DE3813662C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Oberflä­ chenprüfgerät gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 2 wie aus der DE 36 10 416 A1 bzw. US-PS 45 38 909 bekannt. Mit einem derartigen Oberflächenprüfgerät kann geprüft werden, ob Feh­ ler, wie z. B. defekte Stellen, Schmutz oder Stoß­ stellen auf der Oberfläche eines Gegen­ standes, bei dem es sich beispielsweise um eine Flaschenkapsel oder ein Bierdosenende (Boden oder Deckel) handeln kann, vorhanden sind oder nicht.

Eine Verschlußkapsel für eine Flasche oder ein En­ de für eine Bierdose oder eine ähnliche Dose ist im all­ gemeinen aus Kunststoffmaterial oder Metall her­ gestellt, wobei deren flache Oberfläche (Deckel- oder Boden-Oberseite) eine runde Form besitzt. An einer solchen Verschlußkapsel oder an einem sol­ chen Verschlußende ist es üblich, daß eine Viel­ zahl von konzentrischen, kreisförmigen (ringför­ migen) oder spiralförmigen Unebenheiten oder Nu­ ten eingeformt sind, damit die Kapsel oder das Dosen­ ende den Druckänderungen, wie sie durch Flüssigkeit innerhalb eines solchen Behälters hervorgerufen werden, ausreichend wider­ stehen kann, oder, in anderen Worten, um die Festigkeit zu erhöhen.

Fig. 1A zeigt eine Aufsicht auf eine aus Metall hergestellte Kapsel 1 als Verschluß für eine Flasche, als ein Beispiel eines zu prüfenden Gegenstandes, und Fig. 1B ist ein schematischer Querschnitt ent­ lang der Linie B-B in Fig. 1A. In diesen Fig. sind a, b und c konzentrische, kreisförmige Unebenhei­ ten, wobei a eine ringförmige Herausragung ist, die von der Oberfläche der Kapsel 1 nach oben vor­ steht, während b und c entsprechende ringförmige Kanten von Stufen sind, die in die Oberfläche der Kapsel 1 an den innerhalb der ringförmigen Heraus­ ragung a befindlichen Teil eingeformt sind.

Fig. 2 zeigt eine Schemadarstellung eines Beispie­ les von einem Oberflächenprüfgerät herkömmlicher Bauart, das das Vorhandensein oder Nichtvorhanden­ sein von defekten Stellen, wie z. B. Oberflächen­ kratzer auf der Oberfläche der Kapsel 1 als den zu prüfenden Gegenstand gemäß Fig. 1 prüft. In Fig. 2 ist eine Lichtquel­ le 2, z. B. eine Lampe, vorgesehen, die die Ober­ fläche der Kapsel 1 bestrahlt. Da in diesem Falle die Kapsel 1 auf ihrer Oberfläche Unebenheiten auf­ weist, und um die vertikalen Oberflächen oder Wän­ de dieser Kapsel ebenfalls zu bestrahlen, ist die Lichtquelle 2 winklig oberhalb der Kapsel 1 versetzt angeordnet. Es ist ein photo­ elektrischer Umwandlungssensor, z. B. eine Video­ kamera 3, vorgesehen, der ein Videosignal erzeugt, nachdem er das Reflexionslicht von der Oberflä­ che der Kapsel 1 aufgenommen hat, wenn das Licht der Lichtquelle 2 davon abgestrahlt wird. Die­ se Videokamera 3 ist oberhalb der Kapsel 1 in der Weise angeordnet, daß ihre optische Lichtachse mit der Mittelachse X der Kapsel 1 zusammenfällt, die senkrecht zur Oberfläche der Kapsel 1 verläuft und gleichzeitig durch den Mittelpunkt O dieser Kapsel 1 hindurchgeht. Eine elektronische Verar­ beitungs- bzw. Zentraleinheit 4 wird z. B. durch einen Rechner gebildet und analysiert und verarbeitet das Videosignal von der Videokamera 3 und beurteilt dann die Oberflä­ che der Kapsel 1 als gut oder schlecht.

Ferner zeigt Fig. 3 in einer Aufsicht das Verhält­ nis zwischen Kapsel 1 und der Lichtquelle 2 gemäß Fig. 2.

Wenn nun das Licht von der Lichtquelle 2, die sich an ihrem oberen winklig versetzten Platz von der Kapsel 1 befindet, irregulär von der Oberfläche der Kapsel 1 reflektiert und ein Teil dieses ir­ regulär reflektierten Lichtes durch den photo­ elektrischen Umwandlungssensor (Videokamera 3) aufgenonmen wird, dann erzeugt dieser Umwandlungs­ sensor das Videosignal vom Bild der Oberfläche der Kapsel 1. Dieses Videosignal wird dann durch die elektronische Zentraleinheit 4 verarbeitet, so daß defekte Stellen, wie z. B. Kratzer oder Schmutz­ stellen, die als abnormales Dunkel oder als extrem leuchtende (helle) Flecken auf der Oberfläche der Kapsel 1 erscheinen, für eine Beurteilung erfaßt werden, ob die Oberfläche der Kapsel 1 gut ist oder schlecht. Wie in Fig. 3 veranschaulicht ist, wird hierbei unter den Lichtstrahlen von der Licht­ quelle 2 Licht im Mittelteil ausgesendet, d. h. dieses Licht verläuft im wesentlichen entlang der optischen Achse A der Lichtquelle 2, wobei sich Teile a′, b′ und c′ der ringförmigen Herausragun­ gen a sowie der ringförmigen Ränder b und c an der Oberfläche der Kapsel 1, bei Positionierung dieser Teile a′, b′ und c′ auf der Seite zur Licht­ quelle 2 in bezug auf die Mitte O der Kapsel 1 (durch dicke Linien dargestellt), und ein Teil a′′ der ringförmigen Herausragung a ergeben, der auf der gegenüberliegenden Seite des Teiles a′ mit Be­ zug auf die Mitte O angeordnet ist, wobei diese Teile wie Wände nach oben stehen, wie aus den Fig. 1B und 2 deutlich wird. Das Licht von der Lichtquelle 2 wird auf diesen Teilen a′, b′, c′ und a′′ drastisch übermäßig irregulär reflektiert, verglichen mit den anderen Teilen, und diese irre­ gulär reflektierten Lichtstrahlen an den Teilen a′, b′, c′ und a′′ werden tatsächlich direkt durch die Videokamera 3 aufgenommen. Auf der anderen Seite breitet sich die Mehrheit der Lichtstrahlen, die irregulär an den Teilen derselben ringförmigen Herausragung a sowie der Ränder b, c, die wie eine Wand nach oben vorstehen, mit Ausnahme der Teile a′, b′, c′ und a′′, in Richtungen aus, wie sie durch Pfeilmarkierungen d in Fig. 3 angedeutet sind, und sie erreichen nicht direkt die Video­ kamera 3. Es steht außer Frage, daß ein Teil des Lichts, das unter normalen Bedingungen vom flachen Oberflächenteil der Kapsel 1 irregulär reflektiert wird, durch die Videokamera 3 aufgenommen wird, die dann ein Videosignal der Kapsel 1 erzeugt. Das Videosignal von der Videokamera 3 wird dann der elektronischen Zentraleinheit 4 zugeführt, die ein Videosignal in gleicher Weise wie zuvor er­ wähnt, erzeugt, um das Vorhandensein oder Nicht­ vorhandensein von Fehlern an der Kapsel 1 zu be­ urteilen, oder ob die Kapsel 1 gut oder schlecht ist. Ferner ist der Winkelbereich ARC der Bogen­ teile a′, a′′, b′ und c′ kleiner als 90°, wobei er gegenüber der optischen Achse A zentriert ist.

Wie oben erwähnt worden ist, enthalten bei den herkömmlichen Geräten die Lichtstrahlen, die an den Teilen a′, b′, c′ und a′′ an der Oberfläche der Kapsel 1 reflektiert werden, drastisch übermäßige irreguläre Reflexionslichtstrahlen im Vergleich zu jenen der anderen Teile, und da diese irregulär re­ flektierten Lichtstrahlen die Videokamera 3 direkt er­ reichen, scheinen die oben erwähnten Teile a′, b′, c′ und a′′ in der Videokamera 3 deutlich leuchtender zu sein als die anderen Teile. Somit macht dies die Prü­ fung auf ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Fehlern an diesen Teilen a′, b′, c′ und a′′ nicht nur unmöglich, sondern es werden auch schlechte Einflüsse auf die Prüfung der anderen Teile hervorgerufen. Beim Versuch, diese Probleme zu lösen, ist eine Prüfung un­ ter Ausschluß dieser Teile nur auf andere Teile gerich­ tet, was extreme irreguläre Reflexionen an der Oberflä­ che einer Kapsel 1 hervorruft. Andererseits kann man versuchen, verschiedene Bestrahlungswinkel von der Lichtquelle 2 auf die Oberfläche der Kapsel 1 da­ durch auszuwählen, daß die Oberfläche dieser Kapsel 1 in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt und dadurch die Prüfung mehrmals wiederholt wird, was jedoch eine besonders sorgfältige Handhabung erfordert und einen großen Zeitverlust mit sich bringt.

Ein Oberflächenprüfgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus dem anhand Fig. 3 in der obengenannten DE 36 10 416 A1 beschriebenen Ausführungs­ beispiel bekannt. In diesem Falle sind eine Licht­ quelle, ein photoelektrischer Umwandlungssensor, eine elektronische Zentraleinheit in Form eines Computers sowie eine der Lichtquelle zugeordnete optische Maske, die aus undurchsichtigem Material hergestellt ist und in ihrer Mitte eine konzentrische Öffnung besitzt, vorgesehen, um eine auf eine Flaschenmündung aufge­ schraubte Schraubkappe (Schraubverschluß) zu prüfen.

Aus IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 16, No. 6, 1973, S. 1964 bis 1966, ist es ferner allgemein be­ kannt, zum Prüfen eines aufgespannten Plättchens eine Anzahl von Reflektoren zum Aufteilen und Ausrichten von Lichtstrahlen, ein Linsensystem und eine Detektoranord­ nung zu verwenden.

Das aus der eingangs genannten US-PS 45 38 909 bekannte Oberflächen­ prüfgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 weist zwei Lichtquellen, einen photoelektri­ schen Umwandlungssensor, eine elektronische Zen­ traleinheit sowie je eine optische Maske vor jeder Lichtquelle auf, wobei auch hier wiederum die opti­ schen Masken etwa mittig angeordnete Öffnungen aufwei­ sen. Dieses bekannte Prüfgerät ist insbesondere zum Überprüfen der Schaltungsmuster auf den zu prüfenden Platten bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Oberflä­ chenprüfgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 vorausgesetzten Art zu schaffen, das durch verhältnismäßig einfache Maßnahmen ein relativ unkompliziertes, rasches und doch zuverlässiges Prüfen (Inspizieren) der Oberflächen von zu prüfenden Gegen­ ständen ermöglicht.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe beim Oberflächenprüfgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird die Aufgabe beim Oberflächenprüfgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 2 gelöst.

Weitere Merkmale sowie Vorteile dieser Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschrei­ bung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeich­ nung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Ele­ mente und Teile angeben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1A und 1B Aufsicht- bzw. Querschnittsan­ sicht eines zu prüfenden Gegen­ standes;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Oberflächenprüfgerätes bekannter Ausführung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht zur Er­ läuterung der Betriebsweise des Gerätes;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Hauptteiles einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 und 6 Vorderansichten der Ausführung von optischen Masken, wie sie ge­ mäß Fig. 4 verwendet werden;

Fig. 7, 8 und 9 schematische Darstellungen von Hauptbestandteilen anderer Ausfüh­ rungsformen der vorliegenden Er­ findung.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 erläutert. Es sei festgestellt, daß in der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 4 der photoelektrische Umwand­ lungssensor (Videokamera 3) und die elektronische Zentraleinheit (Prozessor) 4 genau die gleichen sind, wie sie im bekannten Beispiel gemäß Fig. 2 benutzt sind, wobei die Position der Videokamera 3 gegenüber dem zu prüfenden Gegenstand, d. h. einer Kapsel 1, generell die gleiche ist wie beim Beispiel gemäß Fig. 2, so daß der Einfachheit halber diese nicht in Fig. 4 veranschaulicht sind.

In Fig. 4 bezeichnen 2A und 2B Lichtquellen, die jeweils Licht auf die Oberfläche der Kapsel 1 aus einer oberen, winklig versetzten Richtung ausstrah­ len. In diesem Beispiel sind die Lichtquellen 2A und 2B in ihrer oberen, winklig versetzten Rich­ tung so positioniert, daß ihre entsprechenden opti­ schen Achsen 5A und 5B sich in der Mitte O der Kapsel 1 kreuzen. Ferner bezeichnen 6A und 6B optische Masken, die vor der lichtausstrahlenden Oberfläche der entsprechenden Lichtquellen 2A und 2B plaziert sind.

Falls nun die optische Maske 6A nicht benutzt wird, wird das Licht von der Lichtquelle 2A irregulär von den Teilen a′ oder a′′ des ringförmig herausragenden Teiles a sowie von den Teilen b′ und c′ der Ränder b und c an der Oberfläche der Kapsel 1 mit einem Bogenbereich ARC irregulär reflektiert, der kleiner ist als 90°, verglichen mit den anderen Teilen der Oberfläche der Kapsel 1, wie es in Ver­ bindung mit den Fig. 2 und 3 erläutert worden ist. Die irregulär reflektierten Lichtstrahlen werden direkt von der Videokamera 3 aufgenommen, so daß sich die zuvor erläuterte Inspektion ergibt. Im Beispiel gemäß Fig. 4 ist daher eine optische Maske 6A vor der lichtausstrahlenden Oberfläche der Lichtquelle 2A vorgesehen, so daß das Licht von der Lichtquel­ le 2A zumindest die Teile a′, a′′, b′ und c′ nicht erreicht. Es erübrigt sich zu sagen, daß das Licht von der Lichtquelle 2A auf die Oberfläche der Kap­ sel 1 an anderen Teilen als den Teilen a′, a′′, b′ und c′ einfällt.

Als nächster Schritt sei ein Beispiel der opti­ schen Maske 6A (oder 6B) unter Bezugnahme auf deren Vorderansicht in Fig. 5 erläutert.

Die in Fig. 5 gezeigte optische Maske 6A ist in der Weise gebildet, daß z. B. eine transparente, ungefähr quadratisch geformte Glas­ platte oder eine ähnliche Platte durch zwei diagonale Li­ nien in vier dreieckige Abschnitte 6A₁, 6A₂, 6A₃ und 6A₄ unterteilt ist und daß zwei gegenüberliegende Abschnitte, wie in diesem Beispiel 6A₂ und 6A₄, opak gemacht sind, indem beispielsweise eine schwarze Beschichtung oder eine ähnliche Beschichtung (vgl. schraffierte Abschnitte in Fig. 5) auf die transparente Glasplatte aufgebracht ist.

Eine solche optische Maske 6A wird parallel zu und vor der lichtausstrahlenden Oberfläche der Licht­ quelle 2A derart angeordnet, daß die opaken Ab­ schnitte 6A₂ und 6A₄ in vertikaler Richtung aus­ gerichtet sind, wie in Fig. 4 bzw. 5 gezeigt ist. In diesem Falle ist die Mitte OA der optischen Maske 6A so angeordnet, daß sie im wesentlichen mit der optischen Achse 5A der Lichtquelle 2A zu­ sammenfällt. Daher wird das Licht von der Licht­ quelle 2A teilweise durch die optische Maske 6A abgeschirmt, so daß es wenigstens den etwa annähernd x-förmigen bzw. bikonkav geformten Teil, der die Teile a′, a′′, b′ und c′ von der Oberfläche der Kapsel 1 enthält, nicht erreicht und mit Bezug auf die optische Achse 5A im wesentlichen symmetrisch ist, es je­ doch die anderen Teile als die zuvor erwähnten der Oberfläche der Kapsel 1 erreicht. Das Licht wird dann auf den anderen Teilen irregulär reflektiert, wenn es benutzt wird, und die Teile der irregulär reflektierten Lichtstrahlen treten in die Videoka­ mera 3 ein, die oberhalb der Kapsel 1 plaziert ist. Das Videosignal von der Videokamera 3 wird durch die elektronische Zentraleinheit 4 verarbei­ tet, so daß die Prüfung auf der Oberfläche der Kapsel 1 durchgeführt werden kann. Diese Prüfung ist, wie zuvor erwähnt, dieselbe wie bei den be­ kannten Geräten. Bei der Verwendung der optischen Maske 6A erreicht demnach das Licht von der Lichtquelle 2A nicht den genann­ ten etwa x-förmigen Teil der Kapsel 1, einschließ­ lich deren Teile a′, a′′, b′ und c′, so daß die Prüfung dieser Bereiche nicht durchgeführt wer­ den kann. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird daher eine ande­ re Kombination als die der Lichtquelle 2A und der optischen Maske 6A, und zwar eine gleichar­ tige Kombination aus der Lichtquelle 2B und der optischen Maske 6B mit einem vorbestimmten Winkel­ abstand, nämlich wenigstens mehr als ½ des Winkelbereichs ARC der bogenförmigen Teile a′, a′′ . . . und weniger als (180°-½ ARC) entfernt von der ersten Kombination angeordnet, um die Oberfläche der Kapsel 1 in gleicher Weise wie die erste Kombination zu bestrahlen. Infolgedessen be­ strahlt die Kombination aus der Lichtquelle 2B und der optischen Maske 6B den erwähnten etwa x- förmigen Bereich , der die Teile a′, a′′, b′ und c′ von der Oberfläche der Kapsel 1 enthält, ge­ genüber dem das Licht aus der Kombination der Lichtquelle 2A und der optischen Maske 6A abge­ schirmt war. Aufgrund der Existenz der optischen Maske 6B erreicht ferner das Licht von der Licht­ quelle 2B nicht die Bereiche auf der Oberfläche der Kapsel 1, die den Teilen a′, a′′, b′ und c′ für die Lichtquelle 2A entsprechen (diese Bereiche sind bereits durch die Kombination aus der Licht­ quelle 2A und der optischen Maske 6A bestrahlt); aber das Licht von der Lichtquelle 2A erreicht die anderen Teile, die überlagert sind von Licht aus der Lichtquelle 2A.

Es werden, wie oben erwähnt, solche Teile, wie die vorstehenden Teile a′, a′′, b′ und c′ auf der Oberfläche der Kapsel 1, die verglichen mit dem anderen Teil das Licht von einer einzigen Lichtquelle ganz besonders irregulär reflektieren und die Prüfung unmöglich machen, nicht von dem Licht aus der einzigen Lichtquelle mittels der optischen Maske bestrahlt, sondern sie werden durch die andere Lichtquelle bestrahlt, die eben­ falls die optische Maske besitzt. Daher kann die Oberfläche der Kapsel 1, die auf ihrer Oberfläche solche ringförmigen oder bogenförmigen Unebenhei­ ten aufweist, positiv und leicht bei einer Prüf­ zeit geprüft werden. Für die optischen Masken 6A und 6B ist es ferner nicht erforderlich, sie auf die in Fig. 5 gezeigten Muster einzuschränken, und im wesentlichen kann es irgend eine Form sein, so­ lange die Bestrahlung des Lichtes auf die Oberflä­ chenteile des geprüften Gegenstandes, die unnötige extreme irreguläre Lichtreflexionen hervorruft, abgeschirmt wird; so können sie beispielsweise, wie Fig. 6 zeigt, abschirmende opake Abschnitte 6a₁ und 6a₂ (bei transparenten anderen Abschnitten 6a₃ und 6a₄) eines etwa x- oder mehr bikon­ kav-förmigen Abschnitts sein, der symmetrisch ist in bezug auf die Mitte OA, wie es schraffiert gezeigt ist.

Fig. 7 ist eine Aufsicht auf den Hauptteil einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise wie Fig. 4. In diesem Beispiel werden Lichtquellen, die im wesentlichen paralle­ les Licht bzw. parallele Lichtstrahlen aussenden, als Lichtquellen 2A und 2B benutzt, die so angeordnet werden, daß ihre optischen Achsen 5A und 5B sich im wesentlichen rechtwinklig in der Mitte O der Kapsel 1 miteinander kreuzen. Ferner werden optische Mas­ ken 6A und 6B, die z. B. die Muster gemäß Fig. 5 enthalten, in derselben Weise angeordnet, wie es im Beispiel der Fig. 4 dargestellt ist.

Gemäß dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel werden durch die Kombination der Lichtquelle 2A und der opti­ schen Maske 6A bei der Kreisoberfläche der Kapsel 1 fächerförmige Teile (Abschnitte) 1A und 1A′ mit einem etwa 90°-Winkelbereich, die in bezug auf ih­ re Mitte O und die optische Achse 5A der Lichtquel­ le 2A symmetrisch angeordnet sind, bestrahlt, wäh­ rend die anderen Teile der Oberfläche von der Kap­ sel 1, bei denen es sich um die fächerförmigen Tei­ le 1B und 1B′ mit ungefähr 90°-Winkelbereich han­ delt, die relativ zur Mitte O und zur optischen Achse 5B der anderen Lichtquelle 2B symmetrisch angeordnet sind, von der Bestrahlung desselben Lichtes abgeschirmt. Da in einem solchen Falle die wand­ artigen aufrechtstehenden Teile oder die bogenför­ migen Teile a′, b′, c′ und a′′, die sich auf der Oberfläche der Kapsel 1 befinden und die die ex­ tremen irregulären Lichtreflexionen hervorrufen, entsprechend innerhalb der nicht bestrahlten fä­ cherförmigen Teile 1B und 1B′ von der Lichtquelle 2A vorhanden sind, wird eine Prüfung der Oberfläche der Kapsel 1 ermöglicht. In gleich­ artiger Weise werden durch die Kombination aus der Lichtquelle 2B und der optischen Maske 6B dagegen die fächerförmigen Teile 1B und 1B′, die durch die Kombination aus der Lichtquelle 2A und der opti­ schen Maske 6A nicht bestrahlt worden sind, be­ strahlt, während die übrigen fächerförmigen Teile 1A und 1A′ nicht bestrahlt werden. Es erübrigt sich zu sagen, daß die Teile a′, b′, c′ und a′′, die extreme irreguläre Lichtreflexionen für die Kombination aus Lichtquelle 2B und optischer Maske 6B hervorrufen, in den nicht bestrahlten Teilen 1A′ und 1A durch diese Kombination enthalten sind, so daß sie eine Prüfung der Oberfläche der Kapsel 1 gestatten.

Wie oben festgestellt worden ist, wird gemäß die­ sem Beispiel der Erfindung (Fig. 7) die ganze Oberfläche der Kapsel 1 durch die Kombination der Lichtquelle 2A und der optischen Maske 6A sowie durch die Kombination der Lichtquelle 2B und der optischen Maske 6B gleichförmig bestrahlt, und zwar ohne eine Überlappung von Lichtstrahlen, so daß die normale irreguläre Reflexion des Lichts an der Oberfläche der Kapsel 1 gleichförmig ist und somit die Überprüfung der Oberfläche von der Kap­ sel 1 genauer durchgeführt werden kann.

Während in den Beispielen gemäß den Fig. 4 und 7 zwei Lichtquellen 2A und 2B verwendet werden, kann auch eine einzige Licht­ quelle verwendet werden, mit geeigneten Anordnungen für eine geeignete Lichtaufteilungseinrichtung und Lichtreflexionsein­ richtung, wobei diese Aufteilung eher Verwendung findet als zwei Lichtquellen.

Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung sei nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 8 er­ läutert.

Fig. 8A ist eine Aufsicht auf die Hauptteile eines solchen Beispieles, während Fig. 8B eine Perspek­ tivansicht davon ist. In diesem Beispiel ist eine optische Maske 6C, die die gleiche ist wie die optische Maske 6A oder 6B, vor einer Lichtquelle 2C angeordnet, und Lichtaufteileinrichtungen, wie z. B. ein Halbspiegel 7A, und zwei Lichtrefle­ xionseinrichtungen, z. B. Spiegel 7B und 7C, wer­ den verwendet, um die Oberseite der Kapsel 1 etwa in gleicher Weise wie beim Beispiel der Fig. 7 zu bestrahlen. Ferner sendet die Lichtquelle 2C im wesentlichen paralleles Licht aus.

Dieses Beispiel der vorliegenden Erfindung sei nachfolgend im einzelnen erläutert. Die Lichtquel­ le 2C wird oberhalb der Kapsel 1 in der Weise an­ geordnet, daß ihre optische Achse 5C im wesentli­ chen parallel zur Oberseite der Kapsel 1 liegt und gleichzeitig die Mittelachse X der Kapsel 1 rechtwinklig kreuzt. Der Halbspiegel 7A wird der­ art angeordnet, daß seine Spiegelfläche 7A₁ etwa vertikal verläuft und auf der Mittelachse X der Kapsel 1 vorgesehen ist, während sein Zentrum 7A₂ die optische Achse 5C mit einem Winkel von etwa 45° kreuzt. Der Spiegel 7B kreuzt die optische Achse 5C der Lichtquelle 2C unter rechtem Winkel und ist in der Weise abwärts gekippt, daß sein Zentrum 7B₂ die optische Achse 5C der Lichtquelle 2C auf der entgegengesetzten Seite mit Bezug auf die Lichtquelle 2C kreuzt, und seine Spiegelfläche 7B₂ reflektiert das Licht von der Lichtquel­ le 2C, das durch den Halbspiegel 7A hindurch­ gegangen ist, und führt das reflektierte Licht der Ober­ seite der Kapsel 1 in gleichartiger Weise zu wie das Licht von der Lichtquelle 2A, wie es im Beispiel der Fig. 7 gezeigt ist.

Gleichzeitig ist der andere Spiegel 7C in der Weise angeordnet, daß sein Zentrum 7C₂ unter rech­ tem Winkel die Verlängerung einer Linie 7C₃ kreuzt, die rechtwinklig zur optischen Achse 5C der Lichtquelle 2C am Zentrum 7A₂ des Halbspie­ gels 7A verläuft, während seine Spiegelfläche 7C₁ gegenüber der Linie 7C₃ nach unten gekippt ist, um wiederum das Licht von der Lichtquelle 2C, das vom Halbspiegel 7A reflektiert wird, zu reflektieren und um das zweite reflektierte Licht der Obersei­ te der Kapsel 1 zuzuführen, genau wie das Licht von der Lichtquelle 2B im Beispiel gemäß Fig. 7.

Infolgedessen wird das Beispiel gemäß Fig. 8, ob­ wohl nur eine einzige Lichtquelle vorhanden ist, durch die Funktionen des Halbspiegels 7A und der Spiegel 7B und 7C in derselben Weise funktionie­ ren wie die beiden Lichtquellen 2A und 2B im Bei­ spiel gemäß Fig. 7. Daher sind die Funktion und Wirkungen die gleichen wie jene im Beispiel der Fig. 7.

Zusätzlich ist im Beispiel der Fig. 8 gezeigt, daß dort der photoelektrische Umwandlungssensor (Videokammer 3) un­ ter dem Halbspiegel 7A angeordnet ist.

Fig. 9A und 9B veranschaulichen eine Aufsicht und eine Perspektivansicht des Hauptteiles einer wei­ teren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bauelemente des Beispieles in Fig. 9 sind im wesentlichen die gleichen wie die Bauelemente ge­ mäß Fig. 8. Daher beziehen sich die Bezugszeichen in Fig. 9 auf die gleichen Elemente wie in Fig. 8.

Der Hauptunterschied zwischen den Ausführungsfor­ men in Fig. 9 und Fig. 8 besteht im Unterschied des Kippwinkels der Spiegel 7B und 7C sowie darin, daß die Lichtachse 5C der Lichtquelle 2C gegenüber der optischen Achse des photoelektrischen Umwand­ lungssensors (Videokamera 3) oder der Mittelachse X der Kapsel 1 versetzt ist.

In anderen Worten und wie in Fig. 9A dargestellt ist, ist die Spiegelfläche 7B₁ des Spiegels 7B um etwa 45° gegenüber der Lichtachse 5C der Lichtquel­ le 2C gekippt, während die Spiegelfläche 7C₁ des Spiegels 7C ebenfalls um etwa 45° gegenüber der Verlängerung der Linie 7C₃ gekippt ist. Sieht man somit von der Tatsache ab, daß die Spiegelflächen 7B₁ und 7C₁ der Spiegel 7B und 7C entsprechend nach unten gekippt sind, so liegen sie parallel zueinander. Beide Spiegelflächen 7B₁ und 7C₁ sind gegenüber der Lichtachse 5C und der Linie 7C₃ in der in Fig. 9B gezeigten Weise nach unten gekippt, so daß die davon reflektierten Lichtstrahlen die Kapsel 1 bestrahlen, die darunter plaziert ist. In diesem Falle wird das von der Lichtquelle 2C ausgesandte Licht durch den Halbspiegel 7A eben­ falls in zwei Richtungen aufgeteilt, die entspre­ chend an beiden Spiegelflächen 7B₁ und 7C₁ reflek­ tiert werden, und die reflektierten Lichtstrahlen be­ strahlen die Oberfläche der Kapsel 1, um sich un­ ter im wesentlichen rechtem Winkel in der Mitte der Kapsel 1 in gleichartiger Weise zu kreuzen, wie bei den Beispielen gemäß Fig. 7 und 8. Ferner ist der photoelektrische Umwandlungssensor (Videokamera 3) so plaziert, daß seine optische Achse mit der Mit­ telachse X der Kapsel 1 über dem Halbspiegel 7A zusammenfällt. Dementsprechend sind die Funktio­ nen und Wirkungen gemäß Fig. 9 im wesentlichen die gleichen wie bei den Beispielen der Fig. 7 und 8.

Es sei festgestellt, daß bei den in den Fig. 8 und 9 gezeigten Beispielen, obwohl es nicht näher ver­ anschaulicht ist, der Halbspiegel 7A und die Spie­ gel 7B und 7C durch einen angepaßten, einstellba­ ren Halter in entsprechender Weise gehaltert und ihre Winkel eingestellt werden können.

Was die optische Maske anbelangt, so kann diese ferner, anstatt daß sie vor der Lichtquelle ange­ ordnet wird, entweder vor der Spiegelfläche des Halbspiegels 7A oder vor jedem der Spiegel 7B bzw. 7C plaziert werden. Es versteht sich von selbst, daß in gleicher Weise in den in den Fig. 8 und 9 ge­ zeigten Beispielen das Ausgangssignal vom photoelektrischen Umwandlungssensor (Videokamera 3) durch die elektronische Zentraleinheit 4 verarbeitet wird, so daß die Prüfung von Fehlern an der Ober­ fläche des zu prüfenden Gegenstandes durchgeführt werden kann.

Wie oben erwähnt worden ist, wird die unebene Oberfläche des zu prüfenden Gegenstan­ des durch Verwendung einer besonderen optischen Maske bestrahlt, die der Lichtquelle so zugeord­ net wird, daß eine irreguläre Lichtreflexion auf der unebenen Oberfläche gleichförmig wird, so daß diese Art der Prüfung von Gegenständen die gesamte Oberfläche gleichzeitig und einfach überprüfen kann.

Gemäß den Beispielen, wie sie in den Fig. 8 und 9 veranschaulicht sind, ist zusätzlich zu den Wirkungen der Beispiele gemäß Fig. 4 und 7 eine einzige Kombination einer teuren Lichtquelle und einer optischen Maske ausreichend.

Claims (11)

1. Oberflächenprüfgerät, enthaltend

• - eine Lichtquelle zur Bestrahlung einer unebenen Oberfläche eines zu prüfenden Gegenstandes,
• - einen photoelektrischen Umwandlungssensor zur Aufnahme der unebenen Oberfläche des Gegenstan­ des und zur Erzeugung eines Videosignals,
• - eine elektronische Zentraleinheit zur Ver­ arbeitung des Videosignales zur Prüfung der Ober­ fläche des Gegenstandes,
• - eine zwischen der Lichtquelle und dem zu prüfen­ den Gegenstand angeordnete optische Maske zur Begrenzung des von der Lichtquelle kommenden Lichtes,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die optische Maske (6C) in zwei opake Abschnitte (6A₂, 6A₄; 6a₁, 6a₂) und in zwei transparente Abschnitte (6A₁, 6A₃; 6a₃, 6a₄) unterteilt ist, die wechselweise um die Mitte (OA) der optischen Maske (6C) herum angeordnet sind, wobei die zwei opakten Abschnitte (6A₂, 6A₄; 6a₁, 6a₂) in bezug auf die Mitte (OA) der optischen Maske (6C) sym­ metrisch zueinander liegen, die zwei transparen­ ten Abschnitte (6A₁, 6A₃; 6a₃, 6a₄) in bezug auf die Mitte (OA) der optischen Maske (6C) eben­ falls symmetrisch zueinander liegen und wobei die optische Maske (6C) vor der Lichtquelle (2C) angeordnet ist und ihre Mitte (OA) mit der Lichtachse (5C) der Lichtquelle (2C) überein­ stimmt,
• - eine Lichtaufteilungseinrichtung (Halbspiegel 7A) zur Aufteilung des durch die optische Maske (6C) hindurchgegangenen Lichtes in zwei Richtun­ gen gehende Lichtstrahlen vorgesehen ist, und daß
• - zwei Einrichtungen (Spiegel 7B, 7C) zum Reflek­ tieren der zwei Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Gegenstandes (Kapsel 1) derart vorgesehen sind, daß sich die reflektierten Lichtstrahlen jeweils unter etwa 90° in der Mitte (O) der Oberfläche des Gegenstandes (Kapsel 1) in der Weise schneiden, daß eine irreguläre Lichtrefle­ xion an der unebenen Oberfläche gleichförmig wird.

2. Oberflächenprüfgerät, enthaltend

• - zwei Lichtquellen zum schrägen Bestrahlen einer unebenen Oberfläche eines zu prüfenden Gegen­ standes, wobei die zwei Lichtquellen so angeord­ net sind, daß sich ihre optischen Achsen in der Mitte der Oberfläche des Gegenstandes unter ei­ nem rechten Winkel kreuzen,
• - einen photoelektrischen Umwandlungssensor zur Aufnahme der unebenen Oberfläche des Gegenstan­ des und zur Erzeugung eines Videosignals,
• - eine elektronische Zentraleinheit zur Verar­ beitung des Videosignales, zur Prüfung der Ober­ fläche des Gegenstandes,
• - eine vor jeder der beiden Lichtquellen angeord­ nete optische Maske zur Begrenzung des von den Lichtquellen kommenden Lichtes,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - jede optische Maske (6A, 6B) in zwei opake Ab­ schnitte (6A₂, 6A₄; 6a₁, 6a₂) und in zwei transparente Abschnitte (6A₁, 6A₃; 6a₃, 6a₄) un­ terteilt ist, die wechselweise um die Mitte (OA) jeder optischen Maske (6A, 6B) herum angeordnet sind, wobei die zwei opaken Abschnitte (6A₂, 6A₄; 6a₁, 6a₂) in bezug auf die Mitte (OA) jeder optischen Maske (6A, 6B) symmetrisch zueinander liegen, die beiden transparenten Abschnitte (6A₁, 6A₃; 6a₃, 6a₄) in bezug auf die Mitte (OA) jeder optischen Maske (6A, 6B) ebenfalls symme­ trisch zueinander liegen und wobei jeweils eine dieser optischen Maske (6A, 6B) vor der zugehö­ rigen Lichtquelle (2A, 2B) so angeordnet ist, daß ihre Mitte (OA) mit der optischen Achse (5A, 5B) der jeweiligen Lichtquelle (2A, 2B) übereinstimmt,
• - jede optische Maske (6A, 6B) Begrenzungen des Lichtdurchganges von der zugehörigen Lichtquelle (2A, 2B) in der Weise bildet, daß das durch die vor der einen Lichtquelle (2A, 2B) angeordnete optische Maske (6A, 6B) hindurchgegangene Licht die Oberfläche des Gegenstandes (Kapsel 1) mit Ausnahme zweier ihrer Oberflächenteile be­ strahlt, die von gleicher Form sind, wobei sie symmetrisch zur optischen Achse der anderen Lichtquelle (6A, 6B) liegen und wobei der Winkel jeder dieser beiden Oberflächenteile in der Mitte der Oberfläche mit der optischen Achse der einen Lichtquelle 90° beträgt, so daß eine irre­ guläre Lichtreflexion an der unebenen Oberfläche gleichförmig wird.

3. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Lichtstrahlen unter einem rechten Winkel kreuzen.

4. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtaufteilungseinrichtung ein Halbspiegel (7A) ist.

5. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lichtquelle paralleles Licht aussendet.

6. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei Lichtquel­ len (2A, 2B) die zwei Lichtquellen (2A, 2B) in der Weise angeordnet sind, daß ihre optischen Achsen (5A, 5B) sich rechtwinklig in der Mitte der Oberflä­ che des Gegenstandes (Kapsel 1) einander kreuzen.

7. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Maske (6A, 6B; 6C) durch eine quadratische transparente Platte gebildet ist, auf der die opaken Abschnitte ((6A₂, 6A₄; 6a₁, 6a₂) angeordnet sind.

8. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die opakten Abschnitte (6A₂, 6A₄) in der Weise geformt sind, daß die Oberfläche der transparenten Platte durch zwei diagonale Linien in vier Dreieckabschnitte unterteilt ist und zwei gegenüberliegende Dreieckabschnitte opak gemacht sind.

9. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die opaken Abschnitte (6A₂, 6A₄; 6a₁, 6a₂) ein etwa x-förmiges oder ein bikonkaves Muster bilden.