DE3315591C2

DE3315591C2 - Oberflächenprüfvorrichtung

Info

Publication number: DE3315591C2
Application number: DE3315591A
Authority: DE
Inventors: Chikahisa Anzyou Aichi Hayashi; Tooru Inazawa Aichi Kai
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1985-05-23
Also published as: JPS58190707A; US4543602A; DE3315591A1

Abstract

Bei einem Oberflächenprüfverfahren, bei dem durch einen schmalen Schlitz hindurchtretende parallele Strahlen auf die Oberfläche eines Prüflings projiziert werden und zum Überprüfen der Oberfläche eine durch die parallelen Strahlen auf der Oberfläche gebildete helle Linie mittels einer Fernsehkamera aufgenommen wird, wird aus dem Ausgangs-Videosignal der Fernsehkamera ein die helle Linie darstellendes Lichtsignal herausgegriffen, in einer jeweiligen Periode des im Videosignal enthaltenen Horizontalsynchronisiersignals die Zeit von dem Anstieg des Horizontalsynchronisiersignals bis zu dem Impuls des Lichtsignals gemessen, der Zeit-Datenwert für die jeweilige Periode mit einem zuvor eingestellten Bezugswert verglichen und aufgrund einer Änderung des Vergleichsergebnisses unterschieden, ob der Prüfling abzunehmen ist oder nicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Oberflächenprüfvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Aus der US-PS 41 11 557 ist eine derartige Oberflächenprüfvorrichtung bekannt, bei der ein Prüfling linienförmig beleuchtet und das von der Prüflingscberflä chenkontur abhängige reflektierte Leuchtsignal ermittelt wird. Durch unerwünschte Oberflächendeformationen bedingte Abweichungen zwischen dem tatsächlich ermittelten und dem eigentlich erwarteten Leuchtlinienverlauf werden durch einen Rechner unter Zuhilfenahme eines Zählers erfaßt und dienen zur Beurteilung des überprüften Gegenstands. Bei dieser Ausgestaltung kann allerdings in manchen Fällen eine Meßverfälschung durch unerwünschte Lichtstrahlen auftreten, die von der Fernsehkamera ebenfalls erfaßt und fälschlich als vom Prüfling stammende Reflexionslichtstrahlen ausgewertet werden.

Eine ähnliche Oberflächenprüfvorrichtung ist auch der US-PS 39 76 382 entnehmbar, bei der die Prüflingsoberfläche allerdings nicht linienförmig, sondern derart beleuchtet wird, daß sich eine Schattenzone oder ein Hell-Dunkelübergang ergibt. Über die Art der Auswertung des von der Fernsehkamera abgegebenen, Informationen über die Oberflächenkontur enthaltenden Videosignals sind dieser Druckschrift keine näheren Angaben entnehmbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Oberflächenprüfvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs derart auszugestalten, daß die Wahrscheinlichkeit von Meßverfälschungen verringert und damit eine gute Prüfgenauigkeit erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Oberflächenprüfvorrichtung zeichnet sich somit durch einen zusätzlichen Zähler aus, dem die Fernsehkamera-Signale in der angegebenen Weise zugeführt werden und der diese zu einem Ausgangssignal umsetzt, das die Auswertung lediglich innerhalb eines bestimmten Zählbereichs, d. h. ausschließlich innerhalb eines gewissen Ausschnittsbereichs des Gesichtsfelds der Fernsehkamera erlaubt Mit dieser Ausgestaltung können störende Lichtstrahlen, die im

ίο Randbereich des Gesichtsfelds der Fernsehkamera auftreten, wirksam unterdrückt werden, so daß hierdurch keinerlei Meßverfälschungen bedingt werden. Durch Ausschaltung dieser störenden Lichtstrahlen ist die Wahrscheinlichkeit von Meßfehlern drastisch verrin-

IS gert, so daß sehr gute und zuverlässige Meßergebnisse, d. h. eine hohe Prüfgenauigkeit erzielbar sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausfühmngsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Oberflächenprüfung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Oberflächenprüfvorrichtung und
F i g. 3 und 4 Darstellungen von bei der Oberflächenprüfvorrichtung auftretenden Signalverläufen.

F i g. 1 zeigt die Anordnung der einzelnen Komponenten für die Oberflächenprüfung. Mit 1 ist ein Prüfling bezeichnet, der beispielsweise ein Formkörper aus Gummi ist Oberhalb des Prüflings 1 sind ein schmaler Schlitz 2 und eine Lichtquelle 3 angeordnet, die gewöhnliche Lichtstrahlen oder Laserlichtstrahlen durch den Schlitz 2 hindurch projiziert. Parallele Strahlen 4, die durch den schmalen Schlitz 2 hindurchtreten, beleuchten die Oberfläche des in Normallage aufgesetzten Prüflings 1, wodurch an der Oberfläche eine Lichtlinie 5 gebildet wird. Die Lichtlinie 5 wird mittels einer Fernsehkamera 6 vertikal auf nahezu dem gesamten Sichtfeld aufgenommen. Die Fernsehkamera 6 ist seitlich des Prüflings 1 angeordnet und umfaßt ein Zoom-Objektiv, - 40 um die Einstellung zu erleichtern.

Der Ausgang der Fernsehkamera 6 ist gemäß F i g. 2 mit einer Vertikalsynchronisations-Schaltung 7, einer Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 und einer Lichtsignal-Schaltung 9 zur Abgabe eines fotoelektrisehen Signals als Lichtmeßsignal verbunden. In der Vertikalsynchronisationü-Schaltung 7 wird aus dem von der Fernsehkamera 6 abgegebenen Videosignal a gesondert das Vertikalsynchronisiersignal b herausgegriffen, während in der Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 aus

so dem Videosignal gesondert das Horizontalsynchronisiersignal c bzw. d abgeleitet wird. In der Lichtsignal-Schaltung 9 wird für das Videosignal eine Schwellenspannung gewählt und ein fotoelektrisches Lichtsignal e gewonnen, welches Informationen bzgl. »Hell« und »Dunkel« enthält. Mit 10 isi ein Vertikalsynchronisations-Zwischenspeicher zum Einstellen der zeitlichen Steuerung des zu einem Mikrocomputer 11 zu übertragenden Vertikalsynchronisiersignals bezeichnet. Der Vertikalsynchronisations-Zwischenspeicher 10 empfänft von der Vertikalsynchronisations-Schaltung 7 das Vertikalsynchronisiersignal und überträgt dieses zum Mikrocomputer 11, wonach er durch ein Rücksetzsignal aus dem Mikrocomputer 11 rückgesetzt wird. Mit 12 ist ein Horizontalsynchronisations-Zwischenspeicher zum Einstellen der zeitlichen Steuerung des zu dem Mikrocomputer U zu übertragenden Horizontalsynchronisiersignals bezeichnet. Der Horizontalsynchronisations-Zwischenspeicher 12 erhält von der Horizontalsynchro-

3 4

nisations-Schaltung 8 das Horizontalsynchronisisiersi- Der Nutzbereich-Zähler 13 wird jeweils durch das gnal und überträgt es zu dem Mikrocomputer 11. wo- Vertikalsynchronisiersignal b rückgesetzt, und zählt annach er durch ein Rücksetzsignal aus dem Mikrocompu- schließend die Horizontalsynchronisiersignale c An den

ter 11 rückgesetzt wird. Mikrocomputer 11 werden damit Befehlssignale in der

Mit 13 ist ein Längsachsen-Nutzbereich-Zähler be- 5 Weise abgegeben, daß lediglich die Horizontalsynchrozeichnet, mit dem ein Blindbereich aus dem Bildfeld nisie. signale mit beispielsweise den Nummern 30 bis

ausgschieden und ein Prüfungs-Nutzbereich in den Mi- 300 in den Längsachsen-Nutzbereich fallen, d. h. auszu-

krocomputer 11 eingestellt wird. Der Nutzbereich-Zäh- werten sind, während die anderen in den Blindbereich

ler 13 ist an die Vertikalsynchronisations-Schaltung 7 fallen und unterdrückt werden. Die Auswertung erfolgt

und die Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 auge- io somit nur im Nutzbereich.

schlossen und empfängt das Horizontalsynchronisiersi- Das über das Tiefpaßfilter 14 geführte Lichtsignal ist gnal c als Zählsignal. Liegt der Zählstand des Nutzbe- durch die Kurvenform e in F i g. 4 dargestellt und besitzt reich-Zählers 13 in einem vorgeschriebenen Prüfungs- die Form eines Impulssignals, das die helle Linie im Nutzbereich (wie beispielsweise bei den Horizontalsyn- Sichtfeld repräsentiert Das durch die Differenzierschalchronisiersignaleri Nr. 30 bis 300), wird an den Mikro- 15 tung 15 differenzierte Lichtsignal ist mit /bezeichnet
computer 11 ein Impulssignal abgegeben. Anschließend Der Datenzähler 18 empfängt das Horizontalsynwird der Nutzbereich-Zähler 13 durch das Vertikalsyn- chronisiersignal d als Rücksetzsignal und zählt die Taktchronisiersignals rückgesetzt Mit 14 ist ein Tiefpaßfilter impulssignale aus dem Taktimpulsoszillator 19; wenn an bezeichnet, das an die Lichtsignal-Schalnng 9 ange- den Datenzwischenspeicher 20 das Zwischenspeicheschlossen ist und die in dem fotoelektrischen Lichtsignal 20 rungssignal angelegt wird, wird der Zählwert gespeienthaltene Hochfrequenzkomponente unterdrückt chert Nach Fig. 4 stellt der Zählwert die Zeit Γ von Nach Durchlaufen des Tiefpaßfilters 14 wird das Licht- dem Anstieg eines einzelnen Impulses des Horizontalsignal an eine Differenzierschaltung 15 angelegt die das Synchronisiersignals d bis zu der Mitte der durch das differenzielle Lichtsignal zu einem Vergleicher 16 über- Differenzieren des Lichtsignals e erhaltenen, der Lichtüträgt Der Vergleicher 16 vergleicht das differenzierte 25 nie 5 entsprechenden Impulskurvenform dar. Verläuft Lichtsignal mit Nullpotential und erfaßt damit den die vertikal mittels der Fernsehkamera 6 aufgenomme-Übergangspunkt, an welchem das differenzierte Lichtsi- ne Lichtlinie 5 gerade, so ist der bei jeder Periode erzielgnal vom positiven auf den negativen Wert wechselt te Zählwert, nämlich die Zeit T, konstant Falls jedoch an

Das an dem Übergangspunkt ansteigende Vergleichs- der Oberfläche des Prüflings 1 ein Fehler vorliegt and

Impulssignal wird einer monostabilen Kippstufe 17a zu- 30 daher die Form des Bilds der mittels der Fernsehkamera

geführt, die in Abhängigkeit hiervon ein Impulssignal 6 aufgenommene Lichtlinie gebogen, d. h. verändert ist,

mit kurzer zeitlicher Breite erzeugt und dieses einem werden teilweise Daten für abweichende Zählwerte ge-

Datenzwischenspeicher 20 als Zwischenspeichersignal wonnen.

zuführt Mit 18 ist ein Datenzähler bezeichnet, der so- Die jeweils in dem Datenzwischenspeicher 20 gespeiwohl ein Taktimpulssignal eines Taktimpulsoszillators 35 cherten Daten für die Zählwerte werden aufeinander-19 als auch das Horizontalsynchronisiersignal der Hori- folgend dem Mikrocomputer 11 zugeführt. Der Mikrozontalsynchronisations-Schaltung 8 empfängt Der Da- computer 11 vergleicht den jeweiligen Datenwert mit tenzähler 18 wird bei dem Anstieg des eingegebenen einem zuvor eingestellten Bezugswert und ermittelt Horizontalsyncl.ronisiersignals rückgesetzt, zählt die vorhandene Abweichungen. Entsprechend der ennittel-Ar.zahl der Taktimpulssigr.sle des Taktirtipuiscsziüators 40 ten Abweichung wird beurteilt, ob der Prüfling 1 taug-19 bis zum nächsten Horizontalsynchronisiersignal und lieh ist oder nicht. Falls die Abweichung des jeweiligen gibt die Daten für den Zählwert an den Datenzwischen- Datenwerts von dem Bezugswert einen vorgeschriebespeicher 20 ab. Der Datenzwischenspeicher 20 nimmt nen Wert übersteigt, wird der Prüfling nicht abgenomdas Datensignal aus dem Datenzähler 18 auf und emp- men. Im oberen oder unteren Bereich des Sichtanzeigefängt ferner als Zwischenspeichersignal das von der an 45 felds existiert keine Lichtlinie, so daß je Impuls des Hoden Vergleicher 16 angeschlossenen monostabilen rizontalsynchronisiersignals d ein von der monostabilen Kippstufe 17a abgegebene Impulssignal sowie ein von Kippstufe Mb abgegebenes Impulssignal als Zwischeneiner an die Horizontalsynchronisations-Schaltung 8 an- Speichersignal an den Datenzwischenspeicher 20 angegeschlossenen monostabilen Kippstufe 17/) abgegebe- legt wird. In diesem Fall entsprechen die Zählwert-Danes Impulssignal, wodurch das Datensignal zeitweilig 50 ten einer Periode des Horizontalsynchronisiersignals gespeichert und zu dem Mikrocomputer 11 übertragen und werden folglich durch den Mikrocomputer U nicht wird. Mit 21 ist ein Überwachungs-Sichtgerät mit einer als Daten für die Lichtlinie ausgewertet.
Kathodenstrahlröhre bzw. Bildröhre bezeichnet, das das Auf dem Überwachungs-Sichtgerät 21 wird die Ab-Einzeiimpulssigna! der monostabilen Kippstufe 17a, das bildung des untersuchten Prüflings angezeigt, wobei als Vertikalsynchronisiersignal und das Horizontalsignal 55 fotoelektrisches Lichtsignal das von der monostabilen empfängt, diese zusammensetzt und ein Überwachungs- Kippstufe 17a abgegebene Impulssignal h mit dem gebild erzeugt. formten Kurvenverlauf herangezogen wird. Daher wird

Die bei der Oberflächenprüfvorrichtung auftretenden ein klares, nicht verschwommenes Bild erzeugt, so daß

Signalverläufe sind in den F i g. 3 und 4 dargestellt. Fehler an dem Prüfling selbst bei einer nur visuellen

Das Vertikalsynchronisiersignal υ wird aufgrund des 60 Überprüfung deutlich erkennbar sind.

Horizontalsynchronisiersignals in ein Zeitsteuersignal Falls die Oberflächenprüfung an einem Prüfling vor-

mit einer für die Auswertung geeigneten Breite umge- genommen wird, bei dem die Lichtlinie schräg verläuft

seizi und über den Zwischenspeicher 10 zu dem Mikro- oder zwischendurch abgebogen ist, wird die Kamera so

computer 11 übertragen. Das Horizontalsynchronisier- eingestellt, daß die Lichtlinie in einer vorgeschriebenen

signal c bzw. d der Horizontalsynchronisations-Schal- 65 Lage auf dem Bildschirm abgebildet wird. Gleichzeitig

tung 8 wird nach Durchlaufen des Zwischenspeichers 12 werden in einem Speicher oder dergleichen im voraus

gleichfalls in ein Zeitsteueriignal für die Verarbeitung die Zeitintervalle von einem jeweiligen Synchronisiersi-

umeesetzt und zu dem Mikrocomputer 11 übertragen. gnal bis zur Entstehung des Lichtsignals eingespeichert.

Mit diesen eingestellten Zeitintervallen werden die jeweils erfaßten Datenwerte verglichen und aufgrund des Vergleichsergebnisses bestimmt, ob der Prüfling abzunehmen ist oder nicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

10

15

20

25

30

35 40 45 50 55 60 65

Claims

Patentanspruch:

Oberflächenprüfvorrichtung, bei der durch einen schmalen Schlitz hindurchtretende parallele Strahlen auf die Oberfläche eines Prüflings projizierbar sind und zur Oberflächenüberprüfung eine auf der Prüflingsoberfläche durch die parallelen Strahlen gebildete Lichtlinie mittels einer Fernsehkamera aufnehmbar ist, wobei aus dem von der Fernsehkamera abgegebenen Videosignal ein die Lichtlinie darstellendes fotoelektrisches Signal ausgekoppelt, mittels eines Zählers für jede Periode des im Videosigna! enthaltenen Horizontaisynchronisiersignals die Zeit vom Anstieg des Horizontalsynchronisiersignals bis zum Auftreten des jeweiligen fotoelektrischen Signals gemessen und mittels einer Auswerteschaltung der für die jeweiligen Periode gewonnene Zeitdatenwert mit einem zuvor gewählten Bezugswert verglichen und anhand des Vergleichsergebnisses entschieden wird, ob der Prüfling tauglich ist oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Zähler (13) vorgesehen ist, an dessen Zähleingang die Horizontalsynchronisiersignale (c bzw. d) und an dessen Rücksetzeingang die im Videosignal (a) der Fernsehkamera (6) enthaltenen Vertikalsynchronisiersignale (b) anliegen und der lediglich innerhalb eines vorgewählten Zählbereichs (»30« bis »300«) an die Auswerteschaltung (11, 18, 19, 20) ein den Auswertebetrieb erlaubendes Ausgangssignal abgibt.