DE3600199A1

DE3600199A1 - Verfahren zum ermitteln optischer fehler in scheiben aus transparentem material

Info

Publication number: DE3600199A1
Application number: DE19863600199
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 3300 Braunschweig Stoffregen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1985-01-12
Filing date: 1986-01-07
Publication date: 1986-07-17
Anticipated expiration: 2006-01-08
Also published as: DE3600199C2

Description

Verfahren zum Ermitteln optischer Fehler
in Scheiben aus transparentem Material Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Gemäß ECE-Regl. No. 43, Bundesgesetzblatt Teil II, No. 5, vom 12.02.1981, erfolgt die Qualitätsprüfung von Verglasungswerkstoffen unter Anwendung eines Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei dem mittels eines Projektors mit einem Rasterdiapositiv durch die jeweils zu prüfende Scheibe ein Raster auf eine Projektionsfläche projiziert und mittels einer Auswerteschablone Unterschiede des Rasters in Durchstrahlungsrichtung hinter der zu prüfenden Scheibe gegenüber dem emittierten Raster erfaßt werden. Mit diesem Verfahren läßt sich zwar die optische Verzerrung, also die örtlich unterschiedliche Ablenkung, die ein auf die zu prüfende Scheibe auftreffender Lichtstrahl erfährt, erfassen, jedoch ist die Empfindlichkeit dieses Verfahrens begrenzt. Insbesondere ist es schwer, kleinere Fehler schnell zu erkennen, und auch die quantitative Auswertung bereitet Schwierigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 unter Beibehalt des vorteilhaften geringen apparativen Aufwands so auszubilden, daß auch kleinere Fehler der zu prüfenden Scheibe schnell erkennbar sind und die quantitative Auswertung keine Schwierigkeiten macht.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens beschreiben die Unteransprüche.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß es ein Prinzip verwendet, das in der Meßtechnik zur Lösung anderer Aufgaben, nämlich zur Vermessung der Oberflächengestalt fester Körper, zur Spannungsmessung, zur Erfassung von Verformungen fester Körper und zur Erfassung kleiner Relativbewegungen im Rahmen numerischer Steuerungen für Werkzeugmaschinen bereits erprobt wurde.
Bekanntlich treten Moire-Effekte, also Moirestreifen, bei der Überlagerung von einander ähnelnden optischen Strichstrukturen auf. Zwei parallele Strichraster mit unterschiedlichen Abständen bilden in ihrer Überlagerung ein sogenanntes Frequenz-Moire, d.h. Moirestreifen mit einem Streifenabstand, der von den Strichabständen der beiden Linienraster abhängt. Überlagert man zwei Strichraster mit gleichen Strichabständen, aber so, daß die beiden Raster einen kleinen Winkel miteinander einschließen, so ergibt sich ein Winkel-Moire, dessen Streifen senkrecht auf der Winkelhalbierenden des Winkels zwischen den einzelnen Gitterstrichen steht. Ein wichtiger Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß für kleine Winkel oder kleine Differenzen in den Strichabständen die Moirestreifen wesentlich größere Abstände als die Rasterstriche haben, also eine hohe Empfindlichkeit gewährleistet ist.
Dieser an sich bekannte Effekt wird nun bei der Erfindung zur Erfassung optischer Fehler in Scheiben aus transparentem Material ausgenutzt, indem durch die zu prüfende Scheibe gleichsam die Abbildungsverhältnisse für den von einem Projektor ausgehenden projizierten Strahl entsprechend den optischen Eigenschaften und damit auch entsprechend den optischen Fehlern der jeweiligen Scheibe beeinflußt werden.
Vor jeder Messung wird man einen Nullabgleich vornehmen. Dieser kann durch Ausrichtung der beiden Strichraster relativ zueinander in der Weise erfolgen, daß bei identischen Rastern sich keine Moirestreifen zeigen, also die Abstände zwischen den Moirestreifen unendlich groß sind. Bewirkt die zu prüfende Scheibe dann eine Anderung des Abbildungsmaßstabs, so ergibt sich ein Frequenz-Moire, bei durch die Scheibe hervorgerufenen Winkeländerungen dagegen ein Winkel-Moire. Im allgemeinen Fall werden sich beide Effekte überlagern.
Gemäß Patentanspruch 3 kann der Nullabgleich aber auch so vorgenommen werden, daß sich vor der eigentlichen Messung vorgegebene Moirestreifen eipstellen, so daß bei der Messung Veränderungen dieser vorgegebenen Streifen gleichsam als Meßwerte für die optischen Fehler bzw. die optische Qualität der Scheibe herangezogen werden.
Für die visuelle Beurteilung der Scheibenqualität ist es zweckmäßig, gemäß Patentanspruch 2 das projizierte Strichraster in zumindest zwei unterschiedliche Winkelstellungen bezüglich des auf der Projektionsfläche angebrachten Rasters zu bringen, da nur jeweils zu den Strichen des projizierten Rasters senkrechte Lichtablenkungen in der zu prüfenden Scheibe leicht auswertbar erfaßt werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, auf diese Winkelverstellung zu verzichten; lokale Fehler führen dann zu lokalen Frequenz-Moire-Effekten, die grundsätzlich ebenfalls ausgewertet werden können.
Die Zeichnung zeigt zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Fig. 1 schematisch eine Meßvorrichtung und in Fig. 2 das Ergebnis einer Messung, d.h. ein Winkel-Moire mit einer Fehlerzone.
Betrachtet man zunächst Fig. 1, so wird mittels des Diaprojektors 1 der ein Strichraster enthaltende Strahl 2 durch die zu prüfende, in ihrer Einbaulage arretierte Windschutzscheibe 3 auf die Projektionsfläche 4 projiziert, die ein dem projizierten Raster 2 in ihrer Ebene entsprechendes Strichraster trägt. Durch die Überlagerung der beiden Raster ergibt sich gemäß Fig. 2 auf der Projektionsfläche 4 das die optischen Eigenschaften der zu prüfenden Scheibe 3 enthaltende, insbesondere eine Aussage über örtliche Unterschiede dieser Eigenschaften gestattende Winkel-Moire 5 mit den durch die Fehlerzone 6 signifikant beeinflußten Moirestreifen 7.
Die Empfindlichkeit des Verfahrens wird deutlich, wenn man Zahlwerte betrachtet: Nimmt man an, der Abstand zwischen Projektor 1 und Projektionsfläche 4 betrage L = 8 m, der Abstand zwischen Scheibe 3 und Projektionsfläche 4 sei 1 = 2,30 m.
Dann erzeugt ein relativer Lichtablenkwinkel zwischen zwei Punkten der Scheibe 3 von nur 3' eine Auslenkung des projizierten Strichrasters 2 auf der Projektionsfläche 4 von 2 mm, wodurch der vorher, d.h. beim Nullabgleich, gerade Moirestreifen an dieser Stelle um einen Streifenabstand, beispielsweise 4 cm, ausgelenkt wird.
Diese hohe Empfindlichkeit, die bereits eine aussagekräftige visuelle Prüfung ermöglicht, läßt sich, wie anhand Fig. 1 dargelegt, mit sehr geringem apparatetechnischen Aufwand erzielen.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Ermitteln optischer Fehler in Scheiben aus transparentem Material, insbesondere Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge, wobei durch die jeweilige Scbeibe ein Raster auf eine Projektionsfläche projiziert und Distorsionen des projizierten Rasters zur Fehlerermittlung ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Projektion ein Strichraster (2) einem auf der Projektionsfläche (4) angebrachten ebensolchen Raster zur Erzeugung von Moiréstreifen (7) überlagert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das projizierte Strichraster (2) in mehrere unterschiedliche Winkelstellungen gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nullabgleich vor Einbringen der jeweiligen Scheibe (3) die beiden Strichraster relativ zueinander bewegt werden, bis vorgegebene Moirestreifen vorliegen.