DE3600199C2 - Verfahren zum Ermitteln optischer Fehler in Scheiben aus transparentem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 23 10 763 bekannt.

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.

Ähnlich ist das aus der DE-OS 23 10 763 bekannte Verfahren zu bewerten, das in zeitaufwendiger Weise mit zwei nacheinander hergestellten Aufnahmen, nämlich unter Verwendung einer fehler­ freien Testscheibe und des Prüflings, arbeitet.

Aus Scientific American, Mai 1963, Seiten 54 bis 63, ist die Verwendung der Moir´technik zum Testen von Linsen bekannt. Eine eventuelle Verzeichnung äußert sich, wie dort angegeben, durch Verbiegungen der Moir´linien. Hinweise auf die Ermittlung optischen Fehler speziell in Scheiben, die im Ge­ gensatz zu Linsen parallele Oberflächen besitzen, finden sich dort nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 unter Beibehalt des vorteilhaften geringen apparativen Auf­ wands 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 Merk­ malen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens beschrei­ ben 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 Ver­ messung 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 Moir´-Effekte, also Moir´streifen, bei der Überlagerung von ein­ ander ähnelnden optischen Strichstrukturen auf. Zwei parallele Strichraster mit unterschiedlichen Abständen bilden in ihrer Überlagerung ein sogenanntes Frequenz- Moir´, d. h. Moir´streifen 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-Moir´, 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 Moir´streifen wesentlich größere Ab­ stände 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 prü­ fende 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 Aus­ richtung der beiden Strichraster relativ zueinander in der Weise erfolgen, daß bei identischen Rastern sich keine Moir´streifen zeigen, also die Abstände zwischen den Moir´streifen unendlich groß sind. Bewirkt die zu prüfende Scheibe dann eine Änderung des Abbildungsmaßstabs, so ergibt sich ein Frequenz-Moir´, bei durch die Scheibe hervorgerufenen Winkeländerungen dagegen ein Winkel-Moir´. Im allgemei­ nen Fall werden sich beide Effekte überlagern.

Gemäß Patentanspruch 3 kann der Nullabgleich aber auch so vorgenommen werden, daß sich vor der eigentlichen Messung vorgegebene Moir´streifen einstellen, so daß bei der Messung Veränderungen dieser vorgegebenen Streifen gleichsam als Meß­ werte für die optischen Fehler bzw. die optische Qualität der Scheibe herangezogen werden.

Für die visuelle Beurteilung der Scheibenqualität ist es zweckmäßig, gemäß Patent­ anspruch 2 das projizierte Strichraster in zumindest zwei unterschiedliche Winkel­ stellungen 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-Moir´-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- Moir´ mit einer Fehlerzone.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so wird mittels des Diaprojektors 1 der ein Strich­ raster 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 opti­ schen Eigenschaften der zu prüfenden Scheibe 3 enthaltende, insbesondere eine Aus­ sage über örtliche Unterschiede dieser Eigenschaften gestattende Winkel-Moir´ 5 mit den durch die Fehlerzone 6 signifikant beeinflußten Moir´streifen 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 Projektionsflä­ che 4 von 2 mm, wodurch der vorher, d. h. beim Nullabgleich, gerade Moir´streifen an dieser Stelle um einen Streifenabstand, beispielsweise 4 cm, ausgelenkt wird. Diese hohe Empfindlichkeit, die bereits eine aussagekräftige visuelle Prüfung ermög­ licht, läßt sich, wie anhand Fig. 1 dargelegt, mit sehr geringem apparatetechnischen Aufwand erzielen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Ermitteln optischer Fehler in Scheiben aus transparentem Mate­ rial, insbesondere Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge, wobei durch die je­ weilige Scheibe ein Raster auf eine Projektionsfläche projiziert und Distorsionen des projizierten Rasters zur Fehlerermittlung ausgewertet werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch die Projektion ein Strichraster (2) einem auf der Pro­ jektionsfläche (4) angebrachten ebensolchen Raster zur Erzeugung von Moir´­ streifen (7) überlagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das projizierte Strich­ raster (2) in mehrere unterschiedliche Winkelstellungen gedreht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nullab­ gleich vor Einbringen der jeweiligen Scheibe (3) die beiden Strichraster relativ zueinander bewegt werden, bis vorgegebene Moir´streifen vorliegen.