DE2429455A1

DE2429455A1 - Elektro-optisches abtastsystem zum abmessen von abmessungen

Info

Publication number: DE2429455A1
Application number: DE2429455A
Authority: DE
Inventors: Norman Gerson Altman; Marc George Dreyfus
Original assignee: VSI Corp
Current assignee: Shared Technologies Fairchild Telecom Inc
Priority date: 1973-06-27
Filing date: 1974-06-19
Publication date: 1975-01-23
Also published as: US3854822A; JPS5038559A; FR2235355B1; IT1015514B; CA1008240A; FR2235355A1; GB1461536A

Description

COHAUSZ & FLORACK ________

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4 DÜSSELDORF S CHUMANN STR. 9T

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsdi.-Ing. A. GERBER

Bai Corporation

Stamford, Connecticut, TJSA 18. Juni 1974

Elektro-optisches Abtastsystem zum Abmessen von

Abmessungen

Die Erfindung betrifft ein elektro-optisches Abtastsystem zum Abmessen von Abmessungen.von einzelnen Teilen oder Baugruppen davon, und insbesondere betrifft sie enin System mit einem Eichgitter zum Eichen des gesamten Sichtfelds, wobei die Messung und Eichung, die für jede Abmessung bewirkt wird, einzeln durch ein gespeichertes Digitalprogramm bestimmt wird. . ■

Die modernäe I'-ertigungsteehnik ermöglicht die Herstellung und Montage von Teilen mit extrem hoher Geschwindigkeit, selbst bis zum Ausstoß, von Tausenden von Einheiten pro Minutej es gibt jedoch keine kommerziell praktikable Technik zur automatischen und genauen Messung der Abmessungen der hergestellten Teile mit der gleichen hohen Geschwindigkeit, um zu bestimmen, ob sie alle Maßtoleranzen erfüllen.

Es ist deshalb gängige Praxis, nicht jeden Teil oder Bauteile davon einzeln zu messen, sondern Proben zu kontrollieren, die aus der Produktion genommen werden. Verfügbare Eontrollgeschwindigkeiten sind jedoch nicht adäquat und stützen ein bedeutungsvolles Kont_Alprogramm -nicht, wenn die Ausstoßgeschwindigkeit hoch ist. Aber selbst wenn die Prüfgeschwindigkeit zufriedenstellend ist, bietet sie keine Gewähr dafür, daß jeder Teil allen maßlichen Anforderungen gerecht wird. In jenen Fällen, in denen der hergestellte Teil eine kritische Ihinktion zu erfüllen hat, ist eine linzelkontrolle unabdingbar.

Herkömmliche Torrichtungen zum Messen von hergestellten Teilen wie

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Wa/Ti . ' - 2 -

OWGINALiNSPECTED

Mikrometerschrauben, Höhenlehren und Skalenanzeigern bedingen jeweils einen körperlichen Konakt mit dem Teil. Der Meßvorgang erfordert eine erfahrene Bedienungsperson, und er ist häufig schwierig und zeitraubend. Die im großen Timfang verwendete optische Vergleiehsteehnik, bei der eine Silhouette des Teils im vergrößerten Maßstab auf einen Bezugsschirm projiziert wird, erfordert ebenfalls eine erfahrene Bedienungsperson und unterliegt Meßfehlern als Folge der Ermüdung der Augen, einer schlechten Abschätzung und anderer !Faktoren. Die Meßgeschwindigkeit mit hilfe einesoptischen Komprators wird durch die Fähigkeit der Bedienungsperson begrenzt, das Bild auf dem Schirm in bezug auf einen Bezugsumriß zu sehen und auszuwerten.

Fm die Beschränkungen von Meßvorgängen zu überwinden, bei denen die Arbeit von Menschen erforderlich ist, sind berührungsfreie elektronische Abtasvorrichtungen entwickelt worden, die mit einer elektro-optischen Vorrichtung wie einer Vidikonröhre oder einer Bilddissektorröhre arbeirten. Diese Röhren weist eine empfindliche Kathode auf und sind zum Abtasten eines Bilds des Objekts eingerichtet, das darauf projiziert wird, um einen Videoausgang zu erzeugen, der die Abmessung des abgestasteten Objekts wiedergibt. Unter anderen werden die folgenden ^Vorteile durch die Verwendung von elektronischen Abtastsystemen erreicht»

A. Abmessungen können an einem Punkt erhalten werden, der von dem zu messenen Teil entfernt liegt, ohne daß die Notwendigkeit eines kfcperlichen Kontakts zwischen der Meßvorrichtung und dem Teil besteht;

B. Messungen können vorgenommen werden, um Teilabmessungen festzustellen, die nicht ohne weiteres zugänglich sind;

C. Einzelabmessungen können mit sehr hohen Geschwindigkeiten gemessen werden.

D. Weil keine Notwendigkeit zur Vornahme eines körperlichen Wechsels besteht, um Messungen an verschiedenen Koordiatenstellen auf einer einzigen Einheit vorzunehmen, gibt es effektiv keine Totzeit zwischen solchen Messungen.

Die Zeit, die benötigt wird, um einen Wechsel von einer Kooridinaten-

stelle zur nächsten vorzunehmen, ist lediglich durch die Ansprechzeit des elektronischen Abtastsystems beschränkt und liegt gewöhnlich in der Größenordnung von einigen MikrοSekunden.

E. Die Meßgenauigkeit, ausgedrückt in einer Prozentzahl der vollen Skala, hängt nicht von der Größe des Teils ab, das kontrolliert wird. Ein Ausgleich von Änderungen in der annehmbaren Objektgröße wird einfach dadurch bewirkt, daß die Vergrößerung des optischen Systems geändert wird, das ein Bild des Objekts auf die Abtastvorrichtung wirft.

!Trotz der Vorteile", die mit elektronischen Abtast systemen einhergehen, um spangebend bearbeitete Teile und andere Fertigungsgegenstände zu messen, haben sich elektronische Abtastsysteme der bekannten Art keinea?s nennenswerten kommerziellen Erfolges erfreut, weil man sich auf solche Systeme zur Vornahme genauer Messungen nicht verlassen kann. Ein Hauptgrund für diesen mangelnden Erfolg besteht darin, daß die vorhandenen Systeme nicht in der Lage sind, Verzerrungen auszugleichen, die in den elektronischen Schaltkreisen der Systeme auftreten, und auch die TJnlinearitäten in der Abtastung und in der Qpbik zu kompensieren.

In einem iedalen Abtastsystem, bei dem eine Nullverzerrung der Optik und in den Abtastparametern vorhanden ist und bei dem die Zeit unendlich ohne Doppeldeutigkeit als Folge von Systemgeräusch und anderen Variablen teilbar ist, kann das System theoretisch die ereforderliche Abmessung mit jedem gewünscheten Maß an Genauigkeit oder Auflösung messen. Da ein praktisches System jedoch unvermeidlich verschiedenen Verzerrungen und Doppeldeutigkeiten, Geräusch- und Größenfehlern unterliegt, wird die Meßgenauigkeit dadurch beeinträchtigt.

In Anbetracht dessen liefert die Erfindung ein elektro-optisches Abtastsystem zum Messen der Abmessungen eines spangebend bearbeiteten Teils und anderer Fertigungsgegenstände und Baugruppen zur Bestimmung der Erfüllung von bestimmten Fertigungsnormen des betreffenden Teils, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein elektro-optischer Abtaster mit einer lichtempfeindlichen Fläche vorgesehen ist, ferner optische Mittel zum Projizieren eines Umrisses eines zu messeneden Teils auf die

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gennante Fläche, einen Abtastgenerator, der in einer Wirkverbindung mit dem Abtaster zur Erzeugung von Abtastspannungen steht, die eine Abtastung erzeugen, deren Position und Länge so steuerbar sind, daß ein Abtastweg gebildet wird, der jene Bänder des Abilds des Teileumrisses überbrückt, die die Endpunkte einer zu messenden Abmessung bilden, derart, daß der Abtaster ein Videosignal entstehen läßt, das die genannte Abmessung darstellt, eine elektronische Uhr, die periodische Impulse mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt, Mittel zum Anlegen des Videosignals an die Uhr zum Einblenden der Funktion derselben zur Erzeugung einer Impulskette in dem Zeitintervall zwischen den Endpunkten, eine mit der gegateten Uhr gekoppelten Zähler zum Zählen der Zahl der Impulse in der Kette zur Erzeugung einer Prüfzählung, die das Zeitintervall wiedergibt, eine Bezugswert-Speicherregister, eine Eingangsinformationsmatrix, die mit dem steuerbaren Abtastgenerator gekoppelt ist und mit dem Hgegister verbunden ist, derart, daß in bezug auf jede der verschiedenen zu inessendenen Teileabmessungen Information an den Abtastgenerator zur Erzeugung einer Abtastung längs eines Abtastwegs erzeugt wird, der jeder Teileabmessungen entspricht, und daß an das Register Information bezüglich der Zähungen geliefert wird, die den Nennabmessungen jeder Teilabmessung entsprechen, und, Mittel zum Vergleich der Prüf zählung, die von dem Zähler für jede Meßabtastung erbracht wird, mit der Bezugszählung in dem Register, die die entsprechende Nennabmessung betrifft, derart, daß ein Ausgangssignal erzeugt,wird, das die Disparität zwischen der gemessenen Teileabmessung¹ und der Nennabmessung anzeigt.

Das vorstehend genannte Abtastsystem weist ferner ein zweidimensionales Eichgitter und optische Mittel zum Projizieren entweder eines Umrisses des genannten Teils auf die Fläche oder eines Abbilds des Gitters darauf auf, das das gesamte Sichtfeld bedeckt.

Insbesondere soll gemäß der Erfindung ein Meßsystem der vorstehend genannten Art geschaffen werden, das ein zweidimensionales Bichgitter aufweist, das eine Eichung für das gesamte Sichtfeld erbringt, wobei das Gitter im Objektraum angeordnet ist, derart, daß eine Eichung für alle Vorspannungsdrifts und Unlinearitäten des Meßsystems erleichtert wird,

einschließlich TJnlinearitäten in der Optik des Saystems. Ein erheblicher Yorteil, der aus die Yerwendung eines Eichgitters herrührt, ist der, daß dadurch eine Technik für die Eichung der absoluten Position von festgelegten Koordinaten getrennt von den Differentialmessungen ermöglicht wird, die verwendet werden_s um Längen zu bestimmten.

Ferner soll erfindungsgemäß ein System der vorstehend genannten Art geschaffen werden, bei deaam die Messungen, die vorgenommen werden, und die Eichungen, die für jede Messung bewirkt werden, einkeln durch ein gespeichertes !Digitalprogramm gesteuert werden, derart, daß unter dem Befehl des Programms Messungen irgendwo innerhalb des Seiohtfelds des Systems vorgenommen werden können. Innerhalb des Siohtfelds gibt es keine Einschränkung hinsichtlich der zu messenden Abmessung oder deren Neigung in bezug auf einen wisllkürlioh bestimmten Satz Koordinaten.

In einem System gemäß der Erfindung speichert das Mgitalprogramm die üTennkoordinaten der zu messenden Abmessung und den akzeptablen Toleranzbereich für diese Abmessung. Das Programm bestimmt, ob das Heßsystem auf einer ¹¹Go"-- oder "Uo-go"-Basis geradeaus vorwärts wirkt, um den Teil durdsulassen oder zurückzuweisen, oder ob das System Teile in getrennte Kategoirien aufteilt, je nach der Toleranzbreite, innerhalb derer die kontrollierten Abmessungen fallen.

Die Anzahl der Abmessungen, die an einem bestimmten Teil gemessen werden können, ist nur durch die Kapazität des Speichers begrenzt, das das Programm enthält» Wenn Kehrfachabmessungen an einem einfachen Stück gemessen werden, kann die Maschine so programmiert werden, daß das Stück akzeptiert wird, wenn alle Abmessungen in den vorgeschriebenen Tolernazen liegen, oder daß beim Zurückweisen eines SStüoks wegen Abmessungen, die außerhalb des Toleranzbereichs'liegen, ein Signal erzeugt wird, das anzeigt, welche Abmessung sich als unakzeptabel erwiesen hat. Dieses Signal kann verwendet werden, um Teile in getrennte Bunker, auszusortieren, je naoli der Abmessung, die als außerhalb des Toleranzbereichs liegend festgestellt wurde.

Indem gespeicherte Unterroutinegäuge verwendet werden, kann das Meßsy-

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stem bo eingerichtet werden, daß es Eormal-Mehrfachmessungen der Art ausführt, wie sie für die Inspektion nnd Messung von spangebend oder sonstwie hergestellter Teile oder Baugruppen angemessen ist. Durch die Verwendung eines gespeicherten Unterroutinegangs kann man also die Koordinaten und den Durchmesser aller Löcher finden, die im Sichtfeld des Systems sichtbar sind. Durch einen anderen Unterroutinegang kann man die Rundheit jedes dieser Löcher bestimmen. Die Übereinstimmung der Löcher mit jeder anderen gewünschten Form, deren genaue Abmessungen als ein Bezug festgeelegt werden können, kann durch einen weiteren Unterroutinegang bestimmt werden. Mit weiteren Unterroutinegingen kann man die Exzentrizität feststellen, weiter den Teilkreiadurchmeeser von Stirnrädern und von Gewindeteilen sowie den Fehler von Zahn zu Zahn der meisten wälzgefrästen Teile.

Wegen der Flexibilität der elektronischen Abtastung kann' das elektrooptische Meßsystem so programmiert werden, daß man Abtastmuster ver- · wendet, die für bestimmte Meßfunktionen optimalisiert werden, beispielsweise jene, die den Krümmungsradius und den Krümmungsmittelpunkt gekrümmter Flächen bestimmen. Zu diesem Zweck kann das System die Position dieser Krüaaungsmittelpunkte im Abstand festlegen und von diesen Positionen aus Messungen zu anderen Funkten innerhalb des Sichtfelds des Systems vornehmen.

In einem System gemäß der Erfindung basiert die Grundmetrik auf das Zählen von Impulsen, die von einer Hochpräzisionsuhr erzeugt werden, so daß jede Messung zu einer digitalen Zählung führt, die gleich der Zeit ist, ausgedrückt in der Zahl von Uhreimpulsen, die benötigt werden, damit die ageeichte Abtastung die Strecke in der Bildebene überbrückt, deren Abmessung erforderlich ist. Alle Entscheidungen und" Verbindungen mit Außenvermittlungen können damit auf einer rein digitalen Basis vorgenommen werden, und !Toleranzen, Sortierwerte, "Go-" und "Nogo"-Entscheidungen und das Festlegen von Koordinaten werden insgesamt digital bestimmest.

Das System kann zur Durchführung verschiedener Funktionen eingesetzt

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werden, und als ein Beispiel können die beiden folgenden Punktionen gleichzeitig oder unabhängig voneinander durchgeführt werden:

A. Die Vornahme von ⁿOn-line"-Realzeitentseheidungen zum Durchgehenlassen, Zurückweisen und Sortieren gemessener Teile.

B. Die Lieferung von» vollständigen Daten, die die gemessenen Werte aller !Peile zeigen, welche geprüft worden sind, an einen ordnungsgemäß programmierten Digitalcomputer. Wenn eine Koordinierung in dieser Weise erfolgt, können die Meßvorrichtung und der Computer Maß- und Toleranztrends bestimmen und kontrollieren, die im Zuge der Fertigung der unter Prüfung stehenden Teile innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs auftreten. Die von einer solchen Analyse abgeleiteten Daten können verwendet werden, um die Rückstellung von Werkzuegmaschinen, den Wechsel oder die Reparatur von Schneidwerkzeugen und allgemein die Torhersage und damit den Beginn der Herstellung von Teilen mit Maßen außerhalb des Toleranzbereichs zu bewerkstelligen.

Mr den Fall von Montagearbeiten anstelle von·durchlaufenden Einzelteilen ist das Meßproblem schwieriger durch herkömmliche Mittel zu lösen, weil in vielen Fällen beim Montagevorgang Teile hinzukommen, die den Teil der Baugruppe abdecken, der gemessen oder kontrolliert werden muß, um sicherzustellen, daß die Gesamtbaugruppe ordnungsgemäß hergestellt worden ist. Wegen dieser Abdeckung kann häufig die fertiggestellte Baugruppe nicht voll kontrolliert werden, um sicherzustellen, daß sie ordnungsgaäß montiert worden ist, .ohne daß zunächst die Baugruppe auseinandergenommen wird. Eine automatische Meßvorrichtung kann verwendet werden, um teilweise fertiggestellte Baugruppen zu kontrollieren, damit bestimmt wird, daß alle Montagevorgänge vor der Kontrolle ordnungsgemäß durchgeführt worden sind. Wenn solche KontrollStationen unmittelbar vor jedem Montagesohritt eingeführt werden, der zu einem Abdecken des Bereichs führt, der eine Inspektion erfordert, kann die gesamte Baugruppe voll kontrolliert werden, ohne daß die Notwendigkeit eines Auseinandernehmens besteht, um abgedeckte Teile zu prüfen. Der Erfindung liegt deshalb auch die Aufgabe zugrunde, verdeckte Teile zu prüfen, indem Mittel geschaffen werden, um

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teilweise oder vollständig fertiggestellte Baugruppen zu messen und um zu bestimmen, daß sie "bis zu dem Punkt ordnungsgemäß montiert worden sind, bei dem die Messung durchgeführt wird.

Dazu wird ein elektro-optisches System zum Messen der Abmessungen eines spangebend bearbeiteten Teils oder eines anderen Fertigungsgegenstands oder Baugruppen davon vorgesehen, um zu bestimmen, ob der betreffende Teil oder dergleichen die vorgeschriebenen Formen erfüllt. Das Systmem weist einen elektro-optisehen Abtaster wie eine Bilddiessektorröhre mit einer Photokathode auf, auf die ein Bild ,mit dem Umriß des zu messenden Teils projiziert wird. Abtastspannungen führ die Röhren werden durch einen Abtastgenerator erzeugt, um eine Abtastung zu erzeugen, deren Form, Position und Länge regulierbar sind, um einen Abtastweg zu bilden, der jene Bänder des Bildes des Teileumrisses überbrückt, die die Endpunkte einer zu bestimmenden Abmessung bilden, so daß der Abtaster zum Erbringen einer Videosignalwiedergabe derselben veranlaßt wird.

Das Videosignal wirkt dahingehend, daß eine Präzisionsuhr wie ein piezoelektrischer Kristalloszillator einzublenden, um periodische Impulse zu erzeugen, so daß die Uhr eine Kette von Impulsen in dem Zeitintervall zwischen den Endpunkten erbraingt. Die Zahl der Impulse in der Kette wird gezählt, um eine Prüfzahl zu erzeugen, die diesen Zeitintervall wiedergibt. Information hinsichtlich der Nominalwerte der verschiedenen zu messenden Abmessungen wird zu einem Bezugswert-Speicherregieter geliefert, und die Prüfzahl wird mit der entsprechenden Nominalwertzahl verglichen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Disparität dazwischen anzeigt, und dieses Signal bestimmt, ob der Teil durchgelassen oder zurückgewiesen wird. Eichmittel mit einem Eichgitter, dessen Bild auf die Photokathode anstelle des Teileumrisses projiziert wird, dienen zum Modifizieren der Abtastspannungen zum Korrigieren optischer und elektronischer Unlinearitäten des Systems bezüglich jeder gemessenen Abmessung.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

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In den Zeichnungen sinds

Pig. 1 eine schematische Darstellung der optischen Anordnung zum Projzieren eines Bilds eines zu messenden Teils oder des Eichgitters auf die.empfindliche Kathode einer Abtastervorrichtung in einem elektro-optisehen Sisystem gemäß der Erfindung, um die Maße von feilen zu messen,

Pig. 2 ein Blockdiagramm des elektronischen Systems zum Regulieren der Abtastungsform und -position und zum Verarbeiten der Information, die in dem Videosignal enthalten ist, das von dem in Fig. 1 gezeigten Abtaster erbracht wird,

Pig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung, die zwischen den eingeblendeten Uhrimpulsen und dem Videosignal besteht, das von dem in Fig. 2 gezeigten S&ystem entwickelt wird,

Pig. 4 ein Blockdiagramm, ian dem im einzelnen bestimmte Teile des in Pig. 2 gezeigten Systems dargestellt sind, um zu erläutern, wie Durchlaß- und Zurückwezssignale sowie Signale erzeugt werden, die verschiedene Toleranzwerte wiedergeben,

Pig. 5 eine getrennte Darstellung des Eichgitters,

Pig. 6 ein Blockdiagramm der Schaltkreise zum Eichen des Abtastbereichs des Abtasters mit Hilfe des Eichgitters,

Pig. 7 eine graphische Darstellung der Wellenformen, die von der Prüfung eines Eichblocks herrühren, der auf das Eichgitter gesetzt ist,

Pig. 81 bis 8& Darstellungen der Art und Weise, wie bestimmte Teilemsße durch Spezialunierroutinegänge geprüft werden,

Pig. 9A bis 90 Darstellungen der Art und Weise, wie der Krümmungsradius und der Krümmungsmittelpunkt durch andere Spezialunterroutinegänge bgestimmt werden können,

Pig. 10 eine schematische Darstellung der Abtastanordnung zum Verfolgen von zu messenden wandernden Teilen,

Pig. "11A bis 11E Darstellungen einer kollimierten Lichttechnik zur !Regulierung der Ausiauohtung eines zu messenden Teils und

Pig. 12 die Darstellung einer bevorzugten Technik zum'Messen der Dicke eines'transparenten Objekts.

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In Fig. 1 ist schematisch eine Anordnung gemäß der Erfindung zum Prüfen eines Objekts gezeigt, um Videoinformation zu erzeugen, aus der man die interessierenden Meßdaten ableiten kann. Bas Objekt 5 ist in der ϊοηη eines maschinell hergestellten Teils gezeigt, daas eine im wesentlichen rechteckige Form hat, deren oberer Sand mit einer Laschenverlängerung versehen ist. Es versteht sich, daß diese Form lediglich zur Vereinfachung der Barstellung gezeigt ist und daß in der Praxis das Objekt eine viel komplizierte» Form haben kann.

Bas Objekt J wird durch eine geeignete starke Lichtquelle! angestrahlt, deren Strahlen durch eine Linse 2 auf das Objekt gebündelt werden. Bas Objekt 5 sitzt in der Bahn, die von der Lichtquelle 1 zur empfindlichen Photokathode einer Abtastvorrichtung 11 führt. Polglich wird nur das Profil bizw. der Umriß des Objekts projiziert. Bie vielen projizierten Strahlen werden durch die Lichtstrahlen 4 und 5 dargestellt, die zu einer Linse 1 gerichtet sind und aus dieser als Strahlen 8 und 9 aus- ■ treten. Biese Strahlen treffen auf die lichtempfindliche Fläche der Abtastvorrichtung 11, um dort ein Bild 10 entstehen zu lassen. Biese Fläche hat die Form einer Photokathode in einem Photoelektronen-Vervielfaoher. Bieses projizierte Bild ist eine Wiedergabe des Profils des Objekts 3 und hat damit die Form einer Silhouette.

Zwischen dem Objekt 3 und der Linse 7 sitzt eine sohräggesteilte, halbreflektierende Platte 6, die als ein Strahlenteiler wirkt, welcher die Strahlen vom Ojkekt in zwei Teilstrahlen aufteilt, von denen einer sukzessive durch die Platte 6 und die Linse 7 geht und zur Abtastvorrichtung geriohtet wird, während der andere Strahl von der Platte reflektiert wird und außer acht gelassen wird. In der Praxis kann man anstelle der Platte einen Strahlteilerwürfel verwenden, der aus zwei rechtwinkligen Prismen besteht, die zusammengesetzt sind, wobei die Hypotenuse des einen Prismas mit einer halbreflektierenden Schicht beschichtet ist. Eine dünne halbreflektierende Platte ist mit«unter zu beanstanden, und zwar wegen Irrbilder und Astigmatismus, außer wenn parallele Lichtstrahlen verwendet werden.

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Ferner ist dem Strahlteiler 6 eine zweite Lichtquelle 20 zuegeordnet, deren Licht von einer Linse 19 auf die Rückseite des Strahlenteilers durch ein transparentes Eichgitter 18 gebündelt wird. Die auf den Strahlenteiler auftreffenden Strahlen sind durch die Strahlen 16 und 17 wiedergegeben. Wenn die Lichtquelle 20 eingeschaltet wird und die Lichtquelle 1 ausgeschaltet wird, wird das angestrahlte Gitter, das aus sich schneidenden, im gleichen Abstand angeordneten vertikalen und horizontalen Linien gebildet ist, der Photokathode der Äbtastvorrichtung 11 zugeführt. Die Photokathode sieht also entweder die Silhouette des zu prüfenden Objekts oder das Eichgitter, je nachdem, welche Lichtquelle eingeschaltet ist.

Der Photoelektronen-Vervielfacher, der zur Abtastvorrichtung gehört, hat vorzugsweise die Ausführung eines Bilddissektors, wobei die Photokathode mit dem einfallenden Licht Photoelektronen aussendet, die auf die Ebene einer definierenden Blende projiziert werden. Dieser Blende ist ein Elektronen-Vervielfacher wirkungsmäßig zugeordnet, ferner auch ein AbIenkungssystem zum Ablenken des Elektronenbilds über die definierende Blende in einer Art und Weise, daß die verschiedenen Teile des Bilds in einer gewünschten Folge geprüft werden.

Der Photoelektronen-Vervielfacher ist also mit einem Satz Ablenkungsspulen versehen, die eine für die vertikale, die andere für die waagrechte Ablenkung, ferner auch mit einer Bündelungsspule. Ein Abtastgenerator 12 liefert Ablenkungsspannungen an den Satz. Spulen, und ein Bündelungsgenerator 15 liefert Strom zur Bündelungsspule. Eine Hochspannungsquelle 14» die mit dem Photoelektronen-Vervielfaeher verbunden ist, liefert diesem die erforderlichen Betriebsspannungen. Der Ausgang der Abtastvorrichtung 11 wird einem Torverstärker und einem WeI-lenfomner 15 zugeleitet, dessen Videoausgang das abgetastete Bild der Silhouette des Objekts J oder des Eichgittere 18 wiedergibt, je nachdem, welche Lichtquelle eingeschaltet ist.

In Fig.24 ist das elektonisohe System gezeigt, das zum Regulieren der Abtastvform und -position und zum Verarbeiten der Information einge-

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richtet ist, die in dem Videosignal von der Abtastvorrichtung 11 enthalten ist. Der Yideoausgang der Abtastvorrichtung 11 wird zunächst im Videoverstärker und Wellenformer 15 verarbeitet, um Start- und Stopsignale zu erzeugen, die eine Hochpräzisionsuhr 21 ein- und ausblenden können, welche periodische Impulse mit einer bestimmten konstanten Wiederholungsrate erzeugt.

Die Grundnorm der Messung oder die Metrik des Systems basiert auf das Zählen von Impulsen, die von der Uhr erzeugt werden, wobei Jede Messung eine Zahl in digitaler Form erzeugt. Die Zahl ist gleich der Zeit, ausgedrückt in der ¥Zahl von Uhrimpulsen, die für ein Durchlaufen der Strecke in der Bildebene durch die geeichte Abtastung erforderlich ist, deren Abmessung gemessen wird. Die Abmessung selbst ist also direkt in digitaler Form ausgedrückt. Als Folge davon können alle Entscheidungen und alle Verbindungen mit Vermittelungsstellen außerhalb des Systems auf rein digitaler Basis vorgenommen werden. Toleranz-, Bortierwert-, "Ge-" und "Fo-go "-Entscheidungen und das Festlegen von Koordinaten werden insgesamt digital bestimmt.

Die wirkungsmäßige Beziehung zwischen dem geformten Videosignal und der gegateten Uhr 21 ist in Fig. 3 gezeigt. Ein projiziertes Bild 10, das die Silhouette des Objekts 3 ist, erscheint auf der Photokathode der Abtastvorrichtung 11, wie das im obersten Teil dieser Darstellung gezeigt ist. Um dieses Bild längs einer Abtastlinei 26 abzutasten, die an einem Punkt beginnt, der durch die Koordinaten X₁-Y₁ bestimmt ist, und das Bild überläuft, um schließlich am Punkt X^Y₁ zu enden, wird eine Spannungswellenform 31 erzeugt, um die gewünschte Abtastlinie zu erzeugen. Die Wellenform 31 gibt Änderungen in den Spannungen wieder, bezogen auf die Zeit.

Die Beziehung in der Zeit zwischen der Spannungswellenform 3I und der Abtastlinie 26 ist durch vertikale Projektionslinien 27, 28, 29 und wiedergegeben, die sich dazwischen erstrecken. In dem.Augenblick, der duroh die Projektionslinie 27 wiedergegeben ist, bringt die Abtastspannung die Abtastlinie 26 auf deren Anfangspunkt X₁-Y₁* In einem An-

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schließenden Augenblick, der durch die Projektionslinie 28 wiedergegeben ist, brinngt die Abtastspannung die Abtastlinie zum Punkt Xp-Y₁» und dabei handelt es sich um den vorderen Rand der Laschenverlängerung der Objektsilhouette. In einem späteren Augenblick, der durch die Projektionslinie 29 wiedergegeben ist, brinngt die Abtastspannung die Abtastlinie zum Punkt Xv-Y-j > '^ün^- dabei handelt es sich um den hinteren Rand der Lasche am Bild. Schließlich bringt in dem Augenblick, der durch die Projektionslinie 30 wiedergegeben ist, die Abtastspannung die Abtastlinie zu ihrem Endpunkt X.-Y...

Der Schnittpunkt der Projektionslinie 28 mit der Abtastspannung ist durch den Punkt 32 an der Spannungswellenform dargestellt, und der Schnittpunkt der Projektionslinie 29 mit dieser Porm ist durch den Punkt 33 dargestellt. Diese beiden Punkte stellen den Anfang und das Ende einer Periode dar, während der der Abtaster die unbeleuchtete Fläche bzw. die Silhouette der Laschenverlängerungspartie T des Bilds durchläuft. Während dieser Periode wird ein Videosignal erzeugt, das einer ersten Ablenkung in dem Augenblick, der durch die Projektionslinie 28 wiedergegeben ist, und einer zweiten Ablenkung während des Augenblicks unterliegt, der durch die Projektionslinie 29 wiedergegeben ist.

In diesem Videosignal, wie das in der Wellenform 34 gezeigt ist, stellt der positive Teil die Objektsilhouette bis zum Ausmaß dar, das durch die Linie 26 abgetastet wird, und der negative feil zu beiden Seiten der Hpostiiven Partie zeigt den erleuchteten Hintergrund an. Der positive Seil der Wellenform 34 stellt ein binäres logisches EINS-Signal dar, das das Uhrsignal (wiedergegeben durch kontinuierliche Impulse 35) während des Intervalls aktiviert, während dessen die projizierte Abtastung das zu messende Bild vom Punkt Xo~Y-| ^zum -^¹¹¹¹^ ^""^-t d-^ur°k~ läuft. Die während dieses Intervalls entwickelten Impulse (wiedergegeben durch die Impulskette 36) bilden den Ausgang, der gegateten Uhr 21 und werden einem Zähler 22 (Fig. 2) zugeleitet. Dieser Zähler addiert die Zahl der Impulse in der Kette 3^t um eine Zahl zu erzeugen, die die Abmessung ausdrückt, welche von der Abtastlinie 26 gemessen wird. .

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Vie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Zähler 22 wirkungsmägßig mit einem Satz Vergleichssdaltkreise 25 gekoppelt, die diese Zahl mit Bezugswerten vergleichen, die in einem Speicherregister 24 gehalten sind. Dieses Register nimmt den Nominalwert der zu messenden Abmessungen auf und verwendet sie, ferner die zulässige Toleranz und die Werte, bei denen ein Sortieren zu erfolgen hat.

Mit diesen vom Register 24 verfügbaren Inputssorgen die Yergleichsschaltkreise für eine Bestimmung der Beziehung zwischen den im Register gespeicherten Werten und den Abmessungen, die digital durch den Zähler 22 wiedergegeben werden. Der Ausgang der Vergleichsschaltkreise hat die Form von Signalen, die feststellen, daß das unter Prüfung befindliche Objekt durchgeht oder zurückgewiesen wird. Dadurch wird auch angezeigt, auf welchen Sortierwert das Objekt zu setzen ist, falls ein weiteres Sortieren erwünscht sein sollte, das über eine einfache Durchgangs/Zurückweisnngsentscheidung hinausgeht.

Die Inputinfonaation, die durch eine Inputmatrix 25 wiedergegeben ist, wird dem System zugeleitet, um die X- und Y-Eoordinaten anzuzeigen, längs derer Messungen für bestimmte Abmessungen (Abmessungen 1 bis n) vorgenommen werden sollen, ferner für den Abtastwinkel, bei dem diese Messungen vorgenommen werden sollen, und für die Nennabmessung und die Toleranzen für diese Abmessungen. In der Praxis kann diese Information durch eine große Gruppe von Digitalschaltern geliefert werden, beispielsweise jene des Daumenradschalters, der von der Firma Electronic Engineering Co. aus California hergestellt wird. Oder man kein eine Inputvorrichtung ähnlich einem Leser für IBM-Lochkarten, Lochstreifen oder ein entsprechendes Digitalspeichermedium verwenden.

Ein kleiner zugeordneter Minicomputer und dessen zugehöriges Speicher können für den Zweck der Lieferurig der erforderlichen Information verwendet werden. !formal erweiee wird eine geradlinie Abtastung unter einem Winkel verwendet, der so gewählt wird, daß er im rechten Winkel die Bänder der erforderlichen Abmessung schneidet, deren Länge bestimmt wird, indem die Zeit gemessen wird, die benötigt wird, um die Strecke von einem Hand zum anderen zu durchlaufen.

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Die X-Koordinaten und die Y-Koordinaten, längs derer Messungen vorgenommen werden sollen, und der Abtastwinkel der Messung werden von der Matrix 25 in den Abtastgenerator 12 gefüttert. Diese dienen zur Bestimmung der Position, "bei der die Meßabtastnng in der Systemkoordinatienachse durchgeführt werden soll, ferner des Winkels, unter dem sie vorgenommen werden soll. Durch den "Nennabmessungs^Input zum Abtastgenerator wird die Länge der Abtastung bestimmt, die zur Tornahme der BMessung verwendet werden soll.

Fig. 4 zeigt die Art und Weise, wie Information vom gegateten Uhrwerk 21 durch den Zähler 22 in Verbindung mit den betreffenden Vergleichssohaltkreisen 23-1 bis 23-5 verwendet wird, um Akzept- und Reject-Signale sowie Signale zu erzeugen, die verschiedene Werte (Werte 1 bis 4) wiedergeben, um ein Sortieren nach Maß zu bewirken.

Die Information von der Inputmatrix 25 (Fig. 2) wird zu einem Block Speicherregister 24-1 bis 24-5 übermittelt, die jeweils mit dem Block Vergleichsschaltkreise 23-1 bis 23-5 zusammenwirken. 'Das Speicherregister 24-1 speichert den untersten Grenzwert, unter dem der analysierte Teil als nicht durchgehebar eingestuft wird, während des Speicherregister 24-5 äen höchsten Grenzwert speichert, über dem der Teil nicht durchgehbar ist. Die zwischengeschalteten Speicherregister 24-2, 24-3 und 24-4 speichern Zwischenwerte zu Sortierungszwecken.

Der Ausgang der gegateten Uhr 21 wird in den Zähler.22 gefüttert, und die' durch den Zähler am Ende der Abtastung erreichte Zählung wird in den Vergleichsschaltkreisen 23-1 bis 23-5 mit Werten verglichen, die in die verschiedenen Speicherregister 24-1 bis 24-5 eingeführt worden sind. Wenn die Zählung geringer ist als jene, die in das Speicherregister 24-1 eingegeben worden ist, ist ergibt sich in der Ausgangsleitung, die mit 22 A, 24-1 der Vergleichsschaltung 23-1 markiert ist, eine logische EINS, was anzeigt, daß die gemessene Abmessung UN(DlR der liegt, die im Register 24-1 gespeichert ist.

Wenn der Ausgang der ersten Vergleichsschaltung 23-1 anzeigt, daß die

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durch den Zähler 22 erzeugte Zahl größer als der im Speicher 24-1 gespeicherte Wert ist, entsteht ein Ausgang an der Leitung, die mit 22 > 24-1 markiert ist, und dieser wird an die erste Torschaltung 37-1, eines Blocks 37 angelegt, die eine logische EINS erzeugt, welche den Wert 1 anzeigt.

Wenn der Vergleich zeigt, daß der Wert im Zähler 22 größer als der ist, der im Register 24-2 gespeichert ist, wird der Ausgang der Vergleichsschaltung 23-2, der eine logische EIWS ist und an der Leitung erscheint, die mit 22 > 22-2 markiert ist, an eine zweite Torschaltung 37-2 angelegt, deren Ausgang eine logische EIUS ist, was den Wert 2 anzeigt. Zu beachten ist, daß der Logik-Eins-Ausgang der Vergleichsschaltung 23-2 an der Leitung 22 ^> 24-2 als ein Inhibitinpu$ zur ersten Torschaltung 37-1 zurückgelesen wird, um einen Logik-HTTLL-Ausgang zu erzeugen, weil die Abmessung nun den Wert 2 hat und die Logik diese Tatsache unzweideutig anzeigen muß. Entsprechend liefert die Leitung 22>24-3 einen Inhibitinput an die zweite Torschaltung 37-2» die Leitung 22 > 24-4 liefert einen Inhibitinput an die dritte Torschaltung 37-3, und die Leitung 22 > 24-5 liefert einen Inhibitinput an die Torschaltung 37-4·

In entsprechender Weise werden Vergleiche mit Werten vorgenommen, die in den Registern 24-3» 24-4 und 24-5 gespeichert sind, um einen Logik-EHiS-Ausgang in den Torschaltungen 37-3 und 37-4 zu erbringen, was die Werte 3 bzw. 4 anzeigt. Der oberste Wert 5 entsteht an der Ausgangsleitung, die mit 22 * 25-5 m'arkiert ist und zum Vergleichsschaltukreis 23-5 gehört.

In Fig. 5 ist das Eichgitter 18 in stark vereinfachter Form gezeigt. Wie zu sehen ist, besteht das Gitter aus im gleichen Abstand angeordneten horizontalen Linien (^V₂)' ^Ί(λ)' ^Ί( )' ^Y(-1) ^{Und X}(-2p» ^{die von} ^ gleichen Abstand angeordneten vertikalen Linien (X „%, X/ ^, X , X, , und X(2)) geschnitten werdenj der Koordinatenpunkt (%(2)~*(-\) ⁱⁿ liegt also in einem Schnittpunkt dieser Linien.

Ein Block 58 sitzt am Schnittpunkt ^Y(₂)~^X(o)' ^*³- Blöcke 57, 59, 60 und

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61 sitzen in anderen Schnittpunkten. Diese Blöcke ermöglichen Messungen, die zum Eichen des Terstärkungsfaktors und der Gleichstromversetzung der Bereichsschaltkreise dienen, um sicherzustellen, daß die befohlene Bereichsposition tatsächlich diejenige ist, die zur Vornahme der Messung verwendet wird.

In der tatsächlichen Praxis hat das Eichgitter 18 viel mehr vertikale und horizontale Linien, als sie in Pig. 5 gezeigt sind. Eine zweckmäßige praktische Zahl beträgt 50 horizontale Linien, die fünfzig vertikale Linien schneiden, um ein Gitter zu bilden, das beim Projizieren auf die Photokathode der Abtastvorrichtung ein Bild erzeugt, dessen Abmessungen etwa ein Zoll mal ein Zoll betragen, wobei die Gitterlinien im Abstand von 0,020 Zoll zueinander liegen.

Wenn jede dieser Gitterlinien ein Bild in einer Breite von etwa 0,003 Zoll erzeugt, bestimmt der ablenkbare Vervielfacher ©die Position der . vorderen und hinteren Händer jeder Linie mit einer Präzision von 0,0001 Zoll, wobei eioeAbtastblende mit einem körperlichen Durchmesser von 0,0008 Zoll, und randverstärkende !Techniken verwendet werden, die bekannt sind. Mit einer Grundlinearität des Abtasters plus der optischen Vorrichtung in der Größenordnung von 0,1$ führt die Eichung, die durch ein 5Ox5O-Linien-Gitter der beschriebenen Art unter Arbeten mit Handverstärkungstechniken zur Definition der Handposition auf eine Genauigkeit von 0,0001 Zoll bewirkt wird, zu einem System, das zum Messen auf die Grundgenauigkeit des Gitters von -0,01% geeichet werden kann.

Insofern, als Gitter mit Genauigkeiten kommerziell erhältlich sind, die sich 0,001$ annähern, ist die Genauigkeit des vorliegenden Systems mit einem Gitter dieser kommerziellen Ausführung effektiv 0,01$.

In Fig. 6 sind in Blockform die Schaltungen zum Eichen des Bereichs mittels des Eichgitters gezeigt. Die Eichtechnik macht es erforderlich, die Abtastung etwa in die Position zu bringen, in der die Messung vorgenommen werden soll, und dann muß das Eiohgitter angeleuchtet werden, so daß dessen Bild auf der Photokathode der Bilddissektorröhre anstatt des zu

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messenden Teils erscheint.

Das Gitterbild wird bis zu einem Ausmaße abgestastet, das etwa die gleiche Strecke bestreicht wie die der Nennabmessung des zu messenden Teils. Die Zahl der Ränder, die am Eichgitter durch die Abtastung überquert werden, zeigt die Zahl der Uhrimpulse an, die zwischen dem ersten und dem letzten Gitterrand gezählt werden müssen. Irgendeine Diskrepanz zwischen der tatsächlichen Zahl von Uhrimpulsen,+die gezählt werden, und der "idealen" Zahl, die empfangen werden muß, wird zum Eichen des Bereichsgenerators verwendet, so daß die kombinierten Fehler der Systemelektronik, der Bereichsunlinearitäten und der Linsenunlinearitäten durch die im Gitter vorgenommene Messung ausgeglichen werden. !Ferner werden zusätzliche Messungen an den Blöcken 57 bis 61 am Eichgitter vorgenommen, um den Terstärkungsfaktor und die Gleichstromversetzung der Bereichsschaltkreise zu eichen, damit sichergestellt wird, daß die gewählte Bereichsposition tatsächlich diejenige ist, die bei der Vornahme der Messung verwendet wird.

Die Arbeitsweise der Bereichsgenerator-Eichanordnung ist die folgende: Wenn der Bereich das Bild des Gitters entweder in der X- oder in der Y-Bichtung durchläuft, werden Videoimpulse für jede Überquerung einer Gitterlinie erzeugt. Diese Eandimpulse werden verstärkt und geformt, und zwar durch den Videoverstärker und Former 15 (Fig. 2), und sie werden gleichzeitig einer Flipflopschaltung 58, einem Randzähl-Bezugsregister 40 und einer Torschaltung 59-1 zugeleitet. Bei der Stellung der Flipflopschaltung 58 aktiviert der erste Videorand vom Verstärker 15 auch die Torschaltung 59-1· Die Torschaltung 59-1 ermöglicht es anschließenden Videorändern, der Transfer/Register-Vorrichtung 45 Kommandos zu geben, so daß bis zu der Zeit, zu der jeder Videorand in Anschluß an den ersten Rand erscheint, die Zählung vom Uhrzähler 22 durch die Vorrichtung 43 zum Speicherregister 42 transferiert ist.

Jeder Videorand nach dem ersten davon rückt auch das Randzähl-Eezugsregiter 40 weiter, so daß dieses Register die Zahl von Uhrzählungen ent-

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hält, die ein perfekt ggeichetes System zwischen dem ersten Videorand und dem nten Videorand findet. Zu beachten ist, daß die Zahl der Uhrimpulse, die zwischen dem ersten und dem nten Videorand erscheinen müssen, ein Teil der Grundsystemeichung ist und damit eine eingedrahtete Eiehzahl ist.

Bas Ende einer durch den Abtastgenerator 12 erzeugten Abtastung wird von einem Wertdetektor 52 festgestellt, der ein Signal 53 erzeugt, das an die Flipflopschaltung 58 angelegt wird, um die Vorrichtung zurückzustellen. Am Ende der Abtastung mit zurückgestelltem Fleipflop 38 hält das Register 40 die "richtige Zählung", die der Uhrzähler 22 vom ersten bis zum nten Videorand erzeugt haben müßte. Die algebraische Differenz zwischen der im Bezugsregister 40 gespeicherten Zahl und der im Register 42 gespeicherten Zahl wird in der Subtraktionsvorrichtung 4I bestimmt, deren Ausgang an der Leitung 44 ©in Maß des Fehlers in Hinsicht auf Größe und Vorzeichen ist. Dieser Fehler wird als ein Differenz-TJpdatesignal verwendet, um das Digitalbereichsregulier-Speicherregister 45 im Abtastgenerator 12 auf den neusten Stand zu bringen.

Der Digitalausgang des Registers 45 wird in einen entsprechenden Analogwert durch einen Digital/Analog-Wandler 46 umgewandlet, dessen Ausgang, der an der Leitung 47 erscheint, an den Bereichsgenerator 48 angelegt, wodurch das Register 45 so wirkt, das die Bereichsdurchlaufgeschwindigkeit reguliert wird. Als Folge davon wird die Bestreichungsgeschwindigkeit so korrigiert, daß bei einer Wiederholung der Eichbestreichung die im Register 42 gespeicherte Zahl nun genau mit der Zahl übereinstimmt, die im Bezugsregister 40 gespeichert ist. Das System ist dann zur Vornähme dner Messung an dem zu messenden Teil an den Koordinaten und mit der Bestreichungslänge bereit, auf die es gerade geeicht worden ist.

Die bisher beschriebene Eichprozedeur bestimmt die Zeit, die benötigt wird, Tim eine Eichlinie bis zur nächsten auf dem Bild des Eichgitters zu durchlaufen, damit wird aber nicht die Positionsgenauigkeit des Gitters geeicht. Diese Eichung wird durch Schalten eines Funktionsschalters

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49 aus der Position 49-1 in einer Folge durch die Positionen 49-2, 49-3, und 49-4 bewirkt, wobei für eine Positionseichung in jeder Position verweilt wird. Der Funktionsschalterwechsel wird durch eine geeignete innere Programmsteuerung bewirkt.

In der Punktionsposition 49-2 wird die Bereichswellenform durhh eine einfache sinusförmige Spannung gebildet, beispielsweise jene, die durch die Wellenform 62 in Pig. 7 dargestellt ist. Eine typische Tideowellenform, die durch Treiben der Abtastung mit einer sinusförmigen Bereichsspannung mit negativer Torspannung erhalten wird, ist durch die Form 63 gezeigt. Die Tideowellenform, die mit einer positiven Torspannung erreicht wird, ist durch die Form 64 gezeigt, und die Tideowellenform 64 zeigt eine solche mit einer Eull-Torspannung.

Fig. 7 ist speziell für eine Bestreichung und die Wellenformen gezeigt, die aus einer Prüfung des Eichblocks 59 entstehen, der in die Koordinaten X/qn-Y/ «. am Eichgitter 18 gesetzt wird. Entsprechende Wellenformen können zum Eichen der X-Bestreichung an den Blöcken 57 und 61 erhalten werden, oder auch der Y-BeStreichung an den Blöcken 58 und 60, indem eine Gleichstromversetzung der sinusförmigen Wellenform 62 hinzugefügt wird. Diese positiven und negativen Gleichstromversetzungen werden den sinusförmigen Bestreichungswellenformen in den Funktionsschalterpositionen 49-3 und 49-4 hinzugefügt.

Die Wellenform 65 ist die Tideowellenform, die erhalten wird, wenn die Abtastung symmetrisch um den Eichblock 59 streicht. Die Symmetrie dieser Wellenform zeigt an, daß keine Restgleichßtromverschiebung im Bereichsgenerabr 48 vorhanden ist, ebenso auch nicht im summierenden Terstärker 5I und im damit gekoppelten Ausgangsverstärker 57·

Wenn eine Yerschiebung festgestellt wird, wie das durch asymmetrische Wellenformen 63 und 64 angedeutet ist, wird die Große und der Sinn der Terschiebung unter Terwendung bekannter Techniken für diesen Zweck bestimmt, beispielsweise durch Phasenerfassen dieser Wellenformen relativ

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zur sinusförmigen Wellenform 62. Das Gleichstromsignal, das von einer solchen Phasenerfassung herrührt, erzeugt ein Verschiebungsregelsignal 54» das in den Analog-Summierverstärker 51 eingegeben wird, um einen Ausgleich für die Verschiebung zu bewirken, damit eine symmetrische Videowellenform erzeugt wird, wie sie als Wellenform 65 in Fig. "7 dargestellt ist.

Der Gleichstromverstärkungsfaktor des kombinierten Analog-Summier-'Verstärkers 51 und des Ausgangsverstärkers 57 wird durch Verwenden der Blöcke 57» 58, 60 und 61 auf dem Eichgitter geeicht. Eine bestimmte Gleichstromspannung wird der sinusförmigen Wellenform 62 hinzugefügt, um Gleichstrom-Eichbestreichungen in den Funktionspositionen 49-3 uncL 49-4 zu erzeugen. Eine positive Spannung wird hinzugefügt, um einen Eicheingang in der Funktionsschalterposition 49-3 zu erhalten, und ein negativer Eingang wird geliefert, um einen Eicheingang an der Funktionsschalterposition 49-4 zu erhalten.

Zum Eichen der-X-BeStreichung bestreicht die positive versetzte sinsusförmige Wellenform das Bild des Eichgitters um den Eichblook 61 herum. Die richtige Gleichstromverstärkung wird durch eine saymmetrische Videowellenform wiedergegeben, wie die Wellenform 65. Ein übermäßiger Verstärkungsfaktor wird durch eine Asymmetrie anzeigt, beispielsweise wie die Videowellenform 64» und ein nicht ausreichender Video-verstärkungsfaktor wird durch eine Asymmetrie angegeben» beispielsweise die Videowellenform 63.

Eine Phasenerfassungsschaltung, die mit jener identisch ist, die zum Messen der Gleichstromverschiebung verwendet wird, wird zum Bestimmen der Größe und de»s Sinns der Verzerrungen in dem Verstärkungsfaktor verwendet. Die entstehenden Fehlersignale, die an die positive Gain-Control-Leitung 55 und an die negative Gain-Control-Leitung 56 angelegt werden, werden in den Ausgangsverstärker 57 eingegeben. Wegen der nicht vorhandenen perfekten Symmetrie in normalen Abtastschaltungen und ihren zugehörigen Spulen, in dem Magnetfeldern.und in der Optik und auch

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wegen der nicht vorhandenen Symmetrie, die dadurch in die zugehörigen elektronissehen Korrekturkreise eingeführt wird, ist es normalerweise erforderlich, den positiven Verstärkungsfaktor und den negativen Verstärkungsfaktor des Schaltkreises zu prüfen, der durch den Analog-Summierverstärker 51 und den Ausgangsverstärker 57 dargestellt ist, und Torkehrungen für getrennte Verstärkungsfaktorprüfungen für positive und negattive Abwandeerungen zu treffen, wie das beispielsweise durch die Steuereingänge 55 bzw. 56 dargestellt ist.

Inputinformation, die von einer Quelle 25 (Fig. 2) geliefert wird, dient dazu, Koordinaten für. den Beginn der Abtast-Gleichstromspannungsquelle 50 und für den Abtastenden-Wertdetektor 52 zu liefern. Mehrfachinputtechniken für diesen Zweck sind bekannt. Dem Wertdetektor 52 gelieferte Inputinformation liefert ein Meßsignal, das anzeigt, wann die Bestreichungspannung den Punkt erreicht hat, der das Ende der Abtastung wiedergibt, wie es durch das Nennmaß an der entsprechenden Leitung von der Inputinformationsquelle 25 definiert wird. Wie schon erwähnt, erzeugt der Wertdetektor 52 ein Signal, das für eine Rückstellung der Flipflopschaltung 58 sorgt und damit der Subtraktionsvorrichtung 51 den Befehl erteilt, ein Differenzsignal zu erzeugen, um das Digitalbestreichungssteuerspeicherregister 45 auf den neusten Stand zu bringen.

Speζialunterroutinegänge

Pig. ΘΑ bis E stellen die Fähigkeit des Abtastsystems zaum Prüfen des Endes eines zylindrischen Teils 74 dar_r dessen innerer Bohrungsdurchmesser und dessen Außendurchmesser durch den Innen- und den Außendurchmesser des Teils darstellen. Es sei angenommen, 4ß die Koordinaten im Mittelpunkt der kreisrunden Bohrung und deren Innendurchmesser bestimmt werden sollen. Um den Innendurchmesser zu finden, werden eine Folge von horizontalen Suchabtastungen, beispielsweise jene, die durch die Ziffern 75a bis e in Fig. 8A wiedergegeben sind, über den Kennmittelpunkt gefahren, beginnend mit der Abtastung 75a unmittelbar unter der untersten Position, die durch eine zulässige Toleranz zugelassen wird, und endend mit der Abtastung 75e unmittelbar über der Röchst zulässigen Position.

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Der X-Durchmeseer der Bohrung wird durch die größe Abmessung bestimmt, die in dem Suchverfahren gemessen wird. Die X-Koordinate des Mittelpunkts der Bohrung wird durch die Position der Winkelhalbierenden der in dieser Weise bestimmten maßlichen diametralen Strecke wiedergegeben.

In entsprechender Weise wird die Y-Koordinate und der Y-Durchmesser der Bohrung durch eine Gruppe von Abtastungen 76a bis $e gefunden, wie das in.Fig. 8B gezeigt ist. Die Koordinaten des Mittelpunkts der Bohrung werden dann dier Schnittpunkt des größten X-Durchmessers und des größten Y-Durchmessers, die geraede gemessen worden sind.

Die Rundheit der Bohrung kann dadurch bestimmt werden, daß eine große Zahl von Durchmessern/durch den Bohrungsmittelpunkt gefahren wer- /77 den, der gerade ermittelt worden ist, wie das in Pig. 8G gezeigt ist. Änderungen in den Schnitten mit dem Teil, über irgdeneinen dieser Durchmesser, zeigen eine Abweichung von der Bundheit an. In entsprechender Weise kann eine Abweichung von der Symmetrie des Außendurchmessers des Teils und dessen Gesamtanzeiger-Readout (TIR) gemessen werden, wie das in Fig. 8D gezeigt ist, um einen Satz Durchmesser 78 durch den Kittelpunkt zu verfahren, und zwar nach den vorstehend erwähnten Methoden, wobei die Längen dieser Durchmesser bestimmt werden, während sie die Außenfläche des Teils schneieden.

Die Konzentrizität des Innendurchmessers und des Außendurchmessers können bestimmt werden, indem eine Folge von radialen Abtastungen 79, wie sie in Fig. 8E gezeigt sind, über den Innendurchmesser und den Außendurchmesser gefahren werden, um die Wanddicke des Teils zu messen. Änderungen in der Dicke sind eine direkte Anzeige der Konzentrizität zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser.

In Fig. 8F ist der Wellenumriß eines sehr groben Zahnrads gezeigt, das ausgemessen werden soll. Der Kreis 81 stellt den Wurzeldurchmesser des Zahnrads dar, der Kreis 83 stellt den Außendurchmesser des Zahnrads dar, und der Kreis 82 stellt den Nenn-teilkreisdurchmesser des Zahnrads dar. Eine Abtastung auf diesem Teilkreisdurchmesser kann den Zahnab-

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stand des Zahnrads und die verschiedenen Fehler messen, die eine Zahnradform betreffen und die auf einen Fehler im Zahnabstand basieren.

In entsprechender Weise kann man Messungen längs des [Peilkreisdurchmessers eines mit Gewinde versehenen Teils wie einer Schraube vornehmen, die in Fig. 8G im Längsschnitt gezeigt ist. Me parallelen Linien 85, die die Spitzen des Gewindes berühren, stellen den Außendurchmesser der Schraube dar. Die parallelen Linien 87, die die Wurzeln der Gewindegänge berühren, stellen den Wurzeldurchmesser dar, während die parallelen Linien 86, die das Gewinde schneiden, den Teilkreisdurchmesser darstellen. Eine BAbtastung, die längs der Linien 86 führt, mißt Änderungen im Gewihdeprofil längs dieses Teilkreisdurchmessers. Diese Messung kann vorgenommen werden, während der Teil ortsfest gehalten wird, oder sie kann vorgenommen werden, während er sich um seine Längsachse dreht. Die letztere Messung bedingt eine vollständige Aufzeichung der Änderungen im Gewindeprofil längs des Teilkreisdurchmessers über die gesamte Länge des mit Gewinde versehenen Teils hinweg für eine Drehung um 360°.

In iⁿig. 9A, 9B und 9C ist eine andere Meßmethode gezeigt, die durch die Flexibilität ermöglicht wird, die einer auslenkbaren Photoelektronen-Yervielfacher-Abtastung innewohnt. Die Kurve 88 in diesen Darstellungen stellt entweder den Innendurchmesser oder den Außendurchmesser eines Teils dar, dessen Krümmungsradius und dessen Krümmungsmittelpunkt festgestellt werden sollen. Die Explorationswellenform in Fig. 9A ist durch die Wellenform 89 wiedergegeben, die in Fig. 9B durch die Wellenform 90, und die in Fig. 90 durch die Wellenform 91. Diese Explorationswellenformen sind durch eine Abtastung mit einem gbekannten Krümmungsradius und mit einem bekaaaten Krümmungsmittelpunkt bestimmt. Diese gekrümmte Abtastung ist durch eine Hochfrequenz-Modulationskomponente überlagert.

Die Explorationsabtastung und die unbekannte Kurve 88 in Fig. 9A haben den gleichen Krümmungsradius und den gleichen Krümmungsmittelpunkt nur

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dann, wenn alle Hochfrequenzzyklen der Modulationskomponente symmetrisch durch die zu messende Kurve geschnitten werden. Die Kurve 89 der Explorationsabtastung steht jedoch in Unstimmigkeit mit der zu messenden Kurve 88. Die Kurve 89 hat einen größeren Krümmungsradius, und der Schnitt mit der Kurve 88 beiginnt und endet deshalb in der Nähe der Unterseite der Hochferequenz-Modulationskomponente, wie das an den Punkten ML und Mo angezeigt ist.

In Tig. 93 ist zu sehen, daß die Explorationskurve 90 einen kleineren Krümmungsradius als die Kurve 88 des zu messenden Teils hat, und daß deren Schnittpunkt mit der Teilekurve oben an der Hochfrequenz-Modulationskomponente anfängt und endet, wie das durch die Punkte M, und M. dargestellt ist.

In Pig. 9C hat die Explorationskurve 91 den richtigen Krümmungsradius in bezug auf die Kurve 88 des zu messenden Teils, der Mittelpunkt ist aber im Baum gegenüber dem Mittelpunkt der Teilekurve 88 versetzt. Unter diesen Umständen beginn%en die Schnittpunkte mit der Hochfrequenz-Modulationskomponente unten, wie das durch den Punkt Mc angedeutet ist, und enden oben, wie das durch den Punkt Mg angedeutet ist.

In allen in Fig. 9A, 9B und 9G gezeigten Beispielen, in denen die Explorationskurve hinsichtlich Krümmungsradius oder Krümmungsmittelpunkt von der Kurve des zu messenden Teils abweicht, wird das Aufismaß und die Richtung dieser Abweichung durch bekannte Methoden bestimmt, um ein Fehlersignal entsprechender Größe und entsprichenden Sinns zu erzeugen. Dieses Fehlersignal bewirkt eine Steuerung eines geschlossenen Servokreises, um den Krümmungsradius und den Krümmungsmittelpunkt der Explorationsabtastung zu ändern, damit sie denen der unbekannten Abtastung entsprechen.

Unter relativ einfachen Bedingungen, bei denen kaum Probleme in der Lieferung von Licht, in der Darbietung des Teils zum System und in der Tornahme der verschiedenen Messungen auftreten, kann das System mit hoher

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Geschwindigkeit arbeiten, beispielsweise 100 Abtastungen pro Sekunde, wobei jede Abtastung eine einzige Maßmessung bewirkt. Unter den meisten Voraussetzungen kann es erforderlich oder wünschenswert sein, die Abtastung und die Optik vor jeder Messung zu eichen, dmit von den 100 Abtastungen pro Sekunde beispielsweise 10 Milliseknnden für die Eichzeit / und 10 Millisekunden der tatsächlichen Messung zugutekommen. Ein Wechseln der Abtastung von einer Meßposition zur nächsten kann gewöhnlich in fast zu vernachlässigenden Größenordnungen vorgenommen werden, und wenn also 25 Millisekunden für die Eichung, die Messung und die Bewegung der Abtastung zur nächsten Position verfügbar sind, kann das Seystem dann vierzig hochgradig geeichte Messungen pro Sekunde ausführen.

Das ist besonders brauchbar in den folgenden Situationens

A. Wenn es erforderlich ist, eine große Zahl von Messungen an einem komplizierten spangebend bearbeiteHten Teil vorzunehmen, beispielsweise eine exzentrische Hocke oder eine Maschinengußstück.

B. Wenn Mehrfachmessungen des gleichen Maßes in einer Hochleistungsfertigungsstraße benötigt werden. Ein Beispiel dafür ist eine Straße, in der Wälzlager mit einer Geschwindigkeit von fünf Pro Sekunden hergestellt werden und in der Inspektionsvorschriften die Messung an verschiedenen Stellen über die Länge der Holle hinweg erfordern.

C. Wenn Messungen gedachter.Abmessungen verlangt werden, beispielsweise der Teilkreisdurchmesser eines Gewindes oder eines Zahnrads. In dieser Situation muß eine Bezugsfläche geschaffen werden. Diese Bezugsfläche muß genau in bezug auf das unbekannte Objekt lageorientiert werden, und Messungen müssen dann zu vorgeschriebenen Teilen der Bezugsfläche vorgenommen werden. Serzeit werden physikalische Drähte verwendet, um die Bezugsfläche zu erzeugen. Dieses gesamte Verfahren kann durch ein System gemäß der Erfindung unter entsprechender Computerprogrammsteuerung einschließlich der Erzeugung und der Verwendung von "elektronischen Drähten" als Bezugspunkte durchgeführt werden.

Die Fläche des dem System dargebotenen Teils muß die zu messenden Abmes-

/ benötigt werden.

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sungen wiedergeben, und sie muß deshalb spanfrei und frei von anderen Beärbeitungsresten sein. Abgesehen von der erforderlichen Eeinheit ist keine andere besondere Oberflächenvorbereitung erforderlich, und das System arbeitet mit gleicher Einfachheit mit Teilen, deren Flächen entweder erstklassig poliert sind oder eine stumpfe oder schwarz eloxierte Oberfläche haben.

Es ist möglich, die Abtastvorrichtung 11 und deie ihr zugeordnete Optik für Mustererkennungszwecke entsprechend der Methode zu verwenden, die aus der TTS-Patentschrift 3 595 286 bekannt ist. In dieser Patentschrift wird mit einer ablenkbaren Photoelektronen-Vervielfacherröhre gearbeitet, um eine Abtastung eines optischen Bilds eines Musters zu liefern, damit das Maß an Ähnlichkeit zwischen dem Mustern und einem Bezugsmuster festgestellt wird. Die Abtastvorrichtung 11 arbeitet also sowohl zur Vornahme von maßlichen Messungen eines Teils als auch zur Musterekennung. Diese doppelte Anwendung der Abtastvorrichtung erfordert nur eine relativ geringe Verstärkung der Elektronik, die dem System zugeordnet ist, und trotzdem werden die folgenden zusätzlichen Merkmale erbracht, die in einer Vorrichtung zum Messen von Teilen von großem Wert sind:

Der zu messende Teil bracuht nicht genau oriantiert zu werden, um die gewünschten Messungen durchzuführen. Wenn die Abtastvorrichtung als die Inputvorrichtung für einen Korrelator in der Art und Weise arbeitet, die bereits bekannt ist (siehe Pig. 4f 5 und 6)» kann die dadurch entstehende Videoinformation verwendet werden, um die Abtastung mit dem verschobenen oder verdrehten Bild des zu messenden Teils auszurichten. Bei diesem Vorgang erfolgt keine mechanische Bewegung, weil die Abtastausrichtung elektronisch bewirkt wird, wie das bereits bekannt·ist. Wenn die Abtastung in dieser V/eise ausgerichtet wird, ksind die Koordinaten der Meeßabtastung versetzt und verdreht, indem die gleichen Versetzungsund DrehkorrekturSpannungen angelegt werden, die dadurch entstehen, daß die Abtastvorrichtung in einer korrelativierenden Funktion verweilet wird. Als Folge davon wird das Meßabtastmuster gedreht und um das Maß versetzt, das für das versetzte Bild in dessen Sichtfeld erforderlich ist.

Durch die Verwendung von Bildbewegungs-Kompensationstechniken, wie das

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aus I"ig. 11 una 12 der bereits genannten US-Patentschrift bekannt ist, kann man ein Objekt verfolgen, das durch das Sichtfeld wandert. Das ist besonders wertvoll bei der Vornahme von Messungen an Teilen, die auf einem laufenden Band gefördert werden, weil die Messung am Teil vorgenommen werden kann, und zwar während der gesamten Zeit, während der der Teil im Sichtfeld des Systems bleibt. Das ist auch von Futzen zum Messen von Teilen, die rollen können, indem sie über dieses Sichtfeld rollen, um damit das Messen von Durchmessern von Kugeln oder Zylindern zu erleichtern und die Möglichkeit zu bieten, entsprechende Messungen vorzunehmen, die identisch sein müssen, gleichgülitig, welche Orientierung der Teil hat.

Durch diese Verfolgungstechnik kann man Unrundheiten und andere Abweichungen von der Symmetrie messen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, den Gesamt-Anzeigereädout oder entsprechende Ablesungen zu bestimmen. Die einfachste Methode zur Tornahme dieser Messung ist in I¹Ig. 10 gezeigt, bei der der Teil 69, der über einf ebene Fläche 66 wandert, von zwei getrennten Abtastern 67 und 7I beobachtet wird.

Der eine Abtaster 71» der auf ein Bild anspricht, das von Lichtstrahlen 73 erzeugt wird, die durch die Linse 72 darauf geworfen wird, verfolgt den Teil, während er über das Sichtfeld in der Art und Weise läuft, wie das in der genannten US-Patentschrift beschrieben worden iet. Der andere Abtaster, der mit der Linse 68 und Lichtstrahlen 70 zu Meßzewecken arbeitet, ist mit dem Verfolgungsabtaster durch Inputs gekoppelt, die vom Verfolgungsabtaster dem Controlinput 54-1 und 54-2 in Fig. 5 zugeleitet werden.

Durch die Koppelverfolgung auf diese Weise sieht der Meßabtaster 67 das Bild des wandernden Teils in stabilisierter !Form in seiner Abtastung, und er nimmt messungen vor, als ob keine tatsächliche Bewegung des Bilds vorhanden wäre. Zu beachten ist, daß das Wesen der Eichmethode, die hier beschrieben und offenbart ist, ein Eichen der Meßabtastung in jeder neuen Position der Abtastung lediglich durch Verwendung einer Hormprobe und einer Halteschaltung zwischen dem Verfolgungs-

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abtaster/Korrelator und dem Control input 54-1 und 54-2 (Fig. 5) der Meßabtastvorrichtung ermöglicht.

Beim Eichen werden die Probe» und Haltekreise in die "Halte"-Funktion gesetzt, so daß die Eichung, mit einer statischen Abtastung etwa in der Position vorgenommen werden kann, in der sie sich für Messungen befindet. Dann wird der Probe- und Haltekreis in die "Probe"-Funktion gebracht, in der die Meßabtästung die Verfolgungsabtastung "einholt", so daß das wandernde Bild in Hinsicht auf die Meßabtastung stabilisiert. Bei Schaltungen dieser Art, die bekannt sind, 'sind die Zeitkonstanten derart, daß die "Halte"-Funktion für die Eichung und die "Gelenk"-Funktion für das Verfolgen ausreichend schnell erreicht werden können, um zu ermöglichen, daß die Funktion des Gesamtsystems mit ihrer normalen Meßgeschwindigkeit weiterarbeitet.

Es ist häufig erwünscht, in der lage sein zu können, verschiedene-Ebenen im Objektraum zu wählen, um das zu messende Bild auf der Fläche der Abtastvorrichtung- zu erzeugen. Es sind schon verschiedene Methoden eingesetzt worden, um das zu erreichen - bis zu einem begrenzten Maße. Insbesondere kann kollimiertes Licht verwendet werden, um eine begrenzte Steuerung zu erbraingen, was nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 11 erläutert wird. In Fig. 11-A ist ein Hohlzylinder 92 in Röhrenform im Querschnitt gezeigt. In Fig. 11-B ist derselbe Zylinder in Endansicht gezeigt, Der Innendurchmesser ist kein perfekter Zylinder} der obere Querschnitt ist etwas dicker am Punkt B, und der untere Querschnitt ist etwas dicker am Punkt E.

Wie in Fig. 11-G gezeigt ist, wird kollimiertes Licht 93t das verwendet . wird, um den Innendurchmesser dieses Zylinders zu messen, an den Punkten B und E abgefangen. Das Bild, das durch Durchgang des kolllmierten Strahlenbündels durch den Innendurchmesser dieses Zylinders entsteht, zeigt einen Innendurchmesser an, der kleiner als der linke Durchmesser (AD) oder der rechte Durchmesser (GF) ist.

Es ist häufig erforderlich, entweder durch Durchmesser AD oder den Durch-

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messer CF zu erhalten, während der Ylnenndurchmesser des Zylinders mit einem Licht von links vom Zylinder ausgeleuchtet wird. Das Bild soll mit einem Abtaster "betrachtet werden, der rechts vom Zylindersitzt, wobei eine geeignete Optik zwisehen der rechten Seite des Zylinders und dem Abtaster sitzt, um die erforderlichen Bilder entstehen zu lassen. In Pig. 11-D ist es erforderlich, um den Durchmesser CF zu sehen, wenn der Zylinder von links angestrahlt wird, für ein Divergieren der Lichtstrahlen 94 in gesteuerter Weise zu sorgen. Der KDivergenzwinkel kann geometrisch bestimmt werden. Die Divergenz muß groß genug sein, damit die Strahlen, die aus der rechten Seite des Innendurchmessers des Zünders austreten, durch den interessierenden Duerchmesser, nämliche den Durchmesser CF, aufgefangen worden sind, und nicht durch einen Durchmesser, der etwas weiter links vom interessierenden Durchmesser liegt.

Um den Durchmesser AD zu wählen, der sich an der angestrahlten Fläche des Zylinders befindet, ist es in gleicher Weise erforderlich, eine Ausleuchtung mit einem kontrollierten Maß an Konvergenz zu verwenden, wie das in Fig. 11-B dargestellt ist. Das Maß der Konvergenz kann geometrisch bestimmt werden. Das einzige, was zu beachten ist, ist, daß die Strahlen 95» die von der rechten Seite des Innendurchmessers des Zylinders austreten, nur durch den Durchmesser AD abgefangen werden und nicht durch irgendeine Fläche rechts von AD.

Ein anderes Meßproblem, das in der Praxis entsteht und für das derzeit keine, praktische Lösung vorhanden ist, ist das des Messenäs der Dicke eines transparenten Materials wie eines Glasstücks 97» wie das in Fig. 12 dargestellt ist. Wenn die körperliche Form des zu messenden Materials das ermöglicht, können Methoden angewendet werden, die ähnlich jenen sind, mit denen zum Messen von Metall gearbeitet wird. Dazu gehören Mikrometerschrauben, Höhenlehren usw. Es ist jedoch üblich, Glasformen herzustellen, die stark gewundene und häufig geschlossene Wandformen haben. Das Problem wird ganz besonders dadurch erschwert, daß die Herstellung dieser Formen normalerweise durch ein Blas- oder Durchhäng-

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verfahren erfolgt, während dessen es extrem schwierig ist, die Wanddieke des Glases zu kontrollieren, das verarbeitet wird.

Um die Gesamtfestigkeit des entstehenden Objekts sicherzustellen, ist es erforderlich, die Wanddicke des fertigen Gegenstands zu bestimmen. Eine Methode zur Yornahme solcher Messungen in zerstörungsfreier Weise unter praktischen lertigungsbedingungen gemäß der Erfindung sieht das Eichten eines einfallenden Lichtstrahls 96 auf das Glastück 97 vor, dessen Dicke gemessen werden soll, so daß zwei Reflektionen entstehen. Ein reflektierter Strahl, der mit 99 bezeichnet ist, entsteht von einer ersten Flächenreflektion, und der zweite reflektierte strahl, der mit 98 bezeichnet ist, ist eine zweite Plächereflektion (häufig als Ghostreflektion bezeichnet).

Durch eine Prüfung der geometrischen Verhältnisse, die in Pig. 12 gezeigt sind, ist ersichtlich, daß für einen bestimmten Winkel zwischen dem einfallenden Strahl 96 und der ersten !Fläche des Glasstücks 97» dear Abstand zwischen den beiden reflektierten Strahlen 98 und 99 ein direktes Maß der Dicke des Glasstücks ist. Die Abtastmethode zum Messen, wie sie hier offenbart woärden ist, ist direkt anwendbar für die Messung der strecke zwischen diesen reflektierten Strahlen, um eine gangbare kommerzielle Methode zum Messen der Glasdicke zu liefern.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Elektro-optisches Abtastsystem zum Messen der Abmessungen eines spange"bend bearbeiteten Teils und anderer Fertigungsgegenstände und Baugruppen zur Bestimmung der Erfüllung von bestimmten Fertigungsnormen des betreffenden Teils, gekennzeichnet durch einen elektro-optisehen Abtaster mit einer lichtempfindlichen Fläche, optische Mittel zum Projizieren eines Umrisses eines zu messenden Teils auf die genannte Fläche, einen Abtastgenerator, der in einer Wirkverbindung mit dem Abtaster zur Erzeugung von Abtastspannungen steht, die eine Abtastung erzeugen, deren Position und Längs so steuerbar sind, daß ein Abtastweg gebildet wird, der jene Ränder des Abbilds des Teileumrisses überbrückt, die die Endpunkte eineer zu messenden Abmessung bilden, derart, daß der Abtaster ein Tideosignal entstehen läßt, das die genannte Abmessung darstellt, eine elektronische Uhr, die periodische Impulse mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt, Mittel zum Anlegen des Videosignals an die Uhr zum Einblenden der Funktion derselben zur Erzeugung einer Impulskette in dem Zeitintervall zwischen den Endpunkten, eine mit der gegateten Uhr gekoppelten Zähler zum Zählen der Zahl der Impulse in der Kette zur Erzeugung einer Prüfzählung, die das Zeitintervall wiedergibt, ein Bezugswert-Speicherregister, eine Eingangsinformationsmatrix, die mit dem steuerbaren Abtastgenerator gekoppelt ist und mit dem Register verbunden ist, derart, daß in bezug auf jeder der verschiedenen zu messenden Teileabmessungen Information an den Abtastgenerator zur Erezgung einer Abtastung längs eines Abtastwegs erzeugt wird, der jeder Teileabmessung entspricht, und daß an das Register Inforfcation bezüglich der Zählungen geliefert wird, die den Nennabmessungen jeder Teileabmessung entsprechen, und Mittel zum Vergleich der Prüfzählung, die von dem Zähler für jede Meßabtastung erbracht wird, mit der Bezugszählung in dem Register, die die entsprechende liennabmessung betrifft, derart, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, das die Disparität zwischen der gemessenen Teileabmessung und der Nennabmessung anzeigt.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

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Bezugsmittel zum Modifizieren der Abtastspannungen zum Korrigieren der optischen und.elektronischen Unlinearitätien des Systems "bezüglich jeder gemessenen .Atm©Ssung.

5· System nach Anspruch 1 oder 2, ge k e η η ζ e i c h η e t du r ch ein zweidimensionales Eichgitter und optische Mittel zum Projizieren entweder eines Umrisses des genannten Teils auf die Flähe oder eines Abbilds des Gitters darauf p- das das gesamte Sichtfeld bedeckt.

4· System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Abtastgeneraetor in einer Wirkverbindung mit dem Abtaster zur Erzeugung von Abtastspannungen, die eine Abtastung erzeugen, deren Form, Position und Länge so regulierbar sind, daß bei Vorhandensein des Abbilds des Eichgitters eine Abtastung definiert wird, die einen vektorialen ¥eg durchläuft, der zum Kopieren des vektorialen Wegs eingerichtet ist, der zum Messen einer interessierenden Abmessung erforderlich ist, und daß bei Vorhandensein des Teileumrisses eine Abtastung definiert wird, die einen Prüfvektorweg durchläuft, derart, daß der Abtastearausgang in dem einen Fall einen Eichweg und im an-, deren Fall einen Maßweg wiedergibt.

5·-System nach Anspruch 4» gekennzeichnet durch Mittel zum Zählen der Zahl von Impulsen, die von der Uhr während der Zeit erzeugt werden, die zum Abtasten des Eichwegs erforderlich sind, damit eine Eichzählung entsteht, mit dem Abtastgenerator gekoppelte Korrekturmittel, die zum Modifizieren der Abtastspannungen zum Ausgleich für optische und elektronische Unlinearitäten in dem System in bezug auf die gemessene Abmessung auf die Eichzählung ansprechen, Mittel zum Bestimmen dar Zahl der Impulse, die von der Uhr während der Zeit erzeugt werden, die zum Abtasten des Abmessungswegs erforderlich ist, damit eine Prüfzählung entsteht, und auf die.Prüfzählung ansprechende Mittel zur Bestimmung der Erfüllung einer Fertigungsnorm durch die Abmessung.

6. System nach Anspruch 3» 4 oder 5> dadurch gekennzeich- ^: 409884/0975 ' " ⁵ "

net, daß das Eichgitter eine Bezugsabmessung für jede der zu messenden Abmessungen definiert und Mittel zum Vergleichen der zu messenden Abmessung mit der damit in Beziehung stehenden Bezugsabmessung zur Bestimmung des durch die optischen und elektronischen Unlinearitäten des Systems eingeführten Differenzfehlers und zum Korrigieren der durch den Generator erzeugten Spannung zum Schafen eines Ausgleichs dafür vorgesehen sind.

7· System nach Anspruch 6, dad'urch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Korrigieren auf die Eichzählung ansprechende Mittel zum Korrigieren der Zeit aufweisen, die zum Durchlaufen des Früfvektorwegs benötigt wird, derart, daß die Zeit mit der bekannten Streckte übereinstimmt, die durch den Eichvektorweg festgelegt ist.

8. System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Korrigieren Mittel zum Rückstellen des Ursprungs der Koordinaten, die elektrisch von dem Abtaster und von dem Abtastge- ' nerator festgelegt sind, zum Zusammenfallen amit dem Bezugsursprung aufweisen, der von dem Gitter festgelegt wird.

9· System nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zum Festlegen bekannter Strecken von dem Ursprung in der Bildebene und zum Versetzen der Abtastung, derart, daß sie in der so bestimmten Uennposition in der Bildebene liegt.

10. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Mittel zum Festlegen der Istposition der verlagerten Abtastung in bezug auf die Bezugsposition in der Bildebene und Mittel zum Korrigieren jeder Differenz zwischen der für das Eichen dieser Verlagerung der Abtastung erforderlichen Position.

11. System nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel zum Projizieren eines Bilds des Eichgitters anstelle des Teileumrisses durch einen Strahlenteiler, Mittel zum

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Eichten eines angestrahlten Umrisses des (Teils auf eine Seite des Teilers, derart, daß einer der entstehenden Strahle auf die Fläche projiziert wird, und Mittel zum Richten eines angestrahlten Bilds des Eichgitters auf die andere Seite des Teilers aufweisen, derart, daß einer der entstehenden Strahlen auf die Fläche projiziert wird.

12. System nach einem der Ansprüche 1 Ms 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster durch eine Bilddissektorröhre gebildet ist, deren Fläche durch eine Photokathode gebildet ist, wobei die Röhre vertikale und horizontale Ablenkmittel aufweist, die auf die Abtastspannungen ansprechen.

1.3· System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß die Informationsmatrix durch einen dem System zugeordneten Minicomputer -gebildet ist.

14· System nach einem der Ansprüche 1 bis I3, dadurch gekennzeichnet , daß die Matrix dem Register Information bezüglich der Toleranzen der zu messenden Abmessungen liefert und die Mittel zum Vergleichen ein Ausgangssignal liefern, das anzeigt, ob die gemessene Abmessung in bezug auf die damit in beziehung stehende Toleranz akzeptabel ist oder zurückzuweisen ist.

15· System nach Anspruch I4» dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix dem Register Information bezüglich verschiedeamer Verte zur' Sortierung nach Abmessung liefert und die Mittel zum Tergleichen ein Signal liefern, das den Sorgtierungswert anzeigt, für den die gemessene Abmessung gilt.

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