DE3232885A1 - METHOD FOR AUTOMATICALLY INSPECTING SURFACES - Google Patents

METHOD FOR AUTOMATICALLY INSPECTING SURFACES

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DE3232885A1
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Gerhard Dr. 7030 Böblingen Benz
Eberhard 7147 Eberdingen Lohner
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Description

R. 1 G υ J tR. 1 G υ J t

21.7-1982 Rs/Hra21.7-1982 Rs / Hra

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Verfahren zur automatischen Prüfung von Oberflächen Stand der Technik Process for the automatic testing of surfaces State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum automatischen Prüfen von Oberflächen nach der Gattung des Hauptanspruches. Die Mehrzahl der bekannten Verfahren und Geräte dieser Art arbeiten auf optischem Wege, indem das andersartige Reflexionsvermögen der Fehlerstelle überwiegend bei Beleuchtung mit inkohärentem weißem Licht im Hellfeld durch geeignete Detektorsysteme wie Lichtleiteranordnungen mit nachgeschalteten Einzelempfängern, Liniensensoren oder Kameras erfaßt wird. Die Signaländerung durch Kratzer und ähnliche Oberflächenunregelmäßigkeiten beträgt bei der Messung mit solchen Geräten in der Regel nur wenige Prozent, so daß eine aufwendige Signalverarbeitung notwendig ist, wobei insbesondere längerperiodische, natürliche Reflexionsschwankungen der Oberfläche kompensiert werden müssen.The invention is based on a method for the automatic testing of surfaces according to the preamble of the main claim. The majority of the known methods and devices of this type operate optically by the different Reflectivity of the point of failure predominantly when illuminated with incoherent white light in the bright field by means of suitable detector systems such as light guide arrangements with downstream individual receivers, line sensors or cameras are detected. The change in signal caused by scratches and similar surface irregularities amounts to Measurement with such devices usually only a few percent, so that complex signal processing is necessary, in particular, longer-period, natural reflection fluctuations of the surface are compensated have to.

; ν 18031; ν 18031

Weiterhin ist es bekannt, für Oberflächeninspektionen insbesondere von Materialbahnen (z.B. Bleche, Papiere, Textilien), Laser-Abt ast einrichtungen einzusetzen, die entweder nur die Oberflächenprüfung im Hellfeld oder in einem eingeschränkten Bereich des Dunkelfeldes erlauben.It is also known for surface inspections in particular of material webs (e.g. sheet metal, paper, textiles), use laser scanning devices that either only perform surface testing in the bright field or in a restricted area of the dark field.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung zum automatischen Prüfen von Oberflächen haben demgegenüber den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln präzise Angaben über den Ort, die Winkelausrichtung und den Betrag eines Oberflächenfehlers auf einem Werkstück gemacht werden können. Dies wird möglich durch eine gleichzeitige Messung im Hellfeld und im Dunkelfeld, wobei die Dunkelfeldmessung winkelaufgelöst durchgeführt wird. Das von einem Oberflächenfehler gestreute Licht hat insbesondere dann eine ausgeprägte Bichtungsstruktur - welche im übrigen senkrecht zur Winkellage der Oberflächenbeschädigung ausgerichtet ist - wenn die Äbrasterung der Oberfläche mit kohärentem Laserlicht hoher Leuchtdichte und großer Ortsauflösung durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Detektorelemente die durch eine Linse erzeugte Fouriertransformierte des von der bestrahlten Oberfläche erzeugten Beugungsbildes erfassen, welches bezüglich unterschiedlicher Positionen des Laserstrahles auf der Oberfläche verschiebungsinvariant ist. Das bedeutet bekanntlich, daß unabhängig vom Auftreffpunkt des Laserstrahles auf der Werkstückoberfläche gleichartige Oberflächenbeschädigungen (z.B. Kratzer mit gleicher Tiefe und Winkelorientierung) dieselbe Beugungsfigur am selben Ort in der Brennebene der benützten Linse erzeugen.The method according to the invention and the associated device for automatic testing of surfaces have the advantage that with simple means precise information about the location, angular orientation, and amount of a surface flaw can be made on a workpiece. this will possible through a simultaneous measurement in the bright field and in the dark field, the dark field measurement being carried out with angle resolution will. The light scattered by a surface defect then has, in particular, a pronounced layer structure - which otherwise perpendicular to the angular position of the surface damage - if the fraying of the surface with coherent Laser light of high luminance and high spatial resolution is carried out. It is particularly advantageous if the detector elements capture the Fourier transform generated by a lens of the diffraction image generated by the irradiated surface, which is shift-invariant with respect to different positions of the laser beam on the surface. As is well known, this means that regardless of the point of incidence of the laser beam on the workpiece surface, similar Surface damage (e.g. scratches with the same depth and angular orientation) the same diffraction figure in the same place generate in the focal plane of the lens used.

Wenn zur Signalverarbeitung das in das Dunkelfeld gestreute Licht analysiert wird, werden Oberflächenaussparungen,wie Bohrungen und Eillen, bei der Auswertung ohne aufwendige Rechenverfahren automatisch diskriminiert. Eventuelle, nichtIf the light scattered into the dark field is analyzed for signal processing, surface gaps such as Bores and grooves, automatically discriminated in the evaluation without complex calculation processes. Eventual, not

8 08 0

als fehlerhaft anzusehende Kantenabflachungen können aus der Symrnetrieeigenschaft des von der Werkstückoberfläche gestreuten Lichtes ermittelt werden. Macken, Kratzer u.a. ergeben eine Streukeule im Dunkelfeld, welche bezüglich des Hellfeldreflexes symmetrisch ist. Bei Kantenabflachungen ist die Streukeule sehr stark unsymmetrisch.Flattened edges that are to be regarded as faulty can be found in the Symmetry property of the light scattered by the workpiece surface can be determined. Quirks, scratches, etc. result in a Scattering lobe in the dark field, which is symmetrical with respect to the bright field reflection. In the case of flattened edges, the scattering lobe is very unsymmetrical.

Zusätzlich zu dem Dunkelfeldsignal kann auch das Hellfeldsignal analysiert werden, entweder isoliert oder in Verknüpfung mit der Dunkelfeldmessung. Dadurch können bestimmte Oberflächenfehler, wie Lunker oder Risse, ebenfalls erkannt werden oder kann allgemein der optische Kontrast noch weiter gesteigert werden.In addition to the dark-field signal, the bright-field signal can be analyzed, either in isolation or in conjunction with the dark field measurement. This can cause certain surface defects, such as voids or cracks, can also be recognized or the optical contrast can generally be increased even further.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es möglich, Oberflächen berührungslos mit großem Auflösungsvermögen zu prüfen. Das Verfahren ist mit wenig Aufwand technisch zu realisieren und erlaubt in besonders einfacher Weise eine Automatisierung, welche insbesondere bei der Überprüfung von Serienprodukten erhebliche Kosteneinsparungen ermöglicht.With the method according to the invention it is possible to produce surfaces to be tested without contact with a high resolution. The process can be technically implemented with little effort and allows automation in a particularly simple manner, which is particularly important when checking series products enables significant cost savings.

Durch die in den UnteranSprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtungen möglich. Besonders zweckmäßig und leicht realisierbar wird das Verfahren bei Verwendung eines teildurchlässigen Spiegels, welcher es ermöglicht, einerseits einen oszillierenden Strahl über die Oberfläche eines ruhenden Werkstückes zu leiten und welcher andererseits das von der Werkstückoberfläche zurückgeworfene Licht zur Auswerteeinrichtung durchläßt. Hierdurch kann die Anordnung besonders einfach aufgebaut werden.The measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the method specified in the main claim and the associated devices possible. The method is particularly expedient and easy to implement when using a partially transparent mirror, which makes it possible on the one hand to direct an oscillating beam over the surface of a stationary workpiece and which on the other hand allows the light reflected from the workpiece surface to pass through to the evaluation device. As a result, the arrangement can be constructed in a particularly simple manner.

Weiterhin hat es sich als sehr zweckmäßig erwiesen, wenn der Laserstrahl scharf gebündelt auf die zu prüfende Werkstückoberfläche auftrifft, was durch eine Fokussierungslinse im Strahlengang des einfallenden Laserlichtes erreicht wird. Vorzugsweise wird hierbei ein Laserstrahl, welcher ursprünglich einen Strahldurchmesser von ca. 1 mm aufweist, derart fokussiert,Furthermore, it has proven to be very useful if the laser beam is sharply focused on the workpiece surface to be tested occurs, which is achieved by a focusing lens in the beam path of the incident laser light. A laser beam, which originally has a beam diameter of approx. 1 mm, is preferably focused in such a way that

I fl Ω ^I fl Ω ^

I G U O jIGU O j

daß sein Strahldurchmesser beim Auftreffen auf der zu prüfenden Oberfläche nur noch etwa 0,1 mm beträgt.that its beam diameter when it hits the one to be tested Surface is only about 0.1 mm.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.Further details and advantageous developments of the method according to the invention and the associated device emerge from the subclaims in connection with the following description.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel anhand einer Anordnung zur Prüfung einer unbeweglichen, ebenen Werkstückoberfläche. The invention is shown schematically in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows an exemplary embodiment using an arrangement for testing an immovable, flat workpiece surface.

Beschreibung des AusführungsbeispielesDescription of the embodiment

In der Figur 1 ist mit 10 ein HeNe-Laser bezeichnet, dessen Strahl 11 über eine erste Linse 12, eine Spiegelanordnung 13, ein zweites Linsensystem \k und einen teildurchlässigen Spiegel 15 auf die zu prüfende Oberfläche 16 eines Werkstückes 17 auftrifft. An der Werkstückoberfläche 16 wird der Laserstrahl reflektiert und gestreut. Das zurückgeworfene, bei 18 schematisch angedeutete Licht durchsetzt den teildurchlässigen Spiegel 15 und trifft auf eine dritte Linse 19 und danach auf eine Detektorelementanordnung 21, welche von der dritten Linse 19 um den Betrag deren Brennweite f, entfernt ist. Zur Realisation segmentförmiger Empfangsflächen kann vor das Detektorelement 21 bei Bedarf ein Querschnittswandler 20 gesetzt werden. Für diesen Fall hat die Linse 19 die Brennweite f_, so daß sich die Eintrittsfläche des Querschnittwandlers ebenfalls in der Brennebene befindet.In the figure 1, 10 a HeNe laser referred to, the beam 11 through a first lens 12, a mirror array 13, a second lens system \ k and a partially transparent mirror 15 on the test surface 16 impinges a workpiece 17th The laser beam is reflected and scattered on the workpiece surface 16. The reflected light, indicated schematically at 18, passes through the partially transparent mirror 15 and strikes a third lens 19 and then a detector element arrangement 21 which is removed from the third lens 19 by the amount of its focal length f. To realize segment-shaped receiving surfaces, a cross-section converter 20 can be placed in front of the detector element 21 if necessary. In this case, the lens 19 has the focal length f_, so that the entry surface of the cross-section converter is also located in the focal plane.

Die Linsen 12, lh und 19 können einzelne Linsen oder Linsensysteme sein. Die Spiegelanordnung 13 besteht entweder aus einem einzelnen Spiegel zur linearen Abrasterung einer Werkstückoberfläche 16 oder aus einem System mit zwei oder mehrThe lenses 12, 1h and 19 can be individual lenses or lens systems. The mirror arrangement 13 consists either of a single mirror for linear scanning of a workpiece surface 16 or of a system with two or more

Spiegeln, mit denen der Laserstrahl 1.1 zur flächenhaften Abrasterung einer ebenen Werkstückoberfläche 16 in zwei verschiedenen Richtungen abgelenkt wird. Für den Fall, daß die Spiegelanordnung 13 aus 2 beweglichen Spiegeln besteht, wird die Linsenkombination 1U zweckmäßigerweise aus einer sphärischen und einer zylindrischen Linse lh a, b aufgebaut, damit die Kombination "\k für zwei aufeinander senkrecht stehende Austastungen der Linsenöffnung zwei unterschiedliche Brennweiten f_ und f' erhält. Der Spiegel, der den Lichtstrahl parallel zur Achse der Zylinderlinse ]h b auslenkt, steht dann im Brennpunkt mit der größeren Brennweite f?. Der Spiegel, der den Lichtstrahl senkrecht zur Achse der Zylinderlinse 1^b auslenkt, ist im Abstand der kürzeren Brennweite f' angeordnet. Das Reflexions-Transmissions-Verhältnis des Spiegels 15 beträgt vorzugsweise 50/50 %. Bei der Darstellung der Erfindung ist aus Gründen der Anschaulichkeit auf die Absorption der nicht verwerteten Lichtanteile nicht näher eingegangen .Mirrors with which the laser beam 1.1 is deflected in two different directions for the areal scanning of a flat workpiece surface 16. In the event that the mirror arrangement 13 consists of 2 movable mirrors, the lens combination 1U is expediently built up from a spherical and a cylindrical lens lh a, b so that the combination "\ k for two mutually perpendicular blanking of the lens opening two different focal lengths f_ and f receives'. the mirror which deflects the light beam parallel to the axis of the cylindrical lens] h b, is then available at the focal point with the larger focal length f?. the mirror perpendicular to the light beam to the axis of the cylindrical lens 1 ^ b deflects is The reflection-transmission ratio of the mirror 15 is preferably 50/50 %. In the illustration of the invention, for reasons of clarity, the absorption of the unused light components is not discussed in more detail.

Die Detektorelementeanordnung 21 ist in einer Ausführungsform in der Figur 1 einerseits im Schnitt und andererseits in der Draufsicht dargestellt. Die Draufsicht zeigt, daß um ein zentrales ortsfestes Detektorelement D kreisförmig eine Vielzahl weiterer Detektorelemente D1 bis D angeordnet sind zur Bestimmung der Oberflächenstreuung nach Betrag und Richtung. Die Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform in Draufsicht, wobei um einen inneren Kreis aus einer grad- oder ungeradzahligen Menge von Detektorelementen ein äußerer Kreis zugefügt wird. Die Detektorelemente im äußeren Kreis sitzen jeweils in der Lücke der inneren Elemente.The detector element arrangement 21 is shown in one embodiment in FIG. 1 on the one hand in section and on the other hand in a top view. The plan view shows that a large number of additional detector elements D 1 to D are arranged in a circle around a central stationary detector element D for determining the surface scatter according to magnitude and direction. FIG. 2 shows a further embodiment in plan view, an outer circle being added around an inner circle made up of an even or odd number of detector elements. The detector elements in the outer circle sit in the gap between the inner elements.

Figur 3 zeigt eine Ausführung mit ringsegmentförmigen Empfangsflächen D1 bis D in der Draufsicht. Alternativ zu dieser in 1 ηFigure 3 shows an embodiment with ring segment-shaped receiving surfaces D 1 to D in plan view. As an alternative to this in 1 η

der Realisation schwierig und aufwendigen Detektoranordnung kann vor das eigentliche Detektorelement ein Querschnittswandler aus Lichtleitfasern gesetzt werden. Die Lichteintrittsfläche des Querschnittswandlers entspricht in der Draufsicht der Anordnung in Figur 3. Die Lichtaustrittsfläche kann entsprechend Fig. 1 oder Fig. 2 oder entsprechend einer bequemen Anordnung von Foto-The realization of a difficult and complex detector arrangement can be a cross-section converter in front of the actual detector element can be set from optical fibers. The light entry surface of the cross-section converter corresponds to the arrangement in the plan view in Figure 3. The light exit surface can according to Fig. 1 or Fig. 2 or according to a convenient arrangement of photo

detektoren gestaltet werden. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird die zu prüfende Oberfläche mit dem Laserstrahl 11 linienförmig oder flächenförmig abgerastert, wobei zur gesteuerten Strahlablenkung die Spiegelanordnung 13 dient. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um zwei galvanometrisch gesteuerte Ablenkeinheiten, die eine Zeilenablenkung und eine Spaltenablenkung des Laserstrahles 11 bewirken. Der Laserstrahl wird hierbei zunächst zellenförmig über die Oberfläche 16 des Werkstückes 17 geführt und am Ende der Zeile um einen Zeilenabstand versetzt, so daß sich eine flächenförmige Abtastung der Oberfläche 16 ergibt. Die erste Linse 12 beseitigt einerseits die vorhandene Divergenz des Laserstrahles 11, darüber hinaus bündelt sie im Zusammenwirken mit dem zweiten Linsensystem 1U, den Laserstrahl, so daß dieser fokussiert auf etwa ein Zehntel seines ursprünglichen Strahldurchmessers auf der Oberfläche 16 des Werkstückes auftrifft. Das Linsensystem lh bewirkt eine Kollimation des von der Spiegelanordnung 13 abgelenkten Lichtes, so daß dieses parallel gerichtet über den teildurchlässigen Spiegel 15 auf die Werkstückoberfläche 16 auftrifft. Durch die Linsensysteme 12 und 1U wird also der Laserstrahl 11 einerseits kollimiert und andererseits über den teildurchlässigen Spiegel 15 auf die Werkstückoberfläche 16 mit großer Tiefenschärfe fokussiert. Bei der dargestellten Oberfläche 16 handelt es sich um eine ebene Oberfläche eines ruhenden Werkstückes. Gekrümmte Oberflächen erfordern besondere Maßnahmen.detectors are designed. In the proposed method, the surface to be tested is scanned linearly or flatly with the laser beam 11, the mirror arrangement 13 serving for the controlled deflection of the beam. These are preferably two galvanometrically controlled deflection units which cause a line deflection and a column deflection of the laser beam 11. The laser beam is initially guided in the form of cells over the surface 16 of the workpiece 17 and is offset by one line spacing at the end of the line, so that a two-dimensional scanning of the surface 16 results. On the one hand, the first lens 12 eliminates the existing divergence of the laser beam 11; in addition, it bundles the laser beam in cooperation with the second lens system 1U, so that it strikes the surface 16 of the workpiece in a focused manner on about a tenth of its original beam diameter. The lens system lh brings about a collimation of the light deflected by the mirror arrangement 13, so that it strikes the workpiece surface 16 in a parallel manner via the partially transparent mirror 15. Through the lens systems 12 and 1U, the laser beam 11 is on the one hand collimated and on the other hand it is focused on the workpiece surface 16 with a great depth of field via the partially transparent mirror 15. The surface 16 shown is a flat surface of a stationary workpiece. Curved surfaces require special measures.

Bei zylindrischen Außenflächen wird die Oberfläche linienförmig längs einer Matellinie abgetastet, während sich das Werkstück um die Zylinderachse dreht. Bei Durchgangsbohrungen mit nicht zu kleinem Durchmesser-Bohrungslängenverhältnis ist eine analoge Prüfung der innenliegenden Mantelfläche unter Zuhilfenahme eines Umlenkspiegels vor der Meßeinrichtung möglich.In the case of cylindrical outer surfaces, the surface is scanned linearly along a material line while the workpiece is moving rotates around the cylinder axis. In the case of through-holes with a diameter-to-hole length ratio that is not too small, an analogous one is used It is possible to check the inner lateral surface with the aid of a deflecting mirror in front of the measuring device.

Das von der Werkstückoberfläche 16 zurückgeworfene Licht 18 wird mit einer in der hinteren Brennebene der Linse 19 angebrachten Detektorelementeanordnung 21 empfangen. Da zur Abrasterung derThe light 18 reflected from the workpiece surface 16 is received with a detector element arrangement 21 mounted in the rear focal plane of the lens 19. As for the scanning of the

Werkstückoberfläche i6 kohärentes Laserlicht benutzt wird, entsteht durch eine Oberflächenbeschädigung, z.B. durch einen Kratzer, zusätzlich zu einer geringen Intensitätsschwächung im direkt reflektierten Licht eine Beugungsfigur senkrecht zur Richtung des Kratzers. In der Brennebene im Abstand f, hinter der Linse 19 erscheint die Fouriertransformierte dieser Beugungsfigur, die ihre Lage bezüglich einer unterschiedlichen Stelle eines Kratzers mit gleicher Winkelorientierung auf der Werkstückoberfläche 16 nicht verändert. Somit kann mit einem ortsfesten Detektorelement D , z.B. mit einer Fotodiode, im Brennpunkt der Linse 19 das Reflexionsvermögen der Werkstückoberfläche 16 und mit weiteren ortsfesten, auf einem oder mehreren Kreisen oder in Form von Ringsegmenten angeordneten Detektorelementen D bis D die Oberflächenstreuung nach Betrag und Richtung unabhängig vom jeweiligen Abrasterpunkt auf der Oberfläche 16 registriert werden. Da die Oberflächenstreuung nach Betrag und Richtung gemessen wird, kann eine Oberflächentextur aufgrund von nicht als fehlerhaft anzusehenden Schleifspuren auf elektronischem Weg bei der nicht dargestellten Auswertung der Signale eliminiert werden. Bei der feinmechanischen Bearbeitung oder zuvor entstandene Oberflächenfehler wie Läppfehler, Kratzer und dergl. werden bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren durch das charakteristische Beugungsbild des Fehlers, bzw. durch dessen Fouriertransformierte ermittelt. Da Bohrungen oder beispielsweise dunkel gefärbte, nicht feinbearbeitere Rillen kein oder nur sehr wenig Licht im Dunkelfeld reflektieren, werden solche Unterbrechungen der Oberfläche bei der Auswertung automatisch diskriminiert. Kantenabflachungen ergeben eine andersartige Lichtstreufigur als Kratzer und können somit bei Bedarf ebenfalls bei der Auswertung diskriminiert werden. Lunker und andere dunkle Stellen auf der Oberfläche 16 werden mit dem Detektorelement D aufgrund der Reflexionsabnahme erkannt. Workpiece surface i6 coherent laser light is used by surface damage, e.g. by a scratch, in addition to a slight weakening of the intensity in the directly reflected light a diffraction figure perpendicular to the direction of the scratch. In the focal plane at a distance f, behind the lens 19 appears the Fourier transform of this diffraction figure, which its position with respect to a different Place of a scratch with the same angular orientation on the workpiece surface 16 has not changed. Thus, with one Fixed detector element D, e.g. with a photodiode, in the focal point of the lens 19, the reflectivity of the workpiece surface 16 and with further stationary detector elements arranged on one or more circles or in the form of ring segments D to D the surface scatter can be registered in terms of amount and direction independently of the respective scanning point on the surface 16. Since the surface scattering according to If the amount and direction are measured, a surface texture can be created due to grinding marks that are not to be regarded as faulty be eliminated electronically in the evaluation of the signals, not shown. In precision machining or previous surface defects such as lapping defects, In the measuring method according to the invention, scratches and the like are caused by the characteristic diffraction pattern of the defect or by its Fourier transform is determined. There are no holes or, for example, dark-colored, not finely machined grooves or reflect very little light in the dark field, such interruptions in the surface are automatically recognized during the evaluation discriminated. Flattened edges result in a different one Light scattering figure as a scratch and can therefore also be discriminated in the evaluation if necessary. Cavities and other dark spots on the surface 16 are recognized with the detector element D due to the decrease in reflection.

Claims (13)

R. 8 U U
21.T.1982 Rs/Hra
R. 8 UU
21.T.1982 Rs / Hra
ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1 AnsprücheExpectations ..Verfahren zum automatischen Prüfen von Oberflächen, insbesondere von feinmechanisch bearbeiteten Oberflächen, mit kohärentem Laserlicht, das linienförmig oder flächenförmig über eine.Werkstückoberfläche geführt wird, wobei das von der Oberfläche zurückgeworfene Licht als Kriterium für die Oberflächenbeschaffenheit ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zurückgeworfene Licht (18) einerseits auf ein lichtempfindliches Detektorelement (D ) im Hellfeld und andererseits auf eine Mehrzahl, in der gleichen Ebene um das erste Detektorelement (D ) herum angeordneter lichtempfindlicher Detektorelemente (D1 bis D ) auftrifft, welche die gesamte Winkelverteilung des im Dunkelfeld von Werkstückoberfläche (16) zurückgestreuten Lichtes meßtechnisch erfassen. Process for the automatic testing of surfaces, in particular of finely machined surfaces, with coherent laser light that is guided linearly or planar over a workpiece surface, the light reflected from the surface being evaluated as a criterion for the surface quality, characterized in that the reflected light (18) strikes on the one hand on a light-sensitive detector element (D) in the bright field and on the other hand on a plurality of light-sensitive detector elements (D 1 to D) arranged in the same plane around the first detector element (D), which cover the entire angular distribution of the im Measure the dark field of the light scattered back from the workpiece surface (16).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die äußeren lichtempfindlichen Detektorelemente (D bis D ) Veränderungen im Dunkelfeld des zurückgeworfenen Lichtes (18) nach Betrag und Richtung erfaßt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the outer light-sensitive detector elements (D to D) changes in the dark field of the reflected light (18) according to amount and direction are detected. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (11) und das zurückgeworfene Licht (18) über einen teildurchlässigen Spiegel (15) auf die Werkstückoberfläche (16) bzw. auf die Detektorelemente (D , D.. - D ). geführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the laser beam (11) and the reflected light (18) Via a partially transparent mirror (15) on the workpiece surface (16) or on the detector elements (D, D .. - D). to be led. k. Verfahren nach einem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von einer ebenen Oberfläche (16) eines ruhenden Werkstückes (17) zurückgeworfene Licht (18) durch eine Linse (19) auf die in ihrer hinteren Brennebene (f_) angeordneten lichtempfindlichen Detektorelemente (D , D1 bis D ) geworfen wird. k . Method according to one of the preceding claims, characterized in that the light (18) reflected from a flat surface (16) of a stationary workpiece (17) through a lens (19) onto the light-sensitive detector elements (D , D 1 to D) is thrown. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden AnSprüche,dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (11) durch ein Linsensystem (12, 1^) fokussiert und kollimiert wird und scharf gebündelt auf die Werkstückoberfläche (ΐβ) auftrifft.5. The method according to one of the preceding claims, thereby characterized in that the laser beam (11) is focused and collimated and sharp by a lens system (12, 1 ^) strikes the workpiece surface (ΐβ) in a bundle. β. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (11) über wenigstens einen beweglichen Umlenkspiegel (13) über die Oberfläche (16) eines ruhenden Werkstückes (1T) geführt wird.β. Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the laser beam (11) via at least one movable deflecting mirror (13) over the surface (16) a stationary workpiece (1T) is guided. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelementeanordnung (21) für das von der zu prüfenden Werkstückoberfläche (16) zurückgeworfene Licht (18) ein zentrales Detektorelement (D ) zur Erfassung des Hellfeldes und eine Mehrzahl, kreisförmig um das zentrale Detektorelement (D ) herum angeordneter Detektorelemente (D^bisfD ) zur Erfassung des Dunkelfeldes aufweist.7. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized in that the detector element arrangement (21) for the light (18) reflected back from the workpiece surface (16) to be tested, a central one Detector element (D) for detecting the bright field and a plurality, circularly around the central detector element (D) around arranged detector elements (D ^ to fD) for detection of the dark field. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7S dadurch gekennzeichnet,8. Apparatus according to claim 7 S, characterized in that daß die Detektoranordnung (21) aus einem zentralen Detektorelement (D ) und aus einer Mehrzahl, in zwei oder mehr Kreisen um das zentrale Detektorelement (D ) herum angeordneten Detektorelemente (Ω.,) bis (D ) besteht.
1 η
that the detector arrangement (21) consists of a central detector element (D) and a plurality of detector elements (Ω.,) to (D) arranged in two or more circles around the central detector element (D).
1 η
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente (D1) bis (D ) in Form von Ringsegmenten um das zentrale Detektorelement (D ) angeordnet sind.9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the detector elements (D 1 ) to (D) are arranged in the form of ring segments around the central detector element (D). \ C Ii λ r \ C Ii λ r -3- 3?32885W -3- 3? 32885 W. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente (D , D his D ) von fotoempfindlichen Flächen, insbesondere von Fotodioden gebildet werden.10. Apparatus according to claim 7, characterized in that that the detector elements (D, D to D) of photosensitive Surfaces, in particular, are formed by photodiodes. 11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Detektorelementanordnung (21) ein Querschnittswandler (20) aus lichtleitendem Material gesetzt wird mit einer Lichteintritt sf lache in Form eines zentralen Elementes, um das η ringsegmentförmige Elemente angeordnet sind, entsprechend den Detektorflächen D , D1 bis D11. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized in that in front of the detector element arrangement (21) a cross-section converter (20) made of light-conducting material is placed with a light inlet sf area in the form of a central element around which η ring segment-shaped elements are arranged are, corresponding to the detector areas D, D 1 to D o' 1 η 'o '1 η' 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die runden oder rechteckigen Lichtaustrittsflächen der η Ringsegmente des QuerSchnittsWandlers (20) auf einem oder mehreren Kreisen angeordnet sind.12. The device according to claim 11, characterized in that the round or rectangular light exit surfaces of the η Ring segments of the cross-section converter (20) on one or several circles are arranged. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche T bin 12 , gekennzeichnet durch eine Anordnung aus zwei galvanometrisch gesteuerten Ablenkspiegeln (13), durch die der Laserstrahl (11) Zeile um Zeile über die Oberfläche (16) eines ebenen, ruhenden Werkstückes (17) geführt wird.13. Device according to one of claims T bin 12, characterized by an arrangement of two galvanometrically controlled deflection mirrors (13), through which the laser beam (11) line around Line is guided over the surface (16) of a flat, stationary workpiece (17). "\k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 "bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des einfallenden Lichtstrahles (T1) eine Spiegelanordnung (13) und eine Linsenkombination (1H) aus einer sphärischen und einer zylindrischen Linse (iUa, b) sitzen, wobei jeweils ein Ablenkspiegel (13) in den beiden Brennpunkten des Linsensystems angeordnet ist. "\ k. Device according to one of claims 7" to 13, characterized in that a mirror arrangement (13) and a lens combination (1H) consisting of a spherical and a cylindrical lens (iUa, b) sit in the beam path of the incident light beam (T1) , wherein a deflecting mirror (13) is arranged in each of the two focal points of the lens system. 15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 his 1U, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang (18) zwischen der Werkstückoberfläche (16) und der Detektorelementeanordnung (21) ein teildurchlässiger Spiegel (15) und eine Linse (19) sitzen, velche um den Betrag ihrer Brennweite (f.,) von der Detektorelementeanordnung (21) bzw. um den Betrag ihrer Brennweite (f,,) von der LJchU-iiilr 11,LuCIiU-In- d<-n Q.ut-ruehiti I.U-.wiUnl 1 i-r:: (;jo) entfernt ist.Device according to one of Claims 7 to 1U, characterized in that a partially transparent mirror (15) and a lens (19) sit in the beam path (18) between the workpiece surface (16) and the detector element arrangement (21), approximately by the same amount their focal length (f.,) from the detector element arrangement (21) or by the amount of their focal length (f ,,) from the LJchU-iiilr 11, LuCIiU-In- d <-n Q.ut-ruehiti IU-.wiUnl 1 ir :: (; j o) is removed.
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