DE3326065C2 - Verfahren zur quantitativen Messung von Inhomogenitäten in optischen Gläsern - Google Patents
Verfahren zur quantitativen Messung von Inhomogenitäten in optischen GläsernInfo
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Abstract
Verfahren zur quantitativen Messung von Inhomogenitäten der Dichte in Gläsern, insbesondere optischen Gläsern. Die zu prüfenden Glasproben werden jeweils mit divergentem Wechsellicht durchstrahlt. Das austretende Wechsellicht wird in einer Abbildungsebene mit einem optoelektrischen Wandler punktförmig abgetastet. Aus dem Ausgangssignal des opto elektrischen Wandlers wird durch ein Schmalbandfilter die Wechselfrequenz ausgefiltert. Die Signalamplitude wird aufgezeichnet und/oder zur Anzeige gebracht. Vorzugsweise ist der optoelektrische Wandler durch eine Gleichlichtquelle auf einen vorbestimmten Arbeitspunkt einstellbar.
Description
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wandler (18) durch eine Gleichlichtquelle (26) auf einen vorbestimmten Arbeitspunkt
eingestellt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Strahlengang über einen Spiegel (28) in die Abbildungsebene (30) projiziert wird, der um zwei im wesentlichen
senkrecht zueinander in der Spiegelebene liegende Achsen (32, 34) schwenkbar und mit
Schrittantrieben um die beiden Achsen beweglich ist
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein drehbares
Gehäuse (42) mit einem Drehantrieb (44, 46), in dem achssymmetrisch wenigstens ein Fenster ausgebildet
ist, über dem eine Probe (50) befestigbar ist, . und durch einen senkrecht zur Drehachse wirkenden
linearen Antrieb (52,54,56).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Linearantrieb eine Geradführung
(52) und eine angetriebene Kurvenscheibe (56) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Pendel
(64), an dem eine Halterung (66) für wenigstens eine Probe (68) vorgesehen ist, und durch einen senkrecht
zur Pendelachse (62) in Richtung der Ruhestellung des Pendels wirksamen Linearantrieb (70, 72) zur
Verschiebung der Pendelachse.
55
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Messung von Inhomogenitäten in optischen Gläsern
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein Verfahren der genannten Art ist bekannt zur
quantitativen Messung von Inhomogenitäten des Brechungsindex bei optisch durchlässigen, planparallelen
Körpern (DE-OS 30 03 333). Hierbei wird ein paralleles Strahlenbündel geringen Durchmessers durch mehrere
Bereiche der Probe geleitet. Die den einzelnen Berei- 6b
chen zugeordneten Ablenkungen des Strahlenbündels werden gemessen. Es wird dabei Wechsellicht in Form
von Rechteckimpulsen angewandt, aus dem für die Messung ein bestimmter Spektralbereich, vorzugsweise IR-Bereich,
ausgeflltert wird. Das punktförmig aus der Probe austretende licht wird durch einen opto-elektrischen
Wandler gemessen, dessen Signalausgang durch einen Wechselspannungsverstärker verstärkt und anschließend
aufgezeichnet und/oder angezeigt wird. Der
Wandler wird dabei jeweils in Abhängigkeit von der Ablenkung des Lichtes beaufschlagt.
Es ist weiter ein Prüfverfahren bekannt (DE-OS 22 58 702), mit dem Lichtablenkungen verursachende
Fehler in plattenförmigen! transparenten Material ermittelt werden. Hierbei wird ein divergentes Lichtbündel
auf das Material projiziert, dessen Strahlen nach Durchlaufen des Materials durch einen Hohlspiegel im
wesentlichen vollständig als konvergentes Strahlenbündel zurückgeworfen werden. Gemessen werden dabei
die Ablenkungen der Brennpunkte der beiden LichtbündeL
Die Prüfung optischer Gläser auf Inhomogenitäten der Dichte erfolgt üblicherweise durch die Beurteilung
des Schattens oder Schlierenbildes einer Probe durch das menschliche Auge. Die Prüfung ist damit von der
subjektiven Erfahrung des Prüfers abhängig und eine klare Trennung von Gläsern in verschiedene Güteklassen
ist relativ schwierig.
Aufgabe der ErfintlUng ist es, ein Verfahren zu schaffen,
mit dem eine automatische Prüfung von Inhomogenitäten der Dichte von optischen Gläsern möglich und
eine reproduzierbare quantitative Qualitätsbestimmung erreichbar ist, die es ermöglicht, die Gläser bestimmten
Qualitätskategorien zuzuordnen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 herausgestellten
Merkmale gelöst
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand
der Zeichnung beschrieben.
F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wechsellichtanordnung für die quantitative Messung
von Inhomogenitäten der Dichte von optischen Gläsern.
F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Abtastvorrichtung für eine Meßanordnung.
Fig.3 und 4 zeigen zwei Ausführungsformen von
Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Die Wechsellichtquelle 2 kann als Lichtquelle 8 eine Glühbirne aufweisen, die grundsätzlich mit Netzfrequenz
betrieben werden könnte. Aus weiter unten dargelegten Gründen wird jedoch eine Wechselfrequenz
bevorzugt, die von der Netzfrequenz oder deren Vielfachem abweicht. In der Zeichnung ist eine Glühbirne 8
dargestellt, die aus einem Leistungsverstärker 12 gespeist wird, der von einem Frequenzgenerator 10 angesteuert
ist.
Statt einer Glühbirne kann auch eine Laserlichtquelle mit hoher Wechsellichtfrequenz (f
> 1000 Hz) verwendet werden. Auch eine Laserlichtquelle im Impulsbereich kann angewendet werden.
Mit dem Licht der Lichtquelle wird eine Abbildungslinse 14 beaufschlagt, hinter der im Strahlengang eine
Lochblende 16 angeordnet ist. Im divergenten Strahlengang hinter der Lochblende 16 ist die Probe 6 angeordnet,
beispielsweise in einer hierfür vorgesehenen Halterung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Im Strahlengang
hinter der Probe ist ein Meßaufnehmer 4 angeordnet. Der Meßaufnehmer 4 weist einen in einer die
Meßebene 30 bildenden Abbildungsebene im Strahlengang liegenden opto-elektrischen Wandler 18 (Fotodiode)
auf, dessen elektrischer Ausgang über einen Ver-
stärker 20 auf ein SchmalbandFilter 22 gegeben wird,
durch den die Wechsellichtfrequenz ausgefiltert und gleichgerichtet wird, so daß an seinem Ausgang ein
Gleichstromsignal ansteht, dessen Amplitude der Helligkeit des durch die Probe gelangenden Lichtes proportional
ist, mit dem der opto-elektrische Wandler beaufschlagt
wird. Der Ausgang des Schmalbandfilters 22 ist mit einer Meßwertanzeige und/oder einem Meßwertspeicher
24 verbunden.
Der opto-eiektrische Wandler 18 wird zweckmäßig zusätzlich mit Gleichlicht aus einer Gleichlichtquelle 26
beaufschlagt Durch diese zusätzliche Gleichlichtbeaufschlagung kann der Arbeitsbereich des Wandlers in einem
steilen Kennlinienfeld eingestellt weiden, in dem der opto-elektrische Wandler optimal für das von der
Lichtquelle 8 ausgehenden Wechsellicht arbeitet
Durch die Wahl der Frequenz des Wechsellichtes außerhalb der Netzfrequenz oder ganzzahligen Vielfachen
der Netzfrequenz ist das Verfahren störunempfindlich gegen Fremdlicht aus netzbeiriebenen Leuchten.
Der opto-elektrische Wandler 18 und die ivleßebene
30 sind relativ zueinander verschiebbar, so daß das gesamte in der Meßebene abgebildete Bild der Probe 6
abgetastet werden kann. Hierbei kann der Wandler in der Meßebene verstellbar sein. Andererseits kann bei
feststehendem Wandler die Probe zweidimensional verschoben werden oder das Bild relativ zum Wandler.
Durch punktförmige Abtastung der Abbildung der Probe in der Meßebene wird für jeden Meßpunkt ein
Signal abgegeben. Durch die Verwendung des Schmalbandfilters wird aus dem gemessenen Signal die Wechsellichtfrequenz
ausgefiltert und lediglich die Signalamplitude der Weiterverarbeitung zugeführt Die weitere
Signalverarbeitung kann in der Weise erfolgen, daß einmal Signalschwankungen aufgezeichnet werden. Dies
kann für jeden Einzelpunkt erfolgen. Es kann aber in vielen Fällen genügen, Überschreitungen von Toleranzgrenzen
zur Anzeige zu bringen oder aufzuzeichnen. Weitere Signalauswertungen sind möglich. So kann beispielsweise
die mittlere Signalamplitude, d. h. die mittlere optische Dichte der Probe ermittelt und cusgewertet
werden.
Für die Anzeige kommt beispielsweise unter anderem eine Bildschirmdarstellung in Frage. Unter Verwendung
eines Kleinrechners ist auch eine Klassifizierung möglieh, die die Grundlage für eine automatische Sortierung
bilden kaiin.
F i g. 2 zeigt eine Möglichkeit, mit einem feststehenden optoelektrischen Wandler eine Probe vollflächig
abzutasten. Die Wechsellichtquelle 2 ist hier lediglich schematisch dargestellt. Das durch die Probe durchtretende
Licht trifft auf einen Dreh-Kippspiegel 28 auf. Es wird dabei umgelenkt in die Meßebene 30, in der feststehend
der opto-elektrische Wandler 18 angeordnet ist. Durch Kippen des Spiegels um die senkrecht zur Zeichnungsebene
liegende Achse 32 läßt sich die Abbildung in der Zeichnungsebene am Wandler 18 vorbeibewegen.
Durch Drehen um die in der Zeichnungsebene liegende Achse 34 läßt sich das Bild in der Meßebene 30 senkrecht
zur Zeichnungsebene bewegen. Auf diese Weise ist es möglich, eine zeilen- und/oder spaltenweise Abtastung
der Probe vorzunehmen. Der Umlenkspiegel kann dabei um seine Dreh- und seine Kippachse über
Schrittmotoren bewegt werden. Es v.'äre aber auch möglich, eine kontinuierliche Bewegung in der einen
Richtung durchzuführeit wobei dann beispielsweise am
Ausgang des Verstärkers 20 Schaltmittel vorgesehen werden könnten, um für einzelne Punkte individuelle
Meßwerte zu erzielen.
Fig.3 zeigt eine Anordnung, wie sie für schnelle
Messungen von größeren Mengen optischer Gläser verwendbar ist Auf einer Grundplatte 36 ist hier ein Gehäuse
38 befestigt, in dem über eine Lagerung 40 ein Innengehäuse 42 drehbar ist Das Innengehäuse wird
dabei über einen Motor 44 angetrieben, wobei der Antrieb beispielsweise ein Reibrad 46 aufweisen kann, das
mit dem drehbaren Innengehäuse in Eingriff steht Auch ein Riemenantrieb ist möglich. Das Innengehäuse 42 ist
mittig mit einem Fenster versehen, um das herum eine Halterung 48 angeordnet ist mit der eine Probe 50 über
dem Fenster definiert befestigbar ist
Die Grundplatte 36 ist mit einem senkrecht zur Drehachse
des Innengehäuses wirkenden Linearantrieb versehen. Bei dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Grundplatte 36 auf einer senkrecht verstellbaren
Säule 52 befestigt, für die ein Hubantrieb vorgesehen
ist, der beispielsweise aus rnem Elektromotor
54 und einer Kurvenscheibe 56 bestchsn kann, an der
die Säule 52 in Anlage liegt Die Bewegung des Linearantriebes ist durch den Doppelpfeil angedeutet
Stationär ist die Meßanordnung mit der Wechsellichtquelle
und dem opto-elektrischen Wandler angeordnet, und zwar derart, daß deren optische Achse durch die
Drehachse des Innengehäuses 2 verläuft Zur Durchführung einer Prüfung wird die Probe über den Motor 44 in
Drehung versetzt während gleichzeitig über den Motor 54 eine Hubbewegung eingeleitet wird. Auf diese Weise
erfolgt eine spiralförmige Abtastung der Probe, die mit hoher Geschwindigkeit durchführbar ist
Bei viereckigen Proben, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, können im Aufzeichnungs- bzw. Anzeigegerät
Mittel vorgesehen sein, die Signalamplituden, die unter einem bestimmten unteren Grenzwert liegen, wie
sie bei Ausblendung des Strahls durch Teile der Halterung 48, auftreten, von der Anzeige bzw. Aufzeichnung
ausgeschaltet werden.
Die Anordnung nach F i g. 3 kann auch so ausgebildet wevden, daß das innere Gehäuse 42 in einem koaxial zur
Achse liegenden ringförmigen Bereich mit Fenstern versehen wird, über denen jeweils Probenhalterungen
angeordnet sind. Auf diese Weise läßt sich eine Vielzahl von Proben in einem Prüfgang prüfen. Hierbei sind
dann zusätzlich Schaltungen vorzusehen, die die Signale der einzelnen Proben gesondert oder identifiziert messen
bzw. aufzeichnen. In diesem Fall würde dann die Ausgangsstellung eine solche sein, bei der die optische
Achse der Meßanordnung in der Ausgangsstellung mit einem der Ränder der Ringfläche fluchtet, in der die
Fenster für die Proben angeordnet sind.
Eins weitere Ausführungsform zeigt Fig.4. Hier ist
an einem Träger 60 in einem Gelenk 62 ein Pendel 64 schwenkbar aufgf hängt, das an seinem uii»eren Ende
eine Halterung 66 mit einem Fenster für eine Probe 68 trägt und zweckmäßig mit einem Antrieb versehen ist.
Der Rahmen 60 ist hier auf einer Hubsäule 70 befestigt, die, wie bei der Aiisführungsform nach F i g. 3, über einen
Antrieb 72 kontinuierlich oder stufenweise in der Höhe verstellbar ist. Die Hubsäule 70 und der Antrieb
72 bilden hier den Linearantrieb, der senkrecht zur Pendelachse in Richtung des Pendels in seiner Ruhelage
wirkt. Die Bewegung des Linearantriebes ist durch den Doppelpfeil angedeuiet. Die optische Achse der Meßanordnung
liegt in diesem Fall auf der Senkrechten durch das Pendelgelenk 62 im Bereich der Aufnahme 66,
wobei die Ausgangsposition die untere oder die obere Kante dieser Aufnahme sein kann. Abhäneie von der
Geschwindigkeit der Hubbewegung kann bei dieser Anordnung eine zeilen- oder spaltenweise Abtastung
durchgeführt werden. Eine zeilenweise, d. h. in Richtung der Pendelbewegung liegende Abtastung wird erzielt,
wenn die Hubzeit lang ist gegenüber der Pendelzeit. Eine spaltenweise Abtastung, d. h. in Richtung der Pendelachse
wird erzielt, wenn die Hubzeit kurz ist gegenüber der Pendelzeit.
Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 3 und 4 kann am drehbaren Gehäuse bzw. am Pendel auch eine
losbare Platte oder sonstige Struktur vorgesehen werden, auf der die Proben montierbar sind. An der Platte
sind hierbei die Fenster und die Halterungen für die Proben angeordnet. Es wird dann jeweils die Platte mit
den darauf montierten Proben in das Gehäuse bzw. das Pendel eingesetzt. Hierdurch wird eine verbesserte
Ausnutzung der Vorrichtungen erreichbar.
Obwohl eine Hubbewegung der Probe bei der Messung mit den Vorrichtungen nach den F i g. 3 und 4 bevorzugt
ist, kann selbstverständlich auch eine Hubbewegung der Meßanordnung vorgesehen werden. Die
Entscheidung, welche Anordnung gewählt wird, kann beispielsweise von der bei der Hubbewegung zu bewegenden
Masse abhängen.
Im vorstehenden ist das Wechsellichtmeßverfahren gemäß der Erfindung mit einer Darstellung des Schattenbildes
beschrieben. Das Wechsellichtmeßverfahren ist auch beim Schlieren- oder Interferenzverfahren einsetzbar.
30
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
35
40
45
50
60
65
Claims (1)
1. Verfahren zur quantitativen Messung von Inhomogenitäten in optischen Gläsern, bei dem Wechsellicht
durch den Prüfling geleitet, das austretende Licht punktförmig durch einen opto-elektronischen
Wandler gemessen und die Meßdaten nach Verstärkung aufgezeichnet und/oder angezeigt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
— die Probe (6) mit gerichtetem divergentem Wechsellicht aus einer Punktlichtquelle (8) weißen
Lichtes durchstrahlt wird,
— die Frequenz des sinusförmigen Wechsellichtes von der Netzfrequenz und deren Vielfachen
mindestens um die Bandbreite eines Schmalbandfilters (22) abweicht,
— das Wechsellicht in einer im Abstand von der Probe festgelegten Abbildungsebene (30) abgetastet
u«d durch das Schmalbandfilter ausgefiltert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833326065 DE3326065C2 (de) | 1982-07-31 | 1983-07-20 | Verfahren zur quantitativen Messung von Inhomogenitäten in optischen Gläsern |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3228664 | 1982-07-31 | ||
DE19833326065 DE3326065C2 (de) | 1982-07-31 | 1983-07-20 | Verfahren zur quantitativen Messung von Inhomogenitäten in optischen Gläsern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3326065A1 DE3326065A1 (de) | 1984-02-02 |
DE3326065C2 true DE3326065C2 (de) | 1986-03-27 |
Family
ID=25803447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833326065 Expired DE3326065C2 (de) | 1982-07-31 | 1983-07-20 | Verfahren zur quantitativen Messung von Inhomogenitäten in optischen Gläsern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3326065C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4317005A1 (de) * | 1993-05-17 | 1994-11-24 | Grasnick Armin Dipl Ing Fh | Vorrichtung zur Prüfung optischer Bauteile |
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Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3606564A (en) * | 1969-06-05 | 1971-09-20 | Dennis J Lisack | Method and apparatus for visibility determination at airports |
AU4938772A (en) * | 1971-12-03 | 1974-06-06 | Glaverbel | A method and an apparatus for determining the light deflecting properties of transparent material |
DE3003333C2 (de) * | 1980-01-30 | 1985-06-05 | Optische Werke G. Rodenstock, 8000 München | Vorrichtung zur Messung von Inhomogenitäten des Brechungsindex |
-
1983
- 1983-07-20 DE DE19833326065 patent/DE3326065C2/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4317005A1 (de) * | 1993-05-17 | 1994-11-24 | Grasnick Armin Dipl Ing Fh | Vorrichtung zur Prüfung optischer Bauteile |
DE4444165A1 (de) * | 1994-12-12 | 1996-06-13 | Wissenschaftlich Tech Optikzen | Vorrichtung zur Prüfung transparenter und/oder einseitig optisch undurchsichtig beschichteter Objekte auf Materialfehler |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3326065A1 (de) | 1984-02-02 |
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