnung nach Fig. 1 oder nicht.It has been found that the primary utility of those described herein "Z-factor arrangement" consists in having a large spacing between allows the measured boundary surfaces, whereby unintentional contacts between the parts with the interfaces, e.g. as a result of overloading or unforeseen Conditions, let avoid. It is very important whether there are changes of the transverse distance we in the X direction transversely to the radiation direction with the same Have the accuracy and sensitivity measured as with the standard arrangement Fig. 1 or not.

Indem in Gleichung 13 we wie folgt isoliert wird: Rn # zx we = - (14) x 2R und nach x differenziert wird, ergibt sich Somit ergibt sich für gleiche Fehler # x bei der Messung der Lage vom Helligkeitsstreifen im Falle der "Z-Faktor-Anordnung" derselbe Fehler ä We wie im regulären Fall, wo z1 = 0 ist. Die Fehler # x sind in vielen Fällen geringer als 0,03mm, sogar wenn das Muster mit bloßem Auge untersucht wird, und es ergeben sich ins Werte von unter 0,01 Micron, wenn typische Werte von We und x benutzt werden. Die Tatsache, daß We bei genilgendem Abstand der Grenzflächen in der z-Richtung kleingehalten werden kann und große Streifenbewegungen ß x im Bereich zwischen den Knoten ausgenützt werden können, ist ein Hauptmerkmal der hier besprochenen Anordnung.By isolating we in equation 13 as follows: Rn # zx we = - (14) x 2R and differentiating according to x, we get Thus, for the same error # x when measuring the position of the brightness strip in the case of the "Z-factor arrangement", the same error We results as in the regular case, where z1 = 0. The errors # x are in many cases less than 0.03 mm, even when the pattern is examined with the naked eye, and result in values of less than 0.01 microns when typical values of We and x are used. The fact that We can be kept small with a sufficient spacing of the boundary surfaces in the z-direction and that large strip movements β x can be used in the area between the nodes is a main feature of the arrangement discussed here.

Ähnliche Beziehungen zu Gleichung 10 werden durch Berücksichtigung der Gleichungen 11 und 7 erhalten, nämlich wobei angenommen wird, daß x und # z monoton größer oder kleiner werden. Für z = 0 wird die Gleichung 11 und für x = 0, Die Gleichung 17 ist offensichtlich. dieselbe wie die Gleichung 10, und dies bedeutet, daß unabhängig davon, wie asymmetrisch das Interferenzmuster ist, infolge von von Null verschiedenen z1-Werten die Zahl der Helligkeitsstreifen, welche bei einer bestimmten Verlagerung rx eine bestimmte Winkelstellung 8d passiert, dieselbe ist.Similar relationships to Equation 10 are obtained by considering Equations 11 and 7, viz assuming that x and # z become monotonically larger or smaller. For z = 0, equation 11 becomes and for x = 0, Equation 17 is obvious. the same as equation 10, and this means that regardless of how asymmetrical the interference pattern is, due to z1 values other than zero, the number of brightness strips which passes a certain angular position 8d with a certain displacement rx is the same.

Die Gleichung 18 zeigt an, daß sich eine nur auf S z beziehende Streifenbewegung ergibt, wenn # x = 0 ist. Es kann, mit anderen Worten, eine nur z-Veränderungen messende Anordnung geschaffen werden, deren Zählempfindlichkeit jedoch beträchtlich geringer ist als im # x-Fall, wie aus einem Vergleich der Gleichungen 16 und 17 für normal er weise in der Praxis benutzte kleine Winkel o ersichtlich ist. Der Bereich ist jedoch sehr viel besser und Abstände bis zu einem halben Meter konnten bestimmt werden, bevor der Streifen abstand zu klein wurde, um von dem benutzten Detektorsystem noch aufgelöst werden zu können.Equation 18 indicates that there is stripe motion related only to S z results when # x = 0. In other words, it can only be a z-change measuring arrangement are created, but their counting sensitivity is considerable is less than in the # x case, as from a comparison of equations 16 and 17 for small angles normally used in practice o can be seen. Of the However, the range is much better and distances of up to half a meter could be achieved be determined before the strip spacing became too small to be used by the Detector system can still be resolved.

Die Gleichung 16 kann alsBasis für eine Vorrichtung zur Bestimmung von Lageänderungen sowohl in der x- und z-Richtung benutzt werden, wobei nur eine einfache Ausrüstung gebraucht wird, nämlich zwei Detektoren 27 und 28, die gemäß Fig.2 in den Winkelstellungen + #d und #d angeordnet werden. Da der Wert von sin e im Bereich #d>0, §d<Q negativ ist, ergibt sich die Anzahl der sich bei Od) ° vorbeibewegenden Streifen zu Neu ( + ) = + (i-cos O ) + J x j sin 9 und bei °d 0 ° 1(19) = = zuz tl-cos g - Jx sin 9 Da man N#d (+), und N#d (-) die die Anzahl der bei gegebenen Verschiebungen #x und #z an den Stellen, wo die Detektoren angeordnet sind, vorbeilaufenden Streifen darstellen, messen kann, lassen sich die Gleichungen (19) lösen und damit diese Verschiebungen ermitteln.Equation 16 can be used as the basis for a device for determining changes in position both in the x and z directions, with only simple equipment being required, namely two detectors 27 and 28, which, according to FIG. 2, are in the angular positions + #d and #d are arranged. Since the value of sin e in the range #d> 0, §d <Q is negative, the number of strips moving past at Od) ° results in New (+) = + (i-cos O) + J xj sin 9 and at ° d 0 ° 1 (19) = = zuz tl-cos g - Jx sin 9 Since one can measure N # d (+) and N # d (-), which represent the number of stripes passing at the points where the detectors are arranged for given displacements #x and #z, the equations ( 19) and thus determine these displacements.

Während jeder der beiden Detektoren 27 und 28, die bei den + Winkeln + od angeordnet sind, bei einer gegebenen Verschiebung J d ( jz=O) gemäß Gleichung 19 dieselbe Anzahl Streifen vorbeilaufen sieht, sieht er doch im allgemeinen nicht gleichzeitig denselben Streifenbereich. Im einzelnen besteht nach Gleichung (10) zwischen ihren Ausgangssignalen 2#z1 eine Phaseverschiebung von (1 - cos#). Wenn # somit z1 so gewählt wird, daß es gleich # ist 4(1-cos G) oder ein ungerades Vielfaches davon, wird eine 90°-Phasenverschiebung der Detektorsignale erreicht. Bei dem Beispiel nach Fig. 2, wo sin g = 0,425, cos o = 0,905 und #= = 8500A sind, würde bei z; = 3,58 Micron (oder einem ungeraden Vielfachen davon) diese Bedingung erreicht.During each of the two detectors 27 and 28, those at the + angles + od are arranged, for a given displacement J d (jz = O) according to equation 19 sees the same number of stripes passing by, he generally does not see it at the same time the same strip area. In detail, according to equation (10) a phase shift of (1 - cos #) between their output signals 2 # z1. if # thus z1 is chosen so that it is equal to # 4 (1-cos G) or an odd multiple of this, a 90 ° phase shift of the detector signals is achieved. In the example according to Fig. 2, where sin g = 0.425, cos o = 0.905 and # = = 8500A, at z; = 3.58 microns (or an odd multiple thereof) achieves this condition.

Diese Möglichkeit der Phasenverschiebung um einen Quadranten, erreicht durch geeignete Einstellung von z, hat große Bedeutung, weil sie die Konstruktion eines quasi digitalen, Streifen zählenden Geräts zur Messung von Verschiebungen # x gestattet, welches sowohl die Fähigkeit hat, in zwei Richtungen zu zählen als auch die Fähigkeit, die gezählten Größen zu multiplizieren, wozu lediglich eine geeignete, die Multiplikationen durchführende Schaltung gehört, die bei ähnlichen Geräten, wo die Quadratur von Phasensignalen eine Rolle spielt, üblich ist.This possibility of phase shifting by one quadrant is achieved by appropriately setting z, is of great importance because it is the construction a quasi-digital, strip-counting device for measuring displacements # x allows which has both the ability to count in two directions and also the ability to multiply the counted quantities, including just one suitable circuit performing the multiplications belongs to that for similar Devices where the quadrature of phase signals plays a role is common.

Der Abstand der Gegenstände in der Z-Richtung kann auch deshalb nützlich sein, weil er erlaubt, dass ein Gegenstand innerhalb einer Kammer unter besonderen Bedingungen gehalten wird, während der andere sich außerhalb der Kammer befindet. Diese Bedingung kann sich z.B. bei der Erforschung thermischer Ausdehnungen, Schrumpfungen etc.The spacing of the objects in the Z direction can also be useful because of this be because he allows an object to be within a chamber under special Conditions while the other is outside the chamber. This condition can arise e.g. when researching thermal expansion, shrinkage Etc.

ergeben, wobei eine Kante der untersuchten Objekte sich in der Kammer befindet.result, with an edge of the examined objects in the chamber is located.

Ebenfalls in Fig. 2 ist der Fall dargestellt, wo sich die Grenzflächen oder Kanten beider Gegenstände auf derselben Seite der Mittellinie des Interferenzmusters befinden. Dies ist der Fall, wenn beispielsweise ein Gegenstand 26 mit einer Kante 29 den Gegenstand 21 mit der Kante 23 ersetzt.Also in Fig. 2 the case is shown where the interfaces or edges of both objects on the same side of the center line of the interference pattern are located. This is the case, for example, when an object 26 has an edge 29 replaces the object 21 with the edge 23.

Ebenso wie bei dem vorigen Fall ist hier we der Abstand der Kanten in'der x-Richtung. Positive Werte von we bedeuten, daß die Kante 29 in gewohnter Weise vom Laserstrahl getroffen wird. Es sollte jedoch bemerkt- werden, daß auch über einen kleinen negativen Bereich von w-Werten brauchbare Streifenmuster erhalten werden, obgleich in diesem Fall die Kante 29 durch die an der Kante 22 gebeugten Stahlen beleuchtet wird.As in the previous case, we is the distance between the edges in the x direction. Positive values of we mean that the edge 29 is more familiar Way is hit by the laser beam. It should be noted, however, that too Obtain useful stripe patterns over a small negative range of w values although in this case the edge 29 is bent by the edges at the edge 22 Stahlen is illuminated.

Das Muster 31, welches bei dieser zuletzt genannten einseitigen Anordnung der Gegenstände entsteht, zeigt keine Streifen zwischen dem Knoten und der Mittellinie und kann oder kann auch nicht den Knoten selbst (Punkt PN in Fig. 2) haben. Da der Gegenstand 26 an der Kante 22 gebeugte Strahlung abhält, hat das Muster keine Streifen auf der + §Seite. Die Streifen sind aber trotzdem noch aus zuwerten, insbesondere diejenigen, welche der Z-Achse am nächsten liegen, den größten Zwischenabstand haben, sich bei Änderungen Xx oder dz am meisten bewegen und auch am hellsten sind, weil sich die an einer Grenzfläche gebeugte Strahlung in dem der Z-Achse nächsten Bereich konzentriert.The pattern 31, which in this last-mentioned one-sided arrangement the object arises shows no stripes between the knot and the center line and may or may not have the node itself (point PN in Figure 2). Since the Object 26 blocks radiation diffracted at edge 22, the pattern has no stripes on the + § side. The stripes are still worth evaluating, especially those closest to the Z-axis have the greatest distance between them, move the most with changes Xx or dz and are also the brightest, because the radiation diffracted at an interface is in the area closest to the Z-axis concentrated.

Es wird bei der Behandlung dieser Z-Faktor-Situationen bemerkt, daß sich'die Streifen im Bereich nahe Z- 0 ebenso stark oder stärker bewegen als die bei größeren Winkeln G.It will be noted in dealing with these Z-factor situations that the stripes in the area near Z- 0 move as strongly or more strongly than the at larger angles G.

Eine andere Situation, bei der das Messen von Lageänderungen 5x zwischen Gegenständen, deren Kanten in z-Richtung auseinanderliegen nützlich ist, ist die Bestimmung von Winkeln. Wenn z.B. I x gemäß der Erfindung zu 0,1 Micron bestimmt worden ist bei einem Abstand von 10 cm, folgt daraus eine Winkelbemessung in Bogeneinheiten von 10 Dies ist eine Genauigkeit, die sonst nur mit großen, teuren und schwierig zu handhabenden Systemen mit Autokollimationsfernrohren erreicht wird.Another situation where measuring changes in position 5x between Objects, the edges of which are apart in the z-direction, is useful Determination of angles. For example, when I x is determined to be 0.1 micron in accordance with the invention has been at a distance of 10 cm, an angle measurement follows from this in arc units out of 10 This is an accuracy that is otherwise only available with large, expensive and difficult manageable systems with autocollimation telescopes is achieved.

Es ist im wesentlichen eine äquivalente Ausführung zu der Kombination. der Kanten 20 und 26, wenn in der Ebene A-A mitten zwischen 20 und 26 ein flacher Spiegel angeordnet wird, der Strahlen auf den Gegenstand 20 zurückwirft. In diesem Fall bestimmt die Winkelstellung des Spiegels mit bezug auf den Laserstrahl die Größe und diese Winkel stellung kann deshalb ebenfalls mit der unmittelbar vorstehend erwähnten Genauigkeit gemessen werden. Man beachte, daß die Winkel stellung auch durch den Index vom Beugungsgradienten bestimmt werden kann: und auch diese Gradienten selbst wiederum können aus der Änderung im -Interferenzmuster gemessen werden.It is essentially an equivalent implementation to the combination. of the edges 20 and 26, if in the plane A-A in the middle between 20 and 26 a flat one Mirror is arranged, which reflects rays on the object 20. In this The case determines the angular position of the mirror with respect to the laser beam Size and this angular position can therefore also be compared to that immediately above mentioned accuracy can be measured. Note that the angular position also can be determined by the index of the diffraction gradient: and also these gradients themselves, in turn, can be measured from the change in the interference pattern.

Während Veränderungen von We und/oder z1 meistens zwischen Grenzflächen von zwei verschiedenen Teilen oder Gegenständen gemessen werden, ist die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt. Es können sich z.B. die Grenzflächen 22 und 29 an demselben Teil befinden, z.B. an einem extrudierten Profil, welches in Richtung der Y-Achse aus der Zeichnungsebene herausläuft. In diesem Fall wäre das Muster 31 in einem bestimmten Augenblick eine Funktion von we und z1, wobei Differenzen der X- und Z-Koordinaten bei dem jeweiligen Querschnitt des extrudierten Strangs durch die Beleuchtung des Lasers 24 aufgezeigt werden.During changes in We and / or z1 mostly between interfaces be measured from two different parts or objects is the invention not limited to this case. For example, the interfaces 22 and 29 are on the same part, e.g. on an extruded profile pointing in direction the Y-axis runs out of the plane of the drawing. In this case the pattern would be 31 at a certain moment a function of we and z1, where differences the X and Z coordinates for the respective cross section of the extruded strand can be shown by the illumination of the laser 24.

Wenn die z 1-Werte genügend klein sind, ist der zweite Teil der Gleichung 14 im Verhältnis zum ersten Teil klein. Unter diesen Bedingungen und bei Benutzung eines Musters wie das in Fig. 2 mit 25 bezeichnete, ist We ungefähr gleich 2R n # , wobei sowohl positive und negative x-Werte zur (X+ + X-) selben Ordnungsnumer gemessen werden. Das ist für die Praxis nützlich, da we sehr schnell bestimmt werden kann, ohne daß man sich darum kümmern müßte, wie groß z1 ist (also ohne daß zwei gleichzeitige Gleichungen zweiter Ordnung gelöst werden müßten).If the z 1 values are small enough, the second part of the equation is 14 small in relation to the first part. Under these conditions and when in use of a pattern like that labeled 25 in Figure 2, We is approximately equal to 2R n #, with both positive and negative x-values for (X + + X-) the same order number be measured. This is useful in practice as we can be determined very quickly can without having to worry about how large z1 is (i.e. without two simultaneous second order equations would have to be solved).

Gemäß der Erfindung kann eine beugende Kante oder ein flacher Spiegel, der zwischen den Grenzflächen 22 und 23 (oder 22 und 29) angeordnet ist, dazu benutzt werden, sowohl die an der Kante 22 gebeugte Strahlung als auch die von der Strahlungsquelle auf die Kante 29 geworfene Strahlung abzulenken. Dies hat besonderen Nutzen, wenn die beiden Grenzflächen die Kanten eines flachen Gegenstands bilden; oder bei einem Gegenstand, bei dem die eine Grenzfläche gegenüber der anderen durch einen mittleren Bereich abgeschirmt bzw. verdunkelt ist.According to the invention, a diffractive edge or a flat mirror, which is arranged between the interfaces 22 and 23 (or 22 and 29) is used for this purpose both the radiation diffracted at the edge 22 and that from the radiation source to deflect radiation thrown onto the edge 29. This has particular use, though the two interfaces form the edges of a flat object; or at one Object in which one boundary surface is opposite to the other through a middle one Area is shielded or darkened.

Fig. 3 zeigt ein solches Beispiel. Es ist in diesem Fall erwünscht, die Breite d eines Stahl streifens 40, der in der Y-Richtung aus der Zeichenebene läuft, zu messen.Fig. 3 shows such an example. In this case it is desirable the width d of a steel strip 40 extending in the Y-direction from the plane of the drawing running to measure.

Ein Laserstrahl 41 eines Gaslasers 42 beleuchtet die Kante 43 des Streifens. Der ungebeugte Teil des Laserstrahls und die an der Kante 43 gebeugte Strahlung werden durch einen ebenen Spiegel 44 reflektiert, der so angeordnet ist, daß er die Strahlung in der Weise zurückwirft, daß anW der anderen Streifenkante 45 nochmals eine gebeugte Strahlung erzeugt wird, die zusammen mit der ersten gebeugten Strahlung ein Interferenzmuster 46 bildet.A laser beam 41 from a gas laser 42 illuminates the edge 43 of the Strip. The undiffracted part of the laser beam and the part that is diffracted at the edge 43 Radiation is reflected by a plane mirror 44 which is arranged so that it reflects the radiation in such a way that at the other edge of the strip 45 a diffracted radiation is generated again, which is diffracted together with the first Radiation forms an interference pattern 46.

Das Muster 46 ist dem Muster 25 nach Fig. 2 äquivalent, wie sich ergibt, wenn man berücksichtigt, daß sich die virtuelle Lage der Kante 43 bei 50 befindet. Sowohl als auch z1 sind eine Funktion der Streifenbreite und der Orientierung des Spiegels mit bezug auf den Streifen und den Laserstrahl. Bei dem symmetrischen Beispiel nach Fig.3 liegen die Verhältnisse insofern einfach, als we und zt eine-Funktion von d und des Abstands des Streifens vom Spiegel, angegeben als h, sind. Auf jeden Fall ist die räumliche Beziehung zwischen dem Laserstrahl und dem Spiegel konstant, und die Bestimmung von We und z1 aus dem Interferenzmuster erlaubt immer die Berechnung der Streifenbreite, wenigstens solange, wie die Orientierung des Streifens mit bezug auf den Spiegel bekannt ist oder wenigstens annähernd konstant bleibt.The pattern 46 is equivalent to the pattern 25 according to FIG. 2, as follows: if one takes into account that the virtual position of the edge 43 is at 50. Both and z1 are a function of the stripe width and the orientation of the Mirror with respect to the strip and the laser beam. In the symmetrical example According to Figure 3, the relationships are simple in that we and zt are a function of d and the distance of the stripe from the mirror, indicated as h. In any Case, the spatial relationship between the laser beam and the mirror is constant, and the determination of We and z1 from the interference pattern always allows the calculation the width of the strip, at least as long as the orientation of the strip is related on the mirror is known or at least remains approximately constant.

Wenn in Fig. 3 h konstant ist, gehen alle Änderungen des Interferenzmusters auf Schwankungen der Streifenbreite d zurück. Wie gezeigt, verursacht bei einem Laserstrahl-Einfallwinkel von 450 eine bestimmte Änderung von d um d eine Veränderung von we um 0707d. Za ändert sich um einen ähnlichen Betrag, wodurch eine viel geringere Änderung im Muster verursacht wird als durch eine ähnliche Änderung von We und deshalb reflektiert werden kann.In Fig. 3, when h is constant, all changes in the interference pattern go due to fluctuations in the strip width d. As shown, caused in one Laser beam incidence angle of 450 a certain change in d by d a change by we at 0707d. Za changes by a similar amount, making a much smaller amount Change in pattern is caused by a similar change in we and therefore can be reflected.

Wenn also Änderungen der Streifenbreite ermittelt werden sollen, wird nur ein Detektor 55 benötigt, um Änderungen des Musters zu ertasten, auf denen sich die Änderungen der Streifenbreite unter Benutzung der vorstehenden Gleichungen berechnen lassen.So if changes in the stripe width are to be determined, only one detector 55 is required to detect changes in the pattern on which there are calculate the changes in stripe width using the equations above permit.

Es versteht sich, daß der Spiegel 44 auch durch ein System einer Mehrzahl von Spiegeln oder ein anderes geeignetes strahlenbrechendes Element oder eine Mehrzahl derartiger Elemente, wie z.B. ein Prisma oder einen Keil, ersetzt werden kann. In der Tat können auch Strahlen leiter der Faseroptik vom Typ mit unterschiedlichem Index, wie z.B. der "SELFOC Laser.Guide" benutzt werden, um die einfallende LasersUahlung und die zuerst gebeugte Strahlung umzukehren und auf den Bereich der zweiten Grenzfläche (45 in Fig. 3) zu lenken.It will be understood that the mirror 44 can also be formed by a system of a plurality of mirrors or another suitable refractive element or a plurality such elements, such as a prism or a Wedge, replaced can be. In fact, fiber optics can also be of the different types Index, such as the "SELFOC Laser.Guide", can be used to indicate the incident laser beam and reversing the first diffracted radiation and onto the region of the second interface (45 in Fig. 3) to steer.

Man beachte, daß das System nach Fig. 3 gegenüber seitlichen Verschiebungen unempfindlich ist, d.h. Verschiebungen parallel zum Streifen. Das System funktioniert, solange die beiden Streifenkanten genügend beleuchtet werden.Note that the system of Fig. 3 is subject to lateral displacements is insensitive, i.e. displacements parallel to the strip. The system works as long as the two strip edges are sufficiently illuminated.

Es sei weiterhin bemerkt, daß im Falle, wenn die relative Lage der beiden Grenzflächen bekannt ist, das Gerät nach Fig. 3 auch dazu benutzt werden kann, den Abstand h oder eine andere Winkel- oder Abstandsbeziehung zu bestimmen, die gleichfalls aus dem Interferenzmuster gewonnen werden können.It should also be noted that in the case where the relative position of the both interfaces is known, the device according to FIG. 3 can also be used for this purpose can determine the distance h or another angle or distance relationship, which can also be obtained from the interference pattern.

Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung, wobei eine Strahlung an der Grenzfläche eines Gegenstands gebeugt wird, die einen sehr viel größeren Krümmungsradius hat als bisher oben beschrieben.Fig. 4 shows the application of the invention, where radiation indicates the interface of an object is bent, which has a much larger radius of curvature has as previously described above.

Wenn eine elektromagnetische Strahlung, wie z.B. ein Laserstrahl 75, eine Grenzfläche eines zylindrischen Gegenstands mit einem beachtlichen Krümmungsradius, z.B. die Grenzfläche 76 eines Teils 77, beleuchtet, wird ein Teil der Strahlung reflektiert und ein anderer Teil gebeugt. Im Schattenbereich (in Fig. 4 im Bereich von -x) erscheint dann nur die gebeugte Strahlung, und der Winkelbereich, in welchem sich diese gebeugte Strahlung einstellt, ist umgekehrt proportional dem Krümmungsradius.When electromagnetic radiation, such as a laser beam 75, an interface of a cylindrical object with a considerable radius of curvature, e.g. the interface 76 of a part 77, illuminated, becomes part of the radiation reflected and another part bent. In the shadow area (in Fig. 4 in the area from -x) then only the diffracted radiation appears, and the angular range in which this diffracted radiation occurs is inversely proportional to the radius of curvature.

In dem offenen Bereich (+x) existiert sowohl reflektierte als auch gebeugte Strahlung, wobei die erstere überall, aber mit Ausnahme im Bereich kleiner Winkeln, überwiegt.In the open area (+ x) both reflected as also diffracted radiation, the former everywhere but with the exception in the area small angles, predominates.

Der Winkelbereich, innerhalb dessen reflektierte Strahlung überwiegt, ist ebenfalls umgekehrt proportional dem Krümmungsradius.The angular range within which reflected radiation predominates, is also inversely proportional to the radius of curvature.

Somit ergibt sich, daß, je größer der Krümmungsradius, desto kleiner der Winkelbereich + O der benutzt werden kann. Innerhalb dies brauchbaren Bereichs sind die Helligkeitsstreifen jedoch durchaus denen nach Fig. 1 bis 3 ähnlich und deshalb auszuwerten.Thus, it follows that the larger the radius of curvature, the smaller the angular range + O that can be used. Within this useful range However, the brightness strips are quite similar to those according to FIGS. 1 to 3 and therefore evaluate.

Es können auch gebeugte Strahlen von zwei zylindrischen Grcnzflächen benutzt werden, um ein Interferenzmuster gemäß der Erfindung abzubilden, obgleich nach der blichen Anordnung Kombination mit einer keilförmigen Grenzfliche vorgesehen ist, wie z.B. in Fig. 4 mit einer Grenzfläche 80 eines gestrichelten Teils 81, -woraus ein symmetrisches Muster ähnlich Fig. 1 resultiert. Es kann auch die Kombination mit einem ebenfalls in Fig. 4 gestrichelt eingezeichneten Teil 83 mit einer Grenzfläche oder Kante 82 vorgesehen sein, welche Anordnung zu einem asymmetrischen Muster vom Z-Faktor-Typ nach Fig. 2 führt.There can also be diffracted rays from two cylindrical boundary surfaces can be used to map an interference pattern in accordance with the invention, albeit Combination with a wedge-shaped border area provided according to the usual arrangement is, as for example in Fig. 4 with an interface 80 of a dashed part 81, -what a symmetrical pattern similar to FIG. 1 results. It can also be the combination with a part 83, also shown in dashed lines in FIG. 4, with an interface or edge 82 may be provided, which arrangement to an asymmetrical pattern from Z-factor type according to Fig. 2 leads.

Wenn mit der Z-Faktor-Anordnung gearbeitet wird, ist es im allgemeinen vorzuziehen, die keilförmige Grenzfläche weiter weg vom Laser anzuordnen als die zylindrische Grenzfläche (in Fig. 4 ist es, was die Teile 83 und 77 anbetrifft, umgekehrt dargestellt), da dann das keilförmige Teil dazu benutzt werden kann, um die von der zylindrischen Oberfläche reflektierte Strahlung zurückzuhalten. Gemäß Fig. 4 ist ein Teil 85 mit einer Kante 86 in dieser letztgenannten vorteilhaften Lage -angeordnet.When working with the Z-factor arrangement, it is generally it is preferable to locate the wedge-shaped interface further away from the laser than that cylindrical interface (in Fig. 4, as far as parts 83 and 77 are concerned, shown reversed), since then the wedge-shaped part can be used to to retain the radiation reflected from the cylindrical surface. According to Fig. 4 is a part 85 with an edge 86 in this latter advantageous one Location -arranged.

Wenn das Teil 84 transparent ist, z.B., wie gezeigt, ein dünner Mikroskopischlitten, dann werden keine an der Grenzfläche 76 gebeugten Strahlen zurückgenalten. In diesem Fall wird ein Interferenzmuster 90 mit Knoten im Streifenmuster erzeugt, wobei die Lage des Knotens anode eine Funktion sowohl von we als auch Z1 ist. Für einen bestimmten Wert von z1 ist Xnode umgekehrt proportional we und kann deshalb gemessen werden, um danach we zu bestimmen. Alternativ kann, wenn we bekannt ist, zi durch Ermittlung von anode bestimmt werden, und für einen festen Wert von we ist xnode umgekehrt proportional z1.If the part 84 is transparent, e.g., as shown, a thinner Microscope slide, then no beams diffracted at the interface 76 retired. In this case, an interference pattern 90 with nodes in the stripe pattern becomes is generated, the location of the node anode being a function of both we and Z1 is. For a certain value of z1, Xnode is inversely proportional to we and can must therefore be measured in order to then determine we. Alternatively, if we know is, zi can be determined by finding anode, and for a fixed value of we is xnode inversely proportional to z1.

In der Praxis hat ein dünnes transparentes Teil, wie z.B.In practice, a thin transparent part, e.g.

ein Mikroskopschlitten, tatsächlich zwei dicht benachbarte beugende Grenzflächen, die im Abstand b, gemessen in Richtung der X-Achse auseinanderliegen (vgl. z.B. in Fig. 4 die Kanten 86 und 92). Die Situation hinsichtlich der Beugung ist in diesem Falle ähnlich der bei einem dünnen Draht, wie z.B. bei 93 angedeutet, mit einem Durchmesser b, und das Interferenzmuster 90 wird dementsprechend durch die Überlagerung von drei gebeugten Strahlungen gebildet. Die Lage der Helligkeitsstreifen des Musters ist tatsächlich nur innerhalb eines kleinen Winkelbereichs um g = 0 eine Funktion von we und z1, wenn b lein ist.a microscope slide, actually two closely spaced diffractive ones Boundaries that are spaced apart at a distance b, measured in the direction of the X-axis (See, for example, edges 86 and 92 in Fig. 4). The situation regarding flexion in this case is similar to that of a thin wire, e.g. indicated at 93, with a diameter b, and the interference pattern 90 is accordingly by the superposition of three diffracted radiations formed. The location of the brightness strips of the pattern is actually only within a small angular range around g = 0 a function of we and z1 when b is lean.

Selbst wenn b diese Bedingung nicht erfüllt, kommt es noch zu Bewegungen der Helligkeitsstreifen infolge von Veränderungen der Größen we oder z , -obgleich dann das Muster komplizierter wird, als bei 90 gezeigt.Movement still occurs even if b does not meet this condition the lightness stripe as a result of changes in the sizes we or z, -obgleich then the pattern becomes more complicated than shown at 90.

Ein Interferenzmuster mit Knoten, ähnlich wie bei 90, wird auch dann gebildet, wenn eine auf derselben Seite liegende Grenzfläche 95 eines transparenten Teils 96 (in lig. 4 gestrichelt) benutzt wird.An interference pattern with nodes, similar to 90, is also then formed when an interface 95 lying on the same side of a transparent Part 96 (dashed in lig. 4) is used.

wig. 4 zeigt weiterhin verschiedene Abtasttechniken. Es kann z.B. ein einzelner exzentrisch angeordneter Detektor 100 in Verbindung mit einer Zahlvorrichtung verwendet werden, wobei die letztere die Anzahl der Streifen oder der Streifenteile, die vorüberwandern, zählt. Dies erlaubt eine unmittelbare Bestimmung von x,wenn z1 fest ist. Besonders nützlich sind zwei getrennte Detektoren 102 und 103, die dicht nebeneinander auf einem besonderen Tragteil angebracht sind, z.B. ein UDT-Modell PIN Spot 2D.wig. Figure 4 also shows various scanning techniques. It can e.g. a single eccentrically arranged detector 100 in connection with a payment device can be used, the latter being the number of strips or pieces of strip, that pass by, counts. This allows an immediate determination of x if z1 is fixed. Particularly useful are two separate detectors 102 and 103, the are attached close to each other on a special support part, e.g. a UDT model PIN Spot 2D.

cnn die Ausgangssignale jedes Detektors zu einem differenzierenden Verstärker 104 geleitet werden, ist ein Plus- oder Ninussignal erhältlich, mit dessen Hilfe ein Anzeigegerät 105 mit mittlerer Nullstellung betrieben werden Cann, welches sowohl die Richtung der Veränderung als auch deren Größe angibt. Solch ein System kann dazu benutzt werden, die Stellung des Knotens, wie gezeigt, innerhalb eines kleinen Bereichs aufzuspüren. Das Anzeigegerät 105 zeigt Null an bei jedem Krümmungswechsel der das uster charakterisierenden Wellen (d.h. jedes Maximum und jedes Minimum), und insgesamt werden damit 2 N# Zahlungen erhältlich.cnn the output signals of each detector to a differentiating one Amplifier 104 are routed, a plus or ninussignal is available with its Help a display device 105 can be operated with a central zero position, which indicates both the direction of the change and its magnitude. Such a system can be used to determine the position of the knot as shown within a detect small area. The display device 105 shows zero on each change of curvature the waves characterizing the pattern (i.e. every maximum and every minimum), and a total of 2 N # payments will be available.

Eine weitere NDtastvorrichtung, mit der ein ganzer Sektor des Musters erfaßt werden kann, ist eine Detektor-Reihenanordnung 110, z.B. das Modell 256D der Reticon Corp. mit 256 Detektorelementen von 0,05mm Mittenabstand. Solch eine Detektorreihe, die etwa so arbeitet wie eine eindimensionale Fernsehkamera, gestattet die Ermittlung einer Vielzahl von Streifenstellungen auf einmal, so daß We und/oder z1 sehr schnell bestimmt werden können.Another ND scanning device that scans an entire sector of the pattern Detector array 110, such as the Model 256D of Reticon Corp. with 256 detector elements 0.05mm center-to-center. Such a Detector series, which works like a one-dimensional television camera, is permitted the determination of a large number of stripe positions at once, so that We and / or z1 can be determined very quickly.

Das letzte in Fig 4'gezeigte Abtastorgan besteht aus einem Filter 115 und einer Fotozelle 116. Zu einem bestimmten zeitpunkt, wenn We und z1 einen bestimmten Anfangswert haben, wird ein Negativ des sich dabei ergebenden Interferenzmusters gemacht,-welches dann als ein Filter für die nachfolgenden Muster dient. Wenn dieselbe Kombination wieder kommt, ermittelt der Detektor 116 für das zu ihm durchgelassene Licht ein Minimum, stellt also "Übereinstimmung" fest. In kleinen Bereichen ß x und/oder ß z um die übereinstimmende Position ist das Ausgangssignal des Detektors proportional der Verschiebung bzw. den Verschiebungen.The last scanning element shown in FIG. 4 'consists of a filter 115 and a photocell 116. At a certain point in time when We and z1 have a certain initial value will have a negative of doing so resulting interference pattern, -which is then used as a filter for the subsequent ones Pattern is used. If the same combination comes back, the detector 116 determines a minimum for the light let through to it, thus establishing "agreement". The output signal is in small areas ß x and / or ß z around the corresponding position of the detector proportional to the displacement or displacements.

Immer noch im Zusammenhang mit Fig. 4 ist festzustellen, daß die "Z-Faktor-Anordnung" dazu benutzt werden kann, die Breite von Gegenständen, z.B. auch von zylindrischen Gegenständen 77, festzustellen, die sich auf einem Förderband gemäß Fig. 4 in Richtung der X-Achse bewegen. Dazu werden zwei Stationen benutzt, deren Zwischenabstand in X-Richtung größer ist als die Breite des Gegenstands, und es werden dann we -Werte für jede Station bestimmt, indem beide Laser stroboskopisch arbeiten, während sich der Gegenstand zwischen den Stationen befindet. Alternativ kann, wenn die Förderbandgeschwindigkeit VX bekannt ist, eine die Zeit messende Schaltung benutzt werden, um den Abstand zwischen den beiden Zeitpunkten zu bestimmen, bei denen erst die vorauseilende und dann die hintere Kante des Gegenstands denselben Wert We mit bezug auf eine Grenzfläche (z.B. 86) eines anderen, mit Zwischenabstand in Z-Richtung liegenden Gegenstands haben.Still in connection with FIG. 4, it should be noted that the "Z-factor arrangement" can be used to determine the width of objects, e.g. also cylindrical Objects 77 to determine, which are on a conveyor belt according to FIG. 4 in the direction move the X-axis. Two stations are used for this, the distance between them in X-direction is greater than the width of the object, and we will then have values determined for each station by having both lasers working stroboscopically while moving the object is between the stations. Alternatively, if the conveyor belt speed VX is known to be a time measuring circuit used to measure the distance to be determined between the two times at which the leading and then the rear edge of the object has the same value We with respect to an interface (e.g. 86) of another object lying with an intermediate distance in the Z-direction to have.

Zur Zeit besteht die wichtigste industrielle Anwendung des vorgeschlagenen diffractografischen Meßverf ahrens, insbesondere in der "Z-Faktor-Version '1, die Messung von z.B. Blech-, Bank- oder Folienstärken und der Stärke von auf z.B. Bändern angebrachten Beschichtungen.At present, the main industrial application of the proposed is diffractografischen Meßverf ahrens, especially in the "Z-factor version '1, the Measurement of e.g. sheet, bank or foil thickness and the thickness of e.g. strips applied coatings.

Bezugnehmend nochmals auf Fig. 4, ist klar, daß, falls ein Blech- oder Folienmaterial um die Oberfläche des zylindrischen Teils 77 gewickelt wäre, der Abstand w oder we um den Betrag der Blech stärke kleiner wäre.Referring again to Fig. 4, it is clear that if a sheet metal or foil material would be wrapped around the surface of the cylindrical portion 77, the distance w or we would be smaller by the amount of the sheet thickness.

Die sich daraus ergebende Änderung im Interferenzmuster kann deshalb ein Maß für die Blechstärke sein, und es ergibt sich bei diesem Aufbau ein vorzüglicherBlechstärkenmonitor, der nicht auf Berührung mit dem Blech angewiesen ist. Dieses muß jedoch an einer Referenzoberflächen, wie z.B. der des Teils 77 in Fig. 4, anliegen, wobei es sich um eine normalerweise im Herstellungsprozeß von Blechen oder Folien verwendete Walze handeln kann.The resulting change in the interference pattern can therefore be a measure of the sheet metal thickness, and this structure results in an excellent sheet metal thickness monitor, which does not depend on contact with the sheet metal. However, this must be at a Reference surfaces, such as that of part 77 in Fig. 4, abut, being around a roller normally used in the manufacturing process of sheet metal or foils can act.

Die vom Blech gebeugte Strahlung entsteht an dem Punkt, wo der Laserstrahl tangential auf das an der Walze anliegende Blech trifft. In den meisten praktischen Fällen benutzt man die Interferenz mit der gebeugtenStrahlung von einer einzigen weiteren Bezugskante, wie z.B. der Kante 80 des Teils 81 oder der Kante 85 des Teils 86 in Fig. 4, welches Teil gewöhnlich mit Zwischenabstand in der Z-Richtung, d.h. in Richtung der Fortpflanzung des Laserstrahls, zum tangierenden Punkt auf dem Blech angeordnet wird. Diese "Z-Faktor-Anordnung't - ist in den meisten Anwendungsfällen angebracht, um einen sicheren Zwischenabstand zu erhalten, und deshalb in Fig. 5, wie nachstehend beschrieben wird, dargestellt.The radiation that is diffracted by the sheet is created at the point where the laser beam occurs tangentially meets the sheet metal resting on the roller. In the most practical In cases one uses the interference with the diffracted radiation from a single one another reference edge, such as edge 80 of part 81 or edge 85 of part 86 in Fig. 4, which part is usually spaced in the Z-direction, i. in the direction of the propagation of the laser beam, to the tangent point on the sheet metal is arranged. This "Z-factor arrangement" - is in most use cases attached in order to obtain a safe distance between them, and therefore in Fig. 5, as described below.

Bei dem typischen Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 soll die Dicke einer Kunststoffbeschichtung gemessen werden, die in einem sog. Ronversionsprozeß auf ein Folienmaterial, wie z B. Papier oder MylarXaufgebracht wird.In the typical embodiment of FIG. 5, the thickness should be one Plastic coating are measured, which in a so-called. Ronversion process a sheet material such as paper or MylarX is applied.

Wie gezeigt, wird das Folienmaterial 140, zu Anfang unbeschicht;uber eine Walze 141 geführt, und infolge Beleuchtung durch die Strahlung 142 eines Gaslasers 143 wird ein Interferenzmuster 144 vom Z-Faktor-Typ erzeugt, wobei die-gebeugte Strahlung vom tangierenden Punkt 145 auf der Folienoberfläche und von einer Kante 146 eines Im Abstand z1 hinter diesem tangierenden Punkt 145 angeordneten Teils 147 zur Interferenz gebracht werden.As shown, the sheet material 140 is initially uncoated a roller 141 guided, and as a result of illumination by the radiation 142 of a gas laser 143 a Z-factor type interference pattern 144 is generated, where the diffracted radiation from the tangent point 145 on the foil surface and from an edge 146 of a located at a distance z1 behind this tangent point 145 Part 147 are brought to interference.

In diesem speziellen Beispielsfall findet ein wahlweise anzuwendendes System zylindrischer Linsen 148 und 149 Anwendung, um den ursprünglichen Laserstrahl zu verbreitern, so daß auf einer gesamten Länge b auf der Oberfläche des Folienmaterials eine gebeugte Strahlung erzeugt wird. Durch geeignete Wahl des Abstands r zwischen den beiden Linsen können die am Blech und der Referenzkante 146 gebeugten Strahlen auf eine beliebige Brennebene im Abstand R fokussiert werden, wobei R sehr viel größer ist als we. Es kann zu diesem Zweck auch ein System mit sphärischen Linsen benutzt werden, es hat jedoch in diesem Falle wegen der Verwendung von Laserstrahlen einen schlechteren Wirkungsgrad.In this particular example case, there is an optional one to use System of cylindrical lenses 148 and 149 apply to the original laser beam to widen, so that over an entire length b on the surface of the sheet material diffracted radiation is generated. By suitable choice of the distance r between The rays diffracted on the sheet metal and the reference edge 146 can be used by the two lenses can be focused on any focal plane at a distance R, where R is very much is bigger than we. A system with spherical lenses can also be used for this purpose but it has to be used in this case because of the use of laser beams a poorer efficiency.

Bevor die Arbeitsweise der Meßvorrichtung beschrieben wird, ist es erforderlich, die getroffenen Annahmen festzuhalten. Zunächst muß angenommen werden, daß zwischen der Walzenoberfläche und der Bezugskante eine feste Beziehung besteht, denn nur dann lassen sich Änderungen von we allein auf Änderungen der Folienstärke zurückführen.Before the operation of the measuring device is described, it is necessary to record the assumptions made. First of all it must be assumed that there is a fixed relationship between the roll surface and the reference edge, because only then can changes be made by we solely on changes in the thickness of the film lead back.

Die vorstehende Voraussetzung wird in einfacher Weise erfüllt, wenn die Walze nicht umläuft, d.h., wenn das Folienmaterial über eine zylindrische Oberfläche gleitet, wozu diese z.B. mit Polytetrafluoräthylen beschichtet oder in anderer Weise dafür Sorge getragen sein kann, daß die Reibung gering ist. -üblicher ist jedoch, die Folie über eine umlaufende Walze zu leiten, und Maßnahmen im Zusammenhang mit den dabei entstehenden Problemen werden bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erörtert.The above requirement is met in a simple manner if the roller does not rotate, i.e. when the sheet material is over a cylindrical surface slides, for which purpose these e.g. coated with polytetrafluoroethylene or in another way care can be taken that the friction is low. - it is more common, however, the Guide foil over a rotating roller, and measures in The following exemplary embodiments relate to the problems that arise in this context discussed.

Eine zweite Annahme ist, daß das Folienmaterial stets Kontakt mit der Walzenoberfläche hat, wenigstens am Tangentenpunkt 145. Bei normaler Spannung ist dies heute überall der Falle Wenn die Dicke einer Beschichtung ermittelt werden soll, ist es erforderlich, weiterhin anzunehmen, daß die Dicke des die Beschichtung tragenden Folienmaterials konstant ist oder in geeigneter Weise Abweichungen kompensiert werden. So können z.B. Messungen der beschichteten und unbeschichteten Folie gemacht werden und die Ergebnisse voneinander abgezogen werden, um die Stärke der Beschichtung zu erhalten.A second assumption is that the sheet material is always in contact with of the roll surface, at least at the tangent point 145. With normal tension today this is the case everywhere when determining the thickness of a coating should, it is necessary to further assume that the thickness of the coating supporting film material is constant or compensated for deviations in a suitable manner will. For example, measurements of the coated and uncoated film can be made and the results are subtracted from each other to determine the thickness of the coating to obtain.

Die Vorrichtung nach Fig. 5 arbeitet-wie folgt: Folienmaterial, z.B. Mylar oder Papier,läuft in Windungen durch die Maschine, dabei über eine Walze 141 und wird dann auf eine nicht gezeigte Rolle aufgewickelt. Eine unter Federspannung stehende Spannrolle, welche ebenfalls nicht gezeigt ist, sorgt für eine konstante Spannung T des Folienmaterials und verhindert, daß sich die Rolle oder Walze 141 infolge einer Überspannung der Folie durchbiegt.The device of Fig. 5 operates as follows: sheet material, e.g. Mylar, or paper, runs in turns through the machine, over a roller 141 and is then wound onto a roll, not shown. One under spring tension stationary tension pulley, which is also not shown, ensures a constant Tension T of the sheet material and prevents the roller or platen 141 from turning sags as a result of excessive tension in the film.

Die anfängliche Wahl von We mit bezug auf die unbeschichtete Folie hängt von dem Abtastsystem ab, mit dessen Hilfe die Lage der Helligkeitsstreifen im abgebildeten Interferenzmuster 144 ermittelt wird. Wenn z.B.We’s initial choice for the uncoated film depends on the scanning system, with the help of which the position of the brightness strips is determined in the interference pattern 144 shown. If e.g.

eine Detektorreihe, wie die in Fig. 4 mit 110 bezeichnete, benutzt wird, kann das Muster daraufhin abgetastet werden, die Lage eines Bestimmten Streifens, und deshalb we unmittelbar festzustellen. In gleicher Weise können Änderungen von we infolge Stärke der Folienbeschichtung festgestellt werden. Mit einem solchen Abtastsystem muß deshalb zu Anfang nur eine im unbeschichteten Zustand vor genommene we-Ablesung vorgenommen werden, ein Vorgang, der, gesteuert durch die Bedienungsperson, elektronisch stattfinden kann.a row of detectors, such as the one labeled 110 in FIG. 4, used the pattern can then be scanned, the position of a certain strip, and therefore we can be determined immediately. In the same way, changes to we can be determined as a result of the thickness of the film coating. With such a The scanning system therefore only has to be taken in the uncoated state at the beginning we readings are carried out, a process which, controlled by the operator, can take place electronically.

Während das vorstehend be chriebene Abtastsystem hier das Interferenzmuster einem weiten Bereich von Folienstärken angepaBt werden kann, sind der Detektor und die Rechnerschaltung verhältnismäßig teuer. In Fig. 5 ist deshalb eine einfachere Vorrichtung dargestellt, wobei ein Fotodetektor 150, z.B. ein UDT Pin 20A mit einem nachgeschalteten Verstärker 151 eingesetzt wird, dessen Ausgangssignal durch ein Voltmesser 152 angezeigt wird.While the above-described scanning system, here the interference pattern can be adapted to a wide range of film thicknesses are the detector and the computer circuit relatively expensive. In Fig. 5 is therefore a simpler one Device shown, wherein a photodetector 150, e.g., a UDT pin 20A with a downstream amplifier 151 is used, the output signal through a Voltmeter 152 is displayed.

Der Detektor 150 befindet sich bei einer bestimmten X-Position, und man läßt z.B. das zweite Streifenminium auf den Detektor fallen, indem die Kante 146 so eingestellt wird, daß das Voltmeter 152 zu Beginn und für den unbeschichteten Zustand einen Minium-Wert anzeigt.The detector 150 is located at a certain X position, and for example, the second strip minimum is dropped onto the detector by pulling the edge 146 is set so that the voltmeter 152 at the beginning and for the uncoated State shows a minimum value.

Wenn danach die Beschichtung auf gebracht wird, bewegt sich der Streifen offensichtlich zu einem größeren X-Wert, und das mit dem Detektor verbundene Anzeigegerüt zeigt einen Wert, der in einer mehr oder weniger linearen Beziehung zu der Streifenbewegung steht.Thereafter, when the coating is applied, the strip moves obviously to a larger X value, and the display device connected to the detector shows a value that has a more or less linear relationship with the stripe movement stands.

Indem ein Mikrometer 153 benutzt wird, um -die Referenzkante 146 sehr genau einstellen zu konnen, um die Änderung des Wertes We infolge der aufgebrachten Beschichtung zu simmulieren, kann die Skala des Voltmeters 152 so kalibriert werden, daß sie unmittelbar und sehr genau die Stärke der Beschichtung anzeigt. Eine Null-Einstellung, die durch einen Drehknopf 154 betätigt wird, dient dazu, die Nadel des Instruments am Anfang auf Null zu stellen, unabhängig davon, wie stark die anfänglich minimale Signalspannung für den nichtbeschichteten Zustand ist.By using a micrometer 153 to measure the reference edge 146 very much be able to adjust precisely to the change in the value We as a result of the applied Coating To simulate, the scale of the voltmeter 152 are calibrated so that they immediately and very accurately determine the thickness of the coating indicates. A zero setting operated by a rotary knob 154 is used to set the needle of the instrument to zero at the beginning, regardless of how strong the initial minimum signal voltage for the uncoated state is.

Das beschriebene System hat sich in der Praxis bewährt und kann mit dauerhafter Zuverlässigkeit Beschichtungen bis zu 0,3 Micron bestimmen. Ein Interferenzfilter 155 für ein schmales Frequenzband dient normalerweise dazu, Veränderungen des Umgebungslich ts auszuschalten. Die Leistung des Lasers und die Verstärkerabweichung müssen je nach gewiinschter Genauigkeit innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. Eine mit einem Kondensator versehene Filterschaltung, wie bei 160, dient gewöhnlich dazu, Oszillationen, die ihre Ursache in der Lagerung der Walze oder Rolle und Abweichungen in der Rollengeometrie haben, sowie kleinere Vibrationen auszuqleichen.The system described has proven itself in practice and can be used with permanent reliability of coatings down to 0.3 microns. An interference filter 155 for a narrow frequency band is normally used to detect changes in the environment turn off ts. The power of the laser and the amplifier deviation must vary are kept within certain limits according to the desired accuracy. One A filter circuit provided with a capacitor, as at 160, is usually used to Oscillations that are caused by the bearing of the roller or roller and deviations in the roller geometry, as well as compensating for minor vibrations.

All diese liegen normalerweise oberhalb von 3Hz und lassen sich leicht herausfiltern. Außerdem mittelt dieses Filtern Ungleichförmigkeiten der Folie und deshalb auch der Beschichtung darauf.All of these are usually above 3Hz and are easy to do filter out. In addition, this filtering averages out film and non-uniformities hence the coating on it.

Ungleichförmigkeiten der Folie in deren Querrichtung werden weiterhin durch die Wirkung der zylindrischen Linse 149 ausgeglichen, die dazu dient, den Laserstrahl an der Rolle auf die Breite b zu bringen und dann beim Detektor zu fokussieren. Dies erlaubt auch, daß bedeutende Aussetzer der Beschichtung, die innerhalb der Breite b vorkommen, vom Abtastsystem erfaßt werden.Non-uniformities in the film in its transverse direction continue to exist balanced by the action of the cylindrical lens 149, which serves to the To bring the laser beam on the roller to the width b and then to focus at the detector. This also allows significant coating dropouts to occur within the Width b are detected by the scanning system.

Im allgemeinen können Schwankungen infolge der Drehung der Rolle innerhalb + 3 Micron gehalten werden, wenigstens mit noch nicht abgenutzten Lagern. Wenn jedoch diese Schwankungen zu einem Problem werden, kann der Laser 143 stroboskopisch moduliert werden mit der Frequenz der Drehung der Rolle, so daß er die Folie immer dann bestrahlt, wenn die Rolle dieselbe Stellung einnimmt, wodurch die genannten Rollenschwankungen im wesentlichen ausgeschaltet werden.In general, there can be fluctuations due to rotation the Roll to be kept within + 3 microns, at least with not yet worn To store. However, if these fluctuations become a problem, the laser 143 be stroboscopically modulated with the frequency of rotation of the roller so that he the film is irradiated whenever the role occupies the same position, whereby the aforementioned roll fluctuations are essentially eliminated.

Die Einstellung des Mikrometers 153 derart, daß am Detektor ein bestimmter Streifen erscheint, ist, von Hand ausgeführt, für eine ungeübte Bedienungsperson schwierig. Es ist deshalb ein automatisches System erwünscht, welches mit einem Stellmotor 156 arbeitet, der durch einen mit dem Detektor verbundenen Schaltkreis gesteuert wird. Bei einer ersten Steuerung von Hand führt der Motor die Kante 146 über Z = 0 hinaus. Der resultierende Ausfall des vom Detektor gemessenen Lichts gibt dem Motor einen Steuerbefehl, so daß dieser die Kante zurückzieht, bis das erste, zweite oder beliebige weitere Minimum entdeckt wird, zu welchem Zeitpunkt der Motor dann abgeschaltet wird.The setting of the micrometer 153 such that a certain Stripe appears, is done by hand, for an inexperienced operator difficult. It is therefore desirable to have an automatic system that incorporates a Actuator 156 operates by a circuit connected to the detector is controlled. In the case of a first manual control, the motor guides the edge 146 beyond Z = 0. The resulting failure of the light measured by the detector gives the motor a control command so that it pulls the edge back until the first, second or any further minimum is discovered, at what point in time the engine is then switched off.

In vielen Fällen, insbesondere dann, wenn die Folie stets dieselbe Stärke hat (z.B. 0,02mm Mylar), ändert sich die Lage der Streifen von tauf zu Lauf nur wenig.In many cases, especially when the slide is always the same Thickness (e.g. 0.02mm Mylar), the position of the strips changes from one run to another only a little.

In diesen Fällen ist es oft ausreichend, das Detektor-Anzeigegerät einfach mittels der Nulleinstellung 154 auf Null zu stellen. Dies bedeutet tatsächlich, daß Gd geringfügig falsch ist, was wiederum einen gleichwertigen Verstärkungsfehler bedingt. Es sollte bemerkt werden, daß diese Methode der Nulleinstellung nur dann befriedigend ist, wenn der betreffende Streifen immer auf den X-Wert fällt, an dem sich der Detektor befindet, oder auf einem größeren Wert. Dies ist nicht Bedingung bei der Anordnung einer doppelten Fotozelle, wie unten beschrieben. Es sei weiterhin bemerkt, daß der Motor 156 auch dazu benutzt werden kann, beim Ubergang auf eine andere Folie eine entsprechend geänderte Stellung der Kante 146 einzustellen.In these cases it is often sufficient to use the detector display device simply set to zero using the zero setting 154. This actually means that Gd is slightly wrong, which in turn is an equivalent gain error conditional. It should be noted that this method of zeroing is only possible it is satisfactory if the strip in question always falls to the X value at which the detector is located, or to a greater value. this is not a requirement for the arrangement of a double photocell, as described below. It should also be noted that the motor 156 can also be used in the Transition to another film, a correspondingly changed position of the edge 146 to adjust.

Bei einem alternativen, obgleich ähnlichen, Abtastschema wird eine doppelte Fotozelle, wie bei den Fotozellen 102 und 103 in Fig, 4, als Detektor 150 benutzt. Die Lage des letzteren ist durch den henkel Q bestimmt. In dieser Fall ist die Kante 146 zu Beginn so positioniert, daß ein Anzeigeinstrument mit mittlerer Null stellung, wie bei 158, welches einem differenzierenden Verstarker 159 nachgeschaltet ist (vgl. den gestrichelt dargestellten Anschluß in Fig. 5) den Minus-Wert der gewünschten Schichtdicke auf der Folie anzeigt. Wenn dann die gewünschte Beschichtung auf gebracht wird, steht der Zeiger des Instruments auf Null, und alle Plus- oder Minusanzeigen geben unmittelbar die Abweichungen an. Solche doppelten lichtempfindlichen Zellen sprechen wunschgemäß auf Schwankungen des Umgebungslichts weniger an und reagieren auch nicht so stark auf Altern und Spannungsschwankungen wie einzelne Detektoren.In an alternative, albeit similar, sampling scheme, a double photocell, as in the photocells 102 and 103 in Fig. 4, as detector 150 used. The position of the latter is determined by the Q handle. In this case the edge 146 is initially positioned so that an indicating instrument with middle Zero position, as at 158, which follows a differentiating amplifier 159 is (cf. the connection shown in dashed lines in Fig. 5) the minus value of the desired Shows the layer thickness on the film. When then put the desired coating on the pointer of the instrument is on zero, and all plus or minus displays indicate the deviations immediately. Such double photosensitive cells respond and react less to fluctuations in ambient light as desired also not as sensitive to aging and voltage fluctuations as individual detectors.

1an beachte, daß dann, wenn außergewöhnliche Rollenbewegungen vorhanden sind, eine unabhängige Messung der dadurch bedingten Lageveränderungen gegenüber einem Anfangswert, z.B. mittels eines mit Kondensator arbeitenden Fühlglieds 160 angestellt werden können, wobei dann das in geeigneter Weise verstärkte erhaltene Signal von dem des Detektors 152 abgezogen wird. Größere Stabilität wird jedoch gewonnen, wenn fur den genannten Zweck ein anderes mit Lichtbeugung arbeitendes System benutzt wird.1an note that when there is extraordinary roll motion are an independent measurement of the resulting changes in position an initial value, for example by means of a capacitor-operating sensing element 160 can be employed, in which case the appropriately reinforced obtained Signal from which the detector 152 is subtracted. Greater stability will however gained if another working with light diffraction for the stated purpose System is used.

Seit farbige Laser zur Vorfügung stehen, die eine Strahlung mimt kontinuierlich veränderlicher Wellenlänge aussenden können, kann die Dicke einer Beschichtung b< bestimmt: werden, indem die Wellenlänge solange verändert wird, bis ein anfängliches Streifenbild erhalten wird, welches z.B.Since colored lasers have been available that mimic radiation continuously can emit variable wavelengths, the thickness of a coating can b < determined: by changing the wavelength until an initial Stripe image is obtained which e.g.

auf dem Anzeigeinstrument einer doppelten Fotozelle Null zeigt. Das Maß der Änderung von S ergibt unmittelbar wegen der Dicke der Beschichtung, wenn man die Formel benutzt: In vielen Fällen ist es erwünscht, die Dicke einer Beschichtung oder einer Folie an vielen quer über die Folie verteilten Stellen zu messen. Entsprechend können weitere Stationen der beschriebenen Art z.B. bei B, C und D in Fig. 5 angebracht werden. Die Ausgangssignale der Detektoren der nebeneinander arbeitenden Meßvorrichtungen können dann z.B. gemeinsam aufgezeichnet werden, so daß sich auf dem Diagrammpapier das über die Breite betrachtete Profil ergibt.shows zero on the display instrument of a double photocell. The amount of change in S is directly due to the thickness of the coating using the formula: In many cases it is desirable to measure the thickness of a coating or film at many locations across the film. Correspondingly, further stations of the type described, for example at B, C and D in FIG. 5, can be attached. The output signals of the detectors of the measuring devices working next to one another can then be recorded together, for example, so that the profile viewed across the width is obtained on the diagram paper.

Es wird eine große Zahl von Meßstationen benötigt, wenn es erwünscht ist, die gesamte produzierte Folie ständig zu überwachen, was vom Standpunkt der Qualitätskontrolle aus positiv ist, da es die sofortige Entdeckung von Fehlstellen in der Beschichtung erlaubt, die möglicherweise nur 5mm breit sind. So wurden z.B. 24 Meßvorrichtungen, von denen jede einen b = 5cm breiten Streifen beleuchtet, für ein 120cm breites Foliumband vorgeschlagen.A large number of measuring stations are required if so desired is to constantly monitor the entire film produced, which is from the point of view of the Quality control is positive as it is the instant detection of defects allowed in the coating, which may only be 5mm wide. E.g. 24 measuring devices, each of which illuminates a b = 5cm wide strip, for suggested a 120cm wide foil tape.

Eine Anzahl Meßstationen kann eventuell mit einem einzigen Abtastsystem zusammenarbeiten, indem mittels geeigneter optischer Elemente die Interferenzmuster aller Stationen abwechselnd und nacheinander abgetastet werden.A number of measuring stations can possibly with a single scanning system work together by using suitable optical elements to create the interference pattern all Stations are scanned alternately and one after the other.

In ähnlicher Weise ist es auch möglich, einen einzigen Laserstrahl in mehrere Teilstrahlen, die jeweils zu einer Meßstation gehören, aufzulösen.In a similar way it is also possible to use a single laser beam to be resolved into several partial beams, each belonging to a measuring station.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Foliendicken-Meßvorrichtung gezeigt, die in der Lage ist, über die gesamte Breite einer Folie die Profil stärke kontinuierlich oder an einer Vielzahl von Punkten zu messen. Gezeigt ist eine Materialbahn 260, die sich in der angegebenen Richtung bewegt. Sie wird über eine zylindrische Rolle 261 gespannt. Der Strahl eines Lasers 262 ist entlang einer Tangente auf die Materialbahn gerichtet, derart, daß die an der Grenzfläche der Folie gebeugten Strahlen und die an der Bezugskante eines weiteren Teils 265 gebeugten Strahlen weiter hinten, wie gemäß Fig. 5, ein Interferenzmuster bilden.In Fig. 6 is a further embodiment of a film thickness measuring device shown, which is able to strengthen the profile over the entire width of a film measure continuously or at a large number of points. A material web is shown 260 moving in the indicated direction. It is about a cylindrical Roll 261 stretched. The beam of a laser 262 is along a tangent to the Material web directed in such a way that the beams diffracted at the interface of the film and the rays diffracted at the reference edge of a further part 265 further back, as shown in FIG. 5, form an interference pattern.

Wie weiterhin oben beschrieben, ist es normalerweise vorteilhaft, die Bezugs-Grenzfläche (oder wie im Fall von Fig. 4 mehrere Grenzflächen 86 und 92 oder 93) in einem Abstand z 1 von der im Tangentenpunkt liegenden Grenzfläche der Folie anzuordnen, wie in gestrichelten Linien bei 266 gezeigt.As further described above, it is usually advantageous to the reference interface (or, as in the case of FIG. 4, several interfaces 86 and 92 or 93) at a distance z 1 from the interface lying in the tangent point of the foil as shown in dashed lines at 266.

Um eine im wesentlichen in Augenblicken arbeitende Betriebsweise zu erhalten, die in hohem Grade fähig ist, die Bewegung des Folienmaterials zu stoppen, wird ein mit hoher Geschwindigkeit rotierender Spiegel oder ein elektro-optischer Strahlen-Lenker 267 eingesetzt, um den Laserstrahl über die Folie zu lenken. Das Interferenzmuster, welches in der Folge von jeder Stellung auf der Folie resultiert, wird durch eine zylindrische Linse 268 auf eine lineare Detektorreihe 270 fokussiert, B. den Detektor 256D der Reticon Corp. mit 256 Fotodioden auf 0,05mm Mitten, wie auch in Fig. 4 bei 110 gezeigt.To an essentially instantaneous mode of operation which is highly able to stop the movement of the foil material, becomes a mirror rotating at high speed or an electro-optical one Beam guide 267 used to direct the laser beam across the film. That Interference pattern resulting from every position on the foil, is focused by a cylindrical lens 268 on a linear detector array 270, B. the 256D detector from Reticon Corp. with 256 photodiodes on 0.05mm centers, as well shown at 110 in FIG. 4.

Ein Rechner, der mit dem Ausgangskreis der linearen Detektorreihen verbunden ist, kann so programmiert sein, daß er xn, s oder f für jede Position quer über die Folie berechnet, wobei diese Positionen zuverlässig durch den Antrieb des Strahlen-Lenkungs-mechanismus oder -Richtmechanismus für z.B. 400 Positionen angezeigt werden kann. Auf diese Weise werden Informationen über das Profil erzeugt, obgleich es für die Voraussetzung, daß die Stellung der Helligkeitsstreifen im Interferenzmuster in Beziehung zur Folienstärke steht, wesentlich ist, daß sich die Rollenoberfläche in einer konstanten oder wenigstens bekannten Entfernung von der Bezugskante befindet und daß die Folie an allen Punkten an der Rolle anliegt. Wenn auch diesen Bedingunger genügt wird, kann in jedem Augenblick ein Schichtdicken-Profil erhalten werden, indem bestimmte Stellen quer über die Folienbreite (in Y-Richtung) bestrahltzrden Ind das für jede Stelle gebildete Interferenzmuster analysiert wird, um die Differenz der Abstände Wb - wa, wc w wa, usw. zu berechnen.A calculator that works with the output circle of the linear rows of detectors connected can be programmed to have xn, s, or f for each position calculated across the slide, these positions being reliably controlled by the drive the beam steering mechanism or straightening mechanism for e.g. 400 positions can be displayed. In this way information about the profile is generated, although it is for the prerequisite that the position of the brightness stripes in the interference pattern is related to the film thickness, it is essential that the roll surface is at a constant or at least known distance from the reference edge and that the film rests against the roll at all points. Even if this condition is sufficient, a layer thickness profile can be obtained at any time, by irradiating certain areas across the width of the film (in the Y direction) In the interference pattern formed for each point is analyzed to determine the difference of the distances Wb - wa, wc w wa, etc. to be calculated.

Wegen der sehr hohen Geschwindigkeiten einiger Prozesse kann eventuell die Zeitdauer, die gebraucht wird, um x, s oder f aus dem Interferenzmuster zu berechnen, zu lang sein, selbst wenn mit hoher Geschwindigkeit arbeitende lineare Reihen von Detektoren oder Fernsehkameras benutzt werden, es sei denn, es wird nur über einige Detektorelemente abgetastet. Deshalb hat die oben im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 4 beschriebene Technik mit einer exzentrisch von der Mittelachse angeordneten Abtastung für die Praxis große Bedeutung, wobei ein einzelner Detektor 270, der im Winkel Od angeordnet ist, im Beugungsmuster die Zahl der Helligkeitsstreifen oder Bruchteile davon zählt, die an ihm vorbeilaufen, wenn, wie im vorliegenden Fall, sich w oder we infolge von Veränderungen der Schichtdicke ändern, während der Laserstrahl über die Grenzflächen schwenkt.Because of the very high speeds of some processes, the time it takes to calculate x, s or f from the interference pattern, too long even when linear rows of high speed Detectors or television cameras may be used unless it is just about some Detector elements scanned. Therefore, the above in connection with FIGS. 1 to 4 with a scanning arranged eccentrically from the central axis of great importance for practice, whereby a single detector 270, which is arranged at angle Od, the number of brightness strips in the diffraction pattern or fractions of it counts that pass him, if, as in this one Case, w or we change as a result of changes in the layer thickness, while the laser beam swings over the interfaces.

Wenn die Z-Faktor-Anordnung benutzt wird und ein zweiter Detektor, wie gemäß Fig. 2 im Winkel 9d angeordnet wird, werden Signale für zwei Richtungen erhalten, die anzeigen, ob ein Zähler 271 die gezählten Streifen addieren oder subtrahieren muß, entsprechend Einsenkungen bzw. Erhebungen der gemessenen Schichtdicke. Wenn deshalb eine Null-Stellung dem Meßwert an einer Kante der Folie entspricht, wo das Schwenken des Laserstrahls beginnt, ergibt die Zählung für jede bestimmte Stelle quer über die Folie die Profil abweichung gegenüber der Kante.If the Z-factor arrangement is used and a second detector, as shown in Fig. 2 at angle 9d, signals for two directions which indicate whether a counter 271 is adding or subtracting the counted strips must, corresponding to depressions or elevations of the measured layer thickness. if therefore a zero position corresponds to the measured value at one edge of the film, where the When the laser beam starts panning, the count is made for each specific position across the film, the profile deviation compared to the edge.

Das Zählen und der Vergleich (mit gespeicherten Toleranzwerten) kann bei geeigneter Schaltung sehr schnell stattfinden, was unbedingt erforderlich ist, wenn die Produktion im wesentlichen lückenlos überwacht werden soll.Counting and comparison (with stored tolerance values) can take place very quickly with suitable switching, which is absolutely necessary, if the production is to be monitored essentially without gaps.

Die Breite auf der Folie, welche in dieser Weise kontrolliert werden kann, wird begrenzt durch die Breite der zylindrischen Linse, eines konkaven Spiegels, eines Bündels optischer Fasern oder anderer eingesetzter MIttel, um die gebeugte Strahlung zu sammeln. Somit liegt bei etwa einem Meter Folienbreite die Grenze für die Vorrichtung, jenseits derer man ein gesondertes System für andere Folienbereiche verwenden kann. So ist z.B. vorgeschlagen worden, acht Laser, Strahlenrichtvorrichtungen und 12,5cm breite Linsen zu verwenden, um eine 1,2m breite Folie zu überdecken, wobei auch acht Detektoren Verwendung fänden. Die acht Teilbereiche könnten nacheinander oder gleichzeitig abgetastet werden.The width on the film, which is controlled in this way can, is limited by the width of the cylindrical lens, a concave mirror, a bundle of optical fibers or other inserted means around the diffracted To collect radiation. This means that the limit for film width is around one meter the device, beyond which one has a separate system for other film areas can use. For example, eight lasers, beam directing devices have been proposed and 12.5cm wide lenses to cover a 1.2m wide film, whereby also eight detectors would be used. The eight sub-areas could be scanned sequentially or simultaneously.

Der Detektor 270, welcher entweder ein einzelner oder wie oben beschrieben, doppelter Detektor sein kann, kann auch verwendet werden, wo kleine Streifenbewegungen vorkommen, um ein Ausgangs-Spannungssignal zu erzeugen, welches proportional we und damit der Schichtdicke ist, welches Signal nach geeigneter Verstärkung als Y-Eingang eines CRT-Anzeigegeräts 272 mit Bildschirm dient, dessen Leuchtpunktbewegung in X-Richtung mit der Bewegung der Laserstrahl-Schwenkvorrichtung 267 synchronisiert ist. Damit erhält man eine vollständige Profildarstellung 273 der Folien-Schichtdicke. Wenn Schwankungen in der Rollenbewegung ein Problem sind, kann die Beobachtung über eine Zeitspanne gemacht werden, die im Vergleich zur Zeitdauer einer Rollenumdrehung kurz und mit deren Frequenz synchronisiert sind.The detector 270, which is either a single or as described above, can be double detector, can also be used where small strip movements occur to generate an output voltage signal which is proportional to we and thus the layer thickness is which signal is used as the Y input after suitable amplification a CRT display device 272 with screen is used, the luminous point movement in X direction synchronized with the movement of the laser beam swivel device 267 is. This gives a complete profile representation 273 of the film layer thickness. If fluctuations in roller movement are a problem, observation can be over a period of time can be made which is compared to the duration of one roll rotation short and synchronized with their frequency.

Es können auch andere Detektorsysteme benutzt werden.Other detector systems can also be used.

So könnte z.B. die Filteranordnung nach Fig. 4 mit den Teilen 115 und 116 an die Stelle der Detektorreihe 270 treten.For example, the filter arrangement of FIG. 4 with parts 115 and 116 take the place of the row of detectors 270.

Wenn auf die Linse 268 nach Fig. 6 verzichtet wird, würde an einer bestimmten Stelle im Raum ein Interferenzmuster abgebildet werden, welches jedem Punkt auf der Rolle proportional wäre, und wenn mit einer Laserstrahl-Schwenkfrenquenz von z.B. 15Hz oder mehr gearbeitet würde, nähme das menschliche Auge ein zweidimensionales, nicht flackerndes, feststehendes Interferenzmuster wahr, welches die Oberfläche der Folie in Y-Richtung darstellt.If the lens 268 of FIG. 6 is omitted, one would a certain point in the room an interference pattern can be mapped, which each Point on the reel would be proportional, and if with a laser beam swivel frequency of e.g. 15Hz or more would work, the human eye would take a two-dimensional, non-flickering, fixed interference pattern, which the surface of the slide in the Y-direction.

Solch ein zweidimensionales Muster kann auch gleichzeitig hergestellt werden, wie Fig. 7 zeigt. Dort ist dargestellt, wie ein beschichtetes Tonband 301 über eine Rolle 302 läuft und zusammen mit einer Bezugskante 303 eines Teils 304 durch einen Gaslaser 305 bestrahlt wird, dessen Strahlung durch eine zylindrische Linse 306 aufgefächert wird.Such a two-dimensional pattern can also be produced at the same time as shown in FIG. 7. It is shown there how a coated audio tape 301 runs over a roller 302 and together with a reference edge 303 of a part 304 is irradiated by a gas laser 305, the radiation of which through a cylindrical Lens 306 is fanned out.

Das zweidimensionale Streifenmuster 309, welches auf einem Bildschirm 310 abgebildet wird, vermittelt eine sofortige, mit der Produktion fortlaufende Darstellung der Kontur des Tonbandes, welches im Beispielsfall an den Kanten dünner ist als in der Mitte. Die Vergrößerung in der Y-Richtung hängt von der Brennweite der zylindrischen Linse und dem zugrundegelegten R-Wert ab. Wie zuvor, kann die Vergrößerung der Dicke in X-Richtung in normalen Fällen 1000 oder mehr betragen und durch eine wahlweise verwendbare zylindrische Linse 312 (gestrichelt) noch weiter vergrößert werden.The two-dimensional stripe pattern 309, which on a screen 310 is shown, conveys an immediate, continuous with the production Representation of the contour of the tape, which in the example is thinner at the edges is than in the middle. The magnification in the Y direction depends on the focal length the cylindrical lens and the underlying R-value. As before, the The increase in thickness in the X direction can be 1,000 or more in normal cases and by an optional cylindrical lens 312 (dashed) even further be enlarged.

Bei den meisten industriellen Anwendungen ist eine direkte Beobachtung des Streifenmusters wegen des Mangels geeigneter Laserleistung nicht ausreichend.In most industrial applications there is direct observation of the stripe pattern is insufficient due to the lack of suitable laser power.

Ein Ausweg besteht darin, eine Fernsehkamera 313 mit einem Filter 314 für ein schmales Frequenzband zu benutzen, um nur Laserstrahlung durchzulassen. Indem ein oder mehrere Streifen des-MustersXdirekt auf die Fernsehkamera gerichtet werden (möglicherweise mit Hilfe nicht dargestellter optischer Elemente), kann eine vergrößerte Darstellung der Band- oder Folienoberfläche auf einem Fernsehbildschirm 315 hergestellt werden, der auch in einem beleuchteten Raum gut zu beobachten ist. Die Gesamtvergrößerung beträgt in diesem Fall typischerweise 15000. Wegen der-starken Vergrößerung und dem Wunsch, eine nicht verwirrende Darstellung zu erhalten, werden gewöhnlich nur ein oder zwei Streifen dargestellt. Veränderungen in Y-Richtung können verhältnismäßig einfach bestimmt werden, indem eine Schablone 316 vor den Bildschirm gesetzt wird.One way out is to have a television camera 313 with a filter 314 for a narrow frequency band to allow only laser radiation to pass through. By having one or more strips of the pattern X aimed directly at the television camera (possibly with the help of optical elements not shown), a enlarged representation of the tape or foil surface on a television screen 315, which can also be easily observed in a lighted room. The total magnification in this case is typically 15,000. Because of the strong enlargement and the desire to have a non-confusing presentation become common only one or two stripes shown. Changes in the Y direction can be proportionate can be determined simply by placing a template 316 in front of the screen.

Die Bezugskante braucht nicht so lang zu sein, wie die des Teils 304. Sie kann z.B. auch in der Brennebene T der zylindrischen Linse 306 angeordnet sein, wie es am Beispiel einer gestrichelt gezeichneten Bezugskante 320 eines Teils 321 dargestellt ist. Es ist also nicht nötig, daß ein größeres Bezugsteil über seine gesamte Länge genau gefertigt wird. The reference edge need not be as long as that of the part 304. It can also be arranged in the focal plane T of the cylindrical lens 306, for example be as it is in the example of a dashed reference edge 320 of a part 321 is shown. So it is not necessary that a larger reference part about his the entire length is precisely manufactured.

Es ist weiterhin möglich, die Brennebene P der zylindrischen Linse 306 auf die Berührungslinie des Laserstrahls mit dem Band bzw. der Folie fallenzulassen, woraus ein Interferenzmuster resultiert, welches proportional den Dickeschwankungen nur innerhalb eines sehr kleinen Brennpunktbereichs ist. In diesem Fall kann die geometrische Vergrößerung in der Y-Richtung mehrere Tausend betragen. It is still possible to use the focal plane P of the cylindrical lens To drop 306 onto the line of contact between the laser beam and the tape or film, from which an interference pattern results, which is proportional to the thickness fluctuations is only within a very small focal area. In this case, the geometric magnification in the Y-direction amount to several thousand.

Es versteht sich, daß das abgebildete zweidimensionale Profilmuster auch dem eines anderen Objekt, z.B. eines Rollenlagers, entsprechen kann, welches ein quasi-gerades Profil hat, ähnlich dem, welches für die über eine Rolle laufende Folie gezeigt ist. Somit lassen sich Lager, Rasierklingen und andere Profile in ähnlicher Weise darstellen, wobei die Messung an einer Förderstrecke ~vorgenommen wird, wo sich die Lager in Richtung ihrer Achse (d.h. in der Y-Richtung) bewegen, oder die Teile werden auf einem Förderer an einer Prüfstation in der X-Richtung vorbeibewegt. It goes without saying that the depicted two-dimensional profile pattern can also correspond to that of another object, e.g. a roller bearing, which has a quasi-straight profile, similar to that for the one running over a roller Slide is shown. This means that bearings, razor blades and other profiles can be used in in a similar way, the measurement being made on a conveyor line ~ becomes where the bearings move in the direction of their axis (i.e. in the Y direction), or the parts are placed on a conveyor at an inspection station in the X direction moved past.

Weitere wichtige Vorteile lassen sich durch die Fokussierung der zylindrischen Linse in der genannten Weise crzielen. Erstens kann diese Anordnung dazu benutzt werden, daß im wesentlichen nur ein einziger w-oder we-Wert zu dem abgetasteten Interferenzmuster beiträgt, dessen Streifen gerade und senkrecht zur Achse der zylindrischen Linse liegen. Zweitens können durch die Wirkung der zylindrischen Linse und besonders einer Linse mit kurzer Brennweite (z.B. 20mm oder weniger) sogar grob nicht-parallele Fortpflanzungsrichtungen von an den beiden Grenzflächen gebeugten Strahlen zu einem Interferenzmuster verarbeitet werden, welches über einen brauchbaren Winkelbereich g auswertbare Helligkeitsstreifen hat. Bisher wurden an der Bezugskante gebeugte Strahlen mit einer bis zu 700 von der parallelen Richtung abweichenden Richtung auf diese Weise zu brauchbaren Interferenzmustern verarbeitet.Other important advantages can be gained by focusing the cylindrical Aim the lens in the above-mentioned manner. First, this arrangement can be used will mean that essentially only a single w or we value is added to the sampled Friction pattern contributes, the stripe of which is straight and perpendicular to the axis of the cylindrical Lens lie. Second, through the action of the cylindrical lens and especially can a lens with a short focal length (e.g. 20mm or less) even roughly non-parallel Directions of propagation of rays diffracted at the two interfaces to one Interference patterns are processed, which over a usable angular range g has evaluable brightness strips. So far, the reference edge has been inflected Beams with a direction deviating from the parallel direction by up to 700 processed in this way to usable interference patterns.

Beide in Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführungen gestatten eine im wesentlichen momentane Profil darstellung der Foliendicke. Diese Darstellung kann dazu benutzt werden, das Vorkommen örtlicher Ungleichmäßigkeiten sowie Maßänderungen während der laufenden Produktion zu uberwachen. Bei vielen industriellen Anwendungen kommt es jedoch nur auf das letztere an, und in diesem Fall kann auch eine sehr'viel langsamere Gewinnung von Informationen über das Profil zugelassen werden.Both embodiments shown in Fig. 6 and 7 allow an im essential current profile display of the film thickness. This representation can used for this purpose, the occurrence of local irregularities and dimensional changes to be monitored during ongoing production. In many industrial applications however, it only depends on the latter, and in this case one can also be very much Slower extraction of information about the profile will be allowed.

Wie ersichtlich, besteht eine Möglichkeit, Informationen über das Profil zu gewinnen, darin, gemäß Fig. 5 eine große Zahl von Meßstellen zu benutzen, die im wesentlichen die gesamte Folien- oder Bandbreite mit bestimmten Zwischenabständen überdecken. Diese Uberwachung kann mit hoher oder niedriger Geschwindigkeit durchgeführt werden, je nach den eingesetzten Mitteln zum Umschalten zwischen den verschiedenen Meßstellen und je nachdem ob simultan arbeitende, voneinander unabhängige Datenausgabekanäle vorgesehen sind.As can be seen, there is a possibility to obtain information about the To gain profile by using a large number of measuring points according to FIG. 5, which essentially covers the entire film or strip width with certain spacings in between cover. This monitoring can be high or low speed be carried out, depending on the means used to switch between the different measuring points and depending on whether they work simultaneously and independently of one another Data output channels are provided.

Alternativ könnte die Vorrichtung nach Fig. 5 auch mit mechanischer Übersetzung die gesamte Breite der Folie überstreichen, wobei sich eine langsame, kontinuierliche Abtastung ergibt. Die Genauigkeit häng natürlich in weitem Maße von der Präzision ab, mit welcher die räumliche Beziehung zwischen den beugenden Grenzflächen während der Abtastung konstant gehalten werden kann. Es kann jedoch jeder sich wiederholende Abtast-Fehler,welcher eine auf einem Fehler des Abtastmechanismus zurückzuführende falsche Änderung von we verursacht, aus der für jede Meßstelle erhaltenen Antwort eliminiert werden.Alternatively, the device according to FIG. 5 could also have a mechanical Cover the entire width of the slide, with a slow, continuous scanning results. The accuracy depends, of course, to a large extent on the precision with which the spatial relationship between the diffractive Boundaries can be kept constant during the scan. However, it can any repetitive sampling failure which is one due to a failure of the sampling mechanism wrong change caused by we, from which for each measuring point received response will be eliminated.

Solch ein Fehler könnte z.B. auch schon vor dem regulären Meßbetrieb während der Produktion festgestellt werden, indem erst einmal die Rollenoberfläche, ohne daß eine Folie darüber geführt wird, oder im Falle einer Beschichtung, das die Beschichtung tragende Material abgetastet werden. Eine verbesserte mechanische Abtastvorrichtung ist in Fig. 8 dargestellt, wobei gemäß Fig. 6 eine feste längliche Bezugskante Verwendung findet.Such an error could, for example, even before the regular measuring operation can be determined during production by first examining the roll surface, without a film being passed over it, or in the case of a coating, that the material carrying the coating can be scanned. An improved mechanical Scanning device is shown in Fig. 8, wherein according to Fig. 6 a fixed elongated Reference edge is used.

Wie gezeigt, befindet sich bei der Ausführung nach Fig. 8 ein Laser 325 parallel zur Achse der Rolle 326 an deren Seite. Ein die Rolle abtastender Kopf bestehend aus Spiegeln 327 und 328, bewegt sich zusammen mit einem Detektor 329 unter der Wirkung einer von einem Motor 331 angetriebenen Leitspindel 330 längs der Rolle. Geeignete Führungen, die sicherstellen, daß der abtastende Kopf mit nur einer vernachlässigbar geringen Drehbewegung translatorisch bewegt wird, sind aus Gründen der einfacheren zeichnerischen Darstellung weggelassen worden.As shown, there is a laser in the embodiment of FIG 325 parallel to the axis of the roller 326 on its side. A head scanning the roll consisting of mirrors 327 and 328, moves together with a detector 329 under the action of a lead screw 330 driven by a motor 331 longitudinally the role. Appropriate guides to ensure that the scanning head with only a negligibly small rotational movement moved translationally have been omitted for the sake of simpler graphical representation.

Das Interferenzmuster der an der Rollenoberfläche und der Bezugskante eines Teils 352 gebeugten Strahlung wird in derselben Weise wie gemäß Fig. 5 durch den Detektor 329 abgetastet, welcher ebenfalls durch den Abtastmechanismus 330, 331 bewegt wird, um einen bestimmten Wert R beizubehalten. Das Ausgangssignal des Detektors wird zu einem X-Y-Zeichengerät 333 geleitet, wobei die diesem aufgegebenen Y-Werte durch einen geeigneten Umsetzer 334 an der Leitspindel gewonnen werden.The interference pattern on the roll surface and the reference edge radiation diffracted by a portion 352 is transmitted in the same manner as in FIG the detector 329 scanned, which is also scanned by the scanning mechanism 330, 331 is moved to maintain a certain value R. The output signal of the Detector is directed to an X-Y drawing device 333, which this abandoned Y values can be obtained by a suitable converter 334 on the lead screw.

Dieses System ist sehr kompakt und bringt praktisch keine technischen Probleme mit sich, solange der Detektor und die Spiegel starr befestigt und geführt und deshalb gleichzeitig und gemeinsam in derselben Weise auf Vibrationen und andere Kräfte ansprechen. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen muß die räumliche Beziehung zwischen der Bezugskante und der Rolle bekannt oder wenigstens auf einen Mittelwert zu bringen sein. Wenn das Mitteln für jede Stellung verlangt wird, muß die Abtastgeschwindigkeit entsprechend verlangsamt werden. In Fällen,-wo dies nicht zugelassen werden kann, ist es oft das Beste, den Laser entsprechend der Frequenz der Rollendrehung stoboskopisch blitzen zu lassen.This system is very compact and brings practically no technical Problems with it as long as the detector and the mirror are rigidly attached and guided and therefore simultaneously and together in the same way on vibrations and others Address forces. As in the previous embodiments, the spatial Relationship between the reference edge and the roll is known or at least to one Mean to be brought. If averaging is required for every position, must the scanning speed can be slowed down accordingly. In cases where this is not the case It is often best to use the laser according to the frequency to let the roll rotation flash stoboscopically.

Es sind mehrere weitere Abwandlungen möglich. So kann z.B. der Laser ein Teil des Abtastkopfes sein und auf den Spiegel 327 verzichtet werden. Diese Ausführung bietet sich insbesondere dann an, wenn ein kleiner Halbleiter-Diodenlaser benutzt wird, und stellt eine durchaus annehmbare Alternative zu den bisher beschriebenen Ausführungen mit Gaslaser dar. Alternativ könnte auch ein faseroptischer Strahlenleiter von der Art SELFOC oder TEM oo Verwendung finden, um eine Gaslaserstrahlung vom abseits angebrachten Laser auf den Abtastkopf zu bringen.Several other modifications are possible. For example, the laser be part of the scanning head and dispense with the mirror 327. These Execution is particularly useful when a small semiconductor diode laser is used, and represents a perfectly acceptable alternative to those described so far Versions with gas laser represent. Alternatively, a fiber optic Radiation guides of the type SELFOC or TEM oo are used to generate gas laser radiation from the remote laser to the scanning head.

Bei einer weiteren Alternative wird ein gestrichelt gezeichneter Spiegel 340 eingesetzt, der am Abtastkopf befestigt ist, um gebeugte Strahlung in der X-Richtung senkrecht zur Folie zu lenken wo sich ein nicht gezeigter Detektor befindet, der in einer bestimmten Entfernung vom Spiegel befestigt ist und sich zusammen mit diesem bewegt.In a further alternative, a mirror shown in dashed lines is used 340, which is attached to the scanning head, to diffracted radiation in the X-direction to direct perpendicular to the film where a not shown detector is located, the is fixed at a certain distance from the mirror and is together with it emotional.

In weiterer alternativer Ausführung kann der Spiegel 328 entfallen und der Detektor 329, wie gestrichelt eingezeichnet, im festen Abstand R vom Spiegel 327 in Z-Richtung bei 342 angeordnet werden.In a further alternative embodiment, the mirror 328 can be omitted and the detector 329, as shown in dashed lines, at a fixed distance R from the mirror 327 can be arranged at 342 in the Z direction.

Bei diesen alternativen Ausführungen zur Abtastung ist es erwünscht, den den Detektor und den Abtastkopf verbindenden Arm so kurz wie möglich zu halten. Die sich daraus ergebenden kurzen R-Werte können jedoch vergrößert werden, indem Spiegel benutzt werden, um den optischen Strahlenweg innerhalb eines gegebenen Abstands zu vervielfachen oder indem eine zylindrische Linse benutzt wird, um einen gegebenen Streifenbereich und dessen Bewegungen, die von dem Detektor auf genommen werden, zu verbreitern bzw.In these alternative designs for scanning, it is desirable to keep the arm connecting the detector and the scanning head as short as possible. However, the resulting short R-values can be increased by Mirrors are used to keep the optical path within a given distance to multiply or by using a cylindrical lens to give a given Strip area and its movements, which are recorded by the detector, to widen or

zu verstärken.to reinforce.

Schließlich besteht eine weitere Alternative darin, den Detektor in einer bestimmten festen Stellung, z.B. der gezeigten Stellung 345, anzubringen und den Spiegel 327 zu drehen, wobei eine Ziel-, Schlepp- oder andere geeignete Vorrichtung dazu benutzt wird, stets das Interferenzmuster auf den Detektor zu lenken. Somit würde der Spiegel 327 nur dann im Winkel von 450 zum Laserstrahl stehen (wie gezeigt), wenn sich der Abtastkopf in der Mitte der Rolle befindet.Finally, another alternative is to have the detector in a certain fixed position, e.g. position 345 shown, and to rotate the mirror 327 using an aiming, towing, or other suitable device is used to always direct the interference pattern onto the detector. Consequently the mirror 327 would only then be at an angle of 450 to the laser beam (how shown) when the readhead is in the center of the roll.

In Fig. 8 ist im Interesse der besseren zeichnerischen Darstellung die über die Rolle geführte Folie weggelassen worden, es versteht sich jedoch, daß das System ebenso wie die vorher beschriebenen Ausführungen sowohl zur Messung einer Band- oder Folienstärke als auch zur Messung einer Schichtstärke dienen kann.In Fig. 8 is in the interest of a better graphic representation the film passed over the roll has been omitted, but it will be understood that the system as well as the previously described versions both for measuring a Tape or film thickness can also be used to measure a layer thickness.

Bei den vorhergehenden Ausführungen basiert die Messung der Folienstärke auf einem festen oder bekannten räumlichen Verhältnis zwischen der Rollenoberfläche und einer oder mehreren Bezugskanten. Wie bereits erwähnt, kann aber in der Praxis, selbst wenn dieses feste Verhältnis durch kleine periodische (und deshalb zu mittelnde) Schwankungen um einen Mittelwert gestört wird, ein ausreichend bestimmtes Verhältnis erreicht werden, und wenn dies der Fall ist, können einfache Systeme, wie z.B. nach Fig. 5 benutzt werden.In the preceding explanations, the measurement of the film thickness is based on a fixed or known spatial relationship between the roller surface and one or more reference edges. As already mentioned, however, in practice, even if this fixed ratio is given by small periodic (and therefore to be averaged) Fluctuations around a mean value is disturbed, a sufficiently determined ratio can be achieved, and if this is the case, simple systems such as after Fig. 5 can be used.

Ein System, welches nicht von einem solchen bestimmten Verhältnis abhängt und deshalb in dieser Hinsicht keine Probleme bringt, ist in Fig. 9 gezeigt. Dort bildet der Strahl 356 eines Lasers 357 eine Tangente an eine Rolle 358, um die sich eine Folie oder ein Band 359 spannt. Bei der gemäß Fig. 9 getroffenen Anordnung des Lasers derart, daß der Strahl die Rolle und die Folie trifft, ergeben sich zwei gebeugte Strahlungen 361 und 362, welche von den Tangentenpunkten auf der Rolle und auf der Folie ausgehen.A system which does not have such a definite relationship and therefore does not cause any problems in this respect, is shown in FIG. There the beam 356 of a laser 357 forms a tangent to a roller 358 a film or tape 359 is stretched. In the arrangement made according to FIG. 9 of the laser in such a way that the beam hits the roll and the film, two result diffracted radiations 361 and 362 coming from the tangent points on the roll and go out on the slide.

Die beiden gebeugten Wellenfronten werden durch die Wirkung einer Linse 363 überlagert, so daß im Abstand R ein Interferenzmuster 364 entsteht.The two diffracted wavefronts are caused by the action of a Lens 363 superimposed so that an interference pattern 364 arises at distance R.

Da zwischen den beiden gebeugten Wellenfronten sowohl eine Phasenbeziehung in Y-Richtung, nämlich wegen des Konvergenzwinkels der Linse, als auch in der X-oder Beugungsrichtung besteht, liegen die Helligkeitsstreifen, -wie gezeigt schräg. Im allgemeinen sind die Helligkeitsstreifen, wenn kleine Konver-genzwinkel benutzt werden, wie im Beispielsfall, für kleine Abstände we oder w fast parallel zur X-Achse und werden fast parallel zur Y-Richtung, wenn der Abstand We oder w zunimmt. In diesem letzteren Fall haben sie das Aussehen der in den obigen Beispielen erhaltenen Mustern.There is a phase relationship between the two diffracted wavefronts in the Y direction, namely because of the angle of convergence of the lens, as well as in the X or In the direction of diffraction, the brightness strips are inclined as shown. in the in general, the brightness strips are when small angles of convergence are used become, as in the example, almost parallel to the X-axis for small distances we or w and become almost parallel to the Y direction as the distance We or w increases. In in this latter case they have the appearance of those obtained in the above examples Inspect.

Für kleine Abstände w, wie sie beim Messen der Foliendicke von Pappmaterialien üblich sind, muß ein geteilter Detektor 365 mit einer linearen Symmetrieachse, wie gezeigt, in einem Winkel angeordnet werden und kann nur über einen kleinen bereich von w-Werten benutzt werden. Während dies gewöhnlich ausreicht, kann ein einzelner runder oder punktförmiger Detektor zur Feststellung und zum Zählen von Streifenbewegungen über einen weiteren Bereich von Abstandsänderungen benutzt werden.For small distances w, such as when measuring the film thickness of cardboard materials are common, a split detector 365 must have a linear axis of symmetry, such as shown, can be placed at an angle and can only cover a small area can be used by w-values. While this is usually sufficient, a single one can round or point-shaped detector for the detection and counting of strip movements can be used over a wider range of spacing changes.

Die Streifen stellungen sind eindeutig nur proportional zu den Änderungen der Folien stärke, denn der Winkel ist durch die Meßanordnung festgelegt.The stripe positions are clearly only proportional to the changes the thickness of the film, because the angle is determined by the measuring arrangement.

Die Benutzung der Rollenoberfläche selbst, um eine gebeugte Referenzstrahlung zu erzeugen, hat bei vielen Anwendungen Vorteile. Bei dem hier erörterten Problem der Bestimmung der Folien-Blatt- oder Bandstärke wird auf diese Weise erreicht, daß die Lage der Helligkeitsstreifen im Interferenzmuster unabhängig ist von oszillierenden Bewegungen der Rolle in ihren Lagern. Außerdem braucht man keine steife oder komplizierte Verbindung zwischen der Rolle und einer externen Bezugskante.The use of the roller surface itself to obtain a diffracted reference radiation producing has advantages in many applications. The problem discussed here the determination of the foil, sheet or tape thickness is achieved in this way, that the position of the brightness strips in the interference pattern is independent of oscillating Movements of the role in their bearings. Plus, you don't need a stiff or complicated one Connection between the role and an external reference edge.

Selbstverständlich kann auch die Stärke einer Beschichtung auf einem Folien- oder Blattmaterial bestimmt werden, und falls gewünscht, kann der Strahl 356 dann statt auf die Rollenoberfläche auf einen nicht beschichteten Bereich der Folie gelenkt werden.Of course, the thickness of a coating on a Foil or sheet material can be determined, and if desired, the jet can 356 then instead of the roller surface on an uncoated area of the Slide can be steered.

Bei dem gezeigten Beispiel ist es wünschenswert, daß jede gebeugte Wellenfront dieselbe oder fast dieselbe Intensität hat. Dies wird erreicht, indem eine gleiche Länge der Rolle und der Folienoberfläche beleuchtet werden. Wo die unmittelbaren seitlichen Folienkanten vernachlässigt werden können, kann vor der Kante zusätzlich eine Abschirmung angebracht sein, wie z.B. in Form eines gestrichelt gezeichneten Drahtes 368, um auf diese Weise eine unerwünschte Beugung an der Folienkante zu verhindern.In the example shown, it is desirable that each flexed Wavefront has the same or almost the same intensity. This is achieved by an equal length of the roll and the film surface are illuminated. Where the immediate lateral film edges can be neglected, can be in front of the In addition, a screen must be attached to the edge, e.g. in the form of a dashed line drawn wire 368, in this way an undesirable flexion at the edge of the film to prevent.

Wenn an einer Stelle in der Mitte der Folie gemessen und dabei auf die nicht von der Folie bedeckte Rollenoberfläche bezug genommen werden soll, ist offensichtlich, daß bei der Anordnung auf der rechten Seite der Fig. 9 der Winkel vergrößert werden müßte. Dies ist im allgemeinen jedoch nicht erwünscht, da dadurch eine zu starke Phasendifferenz in Y-Richtung verursacht wird und daraus eine Vielzahl innerer, in Y-Richtung liegender Streifen resultiert.When measured at one point in the middle of the slide and doing so the roll surface not covered by the film is to be referred to Obviously, with the arrangement on the right-hand side of FIG. 9, the angle would have to be enlarged. In general, however, this is not desirable because it does so too great a phase difference is caused in the Y-direction and a large number of it inner stripes lying in the Y-direction result.

Dieses Muster ist zwar noch auswertbar, aber verwirrend, und es ist im allgemeinen vorzuziehen, das nachstehend beschriebene System mit im wesentlichen der Differenz Null in Y-Richtung zu benutzen.This pattern is still evaluable, but confusing, and it is generally preferable to use the system described below with essentially to use the difference zero in the Y-direction.

Bei dem auf der linken Seite der Fig. 9 dargestellten System wird der Strahl 370 des Lasers 371 durch einen Strahlenteiler 374 in zwei rechtwinklig gerichtete Strahlen 372 und 373 aufgeteilt. Der Strahl 372 ist auf die Grenzfläche der Rolle gerichtet und erzeugt einen gebeugten Strahl 380, während der Strahl 373 zunächst parallel zur Rollenachse verläuft, bis er durch einen ebenen Spiegel 381 so umgelenkt wird, daß er bei dem Punkt P auf die Grenzfläche der Folie fällt, wodurch ein gebeugter Strahl 382 erzeugt wird, der in einer zur Ebene des Strahls 380 parallelen Ebene liegt.In the system shown on the left-hand side of FIG the beam 370 of the laser 371 through a beam splitter 374 into two at right angles directed Beams 372 and 373 split. The ray 372 is directed at the interface of the roller and creates a diffracted beam 380, while the beam 373 initially runs parallel to the roller axis until it passes through a plane mirror 381 is deflected so that it is at the point P on the interface the film falls, creating a diffracted beam 382 which is in a direction to Plane of the beam 380 is parallel plane.

Die beiden am Bezugspunkt der Rolle und am Punkt P der Folie gebeugten Strahlen 380 und 382 werden mittels eines Spiegels 385 und eines Strahlenteilers 386 so überlagert, daß sie eine sehr geringe Wegdifferenz in der Y-Richtung haben. Der Abstand in der Y-Richtung und damit die Anzahl der Streifen in der Y-Richtung kann durch die Schrägstellung der Spiegel des Systems gesteuert werden.The two flexed at the reference point of the roll and at point P on the film Beams 380 and 382 are split using a mirror 385 and a beam splitter 386 are superimposed in such a way that they have a very small path difference in the Y direction. The distance in the Y direction and thus the number of strips in the Y direction can be controlled by tilting the system's mirrors.

Bei dieser Situation ist das Streifenmuster 390 sehr ähnlich dem nach Fig. 1. Es wird jedoch bemerkt, daß bei einer geringen Folienstarke (und damit w) von z.B. weniger als 0,03mm, es normalerweise erwünscht ist, einige Streifen in Y-Richtung zu haben und ihre Bewegung, während sich w ändert, zu beobachten.In this situation, the stripe pattern 390 is very similar to that after Fig. 1. It is noted, however, that with a small film thickness (and thus w) for example less than 0.03mm, it is usually desirable to have a few strips in Have the Y direction and watch its movement as w changes.

Bei sorgfältiger baulicher Ausführung und indem gewöhnlich die Spiegel 381 durch ein rechtwinkliges Prisma ersetzt werden, kann der Punkt P tastend über die Folienbreite bewegt werden, indem der Spiegel 381, der Strahlenteiler 386 und der Detektor 391 parallel zur Rollenachse bewegt werden.With careful construction and by usually using the mirrors 381 can be replaced by a right-angled prism, point P can be groped over the film width can be moved by the mirror 381, the beam splitter 386 and the detector 391 can be moved parallel to the roller axis.

Das vorstehend beschriebene Prinzip, welches mit einem gebeugten Bezugsstrahl arbeitet, ist natürlich nicht auf die Überprüfung von Folienmaterial und dergleichen beschränkt, sondern kann z.B. auch dazu benutzt werden, Unterschiede in der Stellung zweier Teile zu bestimmen. Außcrdem können Profil abweichungen bestimmter Oberflächen ermittclt werden. So ist z B. vorstellbar, daß sich an der Stelle der Rolle 358 ein hochwertiges Trinkglas mit einer Goldblattbeschichtung 359 befindet, deren Stärke festgestellt werden soll. Die Ausführung nach Fig. 9 kann diese Stärke ermitteln, obgleich sich das Glas möglicherweise auf einem Förderband in der X-Richtung bewegt. In der Tat ergibt sich ein großer Vorteil daraus, daß auf keine Z-JViderungen Rücksicht genommen zu werden braucht, wie bei der Ausführung nach Fig. 4. Außerdem hat das System von selbst eine Synchronisierung, d. h., es wird nur dann ein Interferenzmuster abgebildet, wenn die Grenzflächen des Glases in den Laserstrahl geraten, und dieses Muster ist unabhängig davon, wo der Strahl und die Grenzflächen liegen, stets dasselbe.The principle described above, which is based on a diffracted reference beam works, of course, is not limited to checking foil material and the like limited, but can also be used, for example, to identify differences in to determine the position of two parts. In addition, profile deviations can be certain Surfaces are determined. For example, it is conceivable that the Roll 358 is a high quality drinking glass with a gold leaf coating 359, whose strength is to be determined. The embodiment according to FIG. 9 can have this strength determine although the glass may be on a conveyor belt in the X direction emotional. Indeed, there is a great advantage in not having any Z-JVidungen Care needs to be taken, as in the case of the embodiment according to FIG. 4. In addition does the system synchronize itself, i. that is, it only becomes an interference pattern shown when the interfaces of the glass get into the laser beam, and this The pattern is always the same regardless of where the ray and the interfaces lie.

Patentansprüche / Patent claims /

Claims

Method for determining the relative position at least two boundary surfaces or edges that do not indicate that radiation of electromagnetic waves onto at least one first interface (22) directed and bent there and also to at least one second, in the direction of propagation of the electromagnetic waves behind the first interface (22) arranged interface (23; 29) is directed and there is diffracted that the diffracted radiations with each other be brought to interference and from the interference pattern (25; 31) the position of the interfaces is determined.

2. The method of claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c That is, one of the interfaces (145, 146) is a moving surface (145).

3. The method according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the moving surface (145) is the surface of a flat material (140), such as a film, a sheet, a tape or the like. is.

4. The method according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c that is, the sheet material (140) moves over a cylindrical surface (141) will.

5. The method of claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the flat material (140) via a rotating roller or cylinder (141) runs.

6. The method of claim 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c that is, the spatial relationship between the roller surface (141) and the other interface (146) is fixed, so that the strength of the flat material (140) can be determined.

7. The method according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the spatial relationship between the surface of the sheet material (140) and the other interface (146) is fixed, so that the thickness of a coating of the flat material (140) can be determined.

8. Procedure. according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c Note that the first and second interfaces (43, 45) are on the same part (40) are located.

9. The method of claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the radiation is generated by a laser (24, 42, 143).

10. The method of claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the arranged at a greater distance from the radiation source (75) The interface (86, 92) consists of a material that is permeable to the rays.

11. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the interference pattern (25) observed with two detectors (27, 28) which is in the same angular position (O) to the axis of the direction of propagation of the electromagnetic waves, but located on opposite sides of the axis are.

12. The method according to claim 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the boundary surfaces (22, 23, 29) each on different parts (20, 21, 26) are formed around each part in such a way in the direction of propagation of the rays is arranged that between the positions falling on the detectors (27, 28) the stripe of the interference pattern (25, 31) has a phase shift of 900.

13. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the beam path of the electromagnetic waves (4,1) is deflected, before the second diffracted radiation is generated.

14. The method according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the electromagnetic radiation (142) on an elongated area (b, 145) of the flat material (140) generates diffracted radiation and focuses it so that a uniform, mean interference pattern (144) is formed.

15. The method according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that a plurality of different interference patterns (144) corresponding to the relative position of different areas (b, B, C, D) of the flat material (140) generated with respect to the positions of one or more reference interfaces (146) will.

16. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c that is, a plurality of points on an interface (145) through a is scanned along her traveling beam (142).

17. The method of claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that electromagnetic radiation is based on a continuum of points the first and second interfaces (301, 303) is directed and a continuum of neighboring Interference pattern arises.

18. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the electromagnetic radiation (305) is on a continuum of points on the first interface (301) and essentially a single point (P) the second interface (320, 321) is directed.

19. The method of claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c that is, the first and second interfaces (145, 146) are unidirectional are apart at a non-zero angle with the plane of the inflected Radiation forms.

20. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 19, that it comes from a radiation source (143), two boundary surfaces (145, 146), means (148, 149, 267) for directing the radiation onto the interfaces in such a way that that there are diffracted radiations that come to interference, and a sensory or there is a measuring device (150) for the quantitative detection of the interference pattern.

21. The device according to claim 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the sensing or measuring device (150) is a part of the interference pattern tod4) observing photodetector.

22. The device according to claim 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the photodetector is a pair of closely spaced photocells (102, 103) includes.

23. The device according to claim 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the sensing or measuring device from a large number of radiation-sensitive Elements (110) for determining fringes of the interference pattern.

24. The device according to claim 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the sensing or measuring device (110) consists of a series of photodiodes consists.

25. The device according to claim 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the sensing or measuring device comprises a television camera (313).

26. Device according to one of claims 20 to 25, d a d u r c h it is not noted that one of the interfaces (146) with respect to the other (145) is movable and adjustable by a certain amount.

27. Device according to one of claims 20 to 26, g e k e n n z e i c h n e t through a cylindrical lens (306) to fan out the electromagnetic Radiation (305).