DE2629097A1 - Untersuchungseinrichtung - Google Patents

Description

Böblingen, ne. -pi

Aniuelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Annelderin: FI 974 029

üntersuchungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur schnellen Untersuchung elektronischer Miniaturschaltungsmuster, die mit einem fokussierten Laserpunkt in einem Rasterabtastmuster arbeitet, um Punktbereiche des untersuchten Werkstückes kurzzeitig zu belichten. Reflektiertes Laserlicht vom Werkstück aktiviert einen Lichtdetektor-Signalgenerator. Ein Computer enthält ein richtiges Datenbild des Werksytückes und die Lichtdetektorsignale werden mit dem richtigen Datenbild verglichen, um das Vorhandensein von Schaltungsmusterfehlern zu bestimmen. Werkstücke mit nicht annehmbaren Musterfehlern werden zurückgewiesen. Die Erfindung enthält Einrichtungen zur automatischen Veränderung der Maße des Rasterabtastmusters für die X und Y Koordinaten, wodurch das Rasterabtastmuster auf verschiedene Maße des Werk- ^: Stückes bei den X und Y Koordinaten ausgerichtet werden kann.

Die Untersuchung von elektronischen Miniaturleitermustern war bisher primär abhängig von der visuellen Auflösungsfähigkeit

des menschlichen Auges. Das gebräuchlichste Untersuchungsverfahren für solche Schaltungs-Leitermuster war der Einsatz der visuellen Auflösung, verstärkt durch ein Mikroskop mittlerer Leistung. Das Gesichtsfeld eines solchen Mikroskopes ist im allgemeinen kleiner als das untersuchte Werkstück und somit werden das Werkstück oder das Mikroskop mehrfach bewegt, um die gesamte Fläche

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auf elektrische Kurzschlüsse und/oder unterbrochene Stromkreise zu untersuchen. Für die Bedienung des Mikroskops und die visuelle Untersuchung eines Schaltkreismusterberexches von 15 χ 15 cm braucht eine erfahrene Kraft 5 bis 10 Minuten. Die Maßprüfung bei einem Mikroskop mit Mikrometer braucht weitere 5 bis 10 Minuten, um die Maße zu überprüfen und aufzuschreiben.

Bei einem anderen Untersuchungsverfahren wurde die visuelle Auflösung mit einem Bildkombinations-Schirmprojektor verwendet. Bei diesem Untersuchungsverfahren wird ein positives Bild des untersuchten Werkstückes kombiniert und überlagert mit einem positiven Bild eines richtigen Werkstückes. Wenn die Größen der beiden Bilder nicht identisch sind, wird eine Vergrößerungsregelung vorgenommen. Die Ausrichtregelungen überlagern ein Bild dem anderen. Das zu untersuchende Werkstück und das richtige Werkstück können dann abwechselnd mit ungefähr 10 Zyklen pro Sekunde beleuchtet werden. Fehler im untersuchten Werkstück erscheinen flackernd und so lenkt der Blinkgeber die Aufmerksamkeit der Prüfperson auf die Fehlerstelle und der Fehler kann weiter ausgewertet werden. Dieses Verfahren ist nicht so ermüdend für den Prüfer wie die Untersuchung mit dem Mikroskop und reduziert die Untersuchungszeit auch etwas, diese Technik hat jedoch ihre Schwierigkeiten, die ihre Einsatzfähigkeit begrenzen. Eine unterschiedliche Schrumpfung zwischen den X Koordinaten und den Y Koordinaten des untersuchten Werkstückes kann beispielsweise eine Ausrichtung des überlagerten Bildes mit dem Bild des richtigen Werkstückes verhindern und so erscheinen große Bereiche blinkend. Außerdem erscheinen bei der Projektion eines 15 cm im Quadrat großen Werkstückes in vierfacher Vergrößerung auf einen 60 cm großen quadratischen Bildschirm kurzgeschlossene und unterbrochene Stromkreise mit einer Breite von 25 μ nur 100 μ breit auf dem Bildschirm und können so der Beobachtung entgehen.

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In einem.anderen Untersuchungsverfahren wird die Ausnutzung der visuellen Auflösung mit einer Farbfernsehröhre vorgeschlagen, die die Bilder von zwei Fernsehkameras kombiniert. Dieses Verfahren ist visuell ähnlich wie das oben beschriebene Verfahren, jedoch kann das Blinken ungewöhnlicher Farbkombinationen dazu benutzt werden, Schaltmusterfehler anzuzeigen. Durch Manipulation der elektronischen Schaltung einer Fernsehkamera werden beispielsweise die schwarzen oder dunklen Schaltmusterflächen des untersuchten Werkstückes durch die Bildröhre als grüne Bereiche projiziert und beipielsweise die weißen isolierenden Bereiche können als rote Bereiche projiziert werden. In ähnlicher Weise können mit einer zweiten Fernsehkamera die schwarzen Schaltkreisflächen des richtigen Werkstückes als rote Bereiche und die weißen isolierenden Bereiche als grüne Bereiche projiziert werden. Wenn die Bilder von den beiden Fernsehkameras dann kombiniert v/erden, verbindet sich das Grün aus S chaltungsmus ter flächen des untersuchten Werkstückes mit dem komplementären Rot aus den richtigen Schaltungsmusterflächen und diese Flächen erscheinen als weiße Bereiche. Dasselbe geschieht auch für die isolierenden Bereiche, wo sich Rot von dem untersuchten Werkstück und Grün von dem richtigen Werkstück zu weißen Bereichen verbinden. Dadurch erscheinen effektiv der Schaltmusterbereich und der Isolierbereich über dem gesamten Werkstück weiß. Gegen diesen weißen Hintergrund heben sich Kurzschlüsse im untersuchten Leitermuster als grüne Bereiche und Unterbrechungen als rote Bereiche ab. Eine zyklische Kameraabtastgeschwindigkeit von ungefähr 10 Rahmen pro Sek. liefert ein Blinken zur Verstärkung der Beobachtung derartiger Leitermusterdefekte. Dieses Inspektionsverfahren wird jedoch als unpraktisch angesehen wegen der ungenügenden optischen Auflösung. Amerikanische Fernsehsysteme arbeiten mit einem Abtastraster von 530 Zeilen und auch ein Abtastraster von 1200 Zeilen begrenzt die optische Auflösung auf ungefähr 15 cm/1200 = 0,125 mm. Eine optische Auflösung von 0,125 mm (oder 200 Zeilen pro 2,5 cm Auflösung) kann zur Erkennung von Fehlern wie elektrischen Kurzschlüssen oder unterbrochenen Stromkreisen im Leitermuster

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ungenügend sein, wenn die Fehler bis zu einer Größe von 25 u Breite hinabreichen, wo man eine Auflösung von 1000 Zeilen pro 2,5 cm braucht.

Eines der größeren Probleme bei Untersuchungsverfahren, die von der manuellen Ausrichtung und der visuellen Auflösung abhängen, besteht darin, daß die Prüfer dazu neigen, nach wenigen Werkstücken "blind zu werden" und danach vielleicht Werkstücke mit elektrischen und Maßfehlern annehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Untersuchungseinrichtung für ein Muster von elektrischen Leiterzügen aufweisendes Werkstück anzugeben, die die vorher erwähnten Schwierigkeiten vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch eine Untersuchungseinrichtung der vorher genannten Art gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine Zuführungsvorrichtung, die das zu untersuchende Werkstück in eine Arbeitszone transportiert,

eine Quelle für kohärentes Licht sowie eine Einrichtung zum Abtasten der Arbeitszone mit dem kohärenten Licht, einen das vom Werkstück reflektierte Licht aufnehmenden ersten Lichtdetektor,

ein Gitter mit einer Vielzahl ineinandergreifender lichtabsorbierender und lichtdurchlässiger Linien, eine zwischen der Quelle für kohärentes Licht und der Arbeitszone angeordnete Vorrichtung, die beim Abtasten der Arbeitszone wenigstens einen Teil des Lichtes auf das Gitter reflektiert unter einem zu den Linien schiefen Winkel, eine zweite Lichtdetektorvorrichtung die das von den lichtdurchlässigen Gitterlinien hindurchgelassene Licht aufnimmt, so daß die Position des abtastenden kohärenten Lichtstrahles bestimmt werden kann und

eine Vorrichtung zur Änderung des Winkels, unter dem das reflektierte Licht auf die Gitterlinien auftrifft und dadurch Unter-

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schiede in der Lage eines Musters auf dem Werkstück zu einer Nominallage des Musters auszugleichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anschließend in Verbindung mit den Zeichnungen dargestellt und näher beschrieben, von denen zeigen:

Fig. 1 eine fragmentarisch schematische perspektivische

Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätes zum Abtasten und Untersuchen von Werkstücken,

Fig. 2 eine fragmentarische End-Schnittansicht eines

Teiles des in Fig. 1 gezeigten Gerätes mit den optischen Bahnen des Laserstrahls relativ zum untersuchten Werkstück,

Fig. 3 eine schematische Vorder-Schnittansicht des in

Fig, 1 und 2 gezeigten Gerätes mit den optischen Laserbahnen der Fig. 2 von vorne,

Fign. 4, 5 schematische fragmentarische Ansichten mit ver- und 6 schiedenen beispielhaften Werkstückformen, die

in dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Gerät untersucht werden kann,

Fign. 7a u. 7B vergrößerte fragmentarische Draufsichten auf

Teile von typischen Werkstückmustern, beispielsweise eines nicht gesinterten keramischen grünen Blattes und eines gesinterten keramischen Blattes,

Fig. 8A eine vergrößerte fragmentarische Draufsicht

eines kleinen Eckteiles eines in den Fign. 7A und 7B gezeigten Werkstückes mit typischen elektrischen Schaltkreisfenlern wie Kurzschlüssen und Unterbrechungen von der Laminie-

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rung und dem Sintern,

Fig. 8B eine vergrößerte fragmentarische Draufsicht

eines kleinen Eckteiles eines anderen typischen Werkstückes, wie es für die Schaltkreisentwicklung und die Auslegung verwendet wird nach der Stapelung, Laminierung und Sinterung,

Fig. 9 · eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht

entlang der Linie 9-9 in Fig. 7,

Fig. 10 eine Darstellung der akzeptablen Lage der Leitermuster-Eckenausführungen, wie sie durch eine Stelle von Punkten dargestellt werden, die innerhalb maximaler Maßtoleranzen zum Stapeln und Laminieren liegen kann,

Fign. 11 bis 16 schematische Darstellungen verschiedener beispielhafter Werkstücke, die auch bei Verzerrung zum Stapeln und Laminieren zusammengesetzt werden können,

Fig. 17 eine vergrößerte fragmentarische Ansicht einer

Ecke eines Werkstückes mit einem darauf befindlichen und von Fig. 4 genommenen Ausrichtmuster,

Fig. 18A eine schematische Vorderschnittansicht eines

Teiles des in den Fign. 1 bis 3 gezeigten Gerätes mit einem Teil in einer Ausgangs- oder Ruheposition,

Fign. 18B u. C fragmentarische Schnittansichten entlang der

Linien 18B-18B bzw. 18C-18C in Fig. 18A,

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Fig. 18D . eine schematische Darstellung von Pulswellenzügen, die von dem über ein Gitter laufenden Laserstrahl erzeugt wurden und die Darstellung geeigneter praktischer Spannungszüge nach Gleichrichtung und Differenzierung,

Fig. 18E eine fragmentarische Draufsicht eines Teiles

des Gerätes, das so modifiziert wurde, daß ein Anfangspunkt für den Synchronbetrieb lokalisiert werden kann,

Fig. 18F eine schematische Darstellung ähnlich wie Fig.

18D, jedoch bezogen auf den in Fig. 18E .gezeigten Gitterteil,

Fig. 18G ein Blockschaltbild der Schaltung, die ein

sinnvolles Ausgangssignal der zum Gerät nach Fig. 18A gehörenden Fotozelle verarbeitet,

Fign. 19 u. 20 den Teil des in Fig. 18A gezeigten Gerätes in

anderen Positionen,

Fig. 21 das in den Fign. 18 bis 20 gezeigte Gerät mit

einem Rahmen und der zugehörigen Feineinstelleinrichtung zum Verändern der Geräteposition,

Fig. 22 eine vergrößerte fragmentarische Ansicht

einer Einrichtung zur Grobveränderung der Neigung des Rahmen und des in Fig. 21 gezeigten Gerätes,

Fig. 23 eine fragmentarische perspektivische Darstellung

eines Teiles des optischen Lasersystemes mit Einrichtungen zur Feinveränderung der Y Koordinaten,

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Fig. 24 eine Hinteransicht eines Teiles der in Fig. 23

gezeigten Einrichtung,

Fign. 25 u. 26 die Feineinstelleffekte auf die Y Koordinaten

durch Drehung der Einrichtung 24,

Fign. 27 u. 28 fragmentarische perspektivische Ansichten

ähnlich der Fig. 2 3 mit der Kompensation für Schräglagen des Werkstückes,

Fig. 29 eine fragmentarische Schemaansicht mit Einrichtungen zur Grobeinregelung und Ausrichtung der Y-P rü fko ordi naten,

Fig. 29A eine Rückansicht des in Fig. 29 gezeigten Gerätes,

Fig. 30 eine fragmentarische perspektivische Darstellung elektromechanischer Einrichtungen für den Feineinstelltrieb, für den Abtastlaser und den Werkstücktransport,

Fig. 31 einen fokussierten Laserpunkt und die angenäherten Energieverteilungskurven relativ beispielsweise zu Musterlinien auf dem Werkstück,

Fig. 32 einen Laserpunkt und die Empfindlichkeitskurve

der Fotozelle und der Punktlage auf einem Linienmuster entsprechende Spannungsmuster,

Fig. 33 eine Lage eines Punktmusters relativ zu einer

oder mehreren Linien vor und nach der Verwendung des erfindungsgemäßen Gerätes und

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Fig. 34 eine fragmentarische perspektivische Schemaansicht in Blockform von der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Gerätes mit einem Computer.

In den Fign. l_r 2 und 3 ist ein Werkstück 1 gezeigt, das durch das erfindungsgemäße Untersuchungswerkzeug untersucht wird und sich in Richtung der Bewegungspfeile 2 von links nach rechts bewegt. Das Werkstück 1 ist ungefähr zu dem Untersuchungswerkzeug durch genau liegende Perforationslöcher 3 innerhalb des linken Randes 4 und der Kante 5 des Werkstückes 1 ausgerichtet. Weniger genau eingepaßte Perforationslöcher 6 innerhalb des rechten Randes 7 und der Kante 5 des Werkstückes 1 können zur Handhabung und Wechselwirkung mit dem Transportantrieb oder einem nicht dargestellten Führungsmechanismus verwendet werden. Das Werkstück 1 wird darstellungsgemäß auf die Oberfläche 8 eines Zylinders 9 gesetzt, wobei die Perforationslöcher 3 in die Zähne des linken Perforationsrades 11 im Zylinder eingreifen, die für eine genaue Passung in die linken Perforationslöcher 3 ausgelegt sind. Die rechten Perforationslöcher 6 können ein Spiel haben, wenn sie in die Zahnung des rechten Perforationsrades 12 im Zylinder 9 eingreifen.

Eine Quelle kohärenten Lichtes, im vorliegenden Fall ein Laser 14, projiziert einen ungefähr parallel gerichteten Strahl Laserlicht 16 auf einen rotierenden Spiegel 17 mit mehreren Facetten. Der Spiegel 17 ist auf einer Welle 18 gelagert und wird mit dieser gedreht, und die Welle wird wiederum durch einen Motor angetrieben. Bei der Drehung des Spiegels 17, der ja über mehrere Facetten verfügt, wird der Laserlichtstrahl 16 reflektiert und auf die optische Oberfläche einer ersten Linse 21 abgelenkt. Jede Facette des Spiegels 17 reflektiert die optische Laserachse oder den Strahl 25 über einen kontinuierlichen Winkel, wie er durch die gestrichelten Linien 23 und 24 bis 26 in Fig. 3 dargestellt ist. Die Linse 21 kann so angeordnet sein, daß sie den reflektierten Laserstrahl 16 auf einen Laserpunkt von ungefähr 25 ρ Durchmesser kontinuierlich auf der Ober-FI 974 029

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fläche des Werkstückes 1 in einer Arbeitszone während der Ablenkung der optischen Laserachse über dem Winkel 23 bis 26 fokussiert. Zur Illustration ist der Rotationsspiegel 17 mit acht Facetten dargestellt, er kann jedoch bis zu 18 oder mehr Facetten haben und der Motor 19 kann mit 6000 oder mehr Umdrehungen pro Minute laufen. In gleicher Weise ist die Linse 21 zur Illustration als eine geklebte Dublette, aus zwei Elementen dargestellt, sie kann jedoch mehrere Elemente verwenden, die in der optischen Laserachse vor und hinter dem Rotationsspiegel 17 angeordnet sind.

Wach Darstellung in Fig. 2 fängt ein teilweise reflektierender Spiegel 27 einen Teil des abgelenkten Laserstrahles auf und reflektiert ihn (siehe Fig. 3). Das Licht vom Spiegel 27 wird dann auf ein Gitter 28 mit mehreren ineinandergreifenden, Licht empfangenden und übertragenden Linien reflektiert. Eine genauere Beschreibung der X-Koordinatenausrichtfunktion des Gitter 28 findet sich später. Der reflektierte Teil 29 des abgelenkten Strahles 25 trifft auf die Linien des Gitters in einem schrägen Winkel, wenn der Strahl über die Arbeitszone abgelenkt wird. Nach Darstellung in Fig. 2 wird der reflektierte Teil 29 auf einen Punkt von etwa 25 u Durchmesser auf und entlang der Oberfläche des Gitters 28 fokussiert. Das Gitter 28 läßt Teile des abgelenkten Laserlichtstrahles 29 durch die Licht übertragenden Teile durch und eine zweite Linse 31 fokussiert dieses Licht auf einem ersten Lichtdetektor 31, im vorliegenden Fall eine Fotozelle. Ein größerer Teil des abgelenkten Laserstrahles im Winkel 23, 24 und 26 läuft über den teilweise reflektierenden Spiegel 27 und ein flexibles Prisma 33 und wird auf einen Punkt von 25 u Durchmesser an und entlang der Oberfläche des Werkstückes 1 fokussiert. Die nachfolgenden Abschnitte enthalten eine genauere Beschreibung der Y-Koordinatenausrichtfunktion des flexiblen Prismas 33. Das diffuse und reflektierte Laserlicht, bezeichnet durch den Pfeil 34, wird von dem fokussierten Laserpunkt mit 25 u Durchmesser auf dem Werkstück reflektiert und ein Teil dieses diffusen und reflektierten

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Laserlichtes 34 tritt in einen transparenten Lichtieiterstab ein. Eine oder mehrere Lichtdetektoreinrichtungen oder Fotozellen-Signalgeneratoren 36 an einem oder mehreren Enden des transparenten Lichtleiterstabes nehmen einen Teil des reflektierten Laserlichtes 34 auf und wandeln ihn in elektrische Signale um, um das Vorhandensein oder Fehlen verschiedener Leitungen auf dem Werkstück anzuzeigen.

Nach Darstellung in Fig. 3 fängt eine voll reflektierende Spiegelfläche 37 auf einem kleinen Prisma 38 einen Teil des im Winkel zwischen 23 und 26 abgelenkten Laserstrahles 25 bei 23 und 24 auf. Der aufgefangene Teil 23 und 24 des abgelenkten Laserstrahles 25 wird durch die Spiegelfläche 37 in der durch die gestrichelte Reflektionslinie 39 angegebenen Richtung auf einen angegebenen Lichtdetektor oder einen Fotozellen-Signalgenerator 40 reflektiert. Die Spiegelfläche 37 und das kleine Prisma 38 können manuell nach links oder rechts eingestellt werden und von Nutzen sein bei der Einstellung und Definition des linken Schnittpunktes 42 eines Laserstrahles mit dem Werkstück 1. Ein rechter Schnittpunkt 43 und die Abtastlinie 42 und 43 auf dem Werkstück 1 können den nutzbaren Teil des abgelenkten Laser-Abtastpunktes darstellen, wenn der Punkt über dem Werkstück 1 abgelenkt wird. Die Schnittpunkte 42, 43 können als Endpunkte der Laserstrahl-Achslinien 24 bzw. 26 betrachtet werden, wenn der Drehspiegel 17 die Laserstrahl-Achslinie im Winkel 23, 24 und 26 schwenkt.

Die Elemente des erfindungsgemäßen Untersuchungswerkzeuges können in einem geeigneten Rahmen oder Chassis (nicht dargestellt) so gelegt, eingestellt und geschwenkt werden, daß sie räumlich ungefähr so zusammenarbeiten, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist.

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Werkstücke

Eine kurze Beschreibung des Werkstückes 1 und der zugehörigen Fign. 4 bis 16 zum besseren Verständnis der verschiedenen Einrichtungen des Untersuchungswerkzeuges folgen. Die Werkstücke können natürlich verschiedenste Formen annehmen, und die hier beschriebene Form dient nur zum Hinweis auf den ungünstigsten Fall.

Das Werkstück kann am Anfang aus einem Gußbrei geformt werden, der etwa 95 % Tonerdepulver und etwa 5 % Glaspulver als feste Bestandteile enthält, die mit einer Flüssigkeit gemischt sind, die ein Plastikmonomer und eine flüchtige Trägerflüssigkeit enthält. Der Brei wird auf ein Plastiktransportgewebe gegossen und läuft unter einem breiten Schaber hindurch, der die Dicke des Gußbreies auf ungefähr 0,325 mm einregelt. Nachdem sich die festen Bestandteile abgesetzt haben und die flüchtige Trägerflüssigkeit verdampf ist, reduziert sich das Material des Werkstückes 1 auf ein langes und/oder zusammenhängendes Gewebe von ungefähr 0,2 mm Dicke. Nach oder während der weiteren Trocknung und/oder Stabilisierung wird das Plastiktransportgewebe abgestreift und kann gereinigt und für einen weiteren Breiguß wieder verwendet werden. Jetzt kann das Gewebe des Werkstückes 1 so umgekehrt werden, daß die glatte Unterseite, die vorher mit dem Plastiktransportgewebe in Berührung stand, zur Oberseite wird und die linken und rechten Kanten 5 und die Perforationslöcher 3, 6 und/oder die Ausrichtlöcher 53, 55 können jetzt mechanisch zu den Konfigurationen gestanzt werden, die in Fig. 4 und/oder 5 gezeigt sind.

Die Durchgangsbohrungen 58 (Fign. 7 und 8) mit etwa 0,125 mm Durchmesser können durch das Werkstück 1 mechanisch, mit Elektronenstrahl, Laserstrahl oder anderen Einrichtungen durchgestoßen werden. Die Durchgangsbohrungen 58 werden an vorgegebenen

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Stellen gebildet und können mit geeignetem elektrisch leitendem Material wie beispielsweise Molybdänpulver, einem Plastikmonomer und einer flüchtigen Transportflüssigkeit, die zu einer Paste gemischt werden, ebenso gefüllt werden wie Muster auf der Oberfläche des Werkstückes 1. Die Bildung der Durchgangsbohrungen 58 im Werkstück 1 kann natürlich die Integrietät verschiedener Maße des Werkstücks ebenso verzerren wie das Auftragen des Musters aus elektrisch leitendem Material. Verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung sind auf die Erkennung solcher Maßverzerrungen des Werkstückes 1 außerhalb der Toleranzbereiche gerichtet. Nach dem Auftragen eines Musters auf das Werkstück 1 und dem anschließenden Trocknen kann das Werkstück zur Untersuchung durch das erfindungsgemäße Untersuchungs- oder Inspektionswerkzeug bereit sein.

Wie in einer bevorzugten Konfiguration in Fig. 4 dargestellt ist, kann das zu untersuchende Werkstück 1 aus einem oder mehreren Teilen eines langen zusammenhängenden Materialbandes 43 mit mehreren nebeneinander liegenden Werkstücken 1 bestehen. Wenn sich auf diesem zusammenhängenden Band 43 mehrere Werkstücke 1 befinden, stellen die langen gestrichelten Linien 44 die Abscher- oder Trennstellen zwischen den einzelnen Werkstücken dar. Genaue Perforationslöcher 3 und Ausrichtmarken 45 können am linken Rand 4 des Werkstückes 1 angebracht sein. Die Perforationslöcher 3 (und die Zähne 11 in Fig. 1) können an den Positionen 46 gemäß Darstellung durch die schwarzen Punkte in der Nähe des linken Endes der Trennlinie 44 weggelassen werden, um die Werkstücke 1 mit der Drehposition des Zylinders 9 auszurichten. Maschinenlesbare Zahlen 47 können in der vorderen Randkante 48 des Werkstückes 1 kodiert sein. Die Teilenummern 47 können entweder geeignete Kombinationen von Linien oder Zwischenräumen oder dergleichen und/oder geeignete Gruppen perforierter Löcher sein, je nach dem, was für die vorhergehenden Verarbeitungsschritte besser ist. Ebenso können die Ausrichtmarken 49 und die Perforationslöcher 6 auf dem rechten Rand 7 des Werkstückes 1 liegen.

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Ein Leiteriausterbereich oder ein anderer zu untersuchender Musterbereich kann ganz allgemein innerhalb des mit kurzen Strichen dargestellten Rahmens 50 liegen.

Fig. 5 zeigt eine andere Konfiguration für die Werkstücke 1, die hier vorher an den Linien 44 (Fig. 4) getrennt und dann auf ein flexibles Band 51 gesetzt oder darauf geklebt wurden. In dieser Konfiguration können die Werkstücke 1 wahlfrei genau lokalisierte Ausriehtlöcher 53 haben in der Nähe der linken oberen und unteren Ecke. Am Bandmaterial 51 können dann genau liegende Ausrichtstifte 54 befestigt sein, die genau in die Ausrichtlöcher 53 passen. Die Ausricht- und Handhabungslöcher 55 dicht an der rechten oberen und unteren Ecke des Werkstückes 1 können ein Spiel entsprechend den Stiften 56 haben. Andere Zahlen in der Konfiguration der Fig. 5 haben im wesentlichen dieselben Funktionen wie die vorher im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen.

Fig. 6 zeigt noch eine andere Konfiguration für die Werkstücke 1, die in diesem Fall aus einer starren Glasplatte bestehen können, die auf einen Träger 57 geklebt wurde. Andere Zahlen in der Konfiguration der Fig. 6 liefern im wesentlichen dieselben Funktionen, wie sie vorher im Zusammenhang mit den Fign. 4 und 5 beschrieben wurden. Bei den Werkstückkonfigurationen der Fign. 4, 5 und 6 sind die zu untersuchenden Bereiche allgemein durch die gestrichelte Umfangslinie 50 definiert, die einen Bereich

2
von etwa 60 χ 30 cm für Schaltkreismuster auf Schaltkarten umfassen können, die aus Epoxydglasfasern und dergleichen hergestellt sind; sie können aber auch einen Bereich von ungefähr

2
15 χ 15 cm für Muster auf ungesintertem Keramikmaterial und dergleichen umfassen. Der Durchmesser des fokussierten das Raster abtastenden Laserpunktes ist vorzugsweise ungefähr proportional der Länge der X-Koordinatenabtastzeile, d. h. für eine 30 cm breite Glasfasertafel 50 μ und für ein 15 cm breites Muster auf Keramik 25 ^u. Breiten von mehr als 30 cm oder weniger als 15 cm können somit mit einem proportional der Größe bemessenen Rasterabtastlaserpunkt untersucht werden.

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Die Fign. 7A und 8A zeigen Draufsichteile in größerem Maßstab von zwei verschiedenen Mustern, die auf der Oberfäche eines ungesinterten Keramikmaterials oder Werkstückes 1 untersucht werden können. In diesem Fall kann die Oberfläche des Werkstückes 1 innerhalb und/oder neben den gestrichelten Linien 50 teilweise oder ganz von ähnlichen Mustern wie in den Fign. 7A oder 8A und/ oder deren Kombination bedeckt sein. Muster, wie sie in Fig. 7A gezeigt sind, sind als Muster einer Ebene für Schaltkreisleitungen, Verbindungsleitungen und Ausgangsleitungen bekannt. Muster wie sie in Fig. 8A gezeigt sind, sind bekannt als Muster von Erdebenen und Spannungsebenen.

Das Schaltkreismuster 59 der Fig. 7A kann durch leitfähiges Pulvermaterial wie Molybdänpaste etwa 0,150 mm breit und 0,03 mm dick gebildet werden. Die Schaltkreisleitungen 59 können horizontal, vertikal oder in verschiedenen Winkeln in und/oder auf der Oberfläche des Werkstückes 1 verlaufen. Die Schaltkreisleitungen 59 können unabhängig und/oder mit anderen Schaltkreisleitungen und/oder Anschlußkontakten 60 verbunden sein. Die Anschlußkontakte 60 können einen Durchmesser von etwa G,175 mm haben und als Verbindungsstücke zu Schaltkreisleitungen 59 und/oder Durchgangsbohrungen 58 und zur Unterstützung der richtigen Füllung der Durchgangsbohrungen von Leitungen mit 0,150 mm Durchmesser mit Leitermaterial wie Molybdänpaste benutzt werden. Die planaren Leiter 61 der Fig. 8A können ungefähr 0,03 mm dick sein und aus getrockneter Molybdänpaste bestehen, die kleine und/oder große Teile der Oberfläche des Werkstückes 1 bedeckt. Ovale Isolierbereiche von ungefähr 0,43 mm darüber können an geeigneten Stellen in den planaren Leiter 61 umgebende Anschlußkontakte 60 gesetzt und durch die Durchgangsbohrungen 58 gefüllt werden. Die Anschlußkontakte 60 können für die Verbindungen zwischen den gefüllten Durchgangslöchern 58, den Schaltkreisleitungen 59 und den planaren Leitern 61 dort sorgen, wo Verbindungen für die Schaltungsentwicklung erforderlich sind.

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Die oben beschriebenen Abmesslangen können als nur für kleine Teile eines Musters auf einem zu untersuchenden Werkstück 1 betrachtet werden, wie es durch die Fign. 7A und 8A dargestellt werden kann. Über einen großen Teil des Werkstückes 1 können sich kleine Maßfehler und/oder Defekte kumulieren und zu einem Gesaiatmuster des Werkstücks führen, das größere Abmessungen hat als die Nominalabmessungen. Zur Herstellung und Zusammensetzung können Plus- und Minusgrenzen für die Nominalmaße festgelegt werden, um elektrische Kurzschlüsse und/oder Schaltkreisunterbrechungen durch kumulative Maßfehler zu vermeiden. Die Fertigungserfahrung zeigt, daß die Ausdehnung oder Zusammenziehung eines Schaltkreismusters durch kumulative Fehler beim Durchstoßen der Durchgangslöcher und/oder dem Auftragen des Schaltkreismusters ungefähr linear innerhalb und/oder in der Nähe der gestrichelten Linien 50 liegen können (Fign. 4, 5 und 6). Die kumulativen Maßfehler können ihre größte Auswirkung in der Nähe der Ecken eines Musterbereiches haben. Während Muster verschiedener Werkstücke 1 mit denselben Teilenummern also geometrisch ähnlich sein können, kann jedes Werkstück etwas andere Abmessungen für die Eckstellen der gestrichelten Linien 50 haben aufgrund der kumulativen Maßfehler und/oder Schrumpfungs- und/oder Ausdehnungsfehler. Für Inspektionszwecke können die Nominalmaße basierend auf der früheren Fertigungserfahrung angenommen werden zusammen mit Plusabweichungen und Minusabweichungen von diesen Nominalmaßen, so daß mehrere Werkstücke übereinander gesetzt werden können, ohne daß weitere Fehler erzeugt werden. Das Inspektionswerkzeug enthält Einrichtungen, die zur Inspektion solcher geometrisch ähnlicher Muster mit Nominalmaßen zusammen mit positiven und negativen Maßabweichungen angepaßt werden können. Zum praktischen Zusammensetzen können die Abweichungen an den Ecken der ge4 strichelten Linien 50 für nücht gesinterte Keramikmuster jedoch auf + 0,025 mm X und/oder Y Toleranzabweichungen festgelegt werden durch Entwurf der Muster nach Darstellung in den Fign. 7A und 8A und gemäß nach folgender Erklärung. Das Inspektions-

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werkzeug kann also Einrichtungen zur Untersuchung und Annahme von Mustern mit Nominalmaßen und geometrisch ähnlichen Mustern mit Abweichungen von + 0,025 mm an den Ecken und Zurückweisung von Mustern mit größeren Toleranzabweichungen enthalten.

Ein Markierungsgerät 70 (Fig. 1) kann betätigt werden, um entsprechende Markierung am rechten Rand des Werkstückes anzubringen. Sichtbare und/oder Maschinenlesbare Markierungen in einem geeigneten Code vom Markierungsgerät 70 können weitere Information enthalten wie: A = Annahme, R = Rückweisung, K = Kurzschluß, U = unterbrochener Kreis, + oder - = + nicht annehmbarer Maße und andere codierte Information. Im allgemeinen kann diese Information auf den rechten Rand in die Nähe der Laserabtastzeile gesetzt werden, die diese Fehler bei der Inspektion entdeckt hat. Die Lage für die Markierungen K und ü kann bei der Lokalisierung dieser Musterfehler helfen, wenn eine Korrektur durch die Maschine und/oder von Hand erforderlich ist. Die Markierungen A und/oder R können nach der Inspektion des Werkstückes 1 in die rechte untere Ecke der gestrichelten Linien 50 gesetzt werden.

Nach der Inspektion kann das angenommene und/oder markierte Werkstück 1 vom Transportband getrennt und planar übereinander in Schichten von 5 bis 30 oder mehr Werkstücken 1 gestapelt werden. Jedes Werkstück 1 kann eine andere Teilenummer tragen und ein anderes Leitermuster aufweisen, sie sollten jedoch zur Stapelung alle innerhalb akzeptabler positiver und negativer Maßtoleranzen liegen. Die richtige vertikale Ausrichtung des Stapels erreicht man durch elektrooptische-mechanische Automation und/oder die Verwendung langer Ausriehtstifte (beides nicht dargestellt), die in die Perforationslöcher 3 (Fig. 4) oder die Ausrichtlöcher 53 (Fig. 5) passen. Jedes gestapelte Werkstück 1 sollte zum vorhergehenden um 90° gedreht werden, um die Schrumpffaktoren bei späteren Prozeßopertionen auszugleichen.

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Die gestapelten Werkstücke 1 können unter Druck und Hitze laminiert werden. Während des Laminierprozesses wird das plastische Monomer IO der Arbeitsblätter plastisch und diese polymerisieren und binden die Stapelschichten der Arbeitsblätter 1 zu einer steifen, nicht gesinterten planaren Struktur zusammen, die als eine Einheit aus der nicht dargestellten Laminierhalterung herausgenommen werden kann. Während der eigentlichen Laminierung ändern sich die planaren Maße der Werkstücke 1 nur geringfügig oder
überhaupt nicht, die Dicke des Arbeitsblattstapels kann jedoch
unter dem Larainierdruck beträchtlich reduziert werden. Dabei
wurde jedoch eine Ausnahme festgestellt: Die Enden eines unterbrochenen Kreises in einem planaren Molybdänleitermuster, die
0,025 mm oder weniger voneinander getrennt sein können, können
häufig in planarer Richtung durch den Laminierdruck zusammengedrückt werden und ändern dadurch den unterbrochenen Kreis in
ein annehmbares Muster ohne einen unterbrochenen Kreis.

Fig. 9 zeigt die Maßtoleranzgrenzen, die vom Konstrukteur ungesinterter Schaltungsmuster zu befolgen sind, wie sie in den
Fign. 7A und 8A dargestellt sind. Fig. 9 ist ein vertikaler
Querschnitt durch eine Gruppe laminierter Werkstücke 1 durch die mit Molybdänpaste gefüllten Durchgangsbohrungen 58, ihre Anschlußkontakte 60 und ihre Schaltkreisleitungen 59 (siehe Fign. 7A und 8a) für Referenzstellen in der Nähe der oberen linken Ecke der gestrichelten Linien 50 (Fign. 4, 5 und 6). Eine Werkstückschicht 63 mit Nominalmaßen ist mit einer 0,025 mm breiteren Werkstückschicht 64 über der Schicht 63 und einer 0,025 mm schmaleren
Werkstückschicht 65 unter der Schicht 63 laminiert dargestellt. Der gefüllte Durchgang 58 und ihre Anschlußkontakte 60 bilden die entsprechenden Verbindungen beim Stapeln in der beschriebenen
Reihenfolge. Wenn jedoch ein Werkstück, das 0,025 mm schmaler
ist als das Nominalwerkstück 65 auf ein Werkstück gestapelt
wird, das 0,025 mm breiter ist als das Nominalwerkstück 66,
können die Mittellinien dieser entsprechenden Durchgangsbohrungen 58 und der Anschlußkontakte 60 bis zu 0,05 mm versetzt sein. Während

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solche elektrischen Verbindungen zwischen dem gefüllten Durchgangsloch 58 der Schicht 65 und dem Anschlußkontakt 60 der Schicht 66 noch ausreichen können, kann der Anschlußkontakt 60 der Schicht

65 in der mittleren Spalte der Durchgangsbohrungen und Anschlußkontakte, wie dargestellt, jedoch bis auf 0,09 mm an die Durchgangsbohrung 60 an der Stelle 71 in der Nähe der linken Spalte der Durchgangsbohrungen und Anschlußkontakte herankommen. Eine Trennung von 0,09 mm ist jedoch das Minimum an sicherer Isolationstrennung für Stapelkonstruktionszwecke, wenn man die vertikale Stapeltoleranz beim Stapeln berücksichtig und eine weitere Fehlausrichtungstoleranz von + 0,0125 mm zwischen den Schichten 65 und

66 hinzurechnet. Die kumulativen Stapeltoleranzen können somit die Isolationstrennung auf 0,1125 mm verbessern oder bis auf 0,0625 mm heruntersetzen. Eine Leitungsmusterschicht wie zum Beispiel die Schicht 72 führt im allgemeinen zu kleineren Abstandsproblemen als die die Anschlußkontakte 62 enthaltenden Bereiche. Ähnliche Bedingungen können auch in der Nähe der anderen drei Ecken der gestrichelten Linien 50 auftreten. Größere Werkstücke können proportional weniger dichte Muster haben und größere Maßtoleranzen aufweisen und kleinere Werkstücke mit dichteren Mustern können kleinere Maßtoleranzen haben. Für eine Werkstück-

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fläche von 15 χ 15 cm , wie sie vorher beschrieben und für die Ecken der gestrichelten Linie 50 gezeigt wurde, kann jedoch eine Fertigungs- und Benutzungstoleranz in X- und/oder Y-Richtung von + 0,025 mm vom Nominalmaß einen brauchbaren Kompromiß bilden. Im obigen Falle kann die Toleranz von + 0,025 mm in X- und Y-Maßen ein Kompromiß unter den verschiedenen einander wiedersprechenden Faktoren sein, beispielsweise dem Wunsch des Schaltungskonstrukteurs nach dichteren Schaltungsmustern und dem Wunsch des Herstellers nach einem höheren Produktionsausstoß (der aus einem breiteren Isolationsabstand und weniger inneren Kurzschlüssen in der gestapelten Baugruppe der Werkstücke 1 nach Darstellung in Fig. 9 resultiert). Das Inspektionswerkzeug sollte also zur Aufnahme von Nominalmaßen bis zu 15 cm im Quadrat, aber auch von Abweichungen von + 0,025 mm

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in geometrisch ähnlichen Mustern anpassungsfähig sein und Muster zurückweisen, die die Abweichungen von + 0,025 rom überschreiten, die in den Ecken der gestrichelten Linien 50 auftreten können. Die nominale Eckenlage ist durch den eingekreisten Punkt 73 in der Mitte der Fig. 10 gezeigt. Verschiedene extreme X und Y Lagen für + 0,025 mm der gestrichelten Linie 50 sind durch acht umgebende Punkte 74 gezeigt, von denen jeder bis zu + 0,025 mm in X- und/oder Y-Richtung von der Nominalposition des Punktes 73 entfernt ist. Berücksichtigt man die kumulativen Toleranzen, so dürfen die Ecklagen insgesamt von der linken oberen zur rechten oberen Ecke von 50 + 0,05 mm betragen, jedoch 0,025 mm von der Hominallage in jeder Ecke des gestrichelten Linienmusters 50 in X-Koordinatenrichtung nicht überschreiten. Ähnlich darf das Eckenmuster von oben nach unten in dor Linie 50 + 0,025 mm insgesamt betragen, jedoch +_ 0,025 mm vom Norninalmaß in jeder Ecke der Y Koordinatenrichtung nicht überschreiten. Der Kreis um den Punkt 73 ist tatsächlich nicht vorhanden sondern wird hier nur dazu benutzt, eine nominale Eckenlage 73 von anderen möglichen Eckenlagen zu unterscheiden, die durch Punkte wie bei 74 bezeichnet sind und sonst bis zu + 0,025 mm in X- und/oder Y-Koordinatenrichtung von der Nominallage 73 abweichen könen. Die Effekte solcher Maßtoleranzen auf Größen und Formen von zu untersuchenden Mustern gehen aus der Beschreibung der Fign. 11 bis 16 hervor.

In den Fign. 11 bis 16 können die Größen und Formen von zu untersuchenden Nominalmustern durch die gestrichelten Linien 50 dargestellt werden. Die dünnen durchgezogenen Linien 75 können die Formen einiger anderer Muster zeigen, deren Maße von den Nominalmaßen abweichen. Die Ecken dieser abweichenden Muster sollten innerhalb von + 0,025 mm in X- und/oder Y-Koordinaten von den Nominaleckenlagen liegen. Wenn die Ecken der Linien 75 mit den obigen Eckentoleranzmaßen der in durchgezogenen Linien 75 ausgezogenen Muster oder der gestrichelten

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Linieniuuster 50 der Fign. 11 bis 16 übereinstimmen, können sie nach der Inspektion wie oben beschrieben aufeinander gestapelt werden. Der vertikale Schnitt in Fig. 9 zeigt auch die effekte der Toleranzen von + 0,025 mm beim Stapeln. Die Linien 50 und 75 in Fig. 11 haben ähnliche Formen. Schrumpfung und/oder Ausdehnung des Werkstückes 1 kann jedoch in X und Y Koordinaten leicht unterschiedlich sein, was zu anderen Formen der Linien 75 in den Fign. 12 bis 16 führt, die geometrisch nicht genau ähnlich sein können, den Nominallinien 50. Diese anderen Formen 75 können zum Stapeln und Laminieren akzeptabel sein, wenn die Ecken der Form 75 innerhalb von + 0,025 mm in X- und/ oder Y-Richtung der Nominalecken der Formen 50 liegen. Das Inspektionswerkzeug sollte also in der Lage sein, Werkstücke 1 zu prüfen, deren Muster innerhalb dieser anderen Formen 75 liegen. In einigen anderen Fällen können diese Formen 75 in X- und/oder Y-Richtung schräg versetzt sein, wie es in den Fign. 14 bis 16 gezeigt ist, da diese Werkstücke 1 jedoch zufriedenstellend gestapelt and laminiert werden können, sollte das Inspektionswerkzeug auch in der Lage sein, sie zu prüfen.

Urn das Untersuchungswerkzeug leichter auf die auf den Werkstücken 1 zu untersuchenden Musterbereiche ausrichten zu können, können Ausrichtmuster 76, wie sie vergrößert in Fig. 17 gezeigt sind, genau in der Nähe der Musterbereiche lokalisiert werden (siehe auch Fign. 1, 2 und 3). Das Ausrichtmuster 17 entspricht den optischen Definitions- und Auflösungsmustern und kann ebenfalls als solches benutzt werden. Die drei vertikalen Leitungen 77 und die drei horizontalen Leitungen 78 in Fig. 3 können jeweils 0,15 mm breit sein und zwischen sich einen genau so großen Abstand haben. Ihre Länge kann 0,75 mm betragen. Die Ausrichtmuster 76 können vorzugsweise in den Randbereichen außerhalb der Musterlinien 50 und/oder 75 des Arbeitsblattes 1 liegen. Die Lage der Ausrichtmuster 76 kann relativ zu den anderen Linienführungen 50 und 75 der zu untersuchenden Muster dieselbe

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sein, ausgenommen für das proportionale Schrumpfen oder Dehnen des Werkstückes 1.

Die Ausrichtmuster 76 können auf das Werkstück I in fester
Maßbeziehung zu den Linienführungen 50 und 75 gleichzeitig mit den Leitermustern aufgebracht v/erden. Dadurch treten bei einer nachfolgenden Schrumpfung oder Ausdehnung des Werkstückes entsprechende Maßänderungen auch im Ausrichtmuster 76 auf. Durch
Auftragen" von zwei Ausrichtmustern eines in der Nähe der
oberen linken Ecke und das andere in der Nähe der oberen rechten Ecke der Linien 50 und 75, kann eine X-Koordinatenmessung zwischen den beiden Eck-Ausrichtmustern mit den Maßen ihrer Nominalpositionen verglichen werden, um ihre Maßabweichungen vom Nominalmaß zu bestimmen. Diese Maßabweichungen können sich aus einem
Schrumpfen oder Dehnen des Werkstückes 1 ergeben und dann bei der Berechnung entsprechender Maßabweichungen für die oberen Ecken der Linien 50 und 75 benutzt werden, ohne die Ecklagen tatsächlich zu messen. Um Maßabweichungen der unteren Ecken zu messen, verfährt man ähnlich. In der gleichen Weise lassen sich Maßabweichungen in Richtung der Y-Koordinaten errechnen. Außerdem kann man Verschiebungen und/oder Schrägversetzungen der Schaltkreismuster 50 und 75 errechnen anhand der Maßverschiebungen und/oder Versetzungen der Ausrichtmuster 76 relativ zu den linken Perforationslöchern 3 (Fig. 1) oder den Ausrichtlöchern 53, 54 in
Fig. 5. Mit mehreren Ausrichtmustern in beiden Koordinatenrichtungen kann iaan die Abwei chungs mess ungen verstärken. Mit den so gemessenen Abweichungen der Ausrichtmuster von Nominalmaß
kann man das Inspektionswerkzeug ausrichten und das Abtastmuster des Laserstrahles des Werkzeuges mit den verschiedenen untersuchten Mustern ausrichten.

um Maßabweichungen vom Nominalmaß in der Größenordnung von + O_fO25 mm feststellen zu könnne, muß der abtastende Laserpunkt des
Inspektionswerkzeuges vorzugsweise ebenfalls einen Durchmesser von 0,025 mm haben, so daß auch typische elektrische Fehler

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wie Kurzschlüsse oder unterbrochene Stromkreise mit einer Breite von 0,025 mm erkannt werden können. In den Fign. 7A und 8A sind solche Fehler dargestellt, die vom Untersuchungswerkzeug festgestellt werden können und dann wird das Muster zurückgewiesen. Fehler mit geringerer Breite als 0,025 mm können erkannt werden bis hinab zu einer Breite, wo das Ansprechsignal der Fotozelle in Störsignalen verloren geht. Derartige Kurzschlüsse mit kleinerer Breite, wenn sie während der Inspektion nicht entdeckt wurden, können gelegentlich nach dem Sintern beseitigt werden, indem man einen hohen Strom durch sie schickt und dadurch den Kurzschluß eliminiert. In ähnlicher Weise können unterbrochene Stromkreise während der Laminierung geschlossen werden, wo der Laminierdruck die Enden der Molybdänleiterpaste zusammendrücken kann. Größere elektrische Fehler können vom Inspektionswerkzeug erkannt und zurückgewiesen werden. Die Erkennungsfähigkeit des abtastenden Laserpunktes kann von dem prozentualen Anteil der Laserpunkt-Energie abhängen, die durch die Oberfläche des weißen Arbeitsblattes reflektiert oder durch die schwarzen Schaltkreismusterbereiche, die auf das weiße Arbeitsblatt aufgetragen wurden, absorbiert v/erden. Mit dieser Erkennungsfähigkeit des abtastenden Laserpunktes lassen sich also die Kanten größerer Leiterzüge bis zu ungefähr einem Achtel des Durchmessers des Laserpunktes erkennen, bevor die Ansprechsignale der Fotozelle in den elektrischen Störsignalen des Erkennungssystems untergehen. Die Erkennungsfähigkeit eines Laserpunktes wird später noch genauer beschrieben.

Typische Fehler in Werkstücken können also durch einen abtastenden Laserpunkt von 0,025 mm Durchmesser, wie er von Inspektionswerkzeug verwendet wird, erkannt werden. Die angenommenen Werkstücke werden nach der Inspektion gestapelt, laminiert und gesintert.

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Der Sinterprozeß

Beim Sintern wachsen das Material des ungesinterten Werkstückes und des Leiterrausters zusammen und die Maße können um ungefähr 17,2 + 1,5 % schrumpfen. Der Sinterprozeß wandelt die Tonerdeteilchen der laminierten Blätter in glasierte Tonkeramik um. Während des Sinterns werden die Molybdänteilchen der Leitungsmuster umgewandelt und zu kontinuierlichen Leiterzügen aus metallischem Molybdän miteinander verbunden. Isolierende Abstände zwischen den Leiterzügen werden in der glasierten Keramik beibehalten. Beim Sintern werden die laminierten Werkstücke beispielsweise auf einen Tonerdetiegel gesetzt und dann in einem geeigneten Ofen in Wasserstoffatmosphäre etwa 24 Stunden lang auf 1600° C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird dann Ober- und Unterseite der festen Keramikplatte oder des Substrates mit dem Inspektionswerkzeug ähnlich untersucht wie eine feste Master-Glasplatte (siehe Fig. 6). Dazu werden die starren Platten jedoch vorzugsweise so in das Inspektionswerkzeug eingeführt, daß die Einführungslinie tangential zur Oberseite des Zylinders 9 in Fig. verläuft, um ein Biegen und/oder Brechen der Platten zu vermeiden. In gleicher Weise kann das Gitter 28 so verändert werden, daß sich eine geeignetere Maßreferenz ergibt, die den neuen Maßen angepaßt ist, die sich aus der Schrumpfung von 17,2 % beim Sintern ergeben. Aus einem Vergleich der Fign. 7A und 7B bzw. 3A und 8B miteinander geht die Bedeutung der Schrumpfung hervor, weil die Fign. 7A und 8A die Größe des nicht gesinterten Werkstückes I aeigen und die Fign. 7B und SB das gesinterte Keramikstück darstellen. Während beim Entwurf von Schaltungen die gesinterte Größe eines Schaltkreismusters (Fign. 7B, 8B) dargestellt wird, kann das Inspektionswerkzeug auch die nicht gesinterten Werkstücke 1 (Fign. 7A, 8A) prüfen. Für das Inspektionswerkzeug kann die Benutzung zweier verschiedener Maßreferenzgitter 28 nützlich sein, von denen eines auf einem X-Y-Gitterabstand von 0,125 irma für gesinterte Keramikteile und das andere auf einem

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X-Y-Gitterabstand von 0,150 mm für ungesinterte Werkstücke basiert. Natürlich kann jeder Gitterabstand auch ausgetauscht verwendet werden, abhängig davon, welcher Gitterabstand für die Inspektion gesinterter und nicht gesinterter Teile durch das Werkzeug bevorzugt wird.

Das Gitter

Das in den Fign. 1 und 2 gezeigte Gitter 28 wird als Maß-Basisreferenz für die Untersuchungseinrichtung verwendet. Durch gesteuerte Manipulation des Gitters kann die X Koordinate der Maßreferenz proportional zusammengezogen oder ausgedehnt werden, um dem Schrumpfen oder der Ausdehnung der Maße des Werkstückes 1 zu entsprechen.

Zu diesem Zweck absorbiert und überträgt das Gitter Licht abwechselnd auf die Fotozelle 32, wenn der reflektierte Strahl über das Gitter streicht, wobei das abwechselnde Vorhandensein und Fehlen von Licht auf der Fotozelle eine Impulsausgangsspannung der Zelle erzeugt, und die Anzahl der Impulse liefert eine genaue Lagenangabe des Strahles 25 bei seinem überstreichen des Werkstückes 1. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Gitter aus mehreren abwechselnd durchsichtigen und undurchsichtigen Linien, die über einem Teil eines rechtwinkligen transparenten Glases oder anderen transparenten Materiales verlaufen. Ein äquivalentes Gitter kann aus abwechselnd reflektierenden und nichtreflektierenden Linien bestehen, die über einem geeigneten Trägermaterial wie einem glattpoliertem Keraiaikmaterial verlaufen. In diesem Falle würde die Fotozelle so gesetzt, daß sie das reflektierte Licht empfängt.

Mit dem teilweise reflektierenden Spiegel 27 (Fign. 1, 2, 3) wird der abgelenkte Laserstrahl 25 in zwei sich synchron bewegende Strahlen geteilt, wobei ein größerer Teil der Laserenergie auf ein Werkstück 1 fokussiert wird. Der teilweise reflektierende

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Spiegel 27 wirft also einen Teil 29 des abgelenkten Laserstrahles als fokussierten Laserpunkt auf das Gitter 28. Der Punkt kann über das Gitter in einer geraden Ablenklinie 81, 82 nach Darstellung in Fig. 18A laufen. Die Pign. 18B und 18C zeigen Teile des Gitters 28 in der Nähe der linken bzw. rechten Seite des Gitters. Undurchsichtige oder nicht reflektierende Gitterlinien 83 und transparente oder reflektierende Linien 84 des Gitters 28 sind vorzugsweise in einem Winkel von 45° zur Ablenklinie 81, 82 und zum Laserpunkt 25 angeordnet. Die abwechselnden Gitterlinien 83, 84 können auf dem Gitter 28 durch fotographische oder andere geeignete Einrichtungen genau ausgebildet werden und jede Linie ist gemessen diagonal zur Abtastlinie 81, 82 vorzugsweise 0,025 mm breit. Die echte Breite der Linien 83, 84 kann also 0,025 mm mal sin 45°, gemessen rechtwinklig zu ihrer Neigung von 45° sein. Das Gitter 28 ist vorzugsweise etwa 17,5 cm breit, um die Inspektion eines 15 cm breiten Bereiches auf dem Werkstück 1 zu unterstützen, wie er durch die gestrichelten Linien 50 dargestellt ist. Die oben beschriebene Anordnung ergibt etwa 7000 Gitterlinien auf dem Gitter 28 bei 45° Neigung zur Ablenklinie 81, 82, wobei eine Hälfte der abwechselnden Linien 83, 84 Energie vom abgelenkten Laserpunkt absorbiert und die andere Hälfte für die übertragung des Laserlichtes transparent ist. Die Lichtenergie von einem fokussierten Laserpunkt mit etwa 0,025 mm Durchmesser kann somit abwechselnd durch die um 45 geneigten Gitterlinien 83, 84 absorbiert und übertragen werden, wenn der Punkt über dem Gitter entlang der Ablenklinie 81, 82 abgelenkt wird. Die Lichtenergie des abgelenkten Laserpunktes ist im wesentlichen bei dessen Bewegung entlang der Linie 81, 82 konstant, die undurchsichtigen oder nicht reflektierenden Linien 83 zerstreuen diese konstante Laserenergie jedoch, während die transparenten oder reflektierenden Linien 84 die übertragung der Laserenergie in Pulsen gestatten. Diese Pulse können durch geeignete optische Einrichtungen wie beispielsweise das Objektiv 31 in Fign. 1, 2 oder einen nicht dargestellten Spiegel auf die erste Fotozelle

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32 fokussiert werden, die dann elektrische Signalimpulse liefert, die den den Laserimpuls übertragenden Linien 84 des Gitters entsprechen.

Nach geeigneter elektrischer Verstärkung gemäß Darstellung in Fig. 18G entsprechen die Ausgangsimpulse von der ersten Fotozelle 32 dem oberen Teil der Fig. 18D, wo die Spannung V die Ordinate ist und die Abszisse eine X Koordinate entsprechend der Querablenkung des Laserpunktes 85 (Fig. 18B) auf der Ablenklinie 81, 82 darstellt. Die Spannungsspitzen 86 entsprechen den das Laserlicht übertragenden Linien 84 des Gitters 28. Die Täler 87 haben breite Solen und entsprechen der nicht vorhandenen Laserlichtübertragung durch die Energie zerstreuenden oder undurchsichtigen Linien 83. Die Flankenlininen 88 zwischen den Spitzen 86 und den Tälern87 sind steil und entsprechen einem Spannungsübergang während der Laserpunkt 86 die Grenzen zwischen den Energie absobierenden Linien 83 und den Energie übertragenden Linien 84 oder umgekehrt überschreitet. Durch konventionelle Differenzierschaltungen (nicht dargestellt) können die Signale der Fotozelle im oberen Teil der Fig. 18D differenziert und gleichgerichtet werden, um als scharfe Spitzen 89 gernäß der Darstellung im unteren Teil von Fig. 18D zu erscheinen. Vorzugsweise die scharfen Spitzen 89 können in X-Koordinatenausrichtung den steilen Flanken 88 entsprechen. Auf diese Weise liefern die scharfen Spitzen 89 genaue elektrische Markierungssignale, wenn der abgelenkte Laserpunkt 89 die Übergangszonen zwischen den Linien 83, 84 des Gitters 28 überstreicht. Durch elektrisches Zählen der Anzahl der scharfen Spitzen 89, die von einem gegebenen X-Koordinatenanfangspunkt auftreten können, wenn der Laserpunkt 85 über das Gitter 28 abgelenkt wird, läßt sich die monentane Lage des abgelenkten Laserpunktes 85 durch die Summe der Spitzen 89 bestimmen. Da die übergänge auf der Ablenklinie 81, 82 für die Gitterlinien 83, in einem Abstand von jeweils 0,025 mm erfolgen, liefert die Zähleinrichtung Lagedaten für den Laserpunkt in Intervallen von

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0,025 nan über einer Gitterbreite von beispielsweise 15 bis 17,5 era. Die Zahl 347 kann so zum Beispiel äquivalent sein einer Strecke von 8,685 cm gerechnet vom Anfangspunkt. Mit kleineren durch die später beschriebene Interpolationseinrichtung gewonnenen Intervallen kann man große und kleine Messungen durchführen, die zwischen den scharfen Spitzen 89 liegen. Ein X-Koordinatenanfangspunkt zum Zählen kann auf dem Gitter 28 vorgesehen werden, indem man eine oder mehrere Energieabsorptionslinien 83 (Fig. 18E) wegläßt und eine breite Energieübertragungslinie 89 in der Hähe des linken Gitterrandes vorsieht. Die Antwort der Fotozelle auf die breite übertragungslinie 89 ist ein breiter Spannungsimpuls 90 (Fig. 18F), den das elektrische System als Anfangspunkt erkennen kann durch seinen Unterschied gegenüber dem normalen Impuls 86. Zur Erkennung der längeren Zeitdauer des breiten Impulses 90 kann eine Zeitverzögerungsverriegelung verwendet werden, die den Zählkreis bei der nächsten abfallenden Flanke 88 der Fotozelle startet. Das Gitter und der abgelenkte Laserpunkt können also genaue X-Koordinatendaten für die monentane Lage des abgelenkten Laserpunktes auf dem Gitter liefern, und da der abgelenkte Laserpunkt auf dem Gitter und auf dem Werkstück synchron miteinander ausgerichtet sind, kann laan mit den X-Koordinatendaten des Gitterpunktes die momentane X-Koordinate des abgelenkten Laserpunktes auf dem Werkstück bestimmen und so Maßdaten oder Lagedaten für das Werkstück bekommen.

Zur Untersuchung eines geschrumpften oder ausgedehnten Musters stellt die Untersuchungseinrichtung am Anfang die Breite des Musters fest durch Messung einer Breite zwischen der linken Ausrichtmarke 45 und einer rechten Ausrichtmarke 49. Anschließend wird das Nominalmaß der Untersuchungseinrichtung so eingestellt, daß es mit den Maßen des geschrumpften oder ausgedehnten Schaltungsmusters übereinstimmt.

Zur Anpassung des Nominalmeßsystems der Untersuchungseinrichtung

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an geschrumpfte oder ausgedehnte Arbeitsblätter gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine komplexe Lösungsmöglichkeit besteht darin, die X-Koordinatennominalniaße von der Las er ab lenkung des Gitters 28 abzunehmen und mit einem Coraputer diese Maße mit dem Schrumpfungs- oder Dehnungsverliältnis eines jeden Werkblattes zu multiplizieren, um so die neuen X-Koordinatenmaße zu bekommen. Nimmt man beispielsweise an, daß ein Nominalmaß von 15,24 cm vom Werkzeug gemessen wurde und tatsächlich mit 15,2382 cm aufgrund der Schrumpfung ermittelt wurde, dann muß jeder der 6000 Nominalpunkte auf der X Koordinate in der LaserablenkIinie mulitpliziert werden mit dem Verhältnis 15,2382/15,24, um neue Maße zu erhalten, die dann ein Abrunden auf etwa 2,5 ρ erfordern. Da im vorliegenden Beispiel 6000 Ablenkzeilen für eine Länge des Arbeitsblattes von 15 cm vorliegen und ein neues Arbeitsblatt alle paar Sekunden untersucht werden muß, sind dazu 6000 χ 6000 = 36 000 000 Multiplikationen mit dem Verhältnis 15,2382/15,24 und mit einem anderen Verhältnis alle paar Sekunden erforderlich. Ein solcher Multiplikationsaufwand verlangt einen großen und kostspieligen Computer.

Eine einfachere und bevorzugte Lösung zur Gewinnung neuer der Schrumpfung oder Dehnung angepaßter Maße ist das Vorsehen des Gitters 28 (Fign. 19, 20) mit dem Äquivalent eines Drehpunktes 91 in der Nähe der linken Seite des Gitters und dann ein geeignetes Niederdrücken (Fig. 19) oder Anheben (Fig. 20) der rechten Seite des Gitters, um die Gittermessungen den geschrumpften oder gedehnten Maßen des Werkstückes 1 anzupassen.

In den Fign. 18A, 19, 20 sind nur zwei der 6000 oder mehr tatsächlich vorhandenen Gitterlinien des Gitters 28 gezeigt, nämlich die Linien 0 und 6000. Die Ablenklinie 81, 82 kann die Linie am Schwenkpunkt 91 und die Linie 6000 am Punkt 92 schneiden. Wenn sich das Gitter 28 dann in der in Fig. 18A gezeigten Nominalstellung befindet, kann das Zählsystem bis zur Zahl 6000

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zählen und ein Nominalmaß von 15,24 cm zwischen den Gitterlinien O und 6000 angeben. In Nominalposition des Gitters 28 benutzt gemäß Darstellung in Fig. ISA die Untersuchungseinrichtung das Gitter zur genauen Messung zwischen linker und rechter Ausrichtmarke 45 bzw. 49 des Arbeitsblattes 1 (Fign. 4, 5 und 6). wenn bei solchen Messungen eines Nominalmasses von beispielsweise 15,2 4 cm festgestellt wird, daß das lichte Maß nur 15,2382 cm aufgrund der Schrumpfung beträgt, dann wird das Gitter 28 um den Drehpunkt 91 (Fig. 19) nach unten gedreht, wodurch der neue Schnittpunkt 93 der Abtastlinie 81, 82 mit der Gitterlinie 6000 jetzt ungefähr 0,0178 mm höher (nach links und oben) liegt als der vorhergehende Schnittpunkt 92. Da die Gitterlinien in einem Winkel von 45° (Fig. 18B) zur Abtastlinie 81, 82 liegen, ergibt sich aus diesem um 0,0178 mm höheren Schnittpunkt 93 auch eine Bewegung dieses Schnittpunktes um dieselbe Strecke nach links (tan 45° = 1,0000). Somit wird das Nominalmaß von 15,24 cm zwischen den Punkten 91-92 (Fig. 18A) verkürzt um 0,0178 mm und wird somit zu dem Maß von 15,2382 cm zwischen den Punkten 91 und 93 in Fig. 19. Der abgelenkte Laserpunkt 85, der das Gitter 28 überstreicht (Fig. 19), zählt jetzt 6000 X-Koordinatenpunkte zwischen den Stellen 91 und 93, wobei alle Punktmaße in der X Koordinate proportional um das Verhältnis 15,2382/15,24 verkleinert werden und sich so der Schrumpfung des Werkstückes 1 anpassen, ohne daß dafür komplexe Verhältnisrechnungen durch den Computer erforderlich wären.

Fig. 20 zeigt ein ähnliches Verfahren, in dem das Nominalraster der Fig. 18A und der Punkt 92 nach oben um den Punkt 91 so gedreht werden können, daß sich ein vergrößertes Maß zwischen den Schnittpunkten 91 und 94 der Abtastlinie 81-82 mit den Gitterlinien 0 und 6000 ergibt und dadurch eine Dehnung des Werkstückes 1 ausgeglichen wird. Der abgelenkte Laserpunkt und die Nominalposition des Gitters liefern also einen Grund-Referenzmaßstab für die genaue Messung der Arbeitsblattmaße und der Musterposition, und wenn diese Maße des Arbeitsblattes von den Nominal-

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maßen abweichen, kann der effektive Maßstab entsprechend den Maßabweichungen des Arbeitsblattes verkleinert oder vergrößert werden durch eine geeignete Drehung des Gitters um einen Drehpunkt.

Die oben beschriebene Möglichkeit, den Maßstab der Untersuchungseinrichtung zu vergrößern oder zu verkleinern, kann auch bei der Inspektion von Werkstücken nach dera Stapeln und Laminieren benutzt werden. Wie bereits gesagt wurde, erfährt das grüne Blatt während der Sinterung eine Maßschrumpfung von 17,2 %. Für das nachfolgende Zusammensetzen und für den Schaltungskonstrukteur werden die gesinterten Maße als Grundmaße betrachtet und die Zeichnungen der einzelnen Werkstücke geben diese gesinterten Maße an. Außerdem können die gesinterten Grundmaße (Fig. .7B, 8B) in ein XY-Grundgitter 95, 96 mit 0,125 mm Gitterlinienabstand eingetragen werden, das wiederum XY-Untergitter mit 0,0125 mm Gitterlinienabstand hat. Die Grundgittermatrix gestattet eine Zentrierung der Durchgangsbohrungen und der 0,125 mm breiten Schaltkreis-Lei termuster auf den Gittergrundlinien und die Verlegung der Kanten der Schaltkreis-Leitermuster auf die Linien der Untermatrix. Das Schaltungsmuster wird üblicherweise durch einen entsprechend programmierten Computer entwickelt, in dem elektrische Schaltkreisdaten dem Computer zugeführt werden und eine von ihm gesteuerte Zeichenmaschine dann eine Zeichnung des Schaltkreismusters in großem Maßstab anfertigt. Ein Datenbild des Schaltkreismusters kann im Computerspeicher festgehalten werden. Zur Inspektion des nicht gesinterten Arbeitsblattes müssen die gesinterten Grundmaße jedoch erweitert werden, um die Schrumpfung beim Sintern auszugleichen und dann das Arbeitsblatt auf die echten ungesinterten Maße prüfen zu können. Wenn die Schrumpfung beim Sintern beispielsweise mit 17,2 % ermittelt wurde, dann können die Sintergrundmaße 100 % - 17,2 % = 82,8 % der linearen Länge der Untersuchungsmaße des Werkstückes sein. Wenn die Breite-Daten eines gesinterten Schaltungsmusters also im Computerspeicher mit 12,7 cm ge-

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speichert sind, dann muß das Untersuchungsmaß des Arbeitsblattes für diese Breite betragen 12,7/0,828 = 15,3380 era. Da dieses Maß von 15,3380 cm so dicht bei dem Maß von 15,24 cm liegt, dann das Nominalgitter der Fig. 18A um den Drehpunkt 91 so gedreht werden, daß die 6OOOste Gitterlinie um 15,3380 - 15,24 cm = 0,098 cru angehoben wird, wie es in Fig. 20 gezeigt ist. Diese Großeinsteilung liefert einen neuen Inspektionsmaßstab, der 6000 Inspektionspunkte auf der X Koordinate aufweist, der die volle Breite des Werkstückes von 15,3380 era erfaßt. Im Computerspeicher kann jetzt ein einfaches Verhältnis von 6000/5000 = 1,2 zu den gesinterten Maßen gespeichert sein. Der Computer kann dann seine gespeicherten Eilddaten eines Schaltungsmusters mit 1,2 multiplizieren, um zur Untersuchung des Arbeitsblattes die erweiterten X Koordinaten zu bekommen. Diese Anordnung hat den v/eiteren Vorteil, daß die XY-Grundgittermatrix von O,125 mm für die gesinterte Konstruktion jetzt zu einer 1,2 χ 0,125 = 0,15 mm großen XY-Gittermatrix 97, 98 für Inspektionszwecke werden kann, wie sie in den Fign. 7A und 8A gezeigt ist. Die Mittelpunkte der Durchgangsbohrungen und die Mittellinien der Schaltkreis-Leiterzüge können dann einfach auf 0,15 mm breiten Marixgitterlinien liegen, wobei die Kanten der Schaltkreis-Leiterzüge mit den Linien des 0,025 mm großen Untergitters ausgerichtet sind.

Die Maße des nach diesem Verfahren untersuchten Werkstückes wurden also nicht verändert, sondern lediglich die Drehung des Gitters lieferte einen entsprechend vergrößerten Maßstab, der jetzt die Verwendung eines passenden XY-Matrixgitters mit 0,15 mm gestattet. Die Ausdehnung des Maßstabes im Beispiel wirkte im Verhältnis von 15,3380/15,2400 = 1,00644. Wenn der Computer dann ein 12,7 cm breites gesintertes Muster um den Faktor 1,2 erweitert, ergibt sich: 12,7 χ 1,2 χ 1,00644 = 15,3380cm Breite für die Inspektion des ungesinterten Werkstückes. Außerdem kann man mit kleinen Einstellungen des Gitters Abweichungen in der Breite des Arbeitsblattmusters gemäß früherer Beschrei-

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- 33 bung bis zu einer Breite von + 0,025 inra ausgleichen.

Fig. 21 zeigt das Gitter 28 zusammen mit den zugehörigen Bauteilen und Stellgliedern. Das Gitter 28 kann in einem leichten Unterrahmen 99 gehalten werden. Im gezeigten Beispiel sind in bestimmten Abständen am Unterrahmen 99 an geeigneten Stellen mehrere kleine Schwenklagerblöcke 100 angeordnet. Ein Ende der Lagerschneiden 101 greift in die Schneidlagerblöcke iOO ein und das andere Ende liegt in Schneidlagerblöcken 102, 103, 104, 105, 106 und 107. Die Lagerblöcke 102, 104 sind an Federelementen 108, 109 befestigt, die an einem Schwenkrahmen 110 mit den Befestigungsschrauben 111 und 112 einerseits angebracht sind und andererseits die Stellschrauben 113, 114 im Rahmen 110 berühren. Die Schneidlagerblöcke 103, 105, 106 und 107 sind entsprechend an Stellgliedern 115, 116, 117 und 118 befestigt. Die Stellglieder können aufgrund von elektrischen, hydraulischen oder Druckluftbefehlen usw. eine Bewegung oder Verschiebung ausführen. Im vorliegenden Beispiel werden piezoelektrische Elemente für die Stellglieder 115, 116, 117 und 118 bevorzugt wegen ihres relativ schnellen Ansprechens auf Befehlssignale und wegen ihres niedrigen Stromverbrauches. Darstellungsgemäß sind die Störglieder 115, 116, 117 und 118 an den Federn 119 bzw. 120, 121, 122 befestigt, die am Gitterschwenkrahmen 110 ähnlich wie die Federn 108, 109 mit Befestigungs- und Stellschrauben angebracht sind. Mit den Federn werden die Lagerschneiden 110 unter Druck gehalten und dadurch ein Zurückfedern oder ein Bewegungsverlust vermieden. Die Stellschrauben gestatten ein geringfügiges Verstellen der Federn für Anfangseinstellungen und Eichung des Gitters.

Wie bereits besagt wurde sind von den 6000 Gitterlinien in Fig. 21 nur die Linie 0 und die Linie 6000 gezeigt, natürlich können auch Gitterlinien links von der Linie 0 und rechts von der Linie 6000 liegen. Darstellungsgemäß schneidet die Linie 0 die Ablenklinie 81-82 am Punkt 91. Die Lagerschneiden 100 liefern

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zusammen mit den Lagerblocks 102, 103, 104 am linken Ende des Gitters einen Schwenkpunkt bei 91 für kleine Schwenkbewegungen des Gitters in der vertikalen Ebene, die diesen durch die Stellglieder 118, 116 über und unter dem Schnittpunkt 92 der Abtastlinie 81-82 mit der Gitterlinie 6000 in der Mähe des rechten Gitterendes erteilt werden. Wie bereits im Zusammenhang mit den Fign. 18A, 18E, 19, 20 beschrieben wurde, hat eine vertikale Bewegung von + 0,050 mm rechts vom Gitter einen Nettoeffekt von + 0,050 mm in der Strecke zwischen den Schnittpunkten 91 und 92. wenn der Laser auf der Abtastlinie 81-82 läuft, da die Abtastlinie eine feste räumliche Lage beibehält, während sich das Gitter bewegt und um den Punkt 91 schwenkt.

Das in den Fign. 18A, 19 und 20 gezeigte Gitter 28 enthält Einrichtungen, durch die das Gitter um ungefähr + 0,025 mm nach links oder rechts verschoben werden kann. Diese Verschiebung des Gitters gestattet dann eine Ausrichtungs der Gittermeßpunkte in der X-Koordinate wie beispielsweise bei den scharfen Spitzen 89 der Fig. 18D mit dem zu untersuchenden Werkstückmuster oder eine erste Ausrichtung der Maschine auf die Optik und das Werkstück. Zu diesem Zweck kann das Gitter durch die Stellglieder 115, 117 horizontal nach links oder rechts bewegt und dadurch die Ausrichtung zwischen dem Gitter 28 und dem zu untersuchenden Werkstück 1 verbessert werden.

Der ganze Gitterschwenkrahmen 100 und die daran befestigten Bauteile können auch um den Drehpunkt 91 geschwenkt werden, um größere Drehbewegungen des Gitters 28 von den Stellgliedern 118, 116 zu bekommen. Für diese größeren Schwenkbewegungen enthält der linke Teil des Drehrahmens 110 maschinell ausgearbeitete Bögen 123 und Rillen 124, die eine Bogenführung bilden, deren Mittelpunkt auf den Schwenkpunkt 91 liegt. Kugellager 125 oder dergleichen laufen in den Bogenrillen 124 um den Schwenkrahmen 110 einzustellen und seine Drehbewegung zu ermöglichen. Die

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Lager 125 werden durch eine Hauptrahrnenplatte 126 getragen, die eine nicht dargestellte große Öffnung enthält, in der sich
Lagervorrichtungen für die zweite Linse 31 der Fign. 1 und 2

befinden. Die größeren Drehbewegungen des Gitterschwenkrahmens 100 erhält man durch vertikale Bewegungen eines Federgelenkes
100, das durch eine Befestigung 129 am unteren Federende am
Schwenkrahmen 110 angebracht ist. Das obere Ende der Feder kann mit einer Hälfte einer Feder gespannten Führungsspindelmutter 130 über eine Befestigung 131 verbunden sein, wie es genauer in Fig. 22 dargestellt ist.

Die Verstelleinrichtung für große Drehbewegungen des Gitterschwenkrahmens 110 (Fig. 21) ist in Fig. 22 gezeigt. Ein kleiner Schrittmotor 132 dreht eine Führungsspindel 133 und eine daran mit einer Mutter 135 befestigte Kodierscheibe 134. Der Schrittmotor 132 ist auf einer Erweiterung 136 der Hauptrahmenplatte 126 (Fig. 21) gelagert. Die Drehung der Führungsspindel 133 bewegt eine unter Federdruck stehende zweiteilige Mutter 130, 137 vertikal nach oben oder unten und bewegt dadurch die daran befestigte Feder 128. Zwei Schrauben 138 laufen auf der Führungsspindel 133 und erstrecken sich durch zweitteilige Muttern 130, 137 bis zu den Druckfedern 139 und der Stellmutter 140, wodurch eine einstellbare Druckkraft auf die zweitteiligen Muttern ausgeübt werden kann, um so den Nachlauf zu reduzieren. Eine Lichtquelle kann so angeordnet sein, daß sie Licht durch die Kodierscheibe 134 auf mehrere Fotozellen 142 wirft, wodurch die Drehstellung des Motors 132 bekannt ist und seine Drehung gesteuert werden kann, um in einer vorgegebenen Position zu beginnen. Bei dem Motor, der Kodierscheibe, der Lichtquelle und den Fotozellen handelt es sich um handelübliche Geräte und dafür kann auch eine äquivalente magnetisch gesteuerte Anordnung eingesetzt werden. Die im Zusammenhand mit Fig. 22 beschriebene Anordnung gestattet es der Bedienungskraft der Untersuchungseinrichtung oder einem Computer, große Drehungen des Gitters 28 der Fig. 21 in eine gewünschte Position vorzunehmen, die einem durchschnittlichen oder

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nominalen Schrumpfungsfaktor des Werkstückes 1 entspricht. Die. Stellglieder 118, 116 können dann das Gitter auf die Scnrumpfung oder Dehnung eines einzelnen Werkstückes 1 einstellen.

Das flexible Prisma

Mit dera länglichen flexiblen Prisma 33 der Fign. 1, 2 und 3 lassen sich X-Koordinateneinstellungen für den Laserstrahl 25 bei dessen Ablenkung längs der X-Koordinatenlinie auf dem Werkstück 1 erstellen durch Brechen des Strahles 25. Mit den X-Koordinateneinstellungen wird die Ausrichtung des abgelenkten Laserstrahles 25 auf dera untersuchten Werkstück 1 unterstützt. Die Fign. 23 bis 28 zeigen Funktionen des flexiblen Prismas 33, das vorzugsweise aus optisch transparentem halb flexiblem Plastikmaterial wie Polyvinylchlorid oder dergleichen besteht und so gelegt wird, daß es über der Arbeitszone über dera Werkstück liegt. In Fig. 23 ist gezeigt, wie der Laserstrahl 25 über den Ablenkwinkel 24-26 abgelenkt wird, der über die Norninalposition des Prismas 33 läuft und das Werkstück 1 in der X-Koordinatenlinie 143-144 trifft. Aus Fig. 24 ist zu ersehen, daß die Ober- und Unterseite des Prismas 33 parallel zueinander verlaufen und in dieser Nominalposition auch rechtwinklig zur Ablenkebene 24-26 des abgelenkten Laserstrahles 25 und daher läuft dieser durch das Prisma ohne in der Y-Koordinatenrichtung abgelenkt zu werden. Das Prisma 33 kann jedoch im Uhrzeigersinn oder in Gegenrichtung um seine Längsachse 145-146 gedreht werden. Eine Drehung im Uhrzeigersinn aus der Nominalposition ist in den Fign. 26 und 27 gezeigt, wo die Laser-Ablenkebene 24-26 in das gedrehte Prisma 33 eintritt und aus diesem in der Ablenkebene 147-149 austritt, wobei die beiden Ablenkebenen von dem rechten Winkel der Fign. 23 und 24 abweichen um Eintritts- und Austrittswinkel, die gleich sind der Winkeldrehung des Prismas. Das gedrehte Prisma 33 kann solche optischen Eigenschaften haben, daß die austretende Laser-Ablenkebene 147-149 einen Strahl 148 liefert, der parallel zur Eintrittsablenkebene 24-26 sein kann,

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von dieser jedoch um eine kleine Y-Koordinatenstrecke - ΔΥ getrennt ist. Der Strahl 148 trifft das Werkstück 1 auf einer neuen Ablenklinie 15O-151. In ähnlicher Weise kann die Drehung des Prismas 33 gemäß Darstellung in Fig. 25 im Uhrzeigersinn eine andere Ablenklinie auf dem Werkstück 1 erzeugen, die parallel zur iJominalablenklinie 143-144, aber um die Strecke + ΔΥ von dieser getrennt verläuft. Für kleine Drehwinkel des Prismas 33 können die Versetzungsmaße - ΔΥ und + ΔΥ der Y Koordinate als dem Drehwinkel des Prismas proportional betrachtet werden. In Verbindung mit einer geeigneten Abfühl- und Steuereinrichtung kann man also die nominale Abtastlinie 143-144 durch kleine Drehungen des Prismas 33 so ablenken, daß sie auf X Koordinatenpositionen auf einem Werkstück 1 ausgerichtet sind, die gegenüber den Hominalpositionen verschoben wurden, wie es bereits im Zusammenhang mit den Fign. 11, 12 und 13 beschrieben wurde.

Das flexible Material des Prismas 33 kann eine Verdrillung entlang der Achse 145-146 gestatten, wie es in Fig. 28 gezeigt ist, und auch eine Drehung um die Längsachse nach Darstellung in Fig. 27. Diese Verdrillung kann man zum Beispiel dadurch erreichen, daß man das rechte Ende des Prismas gegen den Uhrzeigersinn und das linke Ende im Uhrzeigersinn dreht, wie es in Fig. 28 gezeigt ist. Die Ablenkebene 152-154 des austretenden Strahles 153 aus dem verdrehten Prisma 33 kann zur eintretenden Ablenkebene 24-26 schräg versetzt, d. h. nicht parallel laufend, sein, und die schrägversetzte Ablenkebene kann das Werkstücke 1 jetzt auf der schräglaufenden Ablenklinie 155-156 treffen. In Fig. ist die nominale Ablenklinie 143-144 gestrichelt dargestellt. Die Versetzung der Y Koordinate der Auftrefflinie zwischen den Ablenklinienenden 144 und 156 auf der rechten Seite ist als - Δγ dargestellt und auf der linken Seite zwischen 143 und 155 als + ΔΥ. Die Versetzung der Y Koordinate an beiden Enden der schräglaufenden Ablenklinie 155-156 kann natürlich überall zwischen - ΔΥ und + ΔΥ liegen abhängig von der Richtung und dem

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Ausmaß der an die beiden einander gegenüberliegenden Enden des flexiblen Prismas 33 angelegten Drehung. Aus den einzelnen oder koiübinierten Funktionen, die im Zusammenhang mit den Fign. 23 bis 23 beschrieben wurden, können sich natürlich auch ähnliche Y-Koordinatenversetzungsfunktionen ergeben. Die achsiale Verdrehung des flexiblen Prismas 33 unterstützt also die Ausrichtung des abgelenkten Laserpunktes auf die schräglaufenden horizontalen Ausgangslinien in den oben beschriebenen Fign. 14, 15 und 16.

Das flexible Prisma 33 mit den verschiedenen zugehörigen Bauteilen und Stellgliedern kann sich in der in den Fign. 29, 29A gezeigten Ilominalposition befinden. Die lange Achse 145, 146 des Prismas 33 liegt darstellungsgemäß in der Ebene 23, 24 und 2 6 des abgelenkten Laserstrahles 25 gemäß Darstellung in den Fign. 3, 23 und 29. Das linke Rahmenteil 157 und das rechte 158 tragen die zu den linken bzw. rechten Ende des Prismas 33 gehörenden Bauteile. Zugstäbe 159 können die Rahmenteile 157, 158 zusammenhalten für das erste Montieren von Unterbaugruppen. Die nachfolgend beschriebenen Stellglieder sind links und rechts symmetrisch zu den Rahmenteilen 157, 158 gehörend. Das Prisma 33 ist drehbar zwischen den Rahmen auf kleinen Kugellagern 160 befestigt, die in den Enden des Prismas 33 untergebracht sein können.

Um das Prisma 33 zu drehen, sind an seinen Enden mit den Klemmschrauben 162 und den Lagerblöcken 163 Bandschellen 161 angebracht. Die linke Stelleinrichtung 164, 165 und die rechte Stelleinrichtung 166, 167 sind mit jeweils einem Ende an den Einstellfedern 164A und mit dem anderen Ende an den Lagerblöcken 165A befestigt. Die unteren Enden der Einsteilfedern 164A sind am Rahmen 157 bzw. 158 durch die Befestigungen 166A angebracht. Die oberen Enden der Einstellfeder 164A berühren Stellschrauben 167A im Rahmen 157, 158 zur Einstellung und/oder Ausrichtung. Das Prisma 33 wird über die Schneidlagerblätter 168 zwischen

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den Lagerblöcken 163 und 165 gelagert und auf diese Weise wird eine Betätigungsverbindung hergestellt. Die Wellenträger 169 können dann am Rahmen 157, 158 mit Schrauben 170 befestigt werden und die Wellenstummelschrauben 171 können dann durch die Träger und in die Wellendurchmesserbohrungen der Kugellager 6O hinein laufen. Nach Entfernung der Halterung können die oben beschriebenen Stellglieder und Bauelemente für unabhängige Drehungen des linken und/oder rechten Endes des flexiblen Prismas 33 benutzt werden. Die Stellglieder 164, 165, 166, 167 haben vorzugsweise gleichen Hub in beiden Richtungen. Wenn beispielsweise das Stellglied 16 6 in Fig. 29A durch einen Rechtsbefehl betätigt die zugehörigen Lagerblöcke 165, 163 und die Lagerschneide 168 nach rechts schiebt und das entgegengesetzte Stellglied 167 um die gleiche Strecke nach rechts zieht, dann können dadurch die zugehörigen Lagerblöcke 165, 163 und die Schneide 168 sich nach rechts bewegen. Bei Betätigung durch einen Linksbefehl läuft ein ähnlicher Vorgang mit einer Verschiebung nach links ab. Inzwischen halten die einander gegenüberliegenden Federn 164 das oben beschriebene Stellsystem unter Druck, indem sie Druckkräfte von entgegengesetzten Seiten auf den rechten Rahmen 158 ausüben. Die Lagerblöcke 163 können somit nach rechts oder links verschoben und dadurch eine Drehung der Bandschelle 161 und des rechten Endes des flexiblen Prismas 33 um das Kugellager 160 im Uhrzeigersinn oder in Gegenrichtung bewirkt werden. Ähnliche Stellglieder im linken Rahmen 157 (Fig. 19) sorgen für ähnliche Drehungen des linken Endes des flexiblen Prismas 33. Mit einem Doppelstellsystem an jedem Ende des flexiblen Prismas 33 kann jedes Ende also unabhängig vom gegenüberliegenden gedreht werden, so daß der Drehwinkel und die Ablenkung der X Koordinate des abgelenkten Laserstrahles 25 proportional den Stellkomandos gestaltet werden kann.

Die in den Fign. 29, 29A gezeigte Struktur kann auch zum Tragen anderer Bauteile der Untersuchungseinrichtung verwendet werden. Der teilweise reflektierende Spiegel 27 (Fign. 1, 2, 3), der einen Teil des Abtastlaserstrahles 25 auf das Gitter 28 reflek-

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tiert, kann durch die Ilaltebügel 172 am linken und rechten Rahmenträger 157, 158 befestigt werden. Der teilweise reflektierende Spiegel 27 kann durch Klemmfedern 173 so gehalten v/erden, daß er sich zur Reinigung leicht herausnehmen läßt. Die Unterseite des linken Trägers 157 trägt das reflektierende Spiegelprisma 38 und den Lichtdetektor oder die Fotozelle 40 (Fig. 3), die die Begrenzung 23, 24 für den abgelenkten Laserstrahl 25 liefern. Das Spiegelprisma 38 und die Fotozelle 40 können zusammen in einem Halte-.r 174 gehalten werden, der links und rechts einstellbar am Rahmen 157 befestigt ist. Die Unterseite des linken und rechten Rahruens 157, 158 kann das linke und rechte Ende des transparenten Lichtleiterstabes 35 und der Fotozellen 36 tragen (Fig. 1), die an jedem Ende des Stabes liegen, wodurch diffuses reflektiertes Licht, dargestellt durch den Pfeil 175, vom abgelenkten Laserstrahl 25 durch den Stab aufgefangen werden kann, während der Strahl über das Werkstück 1 läuft, und das aufgefangene Licht kann durch die Fotozellen in elektrische Signale umgesetzt werden. Die Teile des Stabes 35 neben den Enden können zu einer Exponentialkurve 176 mit progressiv abnehmendem Durchmesser ausgebildet werden, um eingefangenes Laserlicht auf die Fotozelle 36 zu werfen. Hülsen 177 an jedem Ende des Endes 35 halten die Fotozellen 36 neben den Enden des Stabes 33. Klemmfedern 178 liegen über den Hülsen 177 und sind am Rahmen 157, 158 befestigt, um den Stab 35, die Hülsen 177 und die Fotozellen 36 zur Reinigung leicht herausnehmen zu können.

Um eine Fehlausrichtung, beispielsweise Schiefe im Werkstück, auszugleichen, wird bei den ersten paar Ablenkungen des Laserstrahles die Position der Äusrichtmarken relativ zur Strahlablenkung bestimmt, wobei die Antwort durch die Fotozelle 36 festgestellt wird. Bei einer Fehlausrichtung können dann entweder durch persönliche Ablesung durch die Bedienungskraft der Maschine oder durch Coraputerberechnung in konventionellen Vergleicherschaltungen die Stellglieder 164, 165, 166 167 erregt werden, um das Prisma oder dessen Drehwinkel so zu verändern,

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daß die Ablenkung mit den Ausrichtmarken ausgerichtet wird. Das Antriebsschema

Um die Ablenkung des Strahles 25 mit der Bewegung des Werkstückes zu synchronisieren, ist das in Fig. 30 gezeigte Getriebe vorgesehen, das von einem ersten Motor 19 angetrieben werden kann (Fig. 1), und das den Zylinder 9 dreht und so ein einstellbares Rotationsantriebsverhältnis zwischen einer se".r schnellen Motordrehung und einer langsamen Zylinderdrehung liefert. Das Antriebsverhältnis läßt sich einstellen durch Regeln der Drehzahl und/oder Drehrichtung eines zweiten Motors 179 und eines zugehörigen Differentialgetriebes 180. Somit lassen sich kleine Drehzahleinstellungen von der Drehzahl und Oberflächengeschwindigkeit deT Zylinders 9 subtrahieren oder dazu addieren relativ zu einer festen Drehzahl, die von einem Getriebe mit festem übersetzungsverhältnis geliefert wird. In Fig. 30 sind die Drehrichtungen der !fellen durch Pfeile angegeben, die Drehzahl der Wellen ist unter den Bezugszahlen in U/min, angegeben. Die Anzahl der Zähne in den Zahnrädern und der Gänge in den Schnecken ist in gleicher Weise unter der Bezugszahl angegeben. Andere Kombinationen von Motor- und Wellendrehzahlen sowie Zahnungen und verschiedene Gesamtübersetzungsverhältnisse des Getriebes können natürlich ebenso benutzt werden. Die den Spiegel 17 drehende Motorwelle 18 kann durch einen ersten Motor 19 als kleinere Welle 181 laufen. Eine Vibrations-Isolierkupplung 182 verbindet die Motorwelle 18 mit einer Schneckenwelle 183 und einem Schneckenrad 184. Das Schneckenrad 184 dreht ein Schneckenzahnrad 185, eine horizontale Welle 186 und ein erstes Kegelrad 187 eines Kegelradgetriebes mit einem Räderpaar im Verhältnis 1:1. Das zweite Kegelrad 188 ist mit der Welle 189 und einem oberen Kegelrad innerhalb des Differentialgetriebes 180 verbunden. Nach dem bekannten Arbeitsprinzip von Differentialgetrieben löst die Drehung des oberen Kegelrades in einer Richtung eine Drehung des unteren Kegelrades in Gegenrichtung aus und

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umgekehrt durch die Drehung eines Zwischenkegelrades. Das Zwischenrad dreht sich auf einer am Gehäuse 191 des Differentialgetriebes 180 befestigten Welle, während das untere Kegelrad sich in Gegenrichtung dreht und mit einer unteren Welle 192 gekoppelt ist, die es dreht. Die untere Vertikalwelle dreht somit ein zweites Paar Kegelräder 193, 194 im Verhältnis 1:1, eine horizontale Welle 195 und ein Zahnrad 196, das wiederum ein weiteres Zahnrad 197, eine Schneckenwelle 198 und ein Schneckenrad 199, über dieses ein Kegelrad 200, die Zylinderwelle 21 und den Zylinder 9 dreht.

über das oben beschriebene Getriebe kann der Zylinder 9 mit einem festen Antriebsverhältnis und einer Umdrehungsgeschwindigkeit getrieben werden, wenn man annimmt, daß der zweite Motor 179 und das Different!algehäuse 191 sich nicht drehen. Wenn jedoch kleine positive oder negative Abweichungen vom festen Antriebsverhältnis durch die Untersuchungseinrichtung, den Computer oder die Bedienungskraft verlangt werden, können diese Abweichungen dem Antrieb durch Erregung des zweiten Motores 179 mitgeteilt v/erden. Der Motor 179 bewirkt dann eine Drehung der Schneckenwelle 202 und der Schnecke 203. Die Schnecke 203 dreht ein Schneckenrad 204, das an einem Differentialgetriebe so befestigt ist, daß das Differentialgehäuse 191 beispielsweise mit einer Umdrehung pro Sekunde in einer gegebenen Richtung gedreht wird, wobei die Umdrehungsgeschwindigkeit der unteren vertikalen Welle 192 um 2 Umdrehungen pro Sekunde in derselben gegebenen Richtung verändert werden kann. Diese veränderte Geschwindigkeit kann zur festen Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 19 2 additiv oder subtraktive sein, abhängig von der Drehrichtung des zweiten Motors 179.

Der Motor 179 mit veränderlicher Drehzahl kann vorzugsweise ein zwei phasiger Schrittmotor sein, wodurch Drehrichtung und -geschwindigkeit sich leicht durch eine feste und veränderliche Schrittperiodizität einer angeschlossenen zweiphasigen strom-

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quelle regeln lassen.

Mit dem zweiten Schrittmotor 179 lassen sich größere Maßeinstellungen der Y Koordinate auf dem Werkstück 1 relativ zum Punkt des abgelenkten Laserstrahles vornehmen als die kleineren Einstellungen, die sich leicht durch das flexible Prisma 33 erzielen lassen (Fign. 29, 29A). Solche größeren und kleineren Einstellungen der Y Koordinate können ähnlich wirken wie die größeren und kleinere Einstellungen der X Koordinate durch Drehung des Gitters 28 (Fign. 21, 22). Ein Schaltungsmuster eines Werkstückes 1 kann mit gesinterten Maßen entworfen werden wogegen das Werkstück mit den größeren nicht gesinterten Maßen, d. h. den Maßen vor der Schrumpfung durch Sintern untersucht werden kann. Die Entwurfsdaten können so beispielsweise ein Schaltungsmuster von 12,5 cm im Quadrat aufweisen und die Untersuchungseinrichtung kann die ungesinterten Maße der Y Koordinate ermitteln mit 12,5/0,828 = 15,3980 cm. Mit dem Sinterfaktor 0,828 oder anderen Faktoren kann man die Sintersehrumpfung berücksichtigen und man kann diesem Faktor an das Maß der gesinterten X-Koordinate oder Y-Koordinate innerhalb der Schaltungsmustergrenzö 50 anwenden, um so die ungesinterten Prüfmaße zu bekommen. Bei effektiven Durchmesser von 0,025 mm für den abgelenkten Laserstrahlpunkt ergeben sich somit 1000 Ablenklinien pro 2,5 cm in der Y-Koordinate. Das ungesinterte Maß von 15,3980 cm des Werkstückes würde somit von der Untersübungseinrichtung 6039 Ablenklinien verlangen. Da 6039 als eine Zahl jedoch sehr dicht bei der Zahl 6000 liegt, ist es einfacher und spart Computerzeit, das Werkstück 1 mit 6000 Abtastzeilen zu untersuchen. Die Einfachheit kann darin liegen, daß die Konstruktionsdaten für das gesinterte Werkstück 1 im vorliegenden Beispiel auf einem X-Y-Matrixgitter von 0,125 mm mit einem Untergitter von 0,125 mm basieren. Bei Anwendung des Gittersystems kann es für den Schaltungskonstrukteur einfach sein, die Mittelpunkte von Durchgangsbohrungen an die Schnittpunkte einer Gittermatrix von 0,125 mm und die Mitten von 0,125 mm breiten Leiterzügen auf die Gitterlinien zu legen

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(siehe Fign. 7E, GB). Die Kanten einer 0,125 mm breiten Schaltungslinie können 0/0625 mm auf jeder Seite einer Gitterlinie liegen und dadurch mit einer Linie des Untergitters zusammenfallen. Wenn also die Konstruktionsdaten (gesinterte Ilaße) für Untersuchunc-szwecke (ungesinterte Maße) erv/eitert werden, können die Konstruktionsdaten multipliziert werden mit einem Faktor von 1,2 X 10 , wodurch man ein Y-Koordinatenmaß von 5,000 χ 1,2 χ 10 = 6000 Ablenkzeilen erhält. Ähnlich erhält man für das Matrixgitter mit O_fO125 mm und die Schaltungsleiterlinien 0,005 χ 1,2 χ 10 = 6 Ablenklinien. Mit diesem Verfahren erhält man also ein Untersuchungs-Matrixgitter basierend auf einer geraden Zaiii von 6 Ablenklinien, wobei die Mittelpunkte der Durchgangsbohrungen und die Mitten der Leiterlinien mit dem Matrixgitter zusammenfallen (siehe Fign. 7A, 8A). In ähnlicher Weise können die Kanten der Schaltungslinien jetzt 0,0025 χ 1,2 χ 10 =3 Ablenklinien von den Matrixgitterlinien entfernt liegen. Da das zu prüfende ungosinterte Maß der Y Koordinate jedoch 15,3980 cm betragen kann, kann man Einrichtungen vorsehen, um 6000 Abtastlinien über 15,3980 cm spreizen. Solche Einrichtungen können gebildet werden durch den Motor 179 mit veränderlicher Drehzahl (Fig. 30) und das Differentialgetriebe 180, wodurch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders 9 etwas erhöht werden kann, so daß die 6000 Ablenklinien über 15,3980 cm gespreizt werden. Da ein festes Übersetzungsverhältnis entv/iekelt werden kann, um 6000 Abtastlinien über ein Maß von 15 cm der Y-Koordinate zu verteilen, wäre im gegebenen Beispiel die Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders 9 das Verhältnis von 15,3980/15,000 = 1,0064333 oder eine Geschwindigkeitserhöhung von etwa 0,6433 %.

Das in Fig. 30 gezeigte Getriebe kann auf verschiedene Art konstruiert v/erden. Nimmt man am Anfang (bei späterer Korrektur) einmal an, daß das zu untersuchende Werkstück 1 innerhalb der Grenze 50 die Maße von 15 cm χ 15 cm hat, so ist die Grenze 50 zentriert in einem Bereich von 17,5 cm χ 17,5 cm

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des Werkstückes und hat Grenzen, die 1,26 cm außerhalb der Grenzlinie 50 liegen. Nimmt man an, daß der Antriebsmotor 19 mit 100 ü/Sek. läuft, während er den mit 18 Fecetten versehenen Spiegel 17 und die Ein-Gang-Schnecke 184 treibt, so errechnet sich die Ablenkung des Laserstrahles 25 in Linien pro Sekunde auf 100 χ 18 = 1800 Linien pro Sekunde. Der Umfang des Zylinders 9 kann bei einer Dicke des Werkstückes von 1,26 cm gleich der Länge von 4 Stücken des Arbei tsh lattiaateriales sein. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders 9 errechnet sich dann aus 1800/28000 = 0,0642871 U/Sek. Das entspricht 15,5555 Sekunden für eine Umdrehung des Zylinders 9, wobei 4 Werkstücke in etwas weniger als 4 Sekunden untersucht sind. Wenn der Motor 19 und die Schnecke 184 sich mit IOC U/Sek. drehen, errechnet sich das Getriebeverhältnis für den Zylinder aus 100/0,0642871 = 1,55555. Mit diesem Verhältnis dreht die Eingangsschnecke das Schneckenrad 185 mit 20 Zähnen und die wellen 186, 189, 192 und 195 mit 100/20 = 5 U/Sek. Das Zahnrad 196 mit 18 Zähnen drent das Zahnrad 197 mit 14 Zähnon und die Schneckenwelle 198 mit 5 χ 18/14 = 6,428571 U/Sek. Die Eingangsschnecke 199 dreht das Zahnrad 200 mit 100 Zähnen, die Zylinderwelle 201 und den Zylinder 9 mit 6,428571/100 = 0,06423571 U/Sek., v/as vorher als angenommene Drehzahl errechnet wurde. Die angenommene Zylinderdrehzahl kann jedoch jetzt so korrigiert werden, daß 6000 Ablenklinien über 15,3900 cm dadurch gespreizt werden, daß man das vorher errechnete Drehzahlerhöhungsverhältnis 1,006433 benutzt, das an das Antriebsgetriebe über das Differentialgetriebe 180 angelegt werden kann.

Wenn sich die obere vertikale Welle 189 weiter mit 5 U/Sek. dreht, kann man die Drehzahl der unteren vertikalen Welle 192 von 5 U/Sek. auf 5 χ 1,006433 = 5,032165 U/Sek. erhöhen, indem man das Differentialgehäuse 191 mit der Hälfte der Differentialdrehzahlen zwischen den Wellen 189, 192 dreht. Somit läßt sich die Umdrehungszahl des Gehäuses 191 bestimmen aus

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5,032165 - 5 = 0,032165 U/Sek. und dividiert durch 2 = 0,0160825 U/Sek. Wie beschrieben wird das Gehäuse 191 durch ein Schneckenzahnrad 204 mit 50 Zähnen und eine Ein-Gang-Schnecke 203 mit einem Zahnverhältnis von 50 angetrieben, so daß die Drehzahl der Schneckenwelle 202 und des zweiten Motors 179 beträgt 0,0160825 χ 50 = 0,804125 U/Sek.

Der handelsübliche zweite Motor 179 und seine zweiphasige Stromversorgung liefern 180 Schrittpositionen pro Umdrehung der von Motor angetriebenen Schneckenwelle 202. Ein derartiger Schrittmotor dreht seinen Rotor und Welle um einen Winkel von 36O°/13O = 2° pro Schritt. Ein derartiger Schrittmotor kann beispielsweise zwei elektrisch isolierte Polwicklungen haben, von denen jede seperate Pole hat: eine erste und zweite Phasenwicklung. In diesem Fall ist die Stromversorgung so geschaltet, daß sie Spannungen mit geeigneter Phase an die erste und zweite Phasenwicklung gibt, v/odurch sich die Motorwelle um jeweils einen Schritt dreht.

Ein Merkmal des Schrittmotors besteht darin, daß der Rotor des Motors auf eine feste Position mit einem Pol (oder Gruppen gleich magnetisierter Pole) so lange ausgerichtet bleiben kann, wie eine geeignete polarisierte Spannung einer ersten oder zweiten Phase an die Polwicklungen des Motors angelegt wird. Wenn dann beispielsweise eine Spannung mit einer ersten Phase, die den Rotor in einer festen Rotationsausrichtung hält, abgeschaltet wird und eine geeignet polarisierte Spannung mit einer zweiten Phase eingeschaltet wird, kann sich der Rotor um einen Drehschritt von 2° drehen und dort stehenbleiben, bis diese Spannung mit der zweiten Phase abgeschaltet wird. Wird dann wieder eine Spannung der ersten Phase mit umgekehrter Polarität eingeschaltet, kann der Rotor einen weiteren Schritt von 2° in derselben Drehrichtung ausführen usw. Der Rotor kann also in Schritten von 2° weitergeschaltet und 180 Mal innerhalb einer Umdrehung von 360° der Schneckenwelle 202 gestoppt werden. Der Zeitraum zwischen den

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Schritten wird durch geeignete Taktierung und Phasierung der zweiphasigen Stromversorgung gesteuert, wodurch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors und der Schneckenwelle 202 gesteuert werden. Mit einem Taktimpuls von einer externen Signalquclle kann man die Stromversorgung so taktieren, daß der Rotor Einzelschritte von ausführt. Ein positiver Signalirnpuls kann beispielsweise einen Schritt von 2 im Uhrzeigersinn ergeben und e: impuls einen solchen gegen den Uhrzeigersinn.

Schritt von 2 im Uhrzeigersinn ergeben und ein negativer Signal-

Die Geschwindigkeit des Schrittmotors kann durch flexible Taktierung unterschiedlich gesteuert und dadurch verschiedene Schrumpfungen des Werkstückes 1 bei der Sinterung berücksichtigt v/erden. Bei der vorher berechneten Geschwindigkeit von 0,804125 U/Sek. für den Schrittmotor 179 braucht der Hotor 0,804125 χ 180 = 144,7425 Schritte pro Sekunde bei 2° pro Schritt. Ein Hochfrequenztaktgeber liefert die erforderlichen Taktirapulse, die an einen Hochfrequenz-Impulszähler angelegt werden können. Der Zähler kann die Hochfrequenzimpulse zählen und bei sich wiederholenden und vorgegebenen Impulszahlen wieder Frequenzimpulse abgeben, um die zweiphasige Stromversorgung und den Schritt- " motor 175 zu steuern. Die Fotozelle 40 (Fign. 3, 29) kann zur Erzeugung eines Hochfrequenzimpulses aus jeder Ablenkung des Laserstrahles 25 benutzt und so als äquivalent mit einem Hochfrequenztaktgeber betrachtet werden. Da im gegebenen Beispiel 1800 Laserstrahlablenkungen pro Sekunde erfolgen, erzeugt die Fotozelle 40 ebensoviele, nämlich 1800 Impulse pro Sekunde. Wenn der Schrittmotor 44,7425 Schrittimpulse pro Sekunde braucht, wie vorher berechnet wurde, läßt sich auch die vorzugebende Impulszahl errechnen aus 1800/44,7425 = 40,230206 Hochfrequenzimpulsen pro Schrittmotorimpuls. Da diese Zahl keine ganze Zaiii ist, sind 2 oder mehr Zahlen erforderlich, um die Zahl annähernd zu simmuliereni Wenn der erste Zähler auf die nächsthöhere ganze Zahl zählt, also 41, ergibt sich 1800/41 = 43,9024 und subtrahiert 44,7425 - 43,9024 = 0,8401, dann 1800/18401 = 2,142.

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- 43 -

Benutzt man die nächsthöhere ganze Zahl 2143 für den zweiten Zähler zu Abgabe entsprechender ergänzender Schrittmotorinipulse, dann kann man die Schrittmotorimpulsraten vom ersten und zweiten Zähler wie folgt addieren:

1. 1300/41 = 43,9024 Schrittmotorimpulse/Sekunde

2. 1800/2143 = 0,8399 Schrittmotorimpulse/Sekunde 1. +2. Zähler = 44,7423 Schrittmotorimpulse/Sekunde

Diese Zahl kann ungefähr die erforderliche Zahl von 44,7425 Schrittimpulsen pro Sekunde für praktische Zwecke simmulieren, wenn das flexible Prisma 33 der Fign. 23 bis 29 die Ablenklinie 143, 144 des Laserstrahles ablenkt und ein Maßäquivalent für die Differenz zwischen den beiden Impulsratenzahlen liefert. Durch kontinuierliche Zufuhr elektrischen Stromes zu den Zählern, der Schrittmotor-Stromversorgung und dem Laserstrahl bleibt der Schrittmotor 175 schrittsynchron mit dem Spiegelantriebsmotor in den Zeiten, in denen der Motor 19 bis zum Stillstand abgebremst werden kann, während eines Stillstandes und während der Beschleunigung aus dem Stillstand bis zu einer konstanten und/oder veränderlichen Laufgeschwinigkeit. Somit ist die Schrittsynchronisation im Drehz aiii verhältnis zwischen dem Spiegelantriebsmotor 19 und dem Schrittmotor 175 festgelegt durch die Hochfrequenz-Impulszahlen, die vorher in die Zähler eingegeben wurden. Dieses Schrittsynchronisationsverhältnis läßt sich verändern, indem die Bedienungskraft der Untersuchungseinrichtung und/oder der Computer andere Zahlen in die Zähler eingibt, wodurch andere Schrumpfverhältnisse der Y Koordinate des Werkstückes 1 ähnlich angepaßt werden können.

Durch das Getriebe in Verbindung mit dem flexiblen Prisma lassen sich also verschiedene Schrumpfverhältnisse der Y Koordinate und/ oder AusdehnungsVerhältnisse des Werkstückes mit einem hohen Maß an Präzision einstellen. Diese Kombination gestattet die Einstellung des durchschnittlichen Sinterschrumpfverhältnisses im groben über das Getriebe und eine Feineinstellung durch teil-

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v/eise Schwenkung des flexiblen Prismas während gleichzeitig das flexible Prisma auch kleine Schrumpf- oder Ausdehnungseinstellungen für einzelne Werkstücke vornehmen kann, un Verhältnisse und/oder Faktoren zu berücksichtigen, die sich von den SintersehrumpfVerhältnissen unterscheiden.

Ausrichtung des abgelenkten Laserstralilpunktes und der Y-Koordinaten

Der fokussierte Laserstrahlpunkt 205 kann von links nach rechts über die Ober fiel ehe eines Werkstückes 1 abgelenkt werden, wie es in Fig. 31 gezeigt ist. Die Energie des Laserlichtes wird über X-Koordinatendurchmesser 207, 2OG oder einen Y-Koordinatendurchmesser 209, 210 des abgelenkten Laserpunktes 205 ungefähr so vorteilt, wie es darunter in der kugelförmigen Kurve 211 dargestellt ist. Die Laserenergit; der Kurve 211 ist am größten oben in der breit abgeflachten Mitte und nimmt an den relativ steilen Flanken von obun bis zu einem wesentlich niedrigeren Energiepegel am Rande der Kurve ab. Die Laserenergie wird so fokussiert, daß etwa 80 % des Punktes in einem kreisförmigen Eereich mit dom X-Durchmesser 212, 213 oder dem Y-Durchmesser 214, 215 von 0,025 mm liegen. Der größere Kreisbereich, der den Durchmesserbereich von 0,025 mm enthält, kann etwa 90 % der Laserenergie einschließen und einen Durchmesser von etwa 0,033 mra haben. Bedenkt man, daß der größere Laserpunktkreis mit dem Durchmesser 207, 208 ungefähr 90 % der Laserpunktenergie enthält und konzentrisch mit dem kleineren Kreis des Durchmessers 212, 213 mit 80 % der Laserpunktenergie verläuft, so ist bei Subtraktion der Fläche des kleineren Kreises von derjenigen des größeren Kreises die Differenz zwischen den Flächen ungefähr gleich der Fläche des kleineren Kreises, sie enthält jedoch nur ungefähr 10 % der Laserpunktenergie. Ein noch niedrigerer Energiepegel kann über einer wesentlich größeren Fläche mit einem Durchmesser 216, 217 auf der Glockenkurve 211 liegen, wobei sich ein Rest von 9 % der Laserpunktenergie außerhalb des Durchmessers 207, 208 über

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eine so große Fläche verteilt, daß die restliche niedrige Energie für praktische Messungen und Untersuchungen vernachlässigt werden kann. Wie rechts von dem kreisförmigen Laserpunkt 205 dargestellt ist, zeigt die Spannungskurve 218 die Reaktion der Fotorzellen 36 auf verschiedene Pegel dos Laserlichtes des abgelenkten Laserpunktes 205, wie es von Werkstück 1 reflektiert und durch den transparenten Lichtleiterstab 35 zu den Fotozellen geleitet v/erden kann. Die Spannung der Fotozellen 36 ist am größten, wenn der Laserpunkt 205 mit dem Durchmesser 2O9, 2IO vollständig über einen weißen Bereich des Werkstückes 1 läuft und sie ist am kleinsten, wenn der Laserpunkt vollständig über einem dunklen Dereich steht wie beispielsweise den Ausrichtlinien 77A, 77B, 77C (Fig. 17) oder über dam Leitermuster (Fign. 7A, 8A).

Die Spannungskurve 218 entsteht durch Projektion des Laserpunktes nach rechts durch die horizontalen gestrichelten Linien, die den größeren Durchmesser 210, 209 in acht gleiche Längen und entsprechend als Sehnen den Laserpunkt in Sektoren mit verschiedenen Flächen unterteilen. Beginnt man unten an der Tangente des Punktes 210, so kann man sich eine horizontale Oberkante 206 einer dunklen horizontalen Ausrichtlinie 78 (Fig. 17) als nach oben über den Kreis laufend vorstellen, bis sie am Punkt 209 zur oberen Tangente wird. Wenn die dunkle Oberkante 206 am unteren Tangentenpunkt 210 liegt, kann der Laserpunktkreis ganz auf einer weißen Fläche des Werkstückes liegen und die Spannung von den Fotozellen 36, nach rechts als Ansprechkurve 218 projiziert, hat ihren Höchstwert. Wenn die dunkle Oberkante 206 am oberen Tangentialpunkt 209 liegt, liegt der Laserkreis vollständig auf einer dunklen Ausrichtlinie 78 und die Spannung der Fotozelle ist fast Null. An verschiedenen Stellen zwischen dem unteren Tangentialpunkt 210 und dem oberen Tangentialpunkt 209 bildet die Oberkante 206 der Ausrichtlinie eine horizontale Sehne des größeren Laserpunktkreises und teilt diesen in einen dunklen unteren Sektor und einen weißen oberen Sektor, wobei die Foto-

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zellen 36 auf die abnehmend weiße Sektorfläche so ansprechen, wie es durch die Kurve 218 gezeigt ist. Relativ wenig Laserpunktenergie findet sich im unteren Sektor zwischen dem Tangentialpunkt 210 und einer Sehne 219, die Tangente zum inneren Kreis ist, oder in einem oberen Sektor zwischen der Sehnenlinie 220 und dein Tangentialpunkt 209. Die Energie im unteren Sektor stammt von den kleinen Bereichen des Sektors und der niedrige Laserenergiepegel zwischen dem äußeren Kreis des Durchmessers 207, 208 und dem inneren Kreis mit dem Durchmesser 212, 213. Diese kleinen Sektoren zeigen annähernd vertikale Linien 210,

219 und 220, 209 auf der Kurve 218, wenn sich die dunkle Fläche der Ausrichtlinie von Punkt 210 zum Punkt 209 bewegt und fortschreitend den weißen Bereich innerhalb des äußeren Kreises verdunkelt. Zwischen dan Punkten 219 und 220 ist die Kurve 218 leicht S-förmig und verläuft im wesentlichen symmetrisch um eine projizierte zentrale Durchmessersehne 207, 208 des äußeren Kreises. Eine von Punkt 219 zum Punkt 220 gezogene gerade Linie nähert sich der Kurve 218 zwischen diesen Punkten sehr stark und liefert eine lineare Referenzspannung zwischen den Punkten. Da innerhalb des äußeren Kreises die Sehnen 219,

220 auch Tangenten zu dem inneren Kreis mit 0,025 mm Durchmesser sein können, kann man sich mit dem linearen Referenzspannungspegel sehr weit der Schnittstelle der horizontalen dunklen Kante 206 mit dem vertikalen Durchmesser des inneren Laserpunktkreises nähern. Wie in Fig. 31 dargestellt ist, kann die obere dunkle Kante 206 der horizontalen Ausrichtlinie 78 ungefähr in der Hälfte über dem vertikalen Durchmesser von 0,025 mm liegen und wenn sie nach rechts projiziert wird zur Aufnahme der geraden Linie 219, 220, beträgt die Annäherung der Kurve 218 der Fotozellenspannung V annähernd die Hälfte der größten Fotozellenspannung Vmax. Die Fotozellenspannung kann also Pegel aufweisen, die proportional den verschiedenen Sehnenschnittpunkten der oberen dunklen Kante 206 sind, wenn der Laserpunkt mit 0,025 mm Durchmesser über die horizontale Ausrichtlinie 78 abgelenkt wird. Die horizon-

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tale Ausrichtlinie 78A kann für eine stabile Spannungsmessung während der Las er ab lenkung 0,75 mm breit sein. Die Proportionalspannung V kann verstärkt gemessen und für eine bestimmte Zeit auf dem gemessenen Spannungspegel festgehalten werden. Die Spannung V kann geeignet polarisiert und an die Steilglieder 164, 165, 166, 167 (Fig. 24) des flexiblen Prismas 33 angelegt werden, ura die Ablenklinie 143, 144 in Fig. 23 des abgelenkten Laserstrahles 25 abzulenken.

Die vergrößerte Fläche des Ausrichtmusters 76 (Fig. 13) kann andererseits auch in Form von kleinen Flächen 49 (Fig. 4, 5, 6) dargestellt und am linken und rechten Rand des Werkstückes 1 dupliziert werden.

Die von den horizontalen Ausrichtlinien?8 am linken Rand entwickelte festgehaltene Spannung V kann an die linken Stellglieder 164, 165 (Fig. 29) und die von den horizontalen Ausriehtlinien 78 am rechten Rand entwickelte Spannung an die rechten Stellglieder 166, 167 angelegt werden.

Die üntersuchungseinrichtung kann einen nicht dargestellten Computer enthalten, der mit der gemessenen Spannung V arbeitet und dessen Befehlssignale eine geeignete Spannung und Polarität an die linken Stellglieder 164, 165 und/oder rechten Stellglieder 166, 167 des flexiblen Prismas 33 anlegen. Durch diese Befehlssignale liefern die Stellglieder sine positive oder negative Drehung an eines oder beide Enden des flexiblen Prismas 33, wodurch entweder ©ine untere Tangentiallinie 219 (Fig. 31) oder eine obere Tangentiallinie 22O des abgelenkten Laserpunktes so abgelenkt werden kann, daß sie annähernd mit der oberen dunklen Kante 206 der horizontalen Ausrichtlinien 78A im linken und/oder rechten Rand zusammenfällt. Wenn Schrägbedingungen in der Selialtungsmusterbegrenzung 50 (Fig_e 16) zwischen dem linken und rechten Muster 49 auftreten* können swei aufeinander folgende Las©rpunktablenkungen üb@r dem Werkstück 1 erforderlich sein,

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um Ausrichtsignale von der oberen dunklen Kante 206 aufzunehmen, wenn die weit getrennten Ausrichtmuster 49 auf dem linken und rechten Rand liegen, d. h., in diesem Fall würde das linke Ausrichtmuster tiefer liegen als das rechte, und somit kann das linke Muster bei einer Laserablenkung fehlen, die einen Teil des rechten Musters aufgreift. Die nächstfolgende Laserablenkung kann jedoch einen Teil des linken Ausrichtiuusters aufgreifen und der Computer kann dann eine geeignete Spannung und Polarität für die linken und rechten Stellglieder des flexiblen Prismas 33 liefern, um für Ausriehtzwecke eine schräglaufende Laserabtastlinie 155, 156 (Fig. 28) zu bekommen. Andere horizontale Ausrichtlinien 73b, 78C des Ausrichtmusters 76 können in ähnlicher weise zur progressiv verbesserten Ausrichtung benutzt werden. In gleicher weise können andere Ausrichtmuster 49 im linken und rechten Rand in periodischer Anordnung von der Oberzur Unterseite des Werkstückes 1 angeordnet die Ausrichtung periodisch verbessern, wenn das Werkstück unter dem abgelenkten Laserstrahl bewegt wird.

Der Computer kann auch Rückweisungssignale liefern, wenn die dunkle Kante 206 weiter als + 0,025 mm aus ihrer Nominalposition der Y Koordinate relativ zu den Perforationslöchern 3 oder den Ausriehtlöchern 53, 54 entfernt ist, und der Computer kann ein Werkstück auch zurückweisen, wenn die Maße der Y-Koordinate der dunklen Kanten 206 im linken und rechten Rand mehr als 0,050 mm aufgrund einer Schrägbedingung voneinander getrennt sind. Die obigen Grenzen der Ausrichtmaße der Y-Koordinate (Fign. 10 bis 16) können für die vorher beschriebenen Maße der Begrenzungen der Schaltkreis-Leiterzüge und der Lage der Durchgangsbohrungen ähnlich sein, da daß Ausrichtmuster und das Schaltungsmuster auf der Verwendung desselben Matrixgitters von 0,15 mm und des Untergitters von 0,025 mm basieren können. Wenn also die oberen und untere Tangente 219, 220 des abgelenkten Laserpunktkreise in ungefähre Ausrichtung der Y-Koordinate mit der oberen dunklen Kante 206 des Ausrichtmusters gebracht

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werden, können die Tangenten hinterher in ungefährer Ausrichtung mit der horizontalen oberen oder unteren Kante der Schaltkreis-Leiterzüge und den Mittelpunkten der Durchgangsbohrungen gebracht werden.

Die Ausrichtung der Y-Koordinate stellt also insofern ein wichtiges Merkmal der Untersuchungseinrichtung dar, als ohne Ausrichtung des abgelenkten Laserpunktkreises eine horizontale Leiterkante irgendwo im Durchmesser des Kreises auftauchen kann und einzelne auf der Spannung V der Fotozelle basierende Berechnungen für 36 Mill, oder mehr Zonen des Durchmessers von 0,025 mm in einem quadratischen Werkstück von 15 cm erforderlich wären, um die Lage der oberen und unteren Kanten der Leiterzüge für Untersuchungszwecke zu bestimmen. Diese einzelnen Zonenberechnungen würden natürlich die Genauigkeit der Untersuchung durch das Werkzeug reduzieren, da die Spannung V keine Zeit hat, sich für jede Kreispunktzone von 0,025 rnm Durchmesser zu stabilisieren. Außerdem können einzelne Zonenberechnungen die Untersuchungszeit beträchtlich erhöhen, da sie die Arbeitsbelastung des Computers vergrößern würden.

Ausrichtung des abgelenkten Laserpunktes und der X-Koordinate

Viele X-Koordinatenfunktionen des abgelenkten Laserpunktes lassen sich auch aus Fig. 32 und den zugehörigen Beschreibungen verstehen. Die X-Koordinate funktioniert teilweise ähnlich wie die Y-Koordinate. Bei der Ablenkung von links nach rechts über dem Werkstück 1 kann der fokussierte Laserpunkt auf vertikale Teile der vertikalen Ausrichtlinien 77A, 77B, 77C (Fig. 17) und/oder vertikale Teile der vertikalen Leiterzüge treffen (Fign. 7A, 7B), während gleichzeitig ein synchroner Teil desselben fokussierten Laserpunktes durch den teilweise reflektierenden Spiegel 27 (Fig. 1) aufgenommen und als fokussierter Punkt auf das Gitter 28 geworfen wird. Die fortschreitenden Positionen 221, 222, 223 des kreisförmigen Teiles des abgelenkten Laser-

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punktes rait 0,025 ram Durchmesser sind in Fig. 32 gezeigt, während sich der Punkt der Position 221 nähert, 222 trifft und in den dunklen Bereich 223 eintritt, der eine vertikale linke Kante 224 auf dem Werkstück 1 hat. Eine entsprechende Spannungskurve 225 der Fotozelle 36 (Fig. 1), bei der die Mittelpunkte der Kreise 221, 222 auf die Kurve projiziert wurden, kann die Spannung zeigen, wenn der Laserpunkt von links nach rechts über die vertikale linke Kante 224 abgelenkt wird. Wenn der Laserpunktkreis 221 ganz auf einer weißen Fläche liegt, kann die Spannung maximal sein (V ) und wenn der Kreis 223 über einer dunklen Fläche liegt, hat die Spannung einen kleinsten Wert. Der tiefste Teil der Kurve 225 liegt dort, wo der vertikale Durchmesser und die Mitte des Kreises 222 über der vertikalen dunklen Kante 224 laufen. Durch Differenzierung und Gleichrichtung der Spannung der Fotozelle erhält man eine Kurve 225 mit scharf entwickelten Spitzenimpulsen, die auf der dunklen Kante 224 zentriert und zu dieser symmetrisch ist. Beim Ablenken des Laserstrahles aus einem dunklen in einen hellen Bereich induziert er eine Fotozellen-Ansprechkurve, die das umgekehrte Bild der Kurve 225 ist und in einer anderen Pulskurve resultiert, die ähnlich der Kurve 225 ist und'ebenso auf einer vertikalen dunklen Hinterkante zentriert ist. Inzwischen kann der synchron über das Gitter 28 abgelenkte Laserpunkt (Fign. 1, 2, 8A bis D, 21) ähnliche Impulse 89 (Fign. 18D, 31) entwickeln, diese wiederholen sich jedoch regelmäßig und sind wie oben beschrieben in einem Abstand von 0,025 mm zentriert. In diesem Zusammenhang kann der Computer die positive oder negative Zeitdifferenz zwischen den Mittellinien des !Impulses 225 und dem nächsten Gitterimpuls 89 messen. Die Zeitdifferenz kann dann auf konventionelle Weise in eine Hochspannung richtiger Polarität umgewandelt werden, wobei die Spannung der Zeitdifferenz proportional ist und der Spannungspegel an diesem Pegel festgehalten und dann an die betreffenden Stellglieder 115, 117 oder 116, 118 (Fig. 21) angelegt wird.

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Wie vorher schon beschrieben wurde, können die Ausrichtmuster 76 oder 49 in den linken und rechten Rand des Werkstückes l gelegt v/erden. Wenn der Ansprechimpuls 225 von einem Ausrichtigster 49 im linken Rand des Werkstückes 1 abgeleitet wird, wird die Zeitdifferenzspannung an die Stellglieder 115, 117 angelegt, um das Gitter 28 bis zu + 0,025 mm nach links oder rechts zu bewegen, wodurch die Gitterimpulse 89 (Fig. 32) nach links oder rechts auf die Ansprech-Spannungsimpulse 225 ausgerichtet werden können. Wenn der Ansprechimpuls 225 von einem Ausrichtmuster 49 im rechten Rand abgeleitet werden kann, wird die Zeitdifferenzspannung an die Stellglieder 116, 118 angelegt, um das Gitter 28 zu drehen und dadurch die effektive Länge des Gitterimpulszuges so zusammenzuziehen oder auszudehnen, daß der Gitterimpuls 89 mit dem Fotozellenimpuls 229 ausgerichtet ist. Maßeinschränkungen bei diesen Versetzungen und Drehungen des Gitters 28, die entsprechend nicht die Einschränkungen bei der Ausrichtung der Durchgangsbohrung (Fig. 9) überschreiten dürfen, können natürlich bestehen. Nach der Ausrichtung der Gitterimpulse auf das Ausrichtimpulsmuster sollten die Gitterimpulse also auch auf die X-Koordinaten der Matrixgitter der Untersuchungseinrichtung und auf die Leiterzugsmuster ausgerichtet sein.

Ausrichtung und Eichung

Die Untersuchungseinrichtung kann sorgfältig ausgerichtet und geeicht werden auf eine Untersuchungsgenaüigkeit für Abmessungen kleiner als 0,025 mm. Der X-Koordinatenvektor des Werkstückes kann in einem Winkel von 90° zum Y-Koordinatenvektor in Längsrichtung des Werkstückes liegen, wobei letzterer in Bewegungsrichtung des Werkstckes während der Untersuchung liegt. Der Ablenklinienvektor des fokussierten Laserpunktes über dem Werkstück kann in einem leichten "Vorlaufwinkel" von 0,001/6,000 gegenüber dem X-Koordinatenvektor liegen und so die Bewegung des Werkstückes bei der Ablenkung des Laserstrahles von links nach rechts über

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dem Werkstück berücksichtigen. Mikromotereichvorrichtungen können zum horizontalen Verschieben der Achse des umlaufenden Spiegels 17, der Welle 18, des Spiegelantriebsmotors 19 und der Welle um die flexible Kupplung 132 als Drehpunkt benutzt werden, um einen geeigneten Vorlaufwinkel zu erreichen.

Ein manuell vorgeeicrites Moiuinalwerkstück kann in die Untersuchungseinrichtung langsam eingeführt werden, indem man den Spiegelantriöbsmotor abschaltet und festhält, während man den Schrittmotor für ein langsames Zuführen langsam pulst. Durch manuellas Drehen des Spiegels wird der Laserpunkt dann auf vorgeeichte Positionen auf dem Werkstück gesetzt und das Gitter mit Hilfe der oben beschriebenen Stellschrauben so eingestellt, daß es auf diese Positionen ausgerichtet ist. Die Voreichung kann man mit Mikroskopen und Voltmetern unterstützen und eine noch genauere Eichung erreichen, wenn der Spiegelantriebsmotor eingeschaltet ist und die Untersuchungseinrichtung unter volldynamischen Betriebsbedingungen läuft. Bei volldynamischen Betriebsbedingungen können Einstellungen anderer Bauteile erforderlich v/erden, bis die Untersuchungseinrichtung eine I-Jull-Fehleranzeige für ein Nominalwerkstück liefert, das vorher untersucht und für Eichzwecke angenommen wurde.

Die durch die Stellglieder des Gitters und des flexiblen Prismas besorgte Versetzung läßt sich durch konventionelle Potentiometer ausgleichen. Durch geeignete Referenzspannungssignale beispielsweise von einem Computer können die Spannungspegel dieser Referenzsignale auf feste Spannungspegel geklemmt werden, bis sie durch nachfolgende Referenzsignale geändert werden. Im Computerprogramru ist natürlich die Einschränkung enthalten, daß die geklemmten Spannungspegel nur während einer Rücklaufperiode des Laserstrahles geändert werden dürfen, d. h. nachdem der abgelenkte Laserpunkt über den rechten Rand des Werkstückes hinaus gelaufen ist und bevor er wieder am linken Rand ankommt. Diese Rücklaufperiode kann auftreten, wenn der Laserstrahl von der Laserquelle durch

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die Linie zwischen zwei benachbarten Flächen des sich drehenden Spiegels mit mehreren Facetten aufgefangen wird, wobei jeder der beiden Flächen dann separat abgelenkte Laserstrahlen reflektiert, die das Ansprechen der Fotozelle durcheinander bringen können. Da die Rücklaufzeit einen kleinen Verlust der Laserstrahl-Ablenkzeit darstellt, wird die Umdrehungsgeschwindigkeit des das Werkstück tragenden Zylinders proportional herunter gesetzt, um Lücken zwischen aufeinander folgenden Laserstrahl-Ablenklinien zu vermeiden.

Steuerung und Vergleich

Das Laserabtastsystem des Inspektionswerkzeuges kann auf die verschiedenste Weise mit einem handelsüblichen Computersystem verbunden v/erden. Das Laserabtastsystem erzeugt "Werkstück-Untersuchungsdaten¹¹ in Echtzeit, während das Werkstück 1 durch die Untersuchungseinrichtung läuft. Diese vierkstück-Untersuchungsdatan können mit berechneten oder vorher gespeicherten richtigen Bilddaten durch den Computer der Untersuchungseinrichtung mit den verschiedensten Computerprogrammen auf Übereinstimmung verglichen werden.

Nach Darstellung in Fig. 34 ist die Gitter-Fotozelle 32 durch ein Kabel 241 mit einem X-Koordinaten-Signalverstärker 242 verbunden, der das Fotozellensignal linear verstärkt, differenziert und über Zweiweg-Gleichrichtung die X-Koordinaten-Markierungsimpulse 89 liefert (siehe Fign. 18D und 18G). Der Verstärker 241 enthält auch einen Impulszähler für die Markierungsimpulse 89, die Impulszählung wird an einer Position eingeleitet, die der breiten öbertragungslinie 89 (Fig. 181) des Gitters 28 für die Laserenergie und der Flanke 88 (Fig. 18F) der Ansprechkurve der Gitter-Fotozelle entspricht. Die die Impulszählung einleitende Stelle kann etwas links vom Ausrichtmuster 45 (Fign. A₁ 5, 6) auf dem linken Rand des Werkstückes 1 liegen, so daß die Ausrichtmuster in das Erkennungsprogramm für die X und Y Koordinaten eingeschlossen sind. Die X-Koordinatenimpulszahl kann so ver-

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wendet werden wie sie ist und/oder in eine X-Koordinatenadresse für die momentane Lage des abgelenkten Laserpunktes umgewandelt und dann an den Teil 243 der richtigen Datenbank 244 durch das Kabel 246 übertragen werden. Das Kabel 246 überträgt auch die linear verstärkte Spannung der Fotozelle 32. Die dritte Randmarkierungs-Fotozelle 40 ist durch ein Kabel 247 mit einem Y-Koodinatenverstärker 248 verbunden, wo das Fotozellensignal linear verstärkt, differenziert und durch einen L'inweg-Glcichrichter gleichgerichtet wird zu einem Y-Koordinaten-Markierungsimpuls von einer linken Randposition bis zur linken Seite des Ausrichtmusters für eine Ablenkung des Laserstrahles. Der Verstärker 248 enthält einen Y-Koordinaten-Markierimpulszähler, der Daten über die momentane Y-Koordinatenablenklinie des Laserpunktes liefert. Die Y-Koordinaten-Impulszahl kann verwendet werden wie sie ist und/oder umgesetzt werden in eine Y-Koordinatenadresse, und sie kann dann über ein Kabel 249 an den Teil 243 des Speicher 244 übertragen werden. Das Kabel 249 überträgt auch die linear verstärkte Spannung der Fotozelle 40. Die Werkstück-Fotozelle 36 ist durch ein Kabel 251 mit einem Werkstückdaten-Verstärker 252 verbunden, wo das Signal der Fotozelle linear verstärkt, differenziert und durch einen Zweiweg-Gleichrichter zu Kantenmarkierimpulsen für die Kante zwischen weißem und dunklem Bereich verschiedener !Muster auf dem Werkstück 1 gleichgerichtet wird. Die Kantenmarkierimpulse und die linear verstärkte Spannung der Fotozelle 36 werden durch ein Kabel 253 an einen Vergleicher 254 übertragen.

iZu den Funktionen des Teiles 243 der Datenbank 244 kann auch 'das Weiterleiten oder Umschalten von Daten und/oder Signalen von verschiedenen Teilen der Untersuchungseinrichtung auf andere Teile gehören, wobei diese Durchschaltungen von einem iComputerprogramm gesteuert werden, das vorher eingegeben und im Hauptspeicher des Computers 256 gespeichert wurde. Die Kabel 257, 258 verbinden den Speicher 244 mit dem Computer 256. Der

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Teil 243 des Speichers kann mit permanenten Datenspeicherstellen für die X- und/oder Y-Koordinatensteilen der Ausrichtmuster, Teilenummernmuster oder Datenmuster einschließlich der X- und Y-Sintersehrumpf werte, Schaltkreis-Leiterζugsmuster usw. versehen sein, die allen untersuchten Werkstücken gemeinsam sind. Der Teil 243 kann beispielsweise bei der Versorgung mit X- und Y-Koordinatendaten über die Kabel 246, 249 so programmiert werden, daß Ausrichtmustersignale von Teilenummernmustersignalen usw. oder Lexterzugsmustersignalen durch entsprechende Umschaltprogramme getrennt werden. Diese Programme können dann die Musterdaten zur internen Verwendung oder zu anderen Eauteilen der Untersuchungseinrichtung zur Verwendung darin oder zur weiteren Datenverarbeitung umleiten.

Ein Computerprogramm wird in den Computer 256 von einem entfernt stehenden Terminal oder von einer Plattendatai 261 über das Kabel 262 eingegeben und das Programm kann in der Plattendatai 261 durch das Kabel 263 gespeichert werden. Konstruktionsgrunddaten für Schaltkreismuster können in den Computer 256 von einem Fernterminal auf konventionelle Weis© eingegeben werden, wobei diese Daten vorher zur Untersuchung auf ein richtiges Datenbild (0,15 mm X, Y-Gitter mit 0,025 mm Untergitter) erweitert worden sein können. Für ©in ungesintertes Schaltkreismuster können die Daten in den Speicher 244 durch das Kabel 258 und an die Plattendatai 261 durch das Kabel 263 übertragen v/erden. Wenn aber die dem Computer eingespeisten nominellen Konstruktionsdaten nicht für die Untersuchung erweitert wurden (0,125 mm X, Y-Gitter mit 0,025 mm Untergitter) kann der Computer auch mit diesen Daten ein richtiges Datenbild (0,15 mm X, Y-Gitter mit 0,025 mm Untergitter) erzeugen, das dann an den Speicher 244 und die Platenndatai 261 übertragen wird. Der Computer 256 kann natürlich auch Produktionssteuerdaten und andere Daten für Fernanschlüsse enthalten«,

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Der Vergleicher 254 steht in Datenübertragungsverbindung mit dem Computer 256 über die Kabel 263, 264, mit dem Teil 243 über die Kabel 266, 267 und mit dem Speicher für korrekte Bilddaten 244 über die Kabel 268 und 269. Das Kabel 253 versorgt den Vergleicher 2 54 mit verstärkten Hell/Dunkel-Signaldaten von Werkstück 1 unu Markierimpulsdaten für die Kanten der Hell/Dunkel-Muster auf dem Werkstück. Während das Werkstück die Laser- oder Inspektionszone durchläuft, v/erden die Perforations löcher 6 (Fig. 1) des Werkstückes von dtη Perforationsstxften 12 des Zylinders 9 mit hinreichender Genauigkeit so erfaßt, daß programmierte X-Y-Signale vom Teil 243 zum Trennen verschiedener Muster auf der.i vierkblatt benutzt werden können v/ie beispielsweise Ausrichtmuster von Schaltkreismustern, Tc-ilenunimern usw.

Das Programm kann aktiviert werden für je vier aufeinander folgende zu untersuchende. Werkstücke, indem man beispielsweise vier reflektierende Marken 273 am Ende des Zylinders 9 benutzt, die auf die Trennlinien 44 zwischen den aufeinander folgendem Werkstücken eingestellt sind. Eine Lichtquelle 274, die Reflektormarke 273 und eine Zylinder-Fotozelle 276 liefern zusammen ein Aktivierungssignal auf ein Kabel 277, das mit einem Signalverstärker im Vergleicher 254 verbunden ist. Das verstärkte üinschaltsignal wird an den Teil 243 geleitet. Das Programm kann natürlich auch durch Marken auf dem Werkstück aktiviert werden.

Wenn der abgelenkte Laserpunkt über die vordere Grenzkante 48 des Werkstückes 1 läuft (Fig. 4), trennt der aktivierte Teil 243 die Teilenummerndaten auf den Kabeln 253, 256 von anderen Daten, dekodiert die Daten und wählt mit den dekodierten Teilenummerndaten ein richtiges Datenbild in der Datenbank 244. Gleichzeitig trennt der Teil 243 Sinter-Schrumpfwertdaten für X und Y, dekodiert sie und überträgt die dekodierten Daten in den Computer 256. Dieser codiert diese Schrumpfmaße in Formatsignale, die zum Steuern des Gittermotors 132 (Fig. 21)

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ixnd des Schrittmotors 179 (Fig. 30) geeignet sind. Solche X- und Y-Formatsignale v/erden durch die Kabel 278, 279 an Stromverstärker xond Steuergeräte 281, 2 82 übertragen, die die Kabel 283, 284, 286 mit einer entsprechenden Stromsteuerung für die Motoren 132, 179 versorgen. Dadurch kann die Codierscheibe 134 des Motors 132 (Fig. 22) das Gitter 28 drehen, das jetzt die Nominaluntersuchungsmaße der X Koordinate liefern kann, die die Sinterschrumpfkompensation enthalten. In ähnlicher Weise regelt dadurch der Schrittmotor 179 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders 9, wodurch die nominalen Untersuchungsmaße der Y Koordinate geliefert werden, die die Sinterschrumpfkompensation enthalten.

Gleichzeitig mit den Teilenummern und den Sinterschrumpfdaten von der vorderen Grenze 48 des Werkstückes 1 trennt der aktivierte Teil 243 mit den Daten auf den Kabeln 253, 266 auch die Signale der vertikalen Ausrichtlinien 77A, 77B, 77C (Fig. 17) von denen der horizontalen Ausriehtlinien 78A, 78B, 78c sowohl am linken als auch am rechten Rand des Werkstückes 1. Die getrennten Daten der vertikalen und horizontalen Ausriehtlinien v/erden über das Kabel 267 an den Vergleicher 254 zurückgegeben. Im Vergleicher 254 werden die Linienkantenimpulse von den vertikalen Ausrichtlinien im linken Rand für die X-Koordinatenversetzung mit den Gitterlinienkantenimpulsen von den Kabeln 246, 267 verglichen. Der Vergleicher erzeugt ein der Größe und Richtung der X-KoordinatenverSchiebung proportionales Signal, verstärkt Strom und Spannung dieses Signales und überträgt das verstärkte Signal an geeignete Gitter-Stellglieder 287 über ein Kabel 288. Die Gitter-Stellglieder 278 besorgen dann eine Feineinstellung und bewegen das Gitter 28 nach links oder rechts, um die Gitter linienkantenimpulse mit den Linienkantenimpulsen der vertikalen Ausrichtlinien auszurichten. Dieses Verfahren kann für vertikale Ausrichtlinien die periodisch tiefer am linken Rand des Werkstückes liegen, wiederholt werden und dadurch kann man das Gitter periodisch mit der linken Kante des Schalt-

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musterbereiches ausrichten. In einem ähnlichen Verfahren kann man mit den vertikalen Ausrichtlinien am rechten Rand des Werkstückes die Gitterimpulse auf die rechte Kante des Schaltkreismusterbereiches ausrichten. In diesem Fall kann man außerdem periodische Gittermessungen eines Maßes zwischen den vertikalen Ausriehtlinien am linken Rand des Werkstückes und entsprechenden Linien am rechten Rand vornehmen. Dieses Maß sollte vorzugsweise übernommen werden, bevor die Gitterfeineinstellung durchgeführt wird. Wenn sich das Maß vorn liorainalmaß einschließlich der Fertigungstoleranzen unterscheidet, kann der Vergleicher 254 ein stromverstärktes Rückweisungssignal auf. das Kabel 289 und eine Annahme- oder Rückweisungsmarkiereinrichtung 70 geben, die dann eine Rückweisungsiuarkierung auf den rechten Rand des Werkstückes setzt.

Mit einem ähnlichen System kann man die Registrierung der X-Koordinate des abgelenkten Laserpunktes auf das Schaltungsmuster des Werkstückes erreichen. In diesem Fall benutzt man jedoch Datensignalspannungen der horizontalen Ausrichtlinien 78A, 78B, 78C (Fig. 17) im linken und rechten Rand des Werkstückes 1 zusammen mit anderen Datensignalen und sendet sie über das Kabel 253 zum Vergleicher 254. Die Datensignale werden über das Kabel 266 an den Teil 243 geschickt, wo die Datensignale von den horizontalen Ausrichtlinien des linken Randes von anderen Datensignalen getrennt und auf dem Kabel 267 an den Vergleicher 254 zurückgesendet werden· In gleicher Weise werden Datensignale von den horizontalen Ausrichtlinien im rechten Rand getrennt und an den Vergleicher 254 zurückgeschickt. Die horizontalen Ausrichtlinien sind lang genug (z. B. 0,75 mm) , um eine stabile Spannungsmessung von den vom linken und rechten Rand abgetrennten Datensignalen abzunehmen. Solche Spannungsmessungen werden dann mit Standardspannungssignalen für Hell/ Dunkel verglichen, wodurch die relative Überlappung des abtastenden Laserpunktes an den hellen/dunklen horizontalen Ausrichtlinien zur Erzeugung geeigneter Signale benutzt werden

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können, die diesen Überlappungen proportional sind. Diese Überlappungssignale werden strom- und leistungsverstärkt und durch ein Kabel 292 an die Stellglieder 293 des flexiblen Prismas übertragen. Mit den abgetrennten Datensignalen von den horizontalen Ausrichtlinien des linken Randes lassen sich über die Stellglieder 29 3 Feindrehungen des linken Endes des flexiblen Prismas 33 und mit den horizontalen Ausrichtlinien vom rechten Rand ebensolche Feindrehungen des reciiten Randes des flexiblen Prismas 33 durchführen. Wenn die Feindrehungen des linken und rechten Endes des flexiblen Prismas 33 nicht identisch sind oder in derselben Richtung verlaufen, kann das flexible Prisma verdrillt werden. Dadurch kann der durchfallende Laserstrahl so abgelenkt werden, daß die X Koordinate durch diese Feindrehungen des Prismas auf das Schaltkreismuster auf dem Vierkstück 1 ausgerichtet wird. Das Verfahren läßt sich mit den horizontalen Ausrichtlinien wiederholen, die weiter unten am linken und rechten Rand des Werkstückes liegen, und dadurch kann man periodisch die Ausrichtung der Y Koordinate des abgelenkten Laserstrahles mit dem Schaltkreismuster überprüfen und/oder verbessern. Außerdem kann in diesem Falle das Werkstück durch ein stromverstärktes Signal auf dem Kabel 289 zum Annahme-Rückweisungsmarkierer 70 zurückgewiesen werden, wenn die Prismaablenkungen größer sind als die Fertigungstoleranzen für ein Werkstück 1.

Die Datensignale der Schaltkreismuster können zusammen mit anderen Datensignalen durch den Vergleicher 254 auf das Kabel 256 und den Teil 243 zurückgeleitet werden, v/o die Schaltkreismusterdaten von anderen Daten getrennt werden. Die abgetrennten Musterdaten werden dann an den Vergleicher 254 über das Kabel 267 zurückgeleitet. Die richtigen Bilddaten im Speicher 244, ausgewählt und bezeichnet durch die Werkstücknummer wie vorher, entsprechen der X- und Y-Koordinatenadressierung durch die Positionsdaten des Laserpunktes auf den Kabeln 246, 249. An jeder so adressierten X- und Y-Koordinate liefern die richtigen Bilddaten entweder ein weißes oder ein dunkles Datensignal für

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die betreffende Adresse und das Datensignal wird über das Kabel 29 4 an den Vergleicher 254 übertragen, der dann das abgetrennte Schaltmustorsignal auf dem Kabel 267 mit dem weißen oder dunklen Signal dor richtigen Bilddaten auf dem Kabel 29 4 vergleicht. V.enn die weißen bzw. schwarzen Datensignale übereinstimmen, v/ird angenommen, daß derjenige Teile dos Schaltmusters an der vom abgelenkten Laserpunkt untersuchteη X-, Y-Adresse in Ordnung ist. Wenn die Sign airbus ter jedoch nicht miteinander übereinstimmen, kann eventuell ein Fehler im Schaltiauster an der X-Y-Iioordinatenadresse vorliegen, der weiter ausgewertet werden muß, bevor man das Werkstück annimmt oder zurückweist. Für eine solche Auswertung wird ein weißos oder dunkles Fehlersignal durch das Kabel 297 zum Speichern in einen Fehlerabschnitt 29 6 des Speichers 244 und gleichzeitig die X-Y-Koordinatenadresse des Fehlers auf den Kabeln 246, 249 übertragen und dort gespeichert. Die Fehlersignale v/erden auch durch das Kabel 264 zum Computer 256 zurück übertragen, wo ein Miniprograrnm eingeleitet wird, um Ausmaß und Schaden des Fehlers und/oder nachfolgender Fehler an zusammenhängenden X-Y-Koordinatenadressen zu bestimmen. Die Kabel 257, 258 übertragen Fehlerdaten zwischen dem Fehlerabschnitt 296 und dem Computer 256, wodurch das Miniprogramm feststellen kann, ob weiße Fehler, die sich über die Hälfte oder mehr eines dunklen Leiterzuges erstrecken, mögliche elektrisch gefährliche unterbrochene Stromkreise sind, die zurückzuweisen sind, oder ob dunkle Fehler, die sich über die Hälfte oder mehr des Raumes zwischen benachbarten Leiterzügen erstrecken, möglicherweise gefährliche elektrische Kurzschlüsse sind, die dann ebenfalls zurückzuweisen wären. Rückweisungssignale vom Miniprogramm werden durch das Kabel 264 an den Vergleicher 254 zur Stromverstärkung und durch das Kabel 289 an den Annahme-Rückweisungsmarkierer 70 übertragen. Wenn alle Schaltkreismusterdaten mit den richtigen Bilddaten während der Untersuchung des Werkstückes übereinstimmen und keine Fehler gefunden wurden, erzeugt der Vergleicher ein Annahmesignal und verstärkt es, und dieses Signal wird dann durch das Kabel 289 an den Annahme-Rückweisungsmarkierer 70 übertragen.

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Wenn ein Werkstück 1 aus irgendeinem Grunde zurückgewiesen wird, wird die X-Y-Koordinatenadresse des Fehlers und die Teilenununer im Fehlerabschnitt des Speichers 244 gespeichert. Wenn ein anderes nachfolgendes Werkstück mit derselben Teilenummer denselben Fehler an derselben Adreßsteile hat, kann der Computer 256 über Programmierung ein Warnsignal an das Kabel 272 abgeben, das die Rückweisungsdaten enthält. Es ist wahrscheinlich, daß das nächste entsprechende Werkstück denselben Rückweisungsgrund aufweist und eine Fehlersuche und -korrektur zur irgendeinem früheren Zeitpunkt in der Produktionslinie erforderlich wird. Die Rückweisungsdaten auf dem Kabel 272 können somit an eine entfernt stehende Stelle gesendet werden, wo man durch automatische Einstellung eines Mikroskops auf die Adresse des Rückweisungsbereiches auf einem entsprechenden Werkstück wertvolle Diagnosezeit sparen kann, über das Kabel 272 kann man auch verschiedene Poduktionssteuerdaten, die von der Untersuchungseinrichtung zur Verfügung stehen, an ein entfernt stehendes zur Produktionssteuerung eingesetztes Computersystera senden.

Arbeltsweise der Untersuchungseinrichtung

Die Gesamtarbeitsweise der Untersuchungseinrichtung besteht aus einer Anzahl von aufeinander folgenden Unteroperationen:

1. Laden der Untersuchungseinrichtung mit einem Werkstück oder einem langen Band von Werkstücken, manuelle Einstellung der Regler zur Kompensation der groben Schrumpfung und/ oder Ausdehnung des Werkstückes, der Fertigungstoleranzen usw. bei Bedarf, wodurch die Nominalmaße des Werkstückes festgelegt werden, und Starten der Untersuchungsoperationen der Einrichtung.

2. Beim Durchlauf des Werkstückes durch die schmale Untersuchungszone kann das Werkzeug die Werkstückteilenummer, die Auftragslosnummer, die Tagescodezahl, die Schrumpfußgs- und/oder Dehnungszahl usw. erkennen.

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3. Mitteillang der der Untersuchungseinrichtung im obigen zweiten Schritt gesainmelten Daten an den Computer, wodurch dieser ein richtiges Untersuchungsprogramm aus seiner Datenbank auswählt und ein korrigiertes Programm durch Berechnung erzeugt.

4. Wenn basierend auf den aus dem obigen Schritt 2 gewonnenen Daten v/eitere Grobeinstellungen für Schrumpfung oder Dehnung erforderlich sind, können die Nominalmaße des Werkstückes festgelegt werden, indem man automatisch die Position des Gitters mit dem Positionssuchmotor einstellt und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstückzylinders ebenso automatisch ändert.

5. Wenn sich Gitter und flexibles Prisma beide in Nominalposition befinden (Stellglieder nicht erregt) können die oberen linken und rechten Ausrichtmuster nach Maßdaten untersucht werden.

6. Das Werkstück kann zurückgewiesen werden, wenn Maße aus dem obigen Punkt 5 die Nominalmaße einschließlich der Fertigungstoleranzen überschreiten durch Aufbringen eines Rückweisungssymboles am rechten Rand des Werkstückes in einer Linie mit dem zur Rückweisung führenden Fehler. Die Rückweisungsmarke kann konventionell aufgetragen werden.

7. Wenn die Maße im obigen Punkt 5 von den Nominalmaßen des Werkstückes abweichen, jedoch innerhalb annehmbarer Fertigungstoleranzgrenzen liegen, werden geeignete Spannungen automatisch an die Stellglieder für das Gitter und das flexible Prisma angelegt, wodurch Feineinstellungen vorgenommen werden, um den abtastenden Laserstrahlpunkt aus der Nominalposition und in Ausrichtung mit einem geeigneten Untersuchungs-Matrixgitter abzulenken, daß den echten Schaltkreismustermaßen des Werkstückes entspricht.

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8. Inspektion des Schaltmusterbereichcs auf dem Werkstück auf richtige Mustermaße und potentielle elektrische Kurzschlüsse umd/oder unterbrochene Stromkreise.

9. Wenn iia obigen Schritt 8 Maßfehler im Schaltkreisrnuster festgestellt werden, vergleicht der Computer diese Fehler mit den zulässigen Maßtoleranzgrenzen und weist das Werkstück zurück, wenn diese überschritten werden. So kann ein nominal maßgerechtes Werkstück mit kleinem Maßfehler angenommen werden, während ein anderes Werstück mit Fehlern in der Grenznähe der Herstellungstoleranzen zurückgewiesen wird, wenn der Fehler in der falschen Richtung liegt und sorbit einen Grund zur Rückweisung liefert. Bei Rückweisung kann ein Rückweisungszeichen auf den rechten Rand in "einer Linie mit dem Zurückweisung führenden Fehler gesetzt werden.

10. Wenn ein potentieller Kurzschluß oder ein unterbrochener Stromkreis im obigen Schritt 8 festgestellt wird, kann der Computer dessen Ausmaß analysieren. Dazu braucht er die Daten von mehreren aufeinander folgenden Ablenkungen des Laserstrahles, um zusammenhängende Fehler erkennen zu können, die sich von einem Schaltkreis-Leiterzug zu einem anderen ziehen und zur Rückweisung des Werkstückes führen. Wenn dagegen ein zusammenhängender Kurzschlußfehler 0,075 ram oder mehr vor einem anderen Leiterzug endet, kann das Werkstück angenommen v/erden. In ähnlicher Weise wird das Werkstück zurückgewiesen, wenn eine Stromkreisunterbrechung eines 0,150 mm breiten Stromkreisleiterzuges liegt, wogegen das Werkstück angenommen werden kann, wenn die Unterbrechungsfehler in den Leiter nur 0,075 mm hineinreichen und nicht breiter als 0,150 mm insgesamt sind. Wenn die Werkstücke wegen unterbrochener oder kurzgeschlossener Stromkreise zurückgewiesen werden, kann ein Rückweisungszeichen auf den rechten Rand in eine Liaie mit dem Fehler gesetzt werden.

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11. Auf den linken und rechten Rand des Werkstückes können von unten beginnend in periodischem Abstand v/eitere Ausrichtmuster angebracht v/erden. Mit solchen Ausrichtmarken kann laan die Ausrichtung des abgelenkten Laserpunktes in einem ähnlichen Verfahren korrigieren, wie es oben im Punkt 7 beschrieben vmrde.

12. Nach Korpletierung der untersuchung des Schaltkroismusterbereiches können Gitter und flexibles Prisma wieder in ihre iiominaIsteilung (Stellglieder nicht erregt) zurückgtführt worden und die. unteren linken und rechten Ausrichtmuster können auf Maßdaten hin untersucht werden.

13. Das werkstück kann zurückgewiesen werden, wenn die im Punkt 12 eri.iittelten Maße- die Horainalmaße einschließlich der Hersteillungstoleranzen überschreiten, indem man ein Rückweisungszeichen auf den rechten Rand des Werkstückes in einer Linie mit dem Zurückweisung führenden Fehler setzt.

14. Das nachfolgende Werkstück kann jetzt von Hand oder automatisch in die Untersuchungszone der Untersuchungseinrichtung eingeführt und die oben beschriebenen Unteroperationen 2 bis 13 wiederholt werden. Dabei ist zu beachten, daß dieses nächste VJerkstück eine ganz andsre. Teilenur.aner, ein anderes Schaltmuster usw. haben kann.

15. vvenn zwei oder mehr aufeinander folgende Werkstücke ndt derselben Teilenummer ähnliche Rückweisungsfehler an im wesentlichen derselben Position haben, kann auf Wunsch ein Warnsignal an die Bedienungskraft der Untersuchungseinrichtung gegeben werden. Dieses Warnsignal kann auf der Bedientafel der Einrichtung als lesbare Teilenumiuer mit X und Y-Koordinaten des Fehlers erscheinen. Dadurch läßt sich auf einfache Weise die Fehlerquelle in den vorhergehenden Verarbeitungsoperationen vor der Untersuchung feststellen.

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16. Der Computer kann auch auf einfache Weise Produktionssteuerdaten für die Werkstücke wie die Menge der verschiedenen angenommenen Teilenumitiern, die Durchsatzwerte, Rückweis ungswer te, Tagescodes, Auftrags losnumraern usw. liefern.

Vergleiche der Untersuchungsfunktionen

Während Genauigkeit und Kostenwirkungsgrad des Hauptziel einer mechanisierten Untersuchungseinrichtung sind, wurden bei der Entwicklung der optimalen Konstruktion natürlich auch zahlreiche Kompromisse zwischen Genauigkeit und Kosten erwogen. Einige der bei einer unbenutzten früheren Konstruktion auftretenden Probleme sind in Fig. 33A gezeigt. Darunter in Fig. 33B sind zum Vergleich die Lösungsergebnisse der Probleme mit der hier beschriebenen Konstruktion gezeigt, die eine größere Untersuchungsgenauigkeit und Geschwindigkeit bei niedrigeren Kosten liefert. In den Fig. 33A und 33B v/erden Doppelzahlen rait dem Zusatz A verwendet, der für die erste unbenutzte Konstruktion gilt, und mit dem Susatz B, der für die bevorzugte Konstruktion gilt.

Die horizontalen Leiterzüge 226A, 226B können mit den vertikalen Leiterzügen 227A, 227B in der Ilühe der linken oberen Ecke des Werkstückes 1 in Verbindung stehen, wobei die äußeren Hell/Dunkel-Kanten der Leiterzüge bezeichnet sind mit 23OA, 23OB bzw. 231A, 231B. In ähnlicher Weise können die horizontalen Leiterzüge 228A, 228B mit den vertikalen Leiterzügen 229A, 229B in der Nähe der rechten unteren Ecke des Werkstückes in Verbindung steheh, wobei die äußeren Hell/Dunkel-Kanten der Leiterzüge bezeichnet sind redt 232A, 232B und 233A, 233B. Nach Darstellung in den Fign. 33A, 33B können die Leiterzüge 0,006 Zoll breit sein und ein großer Mittelteil des Arbeitsblattes 1 ist durch die diagonalen Bruchkanten gebrochen dargestellt, so daß nur die verbleibenden Eckteile zu sehen sind. Für Maß-

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referenzzwecke können die Datenlinien für Y = 0,000 und X = O,OOO'mit der oberen und der linken Grenzlinie 50Λ bzw. 5OB der Leiterzüge zusammenfallen.

In der ersten Konstruktion wurde die Verwendung von 28 000 Laserablenkzeilen pro Umdrehung des Zylinders 9 vorgeschlagen, wodurch sich ein Ablenkliniengitter in der Y-Koordinate von 0,0025 mm ergibt, d. h. vier Blätter eines 17,5 χ 17,5 era großen Materiales mit Werkstücken 1 zentriert auf den Blättern, 17,5 χ 4 = 60 cm pro Zylinderumdrehung. Dabei entstand das Problem, Inspektionsmeßschritte von 0,025 mm in X-Koordinatenrichtung der Ablenklinien zu bekommen. Das Problem besteht darin, daß die Position des fokussierten Laserpunktes auf dem Werkstück eine Tangensfunktion des Winkels 24, 26 (Fig. 3) ist und die Ablenkgeschwindigkeit eine quadratische Funktion der Sekansfunktion ist. Das Problem hätte sich teilweise korrigieren lassen durch eine zusätzliche große negative Linse in der Laseroptik zur Tangens-., kompensation, die Untersuchungsgenauigkeit hätte jedoch darunter gelitten. Eine bessere Korrekturlösung wäre die Interpretation des Winkels und Errechnung geeigneter Sekanskompensatxonen durch den Computer.

In der ersten Konstruktion wurde auch die Verwendung eines durchschnittlichen Sintersehrumpffaktors von 0,328 vorgeschlagen, wodurch die X- und Y-Untersuchungsmaße durch Berechnung aus den gesinterten Konstruktionsmaßen erweitert werden konnten. Wenn also beispielsweise in Fig. 33A die gesinterten Konstruktionsmaße für die dunklen Kantenlinien 23OA, 232A von ihren entsprechen+

den X- und Y-Datenlinien 0,0625 mm verschieden waren, können !

ihre Untersuchungsmaße 0,0625/0,828 = 0,076682 mm von den entsprechenden Datenlinien betragen. Wenn in ähnlicher Weise die dunklen Kantenlinien 232A, 233A jeweils 12,6936 cm von ihren Datenlinien in der gesinterten Konstruktion entfernt ]

waren, dann wären ihre Untersuchungsmaße !

12,6936/0,828 = 15,330424 cm oder 6035,628 Abtastlinien von

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ihren entsprechenden Datenlinien. In ähnlicher Weise können die 12,5 err. χ 12,5 cm Sintermaße des Schaltkreisrausterumfanges erweitert werden auf 15,338163 χ 15,338163 cm für die Abtastzeile Dadurch ergeben sich Probleme bei der Verarbeitung von Untersuchungsmaßen mit 3,019 oder 6035,628 oder 6038,647 Abtastzeilen, da die errechneten Daten Dezimalstellen mit bedeutsamen Daten rechts vorn Dezimalkomma enthalten können. Da nur ganzzahligr» Abtastzeilen leicht zu zählen sind, um Schaltkreismusterpositionen zu bestimmen, können auch andere Probleme und üngenauigkeiten dadurch eingeführt werden, daß man die Daten rechts vom Dezimalkomma nicht benutzt oder rundet.

In der früheren Konstuktion wurde außerdem angenommen, daß ein mechanischer Ausriehtfehler bis zu + 0,0125 mm zwischen den Perforationslöchern 3 des Werkstückes (Fig. 1) und den Perforationstiften 12 innerhalb angemessener Genauigkeitsgrenzen für Inspektionszwecke liegen. Somit können die oberen dunklen Kantenlinien 23OA, 23OB und 231A, 231B aus ihrer errechneten Position 0,0125 mra nach oben und links versetzt sein. Wenn das Werkstück jedoch außerdem eine Schrumpfung von 0,025 πίτα vor der Untersuchung hat, die sich zum Ausrichtfehler kumuliert, dann liegen die unteren dunklen Kantenlinien 232A, 232B und 233A, 233B gegenüber den errechneten Positionen um 0,0375 mm nach oben und links versetzt.

Von dem korupleten Laser-Abtastrastermuster sind in Fig. 33A nur die drei oberen Laserabtastlinien 234A, 235A, 236A und eine untere Laserabtastlinie 237A gezeigt. Wenn die Ablenklinien und ihre zugehörigen X-Koordinatenschritte genau ausgerichtet wurden, liegen die Schritte auf der Abtastlinie 234 vollständig auf weißen Bereichen und die Fotozelle 36 kann leicht weiße Signale erkennen. Die weißen Signale können dann mit richtigen weißen Datenbildsignalen für die Schritte beispielsweise im Computerspeicher verglichen und die Fotozellen-

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signals als richtig angenommen v/erden. Die nächste Ablenkzeile 235ä kann Probleme aufwerfen, da die dunklen Kantenlinien 23OA, 23IA 0,0125 mm höher und nach links gegenüber dom Punkt versetzt sein können, wo sie eigentlich liegen sollten, aufgrund mechanischer Ausrichtfehler des Werkstückes IA. Somit können einige Schritte der Abtastlinie 235A halb auf dem weißen und halb auf dem dunklen Bereich liegen, während das richtige Datenbild nur weiße Schritte aufweist und demzufolge gerät dor Untersuchungsprozeß durciieinander. Dine ähnliche Verwirrung kann entstehen, wenn die obere Abtastlinie 236A die. vertikale dunkle i<antenlinie 23IA überläuft, da ein Schritt die Linie erfaßt und ein halbweißes-halbdunkles Signal für diesen Schritt resultiert. In gleicher Weise kann Verwirrung entstehen für Schritte, die 10 % bis 90 % eines v/eißen oder dunklen Bereiches haben. Eine andere Verwirrung kann dadurch entstehen, daß man einen unklaren Schritt antv/eder ganz weiß oder ganz dunkel nennt und somit einen Fehler von bis zu 0,0225 mm gestattet, der sich mit anderen Fehlern kumulieren kann. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, unklare Schritte garnicht zu beachten und sie nicht mit den richtigen Bilddaten zu vergleichen, was zu ähnlichen Fehlern führen kann. Mit der Spannungsinterpolation solcher verwirrter Schrittdaten kann man Leiterzugspositionen bestimmen, dazu ist jedoch eine zusätzliche Zeit zur Spannungsstabilisierung und Messung für jeden der 36 Mill, oder mehr Schritte erforderlich, wodurch die Untersuchungseinrichtung auf eine unannehmbar langsame Geschwindigkeit herunter gedrückt wird. Die dunkle Kantenlinie 232A in der unteren Ecke kann, wie beschrieben wurde, 0,0375 mm durch kumulative Fehler höher liegen als sie sollte, und somit kann ein Teil der unteren Abtastlinie 237A, der vollständig auf dem dunklen Leiterzug 228 liegen sollte, diesen ganz verfehlen. Eine Analyse schräger Leiterζugsmuster (Fign. 14, 15, 16) zeigt weitere Fehlermöglichkeiten. Wenn sich alle Fehler in der falschen Richtung kumulieren, kann die Summe fast 0,075 mm betragen, was für Untersuchungszwecke abhängig von der Linienstärke, der Musterdichte usw. unannehmbar ist

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und damit zeigt, daß eine andere Konstruktionslösung gebraucht wird.

In Fig. 33B ist die andere bevorzugte Konstruktionslösung gezeigt. Darin werden die Laser-Abtastlinien in X-Koordinatenrichtung und ihre entsprechenden Schritte von 0,075 mm Größe mit dem Schaltungsmuster auf dem Werkstück 1 ausgerichtet und es v/erden nicht die Äbtastlinien und die Schritte auf ein festes Element der Untersuchungseinrichtung ausgerichtet. Dazu bringt man auf den Rändern des Werkstückes 1 neben dem Schaltkreismuster-Grenzbereich 50 leicht erkennbare standardisierte Ausrichtmuster an. Nimmt man jetzt genaue Messungen zwischen dem Ausrichtrauster auf dem linken Rand und dem Ausrichtmuster auf dem rechten Rand vor, so kann man die Lage der oberen linken und rechten Ecke des Schaltkreisbereiches 5O feststellen, da zwischen dem Ausrichtmuster und dem Schaltkreismuster 50 ein vorgegebenes Standardmaß besteht. Zur Durchführung genauer Messungen wurden der ersten Konstruktion zusätzlich der teilweise reflektierende Spiegel 27, das Gitter 28, die Linse 31 und die Fotozelle 32 hinzugefügt, so daß die Position des Laserpunktes auf dem Werkstück eine doppelte Punktposition auf dem Gitter hat, um Schrittisignale in X-Koordinatenrichtung von 0,025 mm zu erzeugen und Messungen durchführen zu können. Nach Durchführung der Messungen zwischen den Ausrichtmustern v/erden Meßdaten vom linken Ausrichtmuster in geeignete Spannungssignale umgewandelt und an die Gitter-Stellglieder 115, 117 (Fig. 21) angelegt und dadurch das Gitter leicht nach links oder rechts verschoben, um das Gitterrauster mit dem Ausrichtmuster und dem Leiterzugsmuster auszurichten. Da das Gittermuster Schritte von 0,025 mm in X-Koordinatenrichtung erzeugt, die für Meßzwecke benutzt werden, kann man jetzt die Gitter-Datumslinie auf die Schaltkreismuster-Datumslinie ausrichten. Der Effekt dieser X-Koordinatenausrichtung ist in den Fign. 33B und 32 zu sehen und besteht darin, daß der Laserpunkt 221 in Fig. 32 vollständig auf einem weißen Bereich liegt und der

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nächste Laserpunkt 223 vollständig auf einem dunklen Bereich, wobei eine vertikale Linie 224 als Tangente zu beiden Punkten verläuft. Teile der Laserablenklinien 235B, 236B (Fig. 33B) zeigen die vertikale Linie 23IB als Tangente zu den weißen und dunklen Laserpunkten. Für die obere linke Ecke der Fig. 33b reagieren also die Fotozellen 36 nur auf weiße oder dunkle Punkte beim Vergleich der Signale mit den Bilddaten im Computerspeicher, und eine Interpolation oder ein Fortfall von Daten sind nicht erforderlich. In ähnlicher Weise wird der mechanische Ausrichtfehler von + 0,0125 mm aus Fig. 33A vermieden durch Ausrichtung der X-Koordinaten des Laserablenkmusters mit dem Werkstückmuster. Das Gitter, das maßstabile Schritte von 0,025 mm liefert, trägt ebenfalls dazu bei, wiederholte Computerrechnungen zu vermeiden, die sonst erforderlich wären, um Tangens- oder Sekans-Funktionen des Winkels 24-26 zu kompensieren, und auf diese Weise wird Computerzeit gespart.

Ausrichtdaten für die Y-Koordinate kann man ebenfalls von den Ausrichtmustern auf dem linken und rechten Rand erhalten. Die horizontalen Hell/Dunkel-Kanten der Ausriehtlinien 78A, 78B, 78C (Fig. 17) der Muster sind lang genug (0,75 mm) zur Spannungsstabilisierung für Interpolationsmessungen, wenn der abgelenkte Laserpunkt 205 (Fig. 31A) eine horizontale Kante wie die Linie 206 überstreicht. Die Interpolationsdaten können in Spannungen umgesetzt und an die Stellglieder des flexiblen Prismas 33 angelegt werden (Fign. 1, 2, 3, 29). Bei einer Verstellung des Prismas kann der Laserstrahl 25 durch das flexible Prisma 33 abgelenkt und mit den Y Koordinaten des Schaltungsmusters ausgerichtet werden. Nach dieser Ausrichtung oder Registrierung sollten die Y Koordinaten des Laserpunktes vorzugsweise so iliegen, daß die Laserpunkte eine horizontale Linie berühren, wie es in den Fign. 31B, 33B gezeigt ist. In Fig. 31B kann ein 'Punkt 234B vollständig auf einem weißen Bereich und ein Punkt 235B vollständig auf einem dunklen Bereich liegen, wobei die horizontale Linie 23OB Tangente für beide Punkte ist. Nach der

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Registrierung sprechen also die Fotozellen 36 nur auf v/eiße oder auf dunkle Signale an, um diese mit Bilddaten im Computerspeicher zu vergleichen, und es ist keine Interpolation erforderlich wie in Fig. 33A. Die Ausrichtung der Ablenklinien in der Y Koordinate auf das Werkstück 1 und nicht auf ein festes Element der Untersuchungseinrichtung vermeidet somit mechanische Ausriehtfehler von + 0,0125 mm Interpolationen und paßt auch Teile der Y Koordinate von schräglaufenden Schaltungsraustern an, wie es in den Fign. 14, 15 und 16 gezeigt ist.

Die Erweiterung der Konstruktionsmaße des gesinterten Musters des Werkstückes 1 auf die größeren Untersuchungsmaße des Muster bietet Probleme bei der Dezimalinterpolation für einen großen Teil der Y-Koordinaten der Ablenklinie und ihre Intervalle in der Y-Koordinatenricntung. !lach der X- und Y-Ausrichtung in der oberen linken Ecke des Werkstückes 1, Fig„ 33b _s kann man die oberen linken Linienteile als Daturas linie 5OB für Haßreferenzen benutzen. Somit wird eine Koordinate des gesinterten Werkstückes von 2,52OS cm zu 2,5209/0,828 = 3,04462 cm für untersuchungszwecke oder 1193,67 Abtastlinien oder Schritte und die Zahl 0,67 rechts von Komma muß interpoliert werden. Ähnlich ergibt sich aus der Erweiterung des gesinterten Maßes 12,5 cm der Umfangslinie 5OB 12,500/0,828 = 15,33771 oder 6038,47 Abtastlinien ode-r Schritte.

Die Vermeidung der Interpolation durch Anordnung der Referenzlinien des Gitters in einem Winkel von 45° liefert ganze Zahlen für die Schritte auf den Laserabtastlinien, wenn der Laser über die Schaltungslinienkanten des Werkstückes 1 läuft. Es wurde bereits festgestellt, daß im gesinterten Muster die 0,125 mm breiten Leiterzüge auf einem 0,125 mrn X-Y-Matrixgitter zentriert waren und daß die Kanten dieser Linien mit dem Untergitter zusammenfallen. Die Mittelpunkte dieser Linien können

X- oder Y-Koordinatenadressen haben wie -—5,0 oder 0,0,

wobei iie beiden letzten Zahlen entweder 5^0 oder 0_y0 sind und

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der Strich jede Zahl zwischen O und 9 darstellen kann. In ähnlicher Weise haben die 0,125 mn breiten Leiterzüge, zentriert auf dem 0,125 inm großen Matrixgitter, Kanten, die 0,0625 mm gegenüber den Hittellinien versetzt sind und sie haben Adressen

wie 2,5 oder 7,5, wobei die beiden letzten Zahlen 2,5

und 7,5 sind. Um erweiterte Untersuchungsadressen mit ganzen Zahlen zu erhalten, kann man die gesinterten Konstruktionszahlen mit dem Faktor von 1,2 multiplizieren und braucht nicht durch

den Schrumpffaktor O,G28 zu dividieren: 2,5 χ 1,2 = 3,0

und 5,000 χ 1,2 = 6,000 und nicht 2,5/0,828 = 3,0193 und

5,000/0,828 = 6,038547. Es ist zu beachten, daß die Multiplikation mit 1,2 ganze Adreßzahlen mit kleinen Maßfehlern liefert und das die. Division durch 0,828 zwar richtige Maßzahlen liefert, daß sie aber eine Dezimalstelle enthalten können und daß die Zahlen rechts vom Dezimalkomma interpoliert v/erden müssen. Dreht man das Gitter jedoch mit seinen 45 -Linien um seinen Drehpunkt an der X-Datenlinie mit dem Motor 132, so kann man die Länge der Laserabtastlinie über den 6000 Gitterlinien vergrößern von 15 cm auf 15,337713 cm während man zwischen der Datenlinie O,O cm und dem Maß 15,337713 cm immer noch 6000 Linien oder Schritte in X-Koordinatenrichtung beibehält. Die Gitterschritte können also mit den vertikalen Kanten eines Schaltungsmusters ausgerichtet werden, das einen nominalen Schruiupfungsfaktor von 0,828 hat. Die Ausrichtung in Y-Koordinatenrichtung kann ähnlich dadurch erfolgen, daß man die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders 9 über den Schrittmotor 179 erhöht, wodurch 6000 Ablenklinien über ein Nominalmaß von 15,337713 cm v/ie oben beschrieben gedehnt werden können. Anpassung an und Ausrichtung auf andere Nominalmaße, die sich aus Sinter- und Schrumpffaktoren ergeben, ist auf ähnliche Weise möglich.

Ein Schrumpfung- oder Dehnungsfaktor von + 0,025 mm in X- oder Y-Richtung vor der Inspektion bezogen auf das Nominalmaß läßt sich zu Ausriehtzwecken dadurch ausgleichen, daß man 8 oder mehr in periodischem Abstand am linken und rechten Rand

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des Werkstückes 1 angebrachte Muster genau einstellt. Mit diesen periodischen Ausrichtiuustern lassen sich periodisch Korrektursignale an die Stellglieder des Gitters und des flexiblen Prismas anlegen/ während das Werkstück 1 durch die Unters uchungs einrichtung läuft. Die Laserablenklinie 237B (Fig. 33B) und ihre Schritte können soruit in geeigneter Weise auf die Kantenlinien 232B, 23 3B in der unteren rechten Ecke des Schaltkreismusters ausgerichtet werden.

Durch das beschriebene bevorzugte Verfahren erfaßt die Laserablenklinie in jedem Schritt nur einen vollständig weißen oder einen vollständig dunklen Bereich und genaue Interpolationen der Linienkantenpositionen sind für die Untersuchung eines annehmbaren "fast perfekten" Werkstückes nicht erforderlich. Dadurch wird die Untersuchungsgeschwindigkeit wesentlich erhöht. In einem Werkstück, das nicht "fast perfekt" ist, können gelegentliche Fohler auf Kanten von Schaltkreislinien außerhalb der Position und Durchgangsbohrungsverschlüsse oder ungekontroliierte Kanten luöglicher elektrischer Kurzschlüsse oder unterbrochener Stromkreise zurückzuführen sein. Solche Fehler können vorliegen, wenn die Kante einer weißen oder dunklen Linie innerhalb eines Schrittes einer Laserabtastlinie liegt, wenn ein richtiger Punkt einen vollständig weißen oder einen vollständig dunklen Schrittbereich zeigen sollte. Annähernde Messungen der Foto— Zellenspannungen solcher Fehler und nicht die genaue Interpolation von Linienkantenpositionen sind für die Annahme oder Rückweisung angemessen und gestatten eine Erhöhung der Untersuchungsgeschwindigkeit Ein gut ausgerichtetes Schaltungsmuster kann so angelegt sein, daß bei Eindringen eines Bereichs eines weißen Punktes in einen Bereich, der eigentlich vollständig schwarz sein sollte, die Ansprechspannung der Fotozelle ohne Zeit zur vollständigen Spannungsstabilisierung nur 1/4 oder noch weniger über dem dunklen Ansprechpegel liegt, und dann sollte der dunkle Punkt im Schritt angenommen werden. In ähnlicher Weise wird bei umgekehrter Lage der Punkte die

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Ansprechspannung um nur 1/4 oder weniger reduziert, und auch !dieser Punktbereich sollte angenommen werden. Wenn die Spannungserhöhungen oder -reduzierungen durch solches Eindringen der Bereiche jedoch bei 1/3 oder mehr liegen, ist das Werkstück zurückzuweisen. Die Differenz zwischen der 1/4-Annahmespannung und der 1/3-Rückweisungsspannung kann als mittleres "Schutzband¹¹ benutzt werden, wo Annahmen oder Rückweisungen aufgrund elektrischer Störsignale, annäherndes Ansprechen der Fotozellenspannung und/oder mechanische Fehler zweiter Ordnung auftreten.

Die Reduzierung der kumulativen Fehler in der bevorzugten Konfiguration der Untersuchungseinrichtung kann eine Untersuchungs■ genauigkeit gestatten, die beträchtlich' kleiner ist als + 0,025 mm über einem quadratischen Leiterzugsbereich eines Werky Stückes von 15 cm χ 15 cm und liegt somit noch innerhalb der im Zusammenhang mit Fig. 9 beschriebenen Grenzen für Stapelung, Laminierung und Sinterung.

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Claims (23)

- so - A TUWTA Γ Γ S P R Ü C K

1. Untersuchungseinrichtung für ein Muster von elektrischen Leiterzügen aufweisendes Werkstück, gekennzeichnet durch eine Suführungsvorrichtung (S, Fig. 2), die das zu untersuchende vierkstück (1, Fig. 1) in eine /orbeitszone transportiert,

eint; Quelle (14) für kohärentes Licht sowie e-.ino üinrichrichtung (17, 21) zui'i Abtasten dt r ArLuitszor.e pit deiu kohärenteη Licht,

'•-inen das voi. Werkstück reflektierte Licht aufnehmenden ersten Lichtdetektor (36),

ein Gitter (20) mit einer Vielzahl ineinandergreifender lichtabsorbierender und lichtdurchlässiger Linien, eine zwischen d<.-_;r Quelle für kohärentes Licht und der Arbeitszone angeordnete Vorrichtung (27), die beiu Abtasten der Arbeitszone wenigstens einen Tc-dl des Lichtes auf das Gitter reflektiert unter e.ineir. zu den Linien s chi ·3 fen ΐ v'inkr-1,

eint-.:ii zweiten Lichtdetektor (32) , der das von düiii lichtdurchlässigen Gitterlinien hindurchgelassenci Licht aufnimmt, so daß die Position des abtastenden kohärenten Lichtstrahles bestimmt v/erden kann und eine Vorrichtung zur Änderung de.s V7inkels, unter dein das reflektierte Licht auf die Gitterlinien auf trifft, ui.i dadurch Unterschiede in der Lacje eines Musters auf dem Vierkstück zu einer Nominallage auszugleichen.

2. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abtasten der Arbeitszone einen Spiegel (17) enthält und eine erste Antriebsvorrichtung (19) zum kontinuierlichen Drehen des Spiegels.

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3. üntersucnungseinricntung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel eine Vielzahl von Facetten enthält.

4. untersuchungseinrichtung riacn Anspruch 2, gekennzeichnet durcn ein Getriebe, das die erste Antriebsvorriehtun9 mit cusr ^uf ünruugsvorrichtung für den Transport des zu uiitersuchenden wericstücktiS in die Arbeitszone verbindet, v/odurch diii Drenbewegung des Spiegels in Synchronismus mit der 2iufuhrungsvorrichtung erfolgt.

5. Untersuchungseinrichtung nacn Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Differentialgetriebe und eine damit verbundene zweite Antriebsvorrichtung (179, Fig. 30) enthält, um Änderungen in der Geschwindigkeit der Zuführungsvorrichtung zu bewirken.

6. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine. Lins en anordnung (21) zur Fokussierung des kohärenten Lichtes zu einem Abtaststrahl.

7. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsvorrichtung zum Transport des zu untersuchenden Werkstückes in die Arbeitszone einen drehbar gelagerten Zylinder umfaßt, der über ein Getriebe mit der ersten Antriebsvorrichtung verbunden ist.

S. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen und lichtabsorbierenden Linien des Gitters unter einem schrägen Winkel bezüglich des reflektierten Teiles des abtastenden kohärenten Lichtstrahles angeordnet sind.

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9. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterlinien (S3, 84; Fig. 18E) unter einem Winkel von ungefähr 45° bezüglich der Äbtastrichtung des kohärenten Lichts tr allies angeordnet sind.

10. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Linien des Gitters transparent und die lichtabsorbierenden Linien lichtundurchlässig sind.

11. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung aus optischen Linsen (31, Fig. 2) zwischen dem Gitter und dem zweiten Lichtdetektor angeordnet ist, um den auf das Gitter reflektierten Teil des kohärenten Lichtes auf den zweiten Lichtdetektor zu fokussieren.

12. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeicnnet durch einen Rahmen zur Aufnahme des drehbar gelagerten Gitters und durch eine mit dem Rahmen verbundene Betätigungseinrichtung zur Drehung des Gitters.

13. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen ünterrahmen zur Aufnahme des Gitters und Betätigungsmittel, die den Unterrahmen und den Rahmen verbinden, um Änderungen in der Lage des Unterrahroens zu bewirken und damit Lage-.änderungen des Gitters relativ zu dem Rahmen.

14. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen drehbar gelagert ist und eine zweite Betätigungsvorrichtung zur Bewirkung der Drehung vorgesehen ist.

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— ti J —

15. Untersuchungseinriclitung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterrahmen im Inneren dos Rahmens angebracht ist und daß der Unterrahmen den Umfang des Gitters umfaßt.

16. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter rechtwinkelig ausgebildet ist und die Betätigungsvorrichtung eine Vielzahl elektromechanischer Wandler umfaßt, von denen ein erstes Paar an den sich gegenüberliegenden kurzen Enden des Unterrahmens zwischen dem Unterrahmen und dem Rahmen befestigt ist und ein zweites Paar zwischen dem Rahmen und dem Unterrahmen entfernt vom Drehpunkt angeordnet ist.

17. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen und der Unterrahmen über einstellbare Drehpunkte miteinander verbunden sind an einem von dem zweiten Paar der Betätigungsvorrichtungen entfernten Punkt, wobei die Wirkungslinie durch diesen Drehpunkt geht.

18. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet ; durch eine Zählvorrichtung, die mit der zweiten Lichtdetektorvorrichtung verbunden ist, welche beim Durchgang · des reflektierten Lichtes durch die lichtdurchlässigen |

! Gitterlinien die Lichtimpulse empfängt, die von der Zähl- j vorrichtung gezählt werden. j

. i

■ ι

19. Untersuchungseinrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet | durch eine mit dem Zähler verbundene Vergleichsvorrichtung,| eine Vorrichtung zur Verbindung des ersten Lichtdetektors ι mit der Vergleichsvorrichtung und eine Vorrichtung zum ' Vergleich des an einer vorgegebenen Koordinate des Werk-Stücks empfangenen Lichtes mit dem Licht, das von einem Nominalwerkstück an der Koordinate empfangen werden sollte.ι

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20. unters übungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (273, 274, 276; Fiy. 2) zur Feststellung der Position dos Zylinders während jeder Drehung.

21. Untersucnungseinrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durcu eine Vorrichtung zura Vergleich d€:r Position des Sylinuers mit der Position, die dieser Zylinder in einer vorgegebenen Zeit haben sollte.

22. Untersucnungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Letatigungsvorrichtung für die zweite Antriebsvorrichtuntj entsprechend Differenzen in der Länge eines Werkstückes bezüglich eines Noiainalwerkstückes.

23. Untersuchungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein langes, flexibles, drehbar gelagertes Prisma (33, Fign. 1, 2), das im Weg des kohärenten Lichtes und in der Nähe der Arbeitszone angeordnet ist, erste una zweite Betätigungsvorrichtungen, die an entgegengesetzten Enden des Prismas angeordnet sind, um eine Drehung zumindest eines ilndes des flexiblen Prismas zu bewirken, wenn der erste Lichtdetektor eine Falschausrichtung des Werkstückes feststellt.

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