DE2850092A1 - Optical device to measure surface position - uses laser diode spot source on surface which is sensed by height - Google Patents

Optical device to measure surface position - uses laser diode spot source on surface which is sensed by height

Info

Publication number
DE2850092A1
DE2850092A1 DE19782850092 DE2850092A DE2850092A1 DE 2850092 A1 DE2850092 A1 DE 2850092A1 DE 19782850092 DE19782850092 DE 19782850092 DE 2850092 A DE2850092 A DE 2850092A DE 2850092 A1 DE2850092 A1 DE 2850092A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring device
measuring
light
plane
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19782850092
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Lietar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE19782850092 priority Critical patent/DE2850092A1/en
Publication of DE2850092A1 publication Critical patent/DE2850092A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0691Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

An optical measurement device for measuring the position of a plane light scattering surface of an object along a line normal to the surface has a laser diode source forming a light spot on the surface which is sensed by the measurement device. It enables rapid high accuracy measurements when the surface vibrates and on very sensitive surfaces. The light beam (9) axis is slightly inclined to a reference direction (15) and the measurement device (3) is directed approximately perpendicular to the beam axis. Photodetectors (13) placed in the measurement lens (11) image plane (12) sense the height of the spot (10) image. For measuring the thickness of plane parallel objects the objects (4) are fed past the source and measurement device whilst continuous measurements are taken. The beam inclination angle is between 10 and 20 degrees, esp. 15 degrees.

Description

Optische MeßeinrichtungOptical measuring device

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Meßvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Meßeinrichtungen dieser Art werden die zu messenden Gegenstände mit einer lichtzerstreuenden Fläche in waagrechter Lage angeordnet. Die Bezugsrichtung ist also die senkrechte Richtung. Während die Beleuchtngseinrichtung auf die zerstreuende Fläche ein Lichtbündel sendet, dessen Achse unter einem Winkel von ungefähr 450 zur Bezugsrichtung geneigt ist, verläuft die Achse des Meßobjektivs kongruent mit der Bezugsrichtung. Um Messungen höchster Genauigkeit mit; solcher Einrichtung durchzuführen, ist es erforderlich alle Teile höchst genau zu justieren, wobei die Teile ihre Lage zueinander genau beibehalten müssen. Jedoch selbst mit einer sorgfältigen Justierung können gewisse Schwierigkeiten nicht beseitigt werden.PRIOR ART The invention is based on a measuring device according to the genre of the main claim. In known measuring devices of this type the objects to be measured with a light-scattering surface in a horizontal position Arranged location. The reference direction is therefore the vertical direction. While the Lighting device sends a bundle of light onto the dispersing surface Axis is inclined at an angle of approximately 450 to the reference direction, runs the axis of the measuring lens is congruent with the reference direction. To make measurements of the highest Accuracy with; such facility is to be carried out it required to adjust all parts very precisely, whereby the parts their position to each other exactly must maintain. However, even with careful adjustment, certain Difficulties cannot be eliminated.

Um dem Lichtfleck möglichst kleine Abmessungen zu geben, soll der öffnungswinkel der das Licht der Beleuchtungseinrichtung fokussierenden Linse möglichst groß gewählt werden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß der mögliche Meßbereich der Einrichtung verringert wird. Wenn nämlich die Höhenlage der zu messenden Fläche Variationen unterworfen ist, ändert sich auch die Distanz zwischen der zerstreuenden Fläche und der Fokussierungslinse, so daß der Lichtfleck an Schärfe desto mehr verliert, je weiter die zu messende Fläche von ihrer Soll-Lage abweicht. Ebenfalls wird die Einstellung des Meßobjektivs mit Variationen der zu messenden Größe verfälscht. Ferner hat jede zuf'Lllige Änderung der gegenseitigen Stellungen des Meßobjektivs und der Beleuchtungseinrichtung einen Einfluß auf die lilXgebnisue (ler Messung. Der Grund dafür ist, daß der tatsächliche gemessene Parameter nicht direkt die Höhenlage des Lichtflecks, sondern ihre seitliche Lage in der waagrecht angeordneten Bildebene ist.In order to give the light spot the smallest possible dimensions, the opening angle of the lens focussing the light of the lighting device as possible be chosen large. However, this has the disadvantage that the possible measuring range of Facility is reduced. If namely the height of the surface to be measured Subject to variation, the distance between the dispersive also changes Surface and the focusing lens, so that the light spot loses focus the more, the further the area to be measured deviates from its target position. The Adjustment of the measuring lens with variations in the size to be measured falsified. Furthermore, every accidental change in the mutual positions of the measuring objective has and the lighting device have an influence on the lilXresultue (ler measurement. The reason for this is that the actual measured parameter does not directly reflect the altitude of the light spot, but its lateral position in the horizontally arranged image plane is.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß diese Schwierigkeiten durch eine geeignete Wahl der gegenseitigen Anordnungen des Beleuchtungsbündels und des Meßobjektivs praktisch ganz ausgeschaltet werden konnten, wodurch Messungen höchster Genauigkeit mit großen Geschwindigkeiten durchführbar sind. Erfindungsgemäß haben Variationen in der Höhenlage der den Lichtfleck aufnehmenden Fläche zur Folge, daß der Lichtfleck sich senkrecht in bezug auf die optische Achse des Meßobjektivs verschiebt, so daß die Einstellung des Meßobjektivs erhalten bleibt. Ferner wird der dehtfleck durch das Meßobjektiv unter der gleichen schwac}ten Neigung wahrgenommen, wie die Neigung des Lichtbündels auf die Bezugsrichtung, so daß sein Breite vermindert erscheint. Es genügt, daß das der Beleuchtungseinrichtung zugeordnete optische System einen schwachen öffnungswinkel aufweist, so daß die Einrichtung einen verhältnismäßig großen Meßbereich von mehreren Zehntel Millimeter beherrschen kann, wobei die Meßgenauigkeit einige /um beträgt.Advantages of the invention The arrangement according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that these difficulties by a suitable choice of the mutual arrangements of the lighting beam and the measuring lens could practically be completely switched off, whereby measurements highest accuracy can be carried out at high speeds. According to the invention result in variations in the height of the surface receiving the light spot, that the light spot is perpendicular with respect to the optical axis of the measuring objective postpones so that the setting of the measuring lens is retained. Furthermore, the spot is made under the same weak inclination by the measuring lens perceived as the inclination of the light beam on the reference direction so that its Width appears reduced. It is sufficient that the associated with the lighting device optical system has a weak opening angle, so that the device master a relatively large measuring range of several tenths of a millimeter can, whereby the measurement accuracy is a few / µm.

Flache Gegenstände, wie z.B. ebene Scheiben können automatisch und serienmäßig gemessen und durch eine Sortiereinrichtung entsprechend dem Ergebnis der Messung in verschiedene Fächer verteilt werden.Flat objects, such as flat panes, can automatically and measured in series and by a sorting device according to the result the measurement can be divided into different subjects.

Besonders vorteilhaft ist ferner, daß durch die erfindungsgemäße Meßeinrichtung automatische Messungen an Teilen durchgeführt werden kfitlnen, die sehr empfindliche Oberflächen besitzen. Dicke Messung erfolgt optoelektronisch, d.h. ohne daß die Oberflächen durch irgendeinen materiallen Körper berührt werden und ohne daß irgendein Teil der Einrichtung bewegt werden soll.It is also particularly advantageous that the measuring device according to the invention Automatic measurements can be performed on parts that are very sensitive Own surfaces. Thickness is measured optoelectronically, i.e. without the Surfaces are touched by any material body and without any Part of the facility is to be moved.

Die große Präzision, welche im ganzen Meßbereich erhalten bleibt, ergibt sich aus der Tatsache, daß die tatsächliche Lage des Lichtflecks in bezug auf die Normale der zu beobachtenden Fläche direkt gemessen wird und daß der auf die Bildebene projizierte Lichtfleck mit einer stark verminderten Größe erscheint, wobei beide Tatsachen durch die Wahl der Winkel des Bündels und der Objektivachse zueinander sowie in bezug auf die Flächennormale bedingt werden.The great precision, which is retained in the entire measuring range, results from the fact that the actual position of the light spot in relation to is measured directly on the normal of the area to be observed and that the on the projected light spot appears with a greatly reduced size, taking both facts through the choice of the angle of the beam and the lens axis to each other as well as in relation to the surface normals.

Die Linearität über einen großen Bereich (mehrere Zehntel-Millimeter) vereinfacht die Berechnung z.B.- der Dicke der Scheiben in der Doppelmeßkopf-Anordnung gemäß Fig. 3.The linearity over a large area (several tenths of a millimeter) Simplifies the calculation of e.g. the thickness of the slices in the double measuring head arrangement according to FIG. 3.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Meßeinrichtung möglich. Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung angegeben.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the measuring device specified in the main claim possible. Advantages are given in the following description of the invention.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die schematische Anordnung der Meßeinrichtung, Fig. 2 eine Darstellung über den Verlauf des Lichtbündels im Bereich des Lichtflecks auf der Oberfläche, Fig. 3 eine zweite Aiisführungsform mit welcher direkte Messungen der Scheibendicke möglich sind, und Fig. 4 eine schematische Darntellung bei schräger Lage eines Prüflinge.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It shows Fig. 1 shows the schematic arrangement of the measuring device, FIG. 2 shows a representation of the Course of the light beam in the area of the light spot on the surface, FIG. 3 a second embodiment with which direct measurements of the pane thickness are possible and FIG. 4 shows a schematic representation with a test object in an inclined position.

Die in Fig. 1 dargestellte Meßeinrichtung besteht aus einem mit Führungs- und Steuermitteln ausgerüsteten Tisch 1, einer Beleuchtungseinrichtung 2 und einer Meßeinrichtung 7. Auf dem Tisch 1 werden die zu messenden Gegenstände, wie z.B. kleine Scheiben 4 von ca. 1 mm Dicke und einigen mm Durchmesser, entlang einer waagrechten Bahn 14 geführt. Förderglieder 5, die-in einem Spalt bewegbar angeordnet sind, lassen die Scheiben 4-auf der Bahn 14 gleiten. Die Einzelheiten der Tischanordnung sowie der Steuermittel sind nier nicht näher dargestellt. Die aus einem Vorrat kommenden Scheiben 4 können mit einem Takt von einigen Stücken pro Sekunde auf der Bahn 14- geführt werden.The measuring device shown in Fig. 1 consists of a guide with and control means equipped table 1, a lighting device 2 and a Measuring device 7. On the table 1, the objects to be measured, e.g. small disks 4 approx. 1 mm thick and a few mm in diameter, along a horizontal line Track 14 out. Conveyor links 5 which are arranged to be movable in a gap the disks 4 slide on the track 14. The details of the table arrangement as well the control means are not shown in detail. The ones coming from a supply Discs 4 can be moved on track 14- at a rate of a few pieces per second. be guided.

Die Beleuchtungseinrichtung 2 besteht aus einer Lichtquelle 6 und aus einem optischen System 7. Sie sendet ein Lichtbündel 9 aus, das unter einem spitzen Winkel in bezug auf die Normale zur Scheibenoberfläche, d.h.The lighting device 2 consists of a light source 6 and from an optical system 7. It sends out a bundle of light 9, which under a acute angle with respect to the normal to the disc surface, i.e.

zur Tischebene geneigt ist. Dieser Winkel zu beträgt vorzugsweise ungefähr 150. Durch das optische System 7 wird auf der Oberfläche einer sich auf der Bahn 14 befindlichen Scheibe 4 ein Lichtfleck 10 gebildet. Die Lichtquelle 6 besteht vorzugsweise aus einer Laserdiode deren lichtemittierenden Fläche länglich und rechteckig ist mit ungefähr 0,2 mm in der Länge und 3.10 3 mm in der Breite.is inclined to the table plane. This angle to is preferably about 150. Through the optical system 7 a The disc 4 located on the web 14 forms a light spot 10. The light source 6 preferably consists of a laser diode whose light-emitting surface is elongated and is rectangular at about 0.2 mm in length and 3.10 3 mm in width.

Hierdurch hat der durch das optische System 7 auf der Oberfläche 4a der Scheibe 4 gebildete Lichtfleck 10 eine entsprechende rechteckige Form, wobei die Längsseite senkrecht in bezug auf die durch die Achsen des Bündels 9 und des Objektivs 11 bestimmten Ebene und die Querseite parallel zu dieser Ebene gerichtet ist. Durch die Orientierung der Laserdiode erscheint die Breite des Lichtflecks aus der Achse 8 betrachtet am kleinsten.This has the effect of the optical system 7 on the surface 4a the disc 4 formed light spot 10 has a corresponding rectangular shape, wherein the long side perpendicular with respect to that through the axes of the bundle 9 and the Lens 11 specific plane and the transverse side directed parallel to this plane is. The width of the light spot appears due to the orientation of the laser diode smallest when viewed from axis 8.

In der Fig. 1 werden von der Meßeinrichtung 3 nur das Objektiv 11 und der in der Bildebene gelegene Schirm 12 dargestellt. Letzter besteht aus einer Reihe von parallel angeordneten lichtempfindlichen Detektoren 13, z.B. Fotodioden von einigen Zehntel Millimeter Länge und ca.In FIG. 1, only the objective 11 of the measuring device 3 and the screen 12 located in the image plane is shown. The latter consists of one Series of light-sensitive detectors 13, for example photodiodes, arranged in parallel a few tenths of a millimeter in length and approx.

25 /um in der Breite. Die von den Dioden 13 ausgehenden Signale werden durch elektrische Verbindungen an einen nicht mehr dargestellten Mikrocomputer geleitet.25 / µm in width. The signals emanating from the diodes 13 are passed through electrical connections to a microcomputer, no longer shown.

Eine Bedingung zur Messung der Höhe der Oberfläche 4a an den Scheiben 4 ist, daß diese Oberflächen mindestens teilweise das auf sie einfallende Licht zerstreuen. Der Lichtfleck 10 kann somit unter irgendeinem Winkel beobachtet werden. Die Achse 8 der Meßeinrichtung 3 wird jedoch mit Vorzug nahezu senkrecht in bezug auf die Richtung des Lichtbündels 9 gerichtet. Der Winkel zwischen Scheibenebene und Achse 8 der Meßeinrichtung 3 beträgt somit ebenfalls ungefähr 150. In zwei Hinsichten ist dieser Wert von Vorteil: Erstens hat er zur Folge, daß die Breite des in der Bildebene entstehenden Bildes des Lichtflecks 10 vermindert erscheint (Fig. 2).A condition for measuring the height of the surface 4a on the disks 4 is that these surfaces at least partially absorb the light incident on them disperse. The light spot 10 can thus be observed at any angle. The axis 8 of the measuring device 3 is but with preference almost directed perpendicularly with respect to the direction of the light beam 9. The angle between Disk plane and axis 8 of the measuring device 3 is thus also approximately 150. This value is advantageous in two respects. First, it has the effect that the width of the image of the light spot 10 produced in the image plane is reduced appears (Fig. 2).

Das Breitenverhältnis der ankommenden Bündel m und der vom Objektiv aufgenommenen Bündel n wird durch folgende Beziehung wiedergegeben: n = m . tg e Die Genauigkeit der Messung wird verbessert, da die Messung der Höhenlage der zu messenden Oberfläche in der Bestimmung der Mitte oder des Schwerpunktes des Bildes des Lichtfleckes 10 besteht. Diese Bestimmung ist desto genauer, je schmäler dieses Bild ist. Dies ist der Fall bei kleinem Winkel O . Zum anderen bewirkt der kleine Winkel 6 , daß die Lage des auf der Gegenstandsoberfläche gebildeten Lichtflecks in bezug auf die Objektivachse verhältnismäßig wenig von der Lage oder Ausrichtung der Beleuchtungseinrichtung abhängt. Deshalb braucht die Beleuchtungseinrichtung keine übermäßig starke Stabilität in bezug auf die Meßeinrichtung 3 zu haben. Dies folgt aus der Tatsache, daß der Lichtfleck sich bei änderung der Lage der zu messenden Oberfläche senkrecht zur Objektivachse verschiebt, so daß diese Verschiebung direkt gemessen wird, während seitliche Verschiebungen des Lichtflecks auf der beobachtenden Oberfläche einen kleinen Einfluß auf die Lage des Bildes in der Bildebene haben.The ratio of the width of the incoming bundle m and that of the lens recorded bundle n is represented by the following relationship: n = m. tg e The accuracy of the measurement is improved as the measurement of the altitude of the too measuring surface in determining the center or center of gravity of the image of the light spot 10 consists. This determination is more precise, the narrower it is Image is. This is the case with a small angle O. On the other hand, the little one causes Angle 6, that the position of the light spot formed on the object surface relatively little of the position or orientation with respect to the lens axis depends on the lighting device. Therefore the lighting device needs not having an excessively strong stability with respect to the measuring device 3. this follows from the fact that the light spot changes when the position of the to be measured changes Surface shifts perpendicular to the lens axis, so this shift is direct is measured while lateral shifts of the light spot on the observing Surface have a small influence on the position of the image in the image plane.

Die Anordnung der Objektivachse 8 senkrecht auf der Lichtbündelachse 9 hat den Vorteil, daß das in der Bildebene entstehende Bild des Lichtflecks 10 immer gleich scharf abgebildet wird, unabhängig davon, in welcher Ebene sich die Oberfläche 4a der Scheibe 4 befindet. Im ganzen Meßbereich, der z.B. - 0,1 mm betragen kann, entsteht in der Bildebene ein gleich scharfes Bild des Lichtflecks.The arrangement of the objective axis 8 perpendicular to the light beam axis 9 has the advantage that this is in the image plane resulting image of the Light spot 10 is always imaged with the same sharpness, regardless of which one The surface 4a of the disk 4 is flat. In the entire measuring range, e.g. - 0.1 mm, an equally sharp image of the light spot is created in the image plane.

Bei nicht senkrechter Zuordnung der beiden Lichtachsen könnte zwar die Schärfe des Bildes im ganzen Meßbereich dadurch erhalten bleiben, daß der Schirm etwas geneigt auf der Obaektivachse 8 8 angeordnet wäre, die Meßskala wäre jedoch in diesem Fall nicht mehr linear. Eine Abweichung des Winkels von + 10 ist jedoch zulässig.In the case of a non-perpendicular assignment of the two light axes, it could be the sharpness of the image in the entire measurement area is retained by the fact that the screen would be arranged somewhat inclined on the Obaektivachse 8 8, but the measuring scale would be in this case no longer linear. However, a deviation of the angle from + 10 is permissible.

Die Aufnahme des Lichtflecks 10 durch Meßeinrichtung 3 beeinflußt auf dem Schirm 12 mehrere Fotodioden 13. Bei Aussendung von pulsierendem Licht der Laserdiode 6 wird die Lage des Schwerpunktes des Bildes auf dem Schirm 12 durch einen Mikrocomputer ermittelt. Dies erfolgt durch Berechnung des Mittelwertes der an den Mikrocomputer durch die Detektoren herausgegebenen -Signale. Die Höhe des Lichtflecks auf dem Tisch (Fig. 2) und somit die Dicke der Scheibe wird mit z.B. + 5 /um gerechnet. Während die Scheibe 4 unter der Beleuchtungseinrichtung 2 entlang fährt, können mehrere Lichtimpulse der Laserdiode ausgestrahlt werden. Die Höhe der Oberfläche 4a wird somit an verschiedenen Orten gemessen, wobei der Computer dann den Mittelwert der an einer gleichen Scheibe erfolgten Messungen erstellen kann. Die Meßergebnisse können angezeigt, aufgeschrieben oder gespeichert werden.The recording of the light spot 10 by the measuring device 3 is influenced on the screen 12 several photodiodes 13. When emitting pulsating light of the Laser diode 6 will determine the location of the center of gravity of the image on screen 12 detected by a microcomputer. This is done by calculating the mean of the signals issued to the microcomputer by the detectors. The amount of the Light spot on the table (Fig. 2) and thus the thickness of the disc is determined with e.g. + 5 / calculated around. While the disc 4 under the lighting device 2 along several light pulses can be emitted by the laser diode. The height of the surface 4a is thus measured at different locations, the computer then take the mean of the measurements made on the same pane can. The measurement results can be displayed, written down or saved.

Sie können auch direkt eine Sortiereinrichtung betätigen, die die Scheiben 4 in verschiedene Fächer in Abhängigkeit ihrer Dicke verteilt.You can also operate a sorting device directly, which the Disks 4 distributed in different compartments depending on their thickness.

Eine Messung nach dem zuvor genannten Prinzip kann theoretisch durch zwei Faktoren verfälscht werden: Die Scheibe 4 könnte die Führungsbahn 14 mit leichter Neigung passieren; zum anderen könnte die Scheibe nicht ganz auf der Unterlage der Bahn 14 aufliegen (Fig. 4). Beide Störungen könnten durch vorhandene Staubpartikel auf der Bahn 14 verursacht sein. Entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Anordnung kann dieser Nachteil nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung behoben werden. Dies geschieht durch symmetrische Anordnung von je zwei Beleuchtungseinrichtungen 2a, 2b sowie zwei Meßeinrichtungen 3a, 3b, wobei die Beleuchtungseinrichtung 2b und die Meßeinrichtung 3b unterhalb des Tisches 1 angeordnet sind und die untere Fläche 4b messen. Die Höhen der beiden Oberflächen 4a und 4b der Scheibe 4 werden somit separat gemessen. Aus der Addition der beiden Meßergebnisse wird die Dicke der Scheibe direkt berechnet. Jede Meßeinrichtung mißt die Höhenlage einer Seite der Scheibe. Die Addition der beiden Höhen ergibt die Dicke der Scheibe.A measurement according to the aforementioned principle can theoretically be carried out two factors are falsified: the disk 4 could easily interfere with the guideway 14 Slope pass; on the other hand, the disc might not be entirely on the document the web 14 rest (Fig. 4). Both disturbances could be due to the presence of dust particles be caused on the track 14. Corresponding to the arrangement shown in FIG this disadvantage can be eliminated according to a further embodiment of the invention. This is done by a symmetrical arrangement of two lighting devices 2a, 2b and two measuring devices 3a, 3b, the lighting device 2b and the measuring device 3b are arranged below the table 1 and the lower Measure area 4b. The heights of the two surfaces 4a and 4b of the disc 4 become thus measured separately. The addition of the two measurement results gives the thickness calculated directly from the disc. Each measuring device measures the height of one side the disc. The addition of the two heights gives the thickness of the pane.

Die in Fig. 4 dargestellte durch irgendwelche Fehler hervorgerufene (z.B. Verunreinigungen) schräge Anordnung der Scheibe 4 auf der Bahn 14 bewirkt nunmehr, daß die Meßeinrichtung den Wert der Distanz II' angibt. Dieser Fehler kann, muß aber nicht bei der Messung vorhanden sein. Das Verhältnis dieser Distanz zur wahren Dicke e wird wiedergegeben durch folgende Beziehung: II' = 1 e cos d wobei o( der'.Winkel zwischen der Tischebene 14 und Werkstückebene 4a ist. Der Meßfehler erreicht 0,5 /um für eine Dicke e von 1 mm, bei einem Winkel (p = 1,80.The one shown in Fig. 4 caused by any errors (e.g. impurities) inclined arrangement of the disc 4 on the track 14 causes now that the measuring device indicates the value of the distance II '. This error can but does not have to be present during the measurement. The ratio of this distance to the true thickness e is given by the following relationship: II '= 1 e cos d where o (is the angle between the table plane 14 and the workpiece plane 4a. The measurement error reaches 0.5 / µm for a thickness e of 1 mm, at an angle (p = 1.80.

Eine Voraussetzung zur Anordnung gemäß Fig. 3 ist natürlich, daß die Lichtflecken auf beiden Oberflächen 4a, 4b koaxial sind. Mit der Anordnung nach Fig. 3 sind die Ergebnisse der Messung unabhängig von dem Einfluß des Tisches und der Steuervorrichtung. Es könnten somit auch Teile gemessen werden, die nicht genau geführt sind.A prerequisite for the arrangement according to FIG. 3 is of course that the Light spots on both surfaces 4a, 4b are coaxial. With the arrangement according to Figure 3 is the results the measurement regardless of the influence of the table and the control device. Parts could therefore also be measured which are not precisely guided.

Man könnte z.B. die Teile nacheinander in einem Schacht oder einer geneigten Rinne zum Fallen bringen, wobei die Messung während des Falles erfolgen würde.For example, you could put the parts one after the other in a shaft or a make the inclined gutter fall, taking measurements as it falls would.

Claims (1)

Ansprüche 1. Optische Meßeinrichtung zur Messung der Lage einer ebenen lichtzerstreuenden Fläche eines Gegenstandes längs einer Normalen zu dieser Fläche, mit einer ein Lichtbündel erzeugenden Beleuchtungseinrichtung, die auf der genannten Fläche einen Lichtfleck abbildet und mit einer auf den Lichtfleck gerichteten Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet daß die Achsen des Lichtbndels (9) in bezug auf eine Bezugsrichtung (15) schwach geneigt, die optische Achse (8) der Meßeinrichtung (3) in einem annähernd rechten Winkel zur Achse des LichtbV.ndels (9) gerichtet ist, und daß in der Bildebene (12) des Meßobjektivs (11) Fotodetektoren (13) angeordnet sind die die Höhenlage des Bildes des Lichtflecks (10) wahrnehmen 2 Meßeinrichtung, insbesondere zur Messung der Dicke von planparallelen Gegenständen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Messung Führungsmittel (5, 14) vorgesehen sind, die die planparallelen Gegenstände (.4) an der Beleuchtungseinrichtung (2) und der Meßeinrichtung (3) derart vorbeiführen, daß die Normale zur Oberfläche (4a, 4b) des Gegenstandes (4) annähernd parallel zu der vorbestimmten Bezugsrichtung (15) gerichtet ist. Claims 1. Optical measuring device for measuring the position of a plane light-diffusing surface of an object along a normal to this surface, with a lighting device generating a light beam, which is based on said Surface depicts a light spot and with a measuring device directed at the light spot, characterized in that the axes of the light beam (9) with respect to a reference direction (15) slightly inclined, the optical axis (8) of the measuring device (3) in an approximate is directed at right angles to the axis of the LichtbV.ndels (9), and that in the image plane (12) of the measuring lens (11) photodetectors (13) are arranged which indicate the altitude the image of the light spot (10) perceive 2 measuring device, in particular for measurement the thickness of plane-parallel objects according to claim 1, through this characterized in that guide means (5, 14) are provided for continuous measurement which are the plane-parallel objects (.4) on the lighting device (2) and pass the measuring device (3) in such a way that the normal to the surface (4a, 4b) of the object (4) approximately parallel to the predetermined reference direction (15) is directed. 3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsrichtung (15) die Normale auf der Oberfläche (4a, 4b) des Gegenstandes (4) ist.3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that that the reference direction (15) is the normal on the surface (4a, 4b) of the object (4) is. 4. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Lichtbündels (9) senkrecht zur optischen Achse (8) der Meßeinrichtung (3) steht.4. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the axis of the light beam (9) is perpendicular to the optical axis (8) of the measuring device (3) is. 5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Achse des Lichtbündels (9) gegenüber der Bezugsrichtung (15) 10 bis 200 und insbesondere 150 beträgt 6. Meßeinrichtung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (6) als Laserdiode mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist und mit einem optischen System mit kleinem Öffnungswinkel zusammenwirkt.5. Measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the inclination of the axis of the light beam (9) with respect to the reference direction (15) 10 to 200 and in particular 150 is 6. Measuring device according to claim 15 thereby characterized in that the lighting device (6) as a laser diode with a rectangular Cross-section is formed and with an optical system with a small opening angle cooperates. 7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (1) mit Mitteln zur geradlinigen Führung der sich parallel zur Tischebene fortbewegenden Gegenstände ausgerüstet ist.7. Measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the table (1) with means for rectilinear guidance which is parallel to the table plane moving objects is equipped. 8. Optische Meßeinrichtung zur Messung der Dicke an planparallelen Gegenständen mit lichtzerstreuenden Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei symmetrisch zueinander angeordnete Beleuchtungseinrichtungen (2a, 2b) s-owie Meßeinrichtungen (3a, 3b), vorgesehen sind, wobei die optischen Achsen der beiden Einrichtungen senkrecht aufeinander stehen und die Achse der Lichtbündel (9a, 9b) mit der Normalen auf der Oberfläche (4a, 4b) des Gegenstandes (4) einen spitzen Winkel ö einschließt, daß in den Bildebenen (12a, 12b) der Meßobjektive (11a, llb) Fotodetektoren (13) angeordnet sind, deren auf genommene Meßsignale in einem Computer zur Angabe der Dicke des Gegenstandes (4) verarbeitet werden.8. Optical measuring device for measuring the thickness of plane-parallel Objects with light-diffusing surfaces, characterized in that each two lighting devices (2a, 2b) arranged symmetrically to one another, s-owie Measuring devices (3a, 3b) are provided, the optical axes of the two Bodies are perpendicular to each other and the axis of the light bundles (9a, 9b) with the normal on the surface (4a, 4b) of the object (4) a pointed Angle δ includes that in the image planes (12a, 12b) of the measuring objectives (11a, 11b) Photodetectors (13) are arranged, whose measurement signals are recorded in a computer to indicate the thickness of the object (4) are processed.
DE19782850092 1978-11-18 1978-11-18 Optical device to measure surface position - uses laser diode spot source on surface which is sensed by height Withdrawn DE2850092A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19782850092 DE2850092A1 (en) 1978-11-18 1978-11-18 Optical device to measure surface position - uses laser diode spot source on surface which is sensed by height

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19782850092 DE2850092A1 (en) 1978-11-18 1978-11-18 Optical device to measure surface position - uses laser diode spot source on surface which is sensed by height

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2850092A1 true DE2850092A1 (en) 1980-05-29

Family

ID=6055021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19782850092 Withdrawn DE2850092A1 (en) 1978-11-18 1978-11-18 Optical device to measure surface position - uses laser diode spot source on surface which is sensed by height

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2850092A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3640159A1 (en) * 1985-11-25 1987-05-27 Matsushita Electric Works Ltd OPTICAL SHIFT MEASURING DEVICE
DE4342212C1 (en) * 1993-12-10 1995-05-24 Daimler Benz Aerospace Ag Optical measurement arrangement
DE19707937A1 (en) * 1997-02-27 1998-09-03 Robotec Geraberg Gmbh Workpiece surface testing method for parallel, flat parts
WO2003002936A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-09 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for optically monitoring thickness
US6690474B1 (en) 1996-02-12 2004-02-10 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for surface contour measurement

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2110374A1 (en) * 1971-03-04 1972-09-07 Vni I P Ki Metall Mash Method and device for determining the cross-sectional dimensions of moving rolling stock
DE2602865A1 (en) * 1975-01-29 1976-08-05 Centre Rech Metallurgique Method of measuring slab thicknesses - involves reflecting part of light beam to produce a triangular path

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2110374A1 (en) * 1971-03-04 1972-09-07 Vni I P Ki Metall Mash Method and device for determining the cross-sectional dimensions of moving rolling stock
DE2602865A1 (en) * 1975-01-29 1976-08-05 Centre Rech Metallurgique Method of measuring slab thicknesses - involves reflecting part of light beam to produce a triangular path

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3640159A1 (en) * 1985-11-25 1987-05-27 Matsushita Electric Works Ltd OPTICAL SHIFT MEASURING DEVICE
DE4342212C1 (en) * 1993-12-10 1995-05-24 Daimler Benz Aerospace Ag Optical measurement arrangement
US6690474B1 (en) 1996-02-12 2004-02-10 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for surface contour measurement
US6952270B2 (en) 1996-02-12 2005-10-04 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for surface contour measurements
US7242484B2 (en) 1996-02-12 2007-07-10 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for surface contour measurement
DE19707937A1 (en) * 1997-02-27 1998-09-03 Robotec Geraberg Gmbh Workpiece surface testing method for parallel, flat parts
WO2003002936A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-09 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for optically monitoring thickness
US6937350B2 (en) 2001-06-29 2005-08-30 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for optically monitoring thickness

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3037622C2 (en) Device for determining surface quality
DE3428593C2 (en)
DE2620091A1 (en) MEASURING SYSTEM FOR DETERMINING THE CONTOUR OF THE SURFACE OF AN OBJECT
EP0367924A2 (en) Procedure and apparatus for determing the position of a seam for laser welding
DE3607244C2 (en)
DE2521618B1 (en) Device for measuring or setting two-dimensional position coordinates
DE1930111B2 (en) Optical device for measuring the movement of parts moving in relation to one another
DE3211928C2 (en)
DE2554086A1 (en) Scanning and location method for edges - uses microscope objective movable relative to surface containing edges
DE19651737C2 (en) Device for measuring the degree of inclination of a lens
DE69421649T2 (en) Optical testing device for the filling of cigarettes
DE2850092A1 (en) Optical device to measure surface position - uses laser diode spot source on surface which is sensed by height
DE3200508C2 (en)
DE2650422C2 (en) Distance measuring device
DE3786034T2 (en) POSITION SENSOR.
DE3621567A1 (en) WITH REFLECTED LIGHT WORKING SURFACE ROUGHNESS ANALYZER
DE7700701U1 (en) ADJUSTMENT DEVICE OF FLAT GLASS PLATES TOGETHER
CH651528A5 (en) PHOTOELECTRICAL MEASURING DEVICE FOR ELECTRONIC THREAD CLEANERS.
DE3311945C2 (en) Device for contactless measurement of angles
DE3504894C2 (en)
WO1992006388A1 (en) Optical device, especially for measuring the speed of a moving surface by means of a measuring light beam from a laser
DE1548212C2 (en) Measuring device for the non-contact determination of the height, the parallelism and the symmetry of the upper edge line of a continuous body
DE4445535A1 (en) Optical sensor for measuring distance
DE2718040C3 (en) Device for displaying and quickly measurable detection of bumps present in a distance interval of a body as well as their statistical distribution in the distance interval
DE1207640B (en) Device for photoelectrically determining the position of an object that can be adjusted with respect to a reference position

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee