DE2731823C2 - Prüfanordnung zum optischen Prüfen von Bauteilen - Google Patents

Description

eine Linse (22)

eine Zwei- oder Vierloch-Aperturblende (25)

eine Linse (oö)

eine Mattscheibe (37)

3. Prüfanordnung nach einem der -orhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mattscheibe {37) ais Zwischenebene eines Ökuiars zur direkten Beobachtung ausgebildet ist

Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfanordnung zum optischen Prüfen von Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Prüfanordnung ist z. B. aus »APPLIED OPTICS«, Band 14, Heft 3, März 1975, Seiten 618-622 bekannt. Die dort beschriebene Prüfanordnung benutzt eine speckle-interferometrische Methode, welche in der Lage ist, Störungen innerhalb eines Bauteils durch Störungen von Moire-Linien in der Abbildung des bei verschiedenen Lastzuständtn angestrahlten Bauteils anzuzeigen. Voraussetzung für diese Anzeige ist eine Zweioder Vierlochaperturblende vor dem Objektiv der Aufnahmekamera und eine Ortsfrequenzfilterung, um die Moire-Linien hinreichend kontrastreich abzubilden.

Der Aufbau der zuvor beschriebenen Prüfanordnung erfordert aber zwei Geräte, und zwar ein Gerät zur Beleuchtung des Prüflings und zur Filmaufnahme und ein weiteres Gerät zur Filmbetrachtung und Auswertung einschließlich Ortsfrequenzfilterung. Dies ist jedoch unbefriedigend, weil·sowohl die Filmaufnahme als 'auch die Filmaüswertung exakt aufeinander ausgerichtete und justierte Positionen von Prüfling und Gerät verlangen und daher als zu aufwendig gelten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufnahme- und Auswertevorrichtung in einem Gerät zu verwirklichen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Prüfanordnung gemäß dem Patentanspruch 1 durch die kennzeichnenden Merkmale dieses Anspruches gelöst

Die erfindungsgemäße Maßnahme vereinigt mit einfachen Mitteln die Geräte zur Filmaufnahme und FiImauswertung, so daß sich hierdurch ein zuverlässiges Prüfgerät ergibt

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 und 3 zu en'nehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert

Wie diese Zeichnung zeigt, besteht die Prüfanordnung aus einem Gerät für einen Aufnahme- und einen Fiit.erprozeß, die zur Durchführung von Prüfvorgängen in einem Gerät vereinigt sind. Dieses Prüfgerät enthält im Strahlengang der Aufnahmevorrichtung eine Aperturblende 12 und ein Kameraobjektiv 13. Ein Film 15 ist in einer um den Betrag S defokussierten Bildebene 14 hinter dem Kameraobjektiv 13 angeordnet Zwischen dem Kameraobjektiv 13 und dem Film 15 ist ein beidseitiger Spiegel 30 vorgesehen, der in nicht näher dargestellter Weise schwenkbar im Prüfgerät gelagert ist Der Spiegel 30 läßt sich daher sowohl in den Strahlengang hinein als auch herausschwenken. In der gezeichneten, in den Strahlengang geschwenkten Stellung werden die vom Objekt 10 reflektieren Laserstrahlen il vom Spiegel 30 auf eine Mattscheibe 31 umgelenkt, worauf das Objekt abgebildet wird. Die Mattscheibe 31 ist gemeinsam mit der defokussierten Bildebene 14 verstellbar und hat somit den gleichen Defokussierungsabstand S. Über einen Umlenkspiegel 32 wird das Objekt 10 in einen Strahlengang 33 gelenkt wo es mit Hilfe einer Vergrößerungslinse 34 beobachtet werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, das Objekt 10 einzurichten und eine Scharfstellung und definierte Fokussierung im Prüfgerät einzustellen. Die Empfindlichkeit des Prüfgerätes steigt dabei mit dem Betrag Sder Defokussierung. Nach erfolgter Einrichtung wird de*· Spiegel 30 aus dem Strahlengang in die gestrichelt gezeichnete Stellung geschwenkt, wodurch die Laserstrahlen den in der defokussierten Bildebene 14 angeordneten Film 15 bei zwei verschiedenen Lastzuständen belichten. Als Filmmaterial kann höchstauflösendes Fotomaterial, z. B. Holografie-Emulsion oder fotothermoplastisches Filmmaterial verwendet werden. Wird Holografie-Emulsion benutzt, dann muß in der Regel der Film 15 zur Entwicklung und Fixierung dem Prüfgerät entnommen und zur Auswertung wieder in die Position der defokussierten Bildebene 14 eingesetzt werden. Hierfür ist jedoch eine besonders genaue Rejustierung nicht erforderlich. Es ist jedoch zweckmäßiger, fotothermoplastisches Filmmaterial zu benutzen, was den Vorteil hat, sich nach Belichtung innerhalb weniger Sekunden an Ort und Stelle selbst zu entwickeln und zu fixieren, so daß eine unmittelbare Auswertung nach Aufnahme möglich ist.

Für die Auswertung des zuvor belichteten und entwickelten Films 15 wird der beidseitige Spiegel 30 wieder in die gezeichnete Stellung geschwenkt so daß der aufgeweitete Strahl der monochromatischen Lichtquel-

,6OfJe 20 von der Rückseite des Spiegels auf den Film W

«!gelenkt wird. Für die monochromatische Lichtquelle 20 '^; %ann z.B. ein Laser oder eine Spektrallampe benutzt

" ^,werden, wobei zur Einengung der Bandbreite gegebenenfalls noch ein Bandpaß 35 zur Erzeugung chroma-'tisch kohärenten Lichtes benutzt werden kann. Durch .Beugung am entwickelten Film 15 entstehen über die Transformationslinse 22 in der Filterebene 25 Beugungsordnungen, von denen aber nur die aus dem

Kreuzgitter sich ergebende + 1. Ordnung berücksichtigt wird.

Für die Auswertung kann es hinreichend sein, den Film 15 durch eine Apertur einer in der Filterebene 25 angeordneten Einloch-Aperturblende zu beobachten oder zu fotografieren. Dabei liefert die Betrachtung aus der Ordnung 0°/ ± 45°/90° gegenüber der 0. Ordnung die Dehnungslinien 0°/ ± 45°/90°-Richtung. Es ist aber auch möglich, die Einloch-Aperturblende durch eine 2- oder 4-Loch-Aperturblende zu ersetzen und die bei der Beugung mit Hilfe des Kreuzgitters entstehenden ± 1. Ordnungen je nach Filterrichtung über eine weitere Linse 36 auf einer Mattscheibe 37 oder einen dort befindlichen Film abzubilden, um eine unverzerrte Abbildung zu erzielen. Die Position der Mattscheibe 37 kann hierbei auch als Zwischenbildebene eines Okulars benutzt werden, wodurch eine direkte Beobachtung des ortsfrequenzgefilterten Films 15 möglich ist

Das Prüfgerät ermöglicht bei Verwendung von z. B. fotothermoplastischem Filmmaterial einen nahezu kontinuierlichen Prüfprozeß, da von der Aufnahr, e bis zum Beginn der Auswertung lediglich eine Zeitspanne von ca. fünf Sekunden erforderlich ist Das in dem Prüfgerät verwirklichte Prüfverfahren gestattet auch, besonders aussagekräftige Filmnegative noch einmal zu filtern und davon Bilder aufzunehmen, so daß ermittelte Prüfergebnisse sich auch dokumentieren lassen. Von Vorteil ist auch, daß sich das Prüfgerät sehr leicht automatisieren iäßt, weil die Einzelschritte des Prüfverfahrens eindeutig festliegen und ein zu prüfendes Objekt in einer vorgebbaren Entfernung zum Objektiv 13 angeordnet werden kann. Es foigen dann die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte, wobei eine Fehlererkennung dadurch möglich ist, daß Fehlerstellen unter Last, z. B. unter mechanischer oder thermischer Last, andere Dehnungsmuster lieifern als die fehlerfreie Umgebung. Ein Vergleich der Dehnungslinien bei beiden Lastzuständen führt damit zur Feststellung von Fehlern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Prüfanordnung zum optischen Prüfen von Bauteilen mit einem das zu prüfende Bauteil unter schiefem Winkel anstrahlenden Laser, einer das beleuchtete Bauteil mit einem Film in defokussierter Bildebene bei verschiedenen Lastzuständen aufnehmenden Kamera und einer vor einem Objektiv angeordneten Aperturblende, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der vom Bauteil (10) reflektierten Laserstrahlen ein beidseitiger Spiegel (30) schwenkbar angeordnet ist, der in der herausgeklappten Stellung den Strahlengang zur Belichtung des Filmes (15) freigibt und in der in den Strahlengang geschwenkten Stellung das Bauteil (10) mit einer Spiegelseite auf eine zur Fokussierung verstellbare und zur Überprüfung der Justage mit einer Linse (34) beobachtbare Mattscheibe (31) lenkt und mit der anderen Spiegelseite die aufgeweiteten Strahlen einer monochromatischen Lichtquelle (20) auf den Film (15) zur Ortsfrequenzfilterung spiegelt

2. Prüfanordnung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß für die Ortsfrequenzfilterung nach der monochromatischen Lichtquelle (20) und dem Film (15) folgende im Lichtstiahlengang hintereinander angeordnete Elemente vorgesehen sind: