DE2717507A1

DE2717507A1 - Einrichtung und verfahren zur pruefung und erkennung von teilen

Info

Publication number: DE2717507A1
Application number: DE19772717507
Authority: DE
Inventors: Frieder Heizmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1977-04-20
Publication date: 1978-10-26
Also published as: CH633107A5; JPS6344721Y2; JPS53131862A; JPH0311683Y2; JPS6242007U; GB1599448A; JPS6421308U; US4217053A

Description

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20.4.1977 Fd/Ht

Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1 Einrichtung und Verfahren zur Prüfung und Erkennung von Teilen Zusammenfassung

Es wird eine Einrichtung und ein Verfahren vorgeschlagen, das zur Prüfung von Teilen auf Lage, Maß und Formhaltigkeit und Materialschäden dient. Die Einrichtung umfaßt eine optische Bank mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, wobei die im Lichtempfänger auftretende Lichtstärke eine Information über das im Lichtkanal befindliche Teil liefert. Zur Auswertung dient die Form des vom Licht^empfänger aufgenommenen Impulses.

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus' von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon optische Prüfeinrichtungen bekannt, bei denen zwischen Lichtquelle und lichtempfindlichem Sensor ein Teil, nachfolgend Werkstück genannt, hindurchgeführt wird, wobei zwischen Lichtquelle und Werkstück eine Konturenblende eingefügt ist, die die Kontur des zu prüfenden Werkstückes aufweist. Entspricht nun das Werkstück der Kontur", geht der Lichteinfall im Sensor fast ganz zurück und das Werkstück wird identifiziert. Weist das Werkstück eine andere Kontur auf, wird es als fehlerhaft erkannt. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß für jedes Werkstück eine gesonderte Kontur erforderlich ist, die jeweils ausgewechselt werden muß. Desweiteren wird von den zu prüfenden Bauteilen zumindestens in zwei Achsrichtungen eine hohe Genauigkeit erfordert, wenn diese Einrichtung nicht zu Fehlanzeigen führen soll. Diese Einrichtungen sind auch nicht in der Lage, geringfügige Änderungen, beispielsweise bei einer einseitig angebrachten Fase sicher zu unterscheiden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Blende konturenunabhängig ist und daß zur Prüfung der vom Sensor aufgenommene Impuls dient. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß eine Umrüstung der Einrichtung bei verschiedenen Bauelementen nicht nötig ist, und daß mittels der Impulsform auch kleine Unterschiede und Abweichungen an den Werkstücken erkannt werden können. Mit dieser Einrichtung ist es auch möglich, nur bestimmte Abmaße oder Abschnitte des Werkstücks zu überprüfen.

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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft sind verschiedene in der Beschreibung genannte Verfahren zur Auswertung der aufgenommenen Impulsform. Dabei ist es günstig, die Auswertung mittels leicht integrierbar auszuführender Schwellwertschaltungen und Zählereinrichtungen durchzuführen, wobei zweckmäßigerweise Vor-Rückwärtszähler Verwendung finden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Einrichtung zur Prüfung von Werkstücken und Fig. 2 Impulsdiagramme zur" Erläuterung der Funktionsweise einer Einrichtung nach Fig. 1.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist eine Lichtquelle 1 dargestellt, die vorteilhafterweise als Leuchtdiode ausgebildet ist. Es können aber auch beliebig andere Lichtquellen verwendet werden. Der von der Lichtquelle 1 ausgesandte Strahl gelangt über eine Blende 2 und über eine Linse 3 zu. einem Werkstück 4, das mit konstanter Geschwindigkeit am Lichtkanal 5 vorbeigeführt wird. Mit einer weiteren Linse 6 ist der Strahl zusammengefaßt und auf einen lichtempfindlichen Sensor 7 geleitet, der vorzugsweise als Photodiode oder Phototransistor ausgebildet ist. Selbstverständlich können auch andere lichtempfindliche Bauteile als Sensor verwendet werden. Dem Sensor 7 sind nicht dargestellte Schwellwertschalter, Verstärker und Integrationseinrichtungen, vorzugsweise Zähler, zur Auswertung der vom Sensor 7 aufgenommenen Impulse nachgeschaltet.

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Die Meßeinrichtung kann zur Prüfung von Werkstücken auf Lage, Maßhaltigkeit, Formhaltigkeit oder Materialschäden sowie zur Erkennung von Werkstücken verwendet werden. Ausführlich seien zuerst Verfahren zur Lageprüfung von Werkstücken beschrieben. Passiert das Werkstück H mit einer einseitigen Fase 8 den durch die schlitzförmige Blende 2 ausgeblendeten schmalen Lichtstrahl 5, so wird von der Photodiode 7 in Abhängigkeit von der auftretenden Strahlungsenergie ein Signal nach Fig. 2 abgegeben. Kein Signal bedeutet hierbei, daß die Photodiode mit der maximalen EneTgie bestrahlt wird, ein abgegebenes Signal bedeutet, daß entweder kein Licht an die Photodiode 7 gelangt oder aber bei opaken Körpern nur ein Bruchteil der ursprünglichen Lichtmenge. Weist das Werkstück 4 an einer Stelle beispielsweise einen Einstich auf, wird das Signal 2a abgegeben. In diesem Falle ist ein besonders einfaches Verfahren anv/endbar. Ein der Photodiode 7 nachgeschalteter Schwellwertschalter schaltet beim Erreichen des Schwellwertes 10 einen Zähler ein, der bis zum ersten Unterschreiten des Schwellwertes aufwärts zählt. Der Zählerstand ist nun ein Maß für die Abmessung 11 des Bauelementes zwischen -den beiden Schwellwerten. Beim nächsten Erreichen des Schwellwertes beginnt der Zähler bis zum nächsten Unterschreiten des Schwellwertes rückwärts zu zählen. Dadurch ist die Länge 12 gegeben. Durch die Differenzbildung ist die Lage des Bauelementes eindeutig vorgegeben. Ist der Zählerstand größer Null, befindet sich beispielsweise der Einstich des Werkstückes am hinteren Teil, ist der Wert kleiner Null, am vorderen Teil des Werkstückes. Damit ist eine eindeutige Lagezuordnung des Werkstückes möglich. Durch die Differenzenbildung ist es weiterhin nicht erforderlich, daß die Geschwindigkeit bei allen Werkstücken gleich ist.

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Dieses Verfahren ist ebenfalls zur Prüfung auf Maß und Formhaltigkeit sowie Materialschäden zu verwenden. Ist die Transportgeschwindigkeit konstant, so ist der Zählerstand gleichzeitig ein Maß des Abstandes zwischen den beiden Schaltwerten. Damit ist eine Prüfung auf Maßhaltigkeit möglich. Die Formhaltigkeit und Materialschäden können auf diese Art und Weise meist sogar gleichzeitig überprüft werden. Durch die Wahl des Schwellwertes, der zwischen Null und Maximalwert variieren kann, ist die Einrichtung beliebigen Prüfaufgaben anpaßbar.

Hat das Werkstück keine Einstiche, sondern soll beispielsweise auf Fasenlage sortiert werden, so ist das folgende Verfahren anwendbar. In Fig. 2b ist das Signal am Ausgang der Photodiode 7 dargestellt. Dieses Signal wird zwei Schwellwertschaltern zugeführt, von denen der eine einen unteren Schwellwert 13, der andere einen oberen Schwellwert 14 aufweist. Beim Erreichen des Schwellwertes 13 wird ein Zähler eingeschaltet, beim Erreichen eines Schwellwertes lH wird dieser Zähler ausgeschaltet. Der dabei gespeicherte Zählerstand ist wiederum ein Maß für die Steilheit der Fase 8. Zur Lageerkennung ist es erforderlich, beim Unterschreiten der Schwelle 14 mit dem Rückwärts zählen zu beginnen, das beim Erreichen der Schwelle 13 beendet ist. Dieser Abschnitt habe die Länge 16. Je nachdem ob das Zählergebnis positiv oder negativ ist, kann auf die Lage des Werkstückes geschlossen werden. Da wiederum eine Differenzbildung vorliegt, kann die Geschwindigkeit des Werkstückes von Werkstück zu Werkstück verschieden sein. Soll die Maßhaltigkeit geprüft werden, so ist eine konstante Geschwindigkeit bei allen Werkstücken erforderlich. Durch die Wahl der beiden Triggerschwellen 13 und 14 ist dabei wiederum jedes beliebige Maß beispielsweise die Steilheit der Fase 8 durch die Länge 15 bestimmbar. Die Triggerschwellen können je nach Anwendungsfall beliebig verschoben werden. Ebenso kann die Anzahl der Triggerschwellen beliebig gewählt werden.

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Je nach Anwendungsgebiet ist statt der Verwendung von Zählern auch die Verwendung von Integrationseinrichtungen vorsehbar. Die Verwendung von Zähleinrichtungen ist aber besonders vorteilhaft, da Zähler leicht integrierbar sind und Zähltakte mit sehr hoher Genauigkeit Realisierbar sind. Zur Erzielung hoher Genauigkeit ist daher die Verwendung von elektronischen Zähleinrichtungen vorteilhaft. Für einfache Anwendungen genügen auch Integriereinrichtungen beispielsweise mittels eines RC-Gliedes.

Außerdem ist die Erfindung durch eine Auswertung der Zählergebnisse zum Erkennen unterschiedlicher Teile verwendbar. Eine Anordnung mehrerer Lichtkanäle 5 hintereinander, wobei die Lichtkanäle auch zu einander verdreht angeordnet sein können, kann dabei sinnvoll sein.

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Jff Leerseite

Claims

R. ?. Γ 20.4.1977 Fd/Ht Robert Bosch GmbH, Stuttgart Ansprüche

1.) Einrichtung zur Prüfung von Teilen auf Lage, Maß- und/ oder Formhaltigkeit, Materialschäden oder dgl. sowie zur Erkennung von Teilen, mit einer Lichtquelle und einem lichtempfindlichen Sensor, zwischen denen das Teil hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lichtquelle (1) und Teil (4) eine Blende (2) mit einer einfachen geometrischen Form angebracht ist und daß die Gestalt des vom Sensor (7) aufgenommenen Impulses ein Haß für die Eigenschaft des zu prüfenden Teils (4) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Blende (2) und Teil (4) eine Linse (3) angeordnet

3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Teil (4) und dem Sensor (7) eine Linse (6) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle (1) eine Leuchtdiode Verwendung findet.

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INSPECTED

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor (7) eine Photodiode oder ein Phototransistor Verwendung findet.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Einrichtungen hintereinander angeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen verdreht zueinander angeordnet sind.

8. Verfahren zur Prüfung von Teilen auf Lage, Maß- und/oder Formhaltigkeit, Materialschäden oder dgl. sowie zur Erkennung von Teilen mittels einer Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zähleinrichtung nach Unterschreiten eines vorgegebenen Lichteinfalles (10) auf den Sensor zu zählen beginnt und die Zählung beim Überschreiten eines vorgegebenen Lichteinfalles (10) beendet wird.

9- Verfahren zur Prüfung von Teilen auf Lage, Maß- und/oder Formhaltigkeit, Materialschäden oder dgl. sowie zur Erkennung von Teilen mittels einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zähleinrichtung beim Erreichen eines ersten vorgegebenen Lichteinfalles (13, I²O zu zählen beginnt und die Zählung beim Erreichen eines zweiten vorgegebenen Lichteinfalles (13> 14) beendet.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung abwechselnd zuerst nach oben und dann nach unten zählt oder umgekehrt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Zählung zur Erkennung der Lage Verwendung findet.

12. Verfahren zur Prüfung von Teilen auf Lage, Maß- und/oder Formhaltigkeit, Materialschäden oder dgl. sowie zur Erkennung von Teilen mittels einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 j dadurch gekennzeichnet, daß eine Integrationseinrichtung zur Messung und/oder Auswertung des Lichteinfalls Verwendung findet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergebnis einer oder mehrerer Zähleinrichtungen zur Erkennung unterschiedlicher Teile verwendet

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