DE2613978C3 - Meßanordnung zum Kontrollieren der Oberflächengüte eines Werkstücks - Google Patents
Meßanordnung zum Kontrollieren der Oberflächengüte eines WerkstücksInfo
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Description
ίο Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zum
Kontrollieren der Oberflächengüte eines Iichtreflektierenden, insbesondere band- oder bahnförmigen Werkstücks mit mindestens einem Lichtgeber zum teilweisen
Beleuchten des Werkstücks und mindestens einem
Empfänger für das von dem beleuchteten Werkstück
reflektierte Licht wobei mindestens ein Empfänger mit einem Wandler zusammenwirkt der das auf den
Empfänger geleitete reflektierte Licht in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt
Zum Bestimmen der Oberflächengüte eines Werkstücks werden bisher die Oberflächenprüfung und die
Oberflächenmessung verwendet Bei der Oberflächenprüfung werden insbesondere solche Abweichungen der
tatsächlichen Oberfläche von der idealen Oberfläche
erfaßt und bewertet, die bei der Bearbeitung der
Oberfläche entstanden sind. Dazu gehören beispielsweise durch Schwingungen des Werkzeugs verursachte
Wellen, durch die Form der Werkzeugschneide erzeugte Rillen oder durch stumpfe Werkzeuge
bewirkte Schuppen und Scharten. Bei der Oberflächenmessung werden spezifische Kenngrößen einer Oberfläche, wie beispielsweise die Rauhtiefe oder die
Glättungstiefe, quantitativ bestimmt.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung einer
Oberfläche auf Oberflächenfehler ist beispielsweise in
der GB-PS 11 03 491 beschrieben. Bei diesem Verfahren
wird die gesamte Breite eines bandförmigen Materials mit einer Zylinderlinse beleuchtet und das von der
Oberfläche reflektierte Licht von einer Vielzahl
nebeneinander und quer zur Durchlaufrichtung des
Materials angeordneter Fotozellen gemessen. Um die in der Längsrichtung verlaufenden schlieren- oder streifenförmigen Oberflächenfehler, die nur an ihrem
Anfang oder Ende eine Reflexionsänderung und ein
entsprechendes Ausgangssignal der Fotozelle bewirken,
auf ihrer gesamten Länge zu erkennen, werden die Fotozellen quer zur Durchlaufrichtung des Materials
hin- und hergeschoben. Dabei erzeugt ein streifenförmiger Oberflächenfehler in zwei benachbarten Fotozellen
ein Signal, dessen Frequenz der Verschiebefrequenz der Fotozellen entspricht. Die von den Fotozellen erzeugten Fehlersignale werden direkt verstärkt und gespeichert oder sofort ausgewertet
Ein Verfahren zum Messen der Rauhigkeit ist
beispielsweise in der DE-OS 19 28 572 beschrieben. Bei
diesem Verfahren wird eine elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge größer ist als der quantitative
Wert der Rauhigkeit auf die zu messende Oberfläche
geleitet und die Intensität der reflektierten Strahlung gemessen. Die Rauhigkeit wird dann aus den Intensitäten der auf die Fläche geleiteten, der von der Fläche
reflektierten und einer unter gleichen Bedingungen von einer einwandfreien glatten Oberfläche des gleichen
Materials reflektierten Strahlung errechnet
Bei beiden Verfahren wird das von einer Fehlstelle bzw. von der Rauhigkeit einer technischen Oberfläche
erzeugte Signal mit dem Signal einer optimal reflektierenden Oberfläche verglichen. Die beiden Verfahren
sind darum nicht zum Kontrollieren der Oberflächengüte eines bryid- oder bahnförmigen Werkstücks geeignet,
dessen Reflexion durch zulässige Änderungen der Oberflächenrauhigkeit oder -farbe kontinuierlich verändert wird, is
Der Erfindung liegt darum die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung zum Kontrollieren der Oberflächengüte eines Werkstücks zu schaffen, die für den
Dauerbetrieb in einer industriellen Fertigung geeignet ist und das Lokalisieren von Oberflächenbereichen
ermöglicht, deren Struktur von der mittleren Struktur der Gesamtoberfläche abweicht
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Meßanordnung, die gekennzeichnet ist durch eine
Einrichtung zur Bildung eines Vergleichssignals aus mindestens einem der elektrischen Ausgangssignale der
Empfänger, und durch mindestens einem Komparator, welcher das Vergleichssignal mit dem tatsächlichen
Ausgangssignal des/der Empfänger vergleicht und ein Fehlersignal erzeugt, sobald das tatsächliche Ausgangssignal vom Vergleichssignal abweicht
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Meßanordnung mit nur einem Empfänger für reflektiertes
Licht ist die Einrichtung zur Bildung des Vergleichssignals als Verzögerungsleitung ausgebildet
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Meßanordnung mit mehreren Empfängern für reflektiertes Licht ist die Einrichtung zur Bildung des
Vergleichssignals als Addierkreis ausgebildet, an dessen Ausgang ein Vergleichssignal erscheint, das dem
arithmetischen Mittel der tatsächlichen elektrischen Ausgangssignale der Empfänger entspricht.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Meßanordnung ist zum Einstellen der zulässigen
Toleranz zwischen dem tatsächlichen Ausgangssignal oder Signalen und dem Vergleichssignal der Ansprechschwellwert des Komparators einstellbar.
Mit der erfindungsgemäßen Meßanordnung ist es möglich, die Güte der Oberfläche oder Oberflächen
eines band- oder bahnförmigen oder einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Erzeugnissen kontinuierlich zu
überwachen und örtlich begrenzte Mängel, Beschädigungen oder Verformungen der Oberfläche festzustellen. Der Vergleich des einer Oberflächenbeschädigung
entsprechenden Fehlersignals mit dem der mittleren Oberflächengüte entsprechenden Vergleichssignal ermöglicht weiter, jeden Oberflächenfehler relativ zur
tatsächlichen Oberflächengüte zu bewerten. Schließlich kann durch das Einstellen des Schwellwerts die
Toleranzgrenze bestimmt werden, innert der mögliche Oberflächenmängel noch zulässig sind.
Mit der neuen Meßanordnung kann die bisher von Menschen durchgeführte Kontrolle der Oberflächengüte von Halb- und Fertigfabrikaten automatisiert werden.
Damit wird nicht nur eine Verbilligung der Kontrolle und Verkürzung der Kontroilzeit erreicht, sondern es
wird erstmals eine objektive Kontrolle nach einstellbaren Kriterien ermöglicht, und es werden auch die
insbesondere durch nachlassende Konzentration bedingten Fehler bei der Kontrolle praktisch ausgeschlossen.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Zeichnung an einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben:
Fig. 1 zeigt schematisch eine Meßanordnung mit einem Lichtempfänger zum Bestimmen von Fehlern in
der Oberfläche eines bandförmigen Materials.
Fig.2 zeigt ebenfalls schematisch eine Meßanordnung mit zwei Lichtempfängern zum Bestimmen von
Fehlern in der Oberfläche einer kreisrunden Scheibe.
Fig.3 zeigt das Blockschema einer elektronischen
Schaltung für eine Meßanordnung mit fünf Lichtempfängern und zwei Kanälen, um positive und negative
Fehlersignale unabhängig voneinander mit dem Vergleichssignal zu vergleichen.
Die in F i g. 1 schematisch gezeigte Meßanordnung ist zum Kontrollieren der Oberflächengüte eines bandförmigen Materials, beispielsweise eines Metallbands 10,
vorgesehen. Die Anordnung enthält eine Lichtquelle 11,
deren Licht von einer Faseroptik 12 auf das Metallband geleitet wird. Das dem Metallband benachbarte, dem
Lichtaustritt dienende Ende 13 der Faseroptik ist quer zur Transportrichtung des Metallbands auseinandergezogen und beleuchtet einen schmalen, quer über das
Metallband verlaufenden Bereich 14. Neben der für die Beleuchtung verwendeten Faseroptik 12 ist eine
weitere, für das Weiterleiten des von dem Metallband reflektierten Lichts vorgesehene Faseroptik 16 angeordnet Das Lichteintrittsende 17 dieser Faseroptik ist
wie das Lichtaustrittsende 13 der Faseroptik 12 verbreitert, damit das über der gesamte Breite des
beleuchteten Bereichs 14 reflektierte Licht aufgenommen werden kann. Das Lichtaustrittsende 18 der
Faseroptik 16 ist einer Fotodiode 19 benachbart angeordnet. Der Ausgang der Fotodiode ist mit dem
Eingang einer elektrischen Verzögerungsleitung 21 und über eine Leitung 22 direkt mit einem Eingang eines
Komparators 23 verbunden. Der Ausgang der Verzögerungsleitung ist mit dem anderen Eingang dieses
Komparators verbunden.
Bei einer praktisch verwendeten Ausführungsform dieser Meßanordnung sind die Enden 13 und 17 der
beiden Faseroptiken 12 bzw. 16 in einem Prüfkopf befestigt und liegen dicht nebeneinander. Vorzugsweise
enthält dieser Prüfkopf auch ein optisches System, welches das zum Lichtaustritt vorgesehene Ende 13 der
Faseroptik 12 auf dem Metallband und den beleuchteten Bereich 14 auf dem Lichteintrittsende 17 der Faseroptik
16 abbildet.
Beim Betrieb dieser Meßanordnung wird das Metallband 10 von einer nicht gezeigten Einrichtung in
der Richtung des Pfeils 24 und durch den beleuchteten Bereich 14 transportiert. Ein Teil des von dem
Metallband im beleuchteten Bereich reflektierten Lichts wird von der Faseroptik 18 auf die Fotodiode 19
geleitet, die ein der Belichtung entsprechendes, elektrisches Signal erzeugt. Das elektrische Signal wird über
die Verzögerungsleitung 21 und über die Leitung 22 an die beiden Eingänge des Komparators 23 geleitet. Es sei
angenommen, daß die Transportgeschwindigkeit des Metallbands etwa 50cm/sec beträgt und die (in der
Transportrichtung gemessene) Länge des beleuchteten Bereichs etwa 1 mm ist. Es genügt dann eine
Vt.-zögerungszeit der Größenordnung 1 msec, um dem Komparator zwei Signale zuzuleiten, von denen das
eine der momentanen Reflexion des beleuchteten Teils
der Oberfläche und das andere der Reflexion des unmittelbar zuvor beleuchteten Teils der Oberfläche
entspricht. Wenn das Metallband eine Oberfläche mit gleichmäßiger Qualität, d.h. gleichmäßiger Reflexion
aufweist, sind diese beiden Signale praktisch gleich, und es erscheint am Ausgang 25 des !Comparators kein
Signal. Weist die Oberfläche eine Fehlstelle 26 auf, so wird die Reflexion, sobald diese Fehlstelle in den
beleuchteten Bereich 14 transportiert wird, geändert. Das über die Leitung 22 an den Komparator geführte
Signal ist dann unterschiedlich gegenüber dem vom Verzögerungskreis 21 gelieferten Signal, und am
Ausgang 25 des !Comparators erscheint ein Fehlersignal.
Wie jedem Fachmann bekannt ist, kann der |5
Schwellwert eines !Comparators eingestellt werden. Das ermöglicht, die Grenze des zulässigen Unterschieds
zwischen den beiden Eingangssignalen zu bestimmen, unterhalb der ein Oberflächenfehler noch tolerierbar
und oberhalb der ein Fehler nicht mehr tolerierbar ist. ^,
Sinnvollerweise wird der Schwellwert so eingestellt, daß nicht sprunghafte Änderungen der Reflexion, wie sie
beispielsweise durch eine durch Oxidation bedingte Änderung der Färbung der Oberfläche bewirkt werden,
kein Fehlersignal erzeugen.
Es versteht sich, daß zum Kontrollieren der beiden Oberflächen eines bandförmigen Materials zwei Meßanordnungen
der beschriebenen Art verwendet werden können. Diese Meßanordnungen können einander
gegenüberliegend oder, wenn das bandförmige Material in seiner Längsrichtung um 180° gedreht wird, in der
Transportrichtung des Materials nacheinander angeordnet sein. Es versteht sich auch, daß zum
Kontrollieren breiter Materialbänder mehrere Anordnungen der beschriebenen Art nebeneinander aufgestellt
werden können, um einen beleuchteten Bereich 14 zu erzeugen, der über die gesamte Breite des Materials
verläuft Die Ausgänge der Komparatoren dieser Meßanordnungen können über eine Torschaltung auf
eine einzige Leitung geführt werden. ^0
Die in F i g. 2 schematisch gezeigte Meßanordnung ist zum Kontrollieren der Oberfläche von kreisrunden
Platten 30 vorgesehen. Die Platten werden aus einem nicht gezeigten Magazin in eine Prüfstation transportiert,
wo sie mit ihrem Umfang auf zwei Rollen 31, 32 ^5
stehen und mindestens einmal um 360° gedreht werden, bevor sie die Prüfstation wieder verlassen. Die
Meßanordnung enthält eine Lichtquelle 33 und eine Faseroptik 34, die einen schmalen Lichtstreifen 35 auf
die Platte wirft Zwei weitere Faseroptiken 37,38 leiten das von der Platte reflektierte Licht an je eine
zugeordnete Fotodiode 39 bzw. 40. Der Ausgang jeder Fotodiode ist mit einem zugeordneten Eingang eines
Addierkreises 42 und über eine Leitung 43 bzw. 44 direkt mit einem Eingang eines Komparators 45 bzw. 46
verbunden. Der Ausgang des Addierkreises 42 ist mit dem anderen Eingang jedes der Komparatoren 45 bzw.
46 verbunden. Die Ausgänge der beiden Komparatoren sind mit den beiden Eingängen einer Torschaltung 48
verbunden, an deren Ausgang 49 gegebenenfalls ein Fehlersignal erscheint
Beim Betrieb dieser Meßanordnung wird, wie bereits
beschrieben, zuerst eine Scheibe auf die beiden Rollen 31, 32 gefördert Die Rollen sind durch nicht gezeigte
Mittel angetrieben und drehen die Scheibe in der Richtung des Pfeils 36. Das von dem beleuchteten
Streifen 35 reflektierte Licht wird von den beiden nebeneinander angeordneten Faseroptiken 37, 38 auf
die zugeordneten Fotodioden 39 bzw. 40 geleitet, von denen jede ein elektrisches Signal erzeugt, das ihrer
Beleuchtung entspricht. Die beiden Fotodioden sind derart ausgesucht und geschaltet, daß sie bei gleicher
Beleuchtung auch praktisch gleiche Signale erzeugen. Der Addierkreis 42 bildet ein Vergleichssignal, das dem
arithmetischen Mittel der Ausgangssignale der beiden Fotodioden 39, 40 entspricht. Dieses am Ausgang des
Addierkreises erscheinende Vergleichssignal wird dann in den Komparatoren 45,46 mit den in den Leitungen 43
bzw. 44 erscheinenden tatsächlichen Signalen verglichen.
Auch diese Meßanordnung enhält vorzugsweise ein nicht gezeigtes optisches System, so daß eine Änderung
der Reflexion im randnahen Bereich der Scheibe möglichst nur von der Faseroptik 38 auf die Fotodiode
40 und eine Änderung der Reflexion im Bereich der Scheibenmitte möglichst nur von der Faseroptik 37 an
die Fotodiode 39 geleitet wird.
Wenn die kontrollierte Oberfläche der Scheibe keine Mängel aufweist und das auftreffende Licht vom
beleuchteten Streifen 35 gleichmäßig reflektiert wird, werden die beiden Fotodioden 39, 40 praktisch
gleichmäßig beleuchtet. Gemäß der oben beschriebenen Bedingung erzeugen sie dann etwa gleichartige Signale.
Das am Ausgang des Addierkreises 42 erscheinende Signal, das dem arithmetischen Mittel der Eingangssignale
entspricht, ist dann ebenfalls praktisch gleich jedem der Ausgangssignale der Fotodioden 39,40. Das
bedeutet, daß jedem der Komparatoren 45, 46 vom Addierkreis 42 und von der zugeordneten Fotodiode
über die Leitungen 43 bzw. 44 gleiche Signale zugeleitet werden und keiner der Komparatoren ein Fehlersignal
erzeugt
Wenn die Scheibe 30 beispielsweise nahe dem äußeren Rand einen Kratzer 41 aufweist, der eine
stärkere Reflexion als die Scheibenoberfläche bewirkt, wird die Fotodiode 40 stärker als die Fotodiode 39
beleuchtet, sobald dieser Kratzer in den Bereich des Lichtstreifens 35 kommt. Am Ausgang der Fotodiode 40
erscheint dann ein stärkeres Signal als am Ausgang der Fotodiode 39. Der Addierkreis 42 bildet dann ein
Vergleichssignal, das dem arithmetischen Mittelwert dieser beiden unterschiedlichen Signale entspricht.
Dieses Vergleichssignal wird im Komparator 45 mit dem schwächeren Signal von der Fotodiode 39 und im
Komparator 46 mit dem stärkeren Signal von der Fotodiode 40 verglichen. Komparatoren sprechen in
ihrer einfachsten Ausführungsform nur auf positive oder auf negative Unterschiede gegenüber dem Vergleichssignal an. Wenn für das beschriebene Beispiel
angenommen wird, daß die Komparatoren auf einen positiven Unterschied ihrer Eingangssignale ansprechen,
so wird der Komparator 46 ein Fehlersignal erzeugen.
Wenn der Kratzer 41 eine geringe Reflexion als die übrige Oberfläche der Platte 30 aufweist, ist das Signal
auf der Leitung 44 schwächer als das Vergleichssignal, und der Komparator 45 erzeugt ein Fehlersignal. Da es
für die Vorrichtung ohne Bedeutung ist, von welchem Komparator das Fehlersignal erzeugt wird, sind die
Ausgänge der beiden Komparatoren 45, 46 mit der Torschaltung 48 verbunden, an deren Ausgang 49
jedesmal ein Fehlersigna] erscheint wenn einer der Komparatoren 45 oder 46 ein Fehlersignal erzeugt
Wie bereits beschrieben wurde, entspricht das Vergleichssignal dem arithmetischen Mittel der tatsächlichen
Signale. Das Vergleichssignal wird darum von
den Schwankungen eines von einer Fotodiode gelieferten Signals um so weniger beeinflußt, je mehr solche
Signale zur Bildung des Vergleichssignals verwendet werden. Urn die Empfindlichkeit der beschriebenen
Anordnung zu steigern, werden darum vorzugsweise mehr als zwei und beispielsweise fünf oder acht
Fotodioden verwendet. Das Blockschema einer praktisch verwendeten elektronischen Schaltung mit fünf
Fotodioden ist in Fig.3 gezeigL Diese Schaltung
enthält die fünf Fotodioden 51,52,53,54 und 55, deren ,„
Ausgänge mit den Eingängen eines Addierkreises 57 und mit den Eingängen von zwei in entgegengesetzter
Richtung geschalteten Gleichrichterbatterien 58 und 59 verbunden sind. Der Addierkreis 57 enthält fünf parallel
geschaltete Widerstände, deren eines Ende mit einem der Eingänge und deren andere Enden mit dem
gemeinsamen Ausgang verbunden sind. Die Gleichrichterbatterie 58 enthält fünf parallel geschaltete
Einweggleichrichter, deren negativer Anschluß mit je einem der Eingänge und deren positiver Anschluß mit
dem gemeinsamen Ausgang verbunden ist Die Gleichrichterbatterie 59 ist wie die Batterie 58 aufgebaut, mit
dem Unterschied, daß die Durchlaßeinrichtung der Gleichrichter umgekehrt ist Die Ausgänge des Addierkreises 57 und der beiden Gleichrichterbatterien 58,59
sind mit Verstärkern 61 bzw. 62 und 63 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 61 ist über einen aus den
beiden Widerständen 66,67 gebildeten Spannungsteiler mit dem Ausgang des Verstärkers 58 verbunden und
über einen gleichartigen, aus den Widerständen 68, 69 gebildeten Spannungsteiler mit dem Ausgang des
Verstärkers 63. Weiter sind zwei Komparatoren 71, 72 vorgesehen. Der eine Eingang des !Comparators 71 ist
mit der Mitte des Spannungsteilers 66, 67 verbunden, der andere Eingang mit einem Potentiometer 73, das
eine negative Schweliwertspannung liefert Der eine Eingang des !Comparators 72 ist mit der Mitte des
Spannungsteilers 68,69 verbunden, der andere Eingang mit einem Potentiometer 74, das eine positive
Schwellwertspannung liefert Die beiden Ausgänge der ^0
Komparatoren 71, 72 sind mit den beiden Eingängen einer Torschaltung 76 verbunden.
Wird diese Schaltung zur Kontrolle eines bandförmigen Materials oder einer Scheibe verwendet, so
erscheint am Ausgang des Addierkreises 57 das Vergleichssignal, das dem arithmetischen Mittelwert
der von den Fotodioden 51,52,53,54 und 55 erzeugten
Signalen entspricht Am Ausgang der Gleichrichterbatterien 58 und 59 erscheinen Signale, die denjenigen der
von den Fotodioden erzeugten Signalen entsprechen, die die größte negative bzw. positive Abweichung vom
Vergleichssignal aufweisen. Die Spannungsteiler 66, 67 und 68,69 sind symmetrisch aufgebaut, so daß an ihren
Mittelabgriffen ein Signal erscheint, das der halben Differenz zwischen dem Vergleichssignal und der
größten negativen bzw. positiven Abweichung vom Vergleichssignal entspricht Diese Differenzsignale
werden in den Komparatoren 71 bzw. 72 mit einem einstellbaren Schwellwert verglichen, wobei die Komparatoren ein Fehlersignal erzeugen, sobald das
Differenzsignal größer ist als der eingestellte Schwellwert
Die beschriebene Schaltung hat nicht nur den bereits
erwähnten Vorteil, daß der Vergleichswert von den Schwankungen eines von einer Fotodiode erzeugten
Signals weniger beeinflußt wird, sie ermöglicht insbesondere eine getrennte Bewertung der positiven und
der negativen Abweichungen vom Vergleichswert. Das ist dann wichtig, wenn beispielsweise die Toleranzgrenze für Oberfläehenmängel, die aus Gussporen entstanden sind, anders ist als die Toleranzgrenze für
mechanische Beschädigungen, wie Kratzer oder Risse. Erstere erscheinen im reflektierten Licht gewöhnlich
dunkler, letztere heller als die Oberfläche. Gussporen erzeugen also eine negative und Kratzer eine postive
Abweichung vom Vergleichssignal. Durch das getrennte Einstellen eines negativen und eines positiven Schwellwerts kann die Toleranzgrenze für Oberfläehenmängel,
die im reflektierten Licht dunkler bzw. heller erscheinen, unterschiedlich eingestellt werden.
Die beschriebenen und schematisch gezeigten Meßanordnungen können mit handelsüblichen Bauelementen aufgebaut werden. Faseroptiken, Fotodioden,
Addierkreise, Komparatoren, Torschaltungen, Verstärker und Operationsverstärker sind jedem Fachmann
hinreichend bekannt, weshalb auf deren detaillierte Beschreibung absichtlich verzichtet wird.
Es versteht sich, daß die Verwendung der beschriebenen Meßanordnung nicht auf die erwähnte Kontrolle
von band- oder bahnförmigem Material und von kreisrunden Scheiben beschränkt ist Die Anordnung
kann beispielsweise auch zum Kontrollieren von Teilen verwendet werden, die auf einem Transportband liegen.
Die Verwendung der Meßanordnung ist auch nicht auf die Kontrolle metallischer Oberflächen beschränkt Die
praktische Erprobung hat gezeigt, daß auch Unregelmäßigkeiten in einer rauhen Oberfläche mit diffuser
Reflexion festgestellt werden können. Das gilt beispielsweise für Preßlinge, die durch ausgefallene Teilchen
gebildete Löcher oder durch großflächige Teilchen gebildete Spiegelflächen aufweisen. Weiter ist es
natürlich möglich, mehrere der beschriebenen Meßanordnungen zu kombinieren und die Oberfläche oder
Oberflächen eines Werkstücks sowohl während einer Translation als auch während einer Rotation zu
kontrollieren. Für die Ausführungsformen gemäß den F i g. 2 und 3, bei denen kein zeitlich verschobener
Vergleichswert gebildet wird, ist auch keine Relativbewegung zwischen der zu kontrollierenden Oberfläche
und dem Prüfkopf erforderlich. Schließlich ist es auch nicht notwendig, daß die Oberfläche relativ zu dem den
Lichtgeber und -empfänger haltenden Prüfkopf bewegt wird, sondern es ist ebensogut möglich, einen Prüfkopf
über ein ortsfestes Werkstück zu führen. Natürlich ist es auch möglich, das dem arithmetischen Mittelwert der
Meßsignale entsprechende Vergleichssignal zusätzlich gegenüber den Meßsignalen zeitlich zu verzögern.
Die von der Meßanordnung erzeugten Fehlersignale können addiert werden, um ein Maß für die Qualität der
kontrollierten Oberfläche oder Oberflächen zu liefern. Beim Kontrollieren einer Folge von Werkstücken kann
das Fehlersignal aber auch dazu verwendet werden, eine im Durchlaufweg der Werkstücke angeordneten Weiche zu betätigen, die die Werkstücke, an deren
Oberfläche Mangel festgestellt wurden, welche die zulässige Toleranzgrenze überschreiten, von den Werkstücken, weiche keine Mangel aufweisen oder deren
Mangel in der zulässigen Toleranz liegen, zu trennen.
Entsprechende Anordnungen sind jedem Fachmann bekannt
Claims (8)
1. Meßanordnung zum Kontrollieren der Oberflächengüte eines lichtreflektierenden, insbesondere
band- oder bahnförmigen Werkstücks mit mindestens einem Lichtgeber zum teilweisen Beleuchten
des Werkstücks und mindestens einem Empfänger für das von dem beleuchteten Werkstück reflektierte
Licht, wobei mindestens ein Empfänger mit einem Wandler zusammenwirkt, der das auf den Empfänger geleitete reflektierte Licht in ein entsprechendes
elektrisches Signal umwandelt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21, 42, 57) zur
Bildung eines Vergleichssignals aus mindestens einem der elektrischen Ausgangssignale der Empfänger (19, 39, 40, 51—55) und durch mindestens
einen Komparator (23, 45, 46, 71, 72), welcher das Vergleichssignal mit dem tatsächlichen Ausgangssignal des/der Empfänger vergleicht und ein
Fehlersignal erzeugt, sobald das tatsächliche Ausgangssignal vom Vergleichssignal abweicht
2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von nur einem Empfänger (19) für reflektiertes Licht die
Einrichtung (21) zur Bildung des Vergleichssignals als Verzögerungsleitung ausgebildet ist
3. Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Verzögerungsleitung (21)
ein Tiefpaßfilter ist
4. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von
mehreren Empfängern (39,40) für reflektiertes Licht die Einrichtung (42) zur Bildung des Vergleichssignals als Addierkreis ausgebildet ist an dessen
Ausgang ein Vergleichssignal erscheint, das dem arithmetischen Mittelwert der tatsächlichen elektrischen Ausgangssignale der Empfänger entspricht.
5. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Unterscheiden positiver
und negativer Abweichungen des tatsächlichen Ausgangssignals des/der Empfänger vom Vergleichssignal der Einrichtung (57) zur Bildung des
Vergleichssignals mindestens ein Gleichrichter (58) mit negativer und mindestens ein Gleichrichter (59)
mit positiver Durchlaßrichtung parallel geschaltet sind, und zwei Komparatoren (71, 72) verwendet
sind, von denen der eine das Vergleichssignal mit dem am Ausgang des mindestens einen Gleichrichters mit negativer Durchlaßrichtung erscheinenden
tatsächlichen Ausgangssignal und der andere das Vergleichssignal mit dem am Ausgang des mindestens einen Gleichrichters mit positiver Durchlaßrichtung erscheinenden tatsächlichen Ausgangssignals vergleicht.
6. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der zulässigen
Toleranz zwischen dem tatsächlichen Ausgangssignal oder Signalen und dem Vergleichssignal der
Ansprechschwellv/ert des !Comparators einstellbar
ist
7. Meßanordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen unterschiedlicher Toleranzen für positive und negative
Abweichungen des oder der tatsächlichen Ausgangssignale vom Vergleichssignal der Ausgang der
Einrichtung (57) zur Bildung des Vergleichssignals und die Ausgänge des mindestens einen Gleichrichters (58) mit negativer sowie des mindestens einen
Gleichrichters (59) mit positiver Durchlaßrichtung mittels je einem Spannungsteiler (66, 67; 68, 69)
miteinander verbunden sind und der Abgriff jedes Spannungsteilers mit einem Eingang eines zugeordneten !Comparators (71, 72) verbunden ist, dessen
anderer Eingang an einer einstellbaren Schwellwertspannung (73,74) liegt
8. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Ausgänge der beiden
Komparatoren (45, 46; 71, 72) mit einer Torschaltung (48,76) verbunden sind, welche ein Fehlersignal
erzeugt, dessen Polarität und Form unabhängig davon ist welcher Komparator eine Abweichung
des tatsächlichen Ausgangssignals vom Vergleichssignal festgestellt hat
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CH489875A CH575592A5 (de) | 1975-04-17 | 1975-04-17 |
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