DE3814606A1 - Method and device for detecting structures of a surface of a planar item (article) - Google Patents

Method and device for detecting structures of a surface of a planar item (article)

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Abstract

A method and a device for detecting structures of a surface (13) of a planar item (12), in particular glass panes, is specified. A coherent light beam (2) is projected onto the surface (13) and components (14) of the light which are produced by beam diffraction on structures of the surface (13) are detected and investigated. It is possible to proceed from this to judge the presence or absence of specific structures. In one device, the coherent light beam (2) is focused onto a reflective coating (8) on a substrate (6) which is otherwise non-reflective and light-transmitting, and is deflected by said coating, and the reflected beam is projected via a lens (9) onto the surface (13) of the item (12) which is to be investigated. Without disturbance by a structure, the reflection takes place in such a way that focusing occurs on the coating (8). Components (14) of light which are produced by beam diffraction on structures penetrate the substrate (6) outside the coating (8) and can be projected by means of a positive (collective, converging) lens (15) onto a detector (16) and evaluated there. The mode of procedure is suitable, in particular, in assessing abrasion resistance of, or the abrasion-induced damage to, coated surfaces, in particular surfaces having thin-film coatings and/or in assessing desired or undesired unevennesses of an otherwise flat surface. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Strukturen einer Oberfläche eines flächigen Guts, insbesondere einer Glasscheibe sowie Anwendungen davon.The invention relates to a method and an apparatus for Detection of structures of a surface of a flat Guts, especially a sheet of glass, and applications thereof.

Die Unempfindlichkeit gegenüber äußeren, insbesondere mecha­ nischen, Einflüssen von Oberflächen spielen eine bedeutende Rolle für die Tauglichkeit und damit die Verwertbarkeit von Produkten. Von besonderer Bedeutung ist die Festigkeit gegen­ über Abrieb bzw. des Abriebverhaltens insgesamt, aber auch die Empfindlichkeit gegen Änderungen der Struktur während der Fer­ tigung. Die Erfassung von Strukturen einer Oberfläche sowie die bewertbare Auswertung der erfaßten Größen sind daher von besonderer Wichtigkeit.Insensitivity to external, especially mecha niches, influences of surfaces play a significant role Role for the suitability and thus the usability of Products. The strength against is of particular importance about abrasion or the abrasion behavior overall, but also the Sensitivity to changes in structure during the Fer maintenance. The detection of structures of a surface as well the evaluable evaluation of the recorded variables are therefore of of particular importance.

Vergleichsweise unproblematisch sind Härtemessungen bei homo­ genen Körpern. Dort können Ritz- und Einprägemethoden zur Be­ stimmung ausreichend genauer Kennwerte ermittelt werden. Pro­ bleme treten jedoch bei beschichteten Oberflächen, insbeson­ dere bei Oberflächen mit Dünnschicht-Beschichtungen auf. Dort kann nämlich bei Anwendung der herkömmlichen Methoden der Ein­ fluß der Beschichtung und der Einfluß des beschichteten Kör­ pers nicht mehr eindeutig voneinander getrennt werden. Beson­ ders schwierig ist dies bei sehr dünnen Schichten, die mit Verfahren der Dünnschicht-Physik hergestellt sind, etwa durch Sputtern, Aufdampfen, CVD-Verfahren oder dgl. Solche Verfahren werden häufig bei der Beschichtung von Glasscheiben wie bei­ spielsweise für Isolierverglasungen verwendet. Andererseits kann es gerade bei solchen Anwendungsfällen bei der Fertigung und der Verarbeitung zu die Verwendbarkeit des Produktes er­ heblich beeinflussenden Beschädigungen durch Abrieb oder dgl. kommen. Dieses Problem wird besonders gravierend, wenn ganz bestimmte physikalische Eigenschaften des Endproduktes hin­ sichtlich der Struktur dessen Oberfläche verlangt werden. Hardness measurements at homo are comparatively unproblematic bodies. There can be scribing and embossing methods for loading sufficiently precise characteristic values can be determined. Per However, problems occur with coated surfaces, in particular on surfaces with thin-film coatings. There can namely when using the conventional methods of the one flow of the coating and the influence of the coated body pers can no longer be clearly separated. Especially However, this is difficult with very thin layers using Methods of thin-film physics are produced, for example by Sputtering, vapor deposition, CVD processes or the like. Such processes are often used in the coating of glass panes as in used for example for double glazing. On the other hand it can be just in such applications in manufacturing and processing to make the product usable significant damage caused by abrasion or the like. come. This problem becomes particularly serious, if any certain physical properties of the end product visually the structure of its surface are required.  

Bisher wurden in solchen Fällen lediglich visuelle Beurtei­ lungsverfahren verwendet, bei denen ein einem Abtrieb unter­ zogenes Produkt mit einem Standardprodukt visuell verglichen wurde. Abgesehen davon, daß diese Vorgehensweise nur subjek­ tiv ist und damit sehr fehleranfällig, ist sie auch äußerst kostspielig, da hierzu hohe Erfahrung erforderlich ist.So far, in such cases, only visual assessment used in which an output under drawn product visually compared with a standard product has been. Apart from the fact that this procedure is only subject tive and therefore very prone to errors, it is also extreme costly, because it requires a lot of experience.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung anzugeben, bei denen eine objektive Erfassung von Strukturen einer Oberfläche gewährleistet wer­ den kann.It is therefore an object of the present invention to provide a method ren and specify a device in which an objective Detection of structures of a surface ensures who that can.

Die Aufgabe wird bei dem Verfahren dadurch gelöst, daß auf die Oberfläche ein kohärenter Lichtstrahl abgebildet wird und durch Strahlbeugung an der Struktur entstandene Anteile des Licht­ strahls erfaßt und ausgewertet werden.The object is achieved in the method in that Surface and a coherent light beam is imaged Beam diffraction on the structure created portions of the light be captured and evaluated.

Die Aufgabe wird bei einer entsprechenden Vorrichtung gelöst durch eine Quelle eines kohärenten Lichtstrahles und eine op­ tische Anordnung, die den kohärenten Lichtstrahl auf die Ober­ fläche abbildet und an der Struktur durch Strahlbeugung ent­ standene Anteile des Lichtstrahls einer Erfassungs- und Aus­ werteanordnung zuführt.The problem is solved with a corresponding device through a source of a coherent light beam and an op table arrangement that directs the coherent beam of light onto the upper reproduces the surface and detracts from the structure by beam diffraction standing portions of the light beam of a detection and off value arrangement.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche wei­ tergebildet.The invention is characterized by the features of the subclaims educated.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Beurteilung der Abtriebfestigkeit bzw. der durch Abrieb entstandenen Be­ schädigungen beschichteter Flächen, insbesondere Flächen mit Dünnschicht-Beschichtungen, und/oder bei der Beurteilung von gewollten oder ungewollten Unebenheiten einer im übrigen ebenen Fläche.The invention is particularly applicable to assessment the abrasion resistance or the wear caused by abrasion Damage to coated surfaces, especially surfaces with Thin film coatings, and / or in the assessment of wanted or unwanted bumps on a flat surface Area.

Die Erfindung geht davon aus, daß eine nichtstrukturierte Ober­ fläche keine auf Strahlungsbeugung beruhende Anteile hindurch­ läßt oder reflektiert, während körperliche Strukturen, wie ins­ besondere durch Abrieb entstandene Strukturen, eine solche Strahlbeugung verursachen, wobei das Ausmaß der Strahlbeugung von der Größe der Struktur, beispielsweise dem Ausmaß des Ab­ riebes abhängt.The invention assumes that an unstructured upper no area based on radiation diffraction  leaves or reflects while physical structures such as ins special structures created by abrasion, such Cause beam diffraction, the extent of beam diffraction on the size of the structure, for example the extent of the Ab grated depends.

Die Anwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung erlaubt eine automatische Stichproben-Beurteilung oder kontinuierliche Be­ urteilung von Produkten hinsichtlich der Struktur deren Ober­ fläche. Beispielsweise kann bei Vergleich mit einer Standard­ probe beurteilt werden, ob das jeweilige Produkt in den Ver­ trieb gelangen kann oder als Ausschuß betrachtet werden muß. Durch Verwendung von speziellen Filtern kann sogar dahinge­ hend beurteilt werden, ob eine bestimmte erwünschte oder un­ erwünschte Struktur der Oberfläche des beurteilten Produkts vorliegt. Für Entwicklungszwecke ist es andererseits möglich, bei Zuordnung zu einer Bearbeitungsmaschine das Verhalten der Oberfläche bei laufender Bearbeitung zu untersuchen.The application of the method or the device allows one automatic sample assessment or continuous loading Judgment of products regarding the structure of their upper area. For example, when comparing with a standard sample to be assessed whether the respective product in the ver drive can come or must be regarded as a committee. By using special filters you can even get there judging whether a particular desired or un desired structure of the surface of the product assessed is present. On the other hand, for development purposes, it is possible when assigned to a processing machine, the behavior of the Examine surface while machining.

Bei lichtdurchlässigen zu beurteilenden Produkten kann die zu beurteilende Oberfläche (Beschichtung) auf der der optischen Anordnung abgewandten Seite des Produktes vorgesehen sein, der dann z. B. die Bearbeitungsmaschine wie eine Abriebmaschine sehr einfach zugeordnet werden kann.In the case of translucent products to be assessed, the assessing surface (coating) on the optical Arrangement facing away from the product may be provided then z. B. the processing machine like an abrasion machine very much can be easily assigned.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, deren einzige Figur schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.The invention is illustrated by the in the drawing Embodiment explained in more detail, the only figure schematically shows a device according to the invention.

Von einer Quelle 1, wie einem He-Ne-Laser wird ein kohärenter Lichtstrahl 2 abgegeben und über Spiegel 3, 4 umgelenkt und zu einer ersten Linse 5, die eine Fokussieranordnung bildet, ge­ führt. Ein lichtdurchlüssiges Substrat 6 ist im Lichtweg des Lichtstrahls 2 angeordnet. Vorteilhaft ist die dem Lichstrahl 2 zugewandte Oberfläche 7 des Substrates 6 reflexionsfrei, zu­ mindest reflexionsarm, was beispielsweise mit einer Antireflex- Beschichtung sichergestellt werden kann. Die Linse 5 fokussiert den Lichtstrahl 2 auf einen bestimmten Fleck auf der Oberfläche 7 des Substrates 6. Im Bereich dieses Flecks trägt die Ober­ fläche 7 eine sehr gut reflektierende Beschichtung 8. Diese Be­ schichtung 8 liegt ferner im Brennpunkt einer Abbildungslinse 9. Auf zwei Haltern 10 und 11 ist ein zu untersuchendes flä­ chiges Gut 12 vorgesehen. Die Abbildungslinse 9 bildet den von der Beschichtung 8 reflektierten Lichtstrahl 2 auf die hin­ sichtlich ihrer Struktur zu untersuchende Oberfläche 13 des flächigen Guts 12 ab.From a source 1 , such as a He-Ne laser, a coherent light beam 2 is emitted and deflected via mirrors 3, 4 and leads to a first lens 5 , which forms a focusing arrangement. A translucent substrate 6 is arranged in the light path of the light beam 2 . The surface 7 of the substrate 6 facing the light beam 2 is advantageously reflection-free, at least low-reflection, which can be ensured, for example, with an antireflection coating. The lens 5 focuses the light beam 2 onto a specific spot on the surface 7 of the substrate 6 . In the area of this stain, the upper surface 7 has a very good reflective coating 8 . This coating 8 is also in the focus of an imaging lens 9th On two holders 10 and 11 , a flat good 12 to be examined is provided. The imaging lens 9 images the light beam 2 reflected by the coating 8 onto the surface 13 of the flat material 12 that is to be examined visually with regard to its structure.

Bestimmte durch Strahlbeugung entstandene Anteile 14 des Licht­ strahls 2 werden im Bereich des durch die numerische Apertur bestimmte Öffnungswinkels der Abbildungslinse 9 reflektiert und durch den lichtdurchlässigen Anteil des Substrats 6 hin­ durchgelassen und von einer Sammellinse 15 auf einen optischen Detektor 16 einer Erfassungs- und Auswerteanordnung 17 abge­ bildet.Certain portions 14 of the light beam 2 created by beam diffraction are reflected in the region of the aperture angle of the imaging lens 9 determined by the numerical aperture and transmitted through the translucent portion of the substrate 6 and from a converging lens 15 to an optical detector 16 of a detection and evaluation arrangement 17 abge forms.

Hierbei ist erwähnenswert, daß die Meßfläche durch das Brenn­ weitenverhältnis der Linsen 5 und 9 bestimmt ist. Durch Ändern dieses Verhältnisses ist auch die Meßfläche veränderbar und kann daher an das jeweilige Meßproblem angepaßt werden.It is worth noting that the measuring area is determined by the focal length ratio of the lenses 5 and 9 . By changing this ratio, the measuring surface can also be changed and can therefore be adapted to the respective measuring problem.

Etwa ungehindert durch das Gut 12 hindurchtretende Anteile der kohärenten Strahlung werden in an sich bekannter Weise von einer Lichtfalle 18 aufgenommen.Portions of the coherent radiation that pass approximately unhindered through the material 12 are picked up by a light trap 18 in a manner known per se.

Je nach Größe der Beschichtung 8 ist für den Anteil 14 hinter dem Substrat 6 ein mehr oder minder großer Schattenbereich 19 ausgebildet.Depending on the size of the coating 8 , a more or less large shadow region 19 is formed for the portion 14 behind the substrate 6 .

Zweckmäßig ist die Oberfläche 7 und damit die Beschichtung 8 des Substrates 6 gegen den einfallenden kohärenten Lichtstrahl 2 unter einem Winkel von 45° geneigt, jedoch kommt es wesent­ lich nur darauf an, daß auf die zu untersuchende Oberfläche 13 abgebildet wird und der Anteil 14 das Substrat 16 (mit Aus­ nahme des die Beschichtung 8 betreffenden Bereiches) unbeein­ flußt durchdringt.Expediently, the surface 7 and thus the coating 8 of the substrate 6 is inclined at an angle of 45 ° to the incident coherent light beam 2 , but it is only essential that the image to be examined on the surface 13 to be examined and the portion 14 that Substrate 16 (with the exception of the coating 8 concerned area) penetrates unaffected.

Durch die geschilderte optische Anordnung tritt das durch die Beschichtung 8 des Substrates 6 um 90° abgelenkte kohärente Licht des Lichtstrahls 2 in Form einer Kugelwelle in die Linse 9 ein. Da der Abstand zwischen der Linse 9 und der Beschichtung 8 des Substrates 6 der Brennweite der Linse 9 entspricht, liegt nach Durchlaufen der Linse 9 das Licht in Form einer ebenen Welle vor. Diese beleuchtet nun die Oberfläche 13 des Gutes 12, bei dem es sich vorzugsweise um eine Glasplatte handelt. Die ebene Welle hat einen Durchmesser, der durch die Breite des Lichtstrahles 2 des Generators 1 und das Brennweitenverhältnis der beiden Linsen 5 und 9 bestimmt ist, wobei sich die Ober­ fläche 13 des Gutes 12 mit einem der Brennweite der Linse 9 entsprechenden Abstand von deren Hauptebene entfernt ist. Dies hat zur Folge, daß bei vorausgesetzt ideal ebener Oberfläche 13 des Gutes 12 an dieser Oberfläche 13 reflektierte Anteile des Lichtstrahls 2 wieder auf den Bereich 8 des Substrates 6 fokussiert werden, also durch das Substrat 6 nicht hindurch­ treten können.Due to the optical arrangement described, the coherent light of the light beam 2 deflected by the coating 8 of the substrate 6 by 90 ° enters the lens 9 in the form of a spherical wave. Since the distance between the lens 9 and the coating 8 of the substrate 6 corresponds to the focal length of the lens 9 , the light is in the form of a plane wave after passing through the lens 9 . This now illuminates the surface 13 of the good 12 , which is preferably a glass plate. The plane shaft has a diameter which is determined by the width of the light beam 2 of the generator 1 and the focal length ratio of the two lenses 5 and 9 , the upper surface 13 of the good 12 having a distance from the main plane corresponding to the focal length of the lens 9 is removed. This has the consequence that, provided that the surface 13 of the good 12 is ideally flat, portions of the light beam 2 reflected on this surface 13 are focused again on the region 8 of the substrate 6 , that is to say cannot pass through the substrate 6 .

An Oberflächenunebenheiten oder an Oberflächenverletzungen tritt eine Strahlbeugung auf, wobei Anteil und Ausmaß der Strahlbeugung ein Maß für die Oberflächenunebenheit bzw. Ober­ flächenverletzung sind. Beim Ausführungsbeispiel werden die innerhalb des durch die numerische Apertur der Linse 9 be­ stimmten Öffnungswinkels liegenden Anteile 14 in Form ebener Wellen jenseits der Linse 9 durch das Substrat 6 (mit Aus­ nahme des Schattenbereichs 19) geführt, da diese Anteile 14 außermittig sind. Wird also die Beschichtung 8 in ihren Ab­ messungen sehr klein gehalten, so wird der einer vollkommen ebenen also nichtstrukturierten Oberfläche 13 entsprechende Anteil des reflektierten Lichtstrahls 2 für die Erfassung und Auswertung unterdrückt. Durch entsprechende Wahl der Größe kann auch erreicht werden, daß vernachlässigbare Strukturen der Oberfläche 13 ebenfalls zu unterdrückten Anteilen im reflek­ tierten Lichtstrahl führen. Der durch das Substrat 6 hindurch­ getretene Anteil 14 des Lichtstrahls 2 wird durch die Linse 15 auf den Detektor 16 fokussiert und führt zu einem der Inten­ sität proportionalen direkt in W/cm2 erfaßbaren Ausgangssignal. Hierdurch ist eine Kalibrierung der Erfassungs- und Auswertean­ ordnung 17 mit Hilfe von Standardproben möglich, wodurch eine Messung hinsichtlich der Größe der Struktur der Oberfläche 13 des Gutes 12 möglich wird. Werden Überlappungen von Streuung verursachenden Zentren und Strukturen der Oberfläche 13 und die Auflösungsgrenze der Linse 9 vernachlässigt, so ist das Aus­ gangssignal der Erfassungs- und Auswerteanordnung 17 propor­ tional zur Dichte dieser Streuzentren. Dieses Ausgangssignal kann in analoger aber auch digitaler Form ausgegeben werden.Radiation diffraction occurs on surface unevenness or on surface injuries, the proportion and extent of the beam diffraction being a measure of the surface unevenness or surface injury. In the embodiment, within the be through the numerical aperture of the lens 9 certain opening angle portions 14 in the form of plane waves beyond the lens 9 through the substrate 6 (with the exception of the shadow region 19 ), since these portions 14 are eccentric. If the coating 8 is kept very small in its dimensions, the proportion of the reflected light beam 2 corresponding to a completely flat, ie non-structured surface 13 is suppressed for the detection and evaluation. By appropriate choice of size can also be achieved that negligible structures of the surface 13 also lead to suppressed portions in the reflected light beam. The part 14 of the light beam 2 which has passed through the substrate 6 is focused by the lens 15 onto the detector 16 and leads to an output signal which is proportional to the intensity and can be detected directly in W / cm 2 . This makes it possible to calibrate the detection and evaluation arrangement 17 with the aid of standard samples, which makes it possible to measure the size of the structure of the surface 13 of the good 12 . If overlaps of scattering-causing centers and structures of the surface 13 and the resolution limit of the lens 9 are neglected, the output signal from the detection and evaluation arrangement 17 is proportional to the density of these scattering centers. This output signal can be output in analog or digital form.

Beim besonderen Ausführungsbeispiel, nämlich der Untersuchung beschichteter Glasplatten, die einer Abriebbehandlung unter­ worfen sind, sind diese Streuzentren die durch das Abreiben erzeugten Verletzungen der Oberfläche der Beschichtung.In the particular embodiment, namely the investigation coated glass plates that are subject to an abrasion treatment these scattering centers are those caused by rubbing generated injury to the surface of the coating.

Durch geeignete Ausbildung der Erfassungs- und Auswertean­ ordnung 17 kann in analoger Weise auch festgestellt werden, ob eine erwünschte Struktur an der Oberfläche 13 des Gutes 12 vor­ liegt und/oder ob bestimmte erwünschte oder unerwünschte Ab­ weichungen von der Struktur der Oberfläche 13 des Gutes 12 vor­ liegen. Dies wird dadurch erreicht, daß bestimmte Ortsfrequenz­ filter verwendet werden, die für die festzustellende Struktur oder Strukturänderung spezifisch sind. Die durch Oberflächen­ strukturen verursachte Strahlbeugung weist für bestimmte Strukturen spezifische Frequenzcharakteristiken auf. Durch Unterdrücken oder Hindurchlassen bestimmter Frequenzbänder kann in dem Anteil 14 des reflektierten Lichtstrahles 2 auch hin­ sichtlich des Vorliegens oder Nichtvorliegens bestimmter spezifischer Strukturen untersucht werden. Zu diesem Zweck können Ortsfrequenzfilter in der räumlichen Fourierebene der Abbildungsoptik der optischen Anordnung vor­ gesehen werden, die bestimmte Frequenzanteile hindurchlassen bzw. sperren. Durch entsprechende Auswertung in der Erfassungs- und Auswerteanordnung 17 kann auf diese Weise festgestellt werden, ob die Oberfläche 13 des Gutes 12 eine bestimmte Struktur-Bedingung erfüllt oder nicht. Ausgehend davon kann ein entsprechendes Signal abgegeben werden und kann veranlaßt werden, daß das entsprechende Gut 12 von den Halterungen 10 und 11 zu einer Ausschußseite oder zu einer Weiterbearbeitungsseite abgegeben wird.By suitably designing the acquisition and evaluation arrangement 17, it can also be determined in an analogous manner whether there is a desired structure on the surface 13 of the good 12 and / or whether certain desired or undesirable deviations from the structure of the surface 13 of the good 12 in front of. This is achieved in that certain spatial frequency filters are used which are specific to the structure to be determined or structure change. The beam diffraction caused by surface structures has specific frequency characteristics for certain structures. By suppressing or passing certain frequency bands, the presence or absence of certain specific structures can also be examined in the portion 14 of the reflected light beam 2 . For this purpose, spatial frequency filters can be seen in the spatial Fourier plane of the imaging optics of the optical arrangement, which allow or block certain frequency components. By appropriate evaluation in the detection and evaluation arrangement 17 it can be determined in this way whether the surface 13 of the good 12 fulfills a certain structural condition or not. Proceeding from this, a corresponding signal can be emitted and the corresponding goods 12 can be emitted from the holders 10 and 11 to a committee side or to a further processing side.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise eignet sich auch zur stän­ digen Fertigungsüberwachung. So kann flächiges Gut ständig an der optischen Anordnung vorbeigefördert werden oder es können wechselnd flächige Güter 12 an den Halterungen 10 und 11 an­ geordnet werden. Diese Vorgehensweise eignet sich daher für die zerstörungsfrei On-Line-Endkontrolle.The procedure according to the invention is also suitable for continuous production monitoring. Thus, flat goods can be continuously conveyed past the optical arrangement or alternating flat goods 12 can be arranged on the brackets 10 and 11 . This procedure is therefore suitable for the non-destructive online final inspection.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise eignet sich auch für die Untersuchung von Produkten auf Wiederstandsfähigkeit gegenüber bestimmten Bearbeitungsverfahren, insbesondere für die Unter­ suchung auf Abriebfestigkeit entsprechend der Härte oder Haft­ festigkeit einer Beschichtung auf der Oberfläche 13 eines Gutes 12. Zu diesem Zweck kann bei Dauerbetrieb oder Intervallbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine entsprechende Bearbei­ tungseinrichtung wie eine Abriebeinrichtung zwischen der Linse 9 und der zu untersuchenden Oberfläche 13 eines Gutes 12 ange­ ordnet sein und ständig oder intervallartig auf diese Ober­ fläche 13 einwirken. Wird beispielsweise ein rotierendes Ab­ riebwerkzeug verwendet, so ist die Anzahl der Umdrehungen des Abriebwerkzeuges ein Maß für die Schichthärte oder Haftfestig­ keit, wobei die Erzeugung eines Abriebes ständig mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfaßt wird. Somit eignet sich die erfindungsgemäße Vorgehensweise auch für Prüfstandsunter­ suchungen. The procedure according to the invention is also suitable for the examination of products for resistance to certain machining processes, in particular for the investigation of abrasion resistance according to the hardness or adhesive strength of a coating on the surface 13 of a good 12 . For this purpose, a corresponding processing device such as an abrasion device between the lens 9 and the surface to be examined 13 of a good 12 may be arranged during continuous or intermittent operation of the device according to the invention and act continuously or at intervals on this upper surface 13 . If, for example, a rotating ab tool is used, the number of revolutions of the abrasion tool is a measure of the layer hardness or adhesive strength, the generation of abrasion being continuously detected with the aid of the device according to the invention. The procedure according to the invention is therefore also suitable for test bench examinations.

Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels erläu­ tert, bei dem eine transparente Glasplatte mit einer Beschich­ tung versehen ist. Die Erfindung ist auch bei anderen Pro­ dukten anwendbar, bei denen eine Oberfläche zu untersuchen ist, sofern an dieser Oberfläche eine Strahlbeugung stattfinden kann. Bei Glasplatten ist ein 5 mW Helium-Neon-Laser als Quelle 1 zweckmäßig, der eine ebene kohärente Welle einer Wellenlänge mit 633 nm erzeugt. Bei anderen Anwendungsfällen können kohärente Wellen anderer Wellenlänge zweckmäßig sein. Bei­ spielsweise sind auch Anwendungen in der lackverarbeitenden Industrie möglich; hier kann z. B. auf die Welligkeit einer Oberfläche von aufgetragenen Schichten untersucht werden. Auch die Anwendung dort, wo definierte Rauhigkeiten bei der Fer­ tigung von Oberflächen erreicht werden sollen, ist möglich.The invention has been explained using an exemplary embodiment in which a transparent glass plate is provided with a coating. The invention is also applicable to other products in which a surface is to be examined, provided that beam diffraction can take place on this surface. In the case of glass plates, a 5 mW helium-neon laser is expedient as source 1 , which generates a flat, coherent wave with a wavelength of 633 nm. In other applications, coherent waves of different wavelengths can be useful. For example, applications in the paint processing industry are possible; here z. B. be examined for the waviness of a surface of applied layers. It can also be used where defined roughness is to be achieved when manufacturing surfaces.

Claims (24)

1. Verfahren zur Erfassung von Strukturen einer Oberfläche eines flächigen Guts, insbesondere einer Glasscheibe, dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Oberfläche (13) ein kohärenter Lichtstrahl (2) abgebildet wird, und
daß durch Strahlbeugung an der Struktur entstandene An­ teile (14) des Lichtstrahls (2) erfaßt und ausgewertet werden.1. A method for detecting structures of a surface of a flat good, in particular a glass pane, characterized in that
that a coherent light beam ( 2 ) is imaged on the surface ( 13 ), and
that by beam diffraction on the structure to parts ( 14 ) of the light beam ( 2 ) are detected and evaluated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierten Anteile (14) des Lichtstrahls (2) innerhalb des durch die numerische Apertur der Abbil­ dungslinse (9) des Lichtstrahls (2) bestimmten Öffnungs­ winkels erfaßt und ausgewertet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the reflected portions ( 14 ) of the light beam ( 2 ) within the through the numerical aperture of the imaging lens ( 9 ) of the light beam ( 2 ) determined opening angle are detected and evaluated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kohärente Lichtstrahl (2) auf einen reflektie­ renden kleinen Fleck (Bereich 8) im Brennweitenabstand von der Abbildungslinse (9) fokussiert und zur Abbildungslinse (9) abgelenkt und von dieser dann auf die Oberfläche (13) abgebildet wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the coherent light beam (2) focused on a reflec Governing small spot (area 8) in the focal distance of the imaging lens (9) and deflected towards the imaging lens (9) and from this then the surface ( 13 ) is imaged. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierten Anteile (14), die an dem reflektie­ renden kleinen Fleck (8) vorbeitreten, erfaßt und ausge­ wertet werden.4. The method according to claims 2 to 3, characterized in that the reflected portions ( 14 ), which pass on the reflecting small spot ( 8 ), detected and evaluated. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung die Anteile (14) auf den Empfangsteil (Detektor 16) eines Lichtintensitäts-Meßgerätes (17) fokussiert werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that for evaluation the portions ( 14 ) on the receiving part (detector 16 ) of a light intensity measuring device ( 17 ) are focused. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Standardprobe untersucht wird und dann hinsichtlich Unterschieden gegenüber der Standardprobe ausgewertet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that a standard sample is examined first and then in terms of differences from the standard sample is evaluated. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (13) zur Erzeugung der Struktur bear­ beitet wird und der kohärente Strahl (2) ständig oder in Intervallen auf die Oberfläche (13) abgebildet wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the surface ( 13 ) is machined to produce the structure and the coherent beam ( 2 ) is imaged continuously or at intervals on the surface ( 13 ). 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen eines Schwellenwertes der Lichtintensität des Anteils (14) die Bearbeitung beendet wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the processing is ended when a threshold value of the light intensity of the portion ( 14 ) is reached. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich mindestens einer bestimmten Art von Unterschieden gegenüber der Standardprobe ausgewertet wird. 9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized, that regarding at least one specific type of Differences compared to the standard sample is evaluated.   10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auswertung in der Fourierebene der optischen Anordnung ein für die bestimmte Art kennzeichnendes Orts­ frequenzfilter angeordnet wird.10. The method according to claim 9, characterized, that when evaluating in the Fourier plane of the optical Arrangement of a place characteristic of the particular species frequency filter is arranged. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des kleinen Flecks (8) so bestimmt ist, daß bei der Auswertung das Erfassen einer bestimmten Licht­ intensität einen bestimmten Zustand der Oberfläche (13) wiedergibt.11. The method according to any one of claims 4 to 10, characterized in that the size of the small spot ( 8 ) is determined so that during the evaluation, the detection of a certain light intensity reflects a certain state of the surface ( 13 ). 12. Vorrichtung zur Erfassung von Strukturen einer Oberfläche eines flächigen Guts (12), insbesondere einer Glasscheibe, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Quelle (1) eines kohärenten Lichtstrahls (2) und eine optische Anordnung, die den kohärenten Lichtstrahl (2) auf die Oberfläche (13) abbildet und an den Strukturen der Oberfläche (13) durch Strahlbeugung entstandene Anteile (14) des Lichtstrahls (2) einer Erfassungs- und Auswerteanordnung (17) zuführt.12. Device for detecting structures of a surface of a flat material ( 12 ), in particular a glass pane, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, characterized by a source ( 1 ) of a coherent light beam ( 2 ) and an optical arrangement , which images the coherent light beam ( 2 ) onto the surface ( 13 ) and supplies portions ( 14 ) of the light beam ( 2 ) to the structures of the surface ( 13 ) that are created by beam diffraction, to a detection and evaluation arrangement ( 17 ). 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anordnung eine Abbildungslinse (9) auf­ weist, die den kohärenten Lichtstrahl (2) auf die Ober­ fläche (13) abbildet, und die reflektierten Anteile (14) des Lichtstrahls (2) innerhalb des durch die numerische Apertur der Abbildungslinse (9) des Lichtstrahls (2) be­ stimmten Öffnungswinkels der Empfangs- und Auswerteanord­ nung (17) zuführt. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the optical arrangement has an imaging lens ( 9 ) which images the coherent light beam ( 2 ) on the upper surface ( 13 ), and the reflected portions ( 14 ) of the light beam ( 2 ) within the numerical aperture of the imaging lens ( 9 ) of the light beam ( 2 ) be certain opening angle of the receiving and evaluation arrangement ( 17 ). 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anordnung ein transmittierendes Substrat (6), das einen reflektierenden kleinen Fleck (Beschich­ tung 8) in dem der Oberfläche (13) abgewandten Brennpunkt der Abbildungslinse (9) trägt, und eine Fokussieranord­ nung (Linse 5) aufweist, die den kohärenten Lichtstrahl (2) auf den kleinen Fleck (8) so fokussiert, daß er mittels der Abbildungslinse (9) auf die Oberfläche (13) abbildbar ist.14. The apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the optical arrangement a transmitting substrate ( 6 ) which carries a reflective small spot (coating 8 ) in the surface ( 13 ) facing away from the focal point of the imaging lens ( 9 ), and a Fokusieranord voltage (lens 5 ), which focuses the coherent light beam ( 2 ) on the small spot ( 8 ) so that it can be imaged on the surface ( 13 ) by means of the imaging lens ( 9 ). 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (6) mit Ausnahme des kleinen Flecks (8) lichtdurchlässig ist und daß eine Sammellinse (15) den durch das Substrat (6) getretenen Anteil (14) des Licht­ strahls (2) auf die Erfassungs- und Auswerteanordnung (17) abbildet.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the substrate ( 6 ) with the exception of the small spot ( 8 ) is translucent and that a converging lens ( 15 ) through the substrate ( 6 ) portion ( 14 ) of the light beam ( 2nd ) on the acquisition and evaluation arrangement ( 17 ). 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Meßflächen durch Ändern von Werten der optischen Anordnung veränderbar ist.16. The device according to one of claims 12 to 15, characterized, that the size of the measuring surfaces by changing values of the optical arrangement is changeable. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungs- und Auswerteanordnung (17) ein Licht­ intensitäts-Meßgerät ist.17. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the detection and evaluation arrangement ( 17 ) is a light intensity measuring device. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (1) ein Lasergerät, wie ein He-Ne-Laser­ gerät ist.18. Device according to one of claims 12 to 17, characterized in that the source ( 1 ) is a laser device, such as a He-Ne laser device. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, gekennzeichnet durch mindestens ein Ortsfrequenzfilter in der Fourierebene des auf die Erfassungs- und Auswerteanordnung (17) abbildenden Teils der optischen Anordnung.19. Device according to one of claims 12 to 18, characterized by at least one spatial frequency filter in the Fourier plane of the part of the optical arrangement which images on the detection and evaluation arrangement ( 17 ). 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, gekennzeichnet durch eine Bearbeitungseinrichtung, die auf die Oberfläche (13) einwirkt.20. Device according to one of claims 12 to 19, characterized by a processing device which acts on the surface ( 13 ). 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungseinrichtung eine Abriebeinrichtung ist.21. The apparatus according to claim 20, characterized, that the processing device is an abrasion device. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung, die das Gut (12) kontinuierlich oder schrittweise gegenüber der optischen Anordnung so be­ wegt, daß verschiedene Stellen der Oberfläche (13) des Guts (12) nacheinander abtastbar sind.22. Device according to one of claims 12 to 21, characterized by a conveying device which moves the good ( 12 ) continuously or stepwise relative to the optical arrangement so that different locations on the surface ( 13 ) of the good ( 12 ) can be scanned one after the other. 23. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22 bei der Beurteilung der Abriebfestigkeit bzw. der durch Abrieb entstandenen Beschädigungen beschichteter Flächen, insbesondere Flächen mit Dünnschicht-Beschichtungen.23. Application of the method according to one of claims 1 to 11 and / or the device according to one of claims 12 to 22 when assessing the abrasion resistance or by Abrasion caused damage to coated surfaces, especially surfaces with thin-film coatings. 24. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22 bei der Beurteilung von gewollten oder ungewollten Uneben­ heiten einer im übrigen ebenen Fläche.24. Application of the method according to one of claims 1 to 11 and / or the device according to one of claims 12 to 22 when assessing wanted or unwanted bumps units of an otherwise flat surface.
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