DE3876487T2

DE3876487T2 - Geraet und verfahren zur detektion und bestaetigung oberflaechenfehler.

Info

Publication number: DE3876487T2
Application number: DE8888304004T
Authority: DE
Inventors: Sergey V Broude; Eric T Chase; Koichi Nishine; Jay L Ormsby; George S Quackenbos
Original assignee: QC Optics Inc
Current assignee: QC Optics Inc
Priority date: 1987-05-08
Filing date: 1988-05-03
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2008-05-04
Also published as: EP0290228A3; US4794264A; JPS6453139A; EP0290228B1; JPH0718809B2; CA1271538A; EP0290228A2; DE3876487D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächenschadenerkennungs- und -bestätigungssystem und -verfahren und, genauer, auf ein solches System und Verfahren, welches das Zusammentreffen einer abgetasteten Grube und eines abgetasteten Fehlers dazu verwendet zu bestätigen, daß der Fehler ein Schaden und nicht eine Verunreinigung ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es gibt eine Anzahl verschiedener Klassen von Oberflächenfehlern, die an glatten Oberflächen auftreten können und die erkannt und unterschieden werden sollten, insbesondere bei der Durchführung einer effektiven Qualitätskontrolle. Eine solche Erkennung und Unterscheidung von Oberflächenfehlern ist besonders wichtig beispielsweise hinsichtlich der Oberfläche nickelplatierter Aluminiumsubstrate, die bei der Herstellung von magnetischen Dünnfilmmedien Verwendung finden. Eine Klasse von Fehlern ist als Gruben bekannt, welche aus lokalen Vertiefungen mit typischerweise einem Durchmesser von zehn bis einigen hundert Mikron bestehen. Diese Gruben selbst können glatt sein oder in ihrer Oberfläche Brüche, wie z.B. Krater, enthalten. Eine Technik zum Feststellen von Gruben ist im US-Patent Nr. 4 794 265 mit dem Titel "Surface Pit Detection System and Method" offenbart. Eine zweite und dritte Klasse von Fehlern, bekannt als große Schäden und kleine Schäden, sind nahe verwandt. Schäden auf der Oberfläche von harten magnetischen Medien können die Folge eines Stoßes auf die Oberfläche oder eines Abreißens von Material von der Oberfläche sein. Diese Arten von Schäden können sehr große Kratzer oder Kerben auf der Oberfläche oder sehr kleine (5 um und kleinere) Risse oder Stiche auf der Oberfläche sein. Die großen Oberflächenschäden sind wegen ihrer Größe und Streueigenschaften durch hochentwickelte Datenverarbeitung leicht unterscheidbar. Die kleinen Oberflächenschäden (5 um und kleinere) sind nicht unterscheidbar, da ihre Streueigenschaften und körperliche Größe weitgehend derjenigen von zufälliger Oberflächenverschmutzung entsprechen, die als vierte Klasse von Fehlern betrachtet werden kann.
Das US-Patent Nr. 4 464 050 offenbart ein Gerät zum Erkennen von Oberflächenschäden bei einem Gegenstand wie z.B. dem bei der Herstellung von Video- und Audio-Disketten verwendeten Glas. Das Gerät enthält zwei Detektoren, einen zum Erkennen regelmäßig reflektierten Lichts und einen zweiten zum Erkennen gestreuten Lichts. Schäden werden durch Auswerten des Ausgangssignals beides, des regelmäßig reflektierten Lichts und des gestreuten Lichts, bestimmt.
Das EPA-Patent Nr. A-0 065 051 offenbart ein System zur Laser-Abtastung hochgradig reflektierender Oberflächen, wie z.B. Silizium-Scheiben, auf winzige Fehler und zum Unterscheiden der Fehler durch Typenklassifizierung. Das System enthält zwei Photoverstärker-Detektoren, einen zum Erkennen spiegelsymmetrisch reflektierten Lichts und einen zweiten zum Erkennen gestreuten Lichts. Bei dem Schadenauswertungsprozeß finden Ausgangssignale der Detektoren für das spiegelsymmetrisch reflektierte wie auch das gestreute Licht Verwendung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist von daher ein Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte Technik zum Erkennen und Unterscheiden kleiner wie auch großer Oberflächenschäden von anderen Fehlern, wie z.B. Oberflächenverunreinigung, zu schaffen.
Die Erfindung resultiert aus der Erkenntnis, daß Gruben in der Regel Fehler begleiten, die tatsächliche Schäden sind, nicht jedoch Fehler, die aus einer Oberflächenverunreinigung bestehen, und so das Zusammentreffen einer Grubenerkennung und einer Fehlererkennung dazu Verwendung finden kann, einen Schaden von einer bloßen Oberflächenverunreinigung oder anderen Fehlern zu unterscheiden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Oberflächenschadenerkennungs- und -bestätigungssystem mit Mitteln zum Richten eines Strahls einer Stahlung auf eine Oberfläche und Mitteln zum separaten Wahrnehmen der von der Oberfläche im nahe-spiegelbildlichen Bereich, die für eine Grube bezeichnend ist, und im entfernt-spiegelbildlichen Bereich, die für einen Fehler bezeichnend ist, und Erzeugen dafür bezeichnender Signale. Es sind von den Mitteln zum Wahrnehmen gesteuerte Mittel vorgesehen zum Normalisieren des nahe-spiegelbildlichen Signals gegenüber dem entfernt-spiegelbildlichen Signal. Es gibt von den Mitteln zum Normalisieren gesteuerte Mittel zum Unterscheiden der nahe-spiegelbildlichen Grubenkomponente von dem normalisierten Signal. Auf das Zusammentreffen des Grubensignals und des Fehlersignals ansprechende Mittel zeigen an, daß der Fehler aus einem Schaden und nicht einer Verunreinigung besteht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Mittel zum Wahrnehmen eine Linsenanordnung und eine Strahlungsquelle enthalten. Die Strahlung liefert einen parallelgerichteten Strahl, der kohärent sein kann, und die Quelle kann aus einem Laser bestehen. Das System enthält auch Mittel zur Schaffung einer Relativbewegung zwischen dem Strahl und der zu untersuchenden Oberfläche. Die Relativbewegung bewegt der Strahl und die Oberfläche gegeneinander in zwei Richtungen und kann Mittel zum Drehen der Oberfläche und geradlinigen Bewegen der Oberfläche gegenüber dem Strahl enthalten. Die Mittel zum separaten Wahrnehmen können einen ersten Sensor zum Wahrnehmen nahe-spiegelbildlicher Strahlung und einen zweiten Sensor zum Wahrnehmen entfernt-spiegelbildlicher Strahlung enthalten.
Die Mittel zum Normalisieren können einen Vergleicher enthalten. Der Vergleicher kann ein nahe-spiegelbildliches Signal als eine erste Polarität und ein entfernt-spiegelbildliches Signal als eine zweite, entgegengesetzte Polarität aufnehmen und dann die beiden Signale summieren. Ein Vergleicher kann das nahe-spiegelbildliche Signal von dem entfernt-spiegelbildlichen Signal subtrahieren. Die Mittel zum Unterscheiden können einen ersten Detektorschaltkreis zum Erkennen von Komponenten der ersten Polarität des normalisierten Signals und einen zweiten Detektorschaltkreis zum Erkennen von Komponenten der zweiten Polarität des normalisierten Signals enthalten. Die Mittel zum Anzeigen können ein UND-Gatter enthalten, und das UND-Gatter kann auf die ersten und zweiten Detektor-Schaltkreise ansprechen.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren der Oberflächenschadenerkennung und -bestätigung, bei welchem ein Bereich einer zu untersuchenden Oberfläche bestrahlt wird. Die von der Oberfläche ausgestreute Strahlung wird separat wahrgenommen im nahe-spiegelbildlichen Bereich, wo sie für eine Grube bezeichnend ist, und im entfernt-spiegelbildlichen Bereich, wo sie für einen Fehler bezeichnend ist. Das nahe-spiegelbildliche Grubensignal wird gegenüber dem entfernt-spiegelbildlichen Fehlersignal normalisiert. Die nahe-spiegelbildliche Grubenkomponente wird von dem normalisierten Signal unterschieden, und es wird beim Zusammentreffen des Grubensignals und des Fehlersignals eine Angabe dafür erhalten, daß ein Schaden und nicht eine Verunreinigung vorliegt.

OFFENBARUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und den begleitenden Zeichnungen. Dabei ist:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer optischen Erkennungsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Erkennungsgeräts nach der Erfindung;
Fig. 3 eine Draufsicht der Detektoren von Fig. 1;
Fig. 4 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild eines Systems mit einer optischen Erkennungsvorrichtung und einem Erkennungsgerät zur Unterscheidung Schaden / Verunreinigung gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine Fotografie eines normalisierten Signals, welches von einer vollständigen Umdrehung bei einem einzigen Radius der zu untersuchenden Oberfläche erhalten wurde;
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Bereichs des Signals aus Fig. 5;
Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht des Grubensignals und Schadenssignals, normalisiert zum Erhalt des normalisierten Signals aus Fig. 6;
Fig. 8 eine Draufsicht eines Grubenplans einer Diskette, wie er mit dem erfindungsgemäßen System erzeugt wurde, und
Fig. 9 ein Flußdiagramm, welches die zum Erhalt des Planes aus Fig. 8 verwendete Routine zeigt.
Da Oberflächenschäden die Folge einer größeren Verletzung auf der Oberfläche sind, tritt nahe dem Schaden eine lokale Verwerfung auf. Wie das US-Patent Nr. 4 794 265 lehrt, wurde die Grubenerkennung zu einem Grade optimiert, wo bereits winzige Oberflächenvertiefungen wie solche, welche Oberflächenfehler begleiten, ohne weiteres erkennbar sind. Normalerweise würde eine solche hohe Empfindlichkeit für winzige konkave Oberflächenvertiefungen (oder konvexe Erhebungen) ohne Folge sein, da bei dieser hohen Empfindlichkeit viele Ereignisse auf der Oberfläche auftreten und diese nicht als Schäden betrachtet werden.
So ist die Erkennung winziger lokaler Verwerfungen oder Gruben auf der untersuchten Oberfläche nicht für sich bedeutsam, jedoch ist die Erkenntnis, daß die Anwesenheit einer winzigen lokalen Grube anzeigen kann, daß ein körperlicher Schaden in der Nähe liegt, bedeutsam, da diese Information als Fingerzeig zur Trennung von Oberflächenverunreinigung von körperlichen Schäden dienen kann. D.h., die gleichzeitige Anwesenheit eines kleinen Grubensignals und eines Signals von dem körperlichen Schaden.
Anders gesagt: Arbeitet man in dem hochempfindlichen Zustand, so können die Grubenerkennungsoptiken lediglich Gruben oder winzige Verwerfungen (konkav oder konvex) auf einer mit Störungen behafteten optischen Oberfläche oder wo Verunreinigung auftritt erkennen und unterscheiden.
Körperliche Fehler (Kratzer, Kerben, Stiche usw.) neigen dazu, Grenzen zu haben, die geringfügig verworfen oder vertieft sind. Oberflächenverunreinigungen, Staub oder sonstige Partikel brechen die Oberfläche nicht und haben deshalb keine Verbindung mit Oberflächenverwerfungen oder -vertiefungen. Daher liefert die Grubenerkennung ein Mittel zur Identifizierung des Auftretens eines körperlichen Schadens auf einer Oberfläche mit ausgedehnter Verschmutzung. D.h. die Addierung der Anwesenheit eines Grubensignals zu dem Standard-Körperlicher-Schaden-Signal liefert ein zusammengesetztes Signal, welches einen körperlichen Schaden identifiziert und Verunreinigung außer Acht läßt.
In Fig. 1 ist eine optische Erkennungsvorrichtung 10 nach der Erfindung gezeigt, die ein Mittel 12 zum Richten eines Strahls einer Strahlung auf die zu untersuchende Oberfläche 14 einer magnetischen Speicherdiskette 16 wirft. Die Diskette 16 ist in zwei zueinander senkrechten Richtungen innerhalb der Ebene der Oberfläche 14 gelagert. Auf diese Weise ist der von dem Strahl 20 gebildete Fleck 22 gegenüber der Oberfläche 14 beweglich. Da die Oberfläche 14 eine glatte, typischerweiser eine hochglanzpolierte oder spiegelnde Oberfläche ist, wirft sie die Strahlung des Strahls 20 normalerweise entlang dem Strahl 20 zurück. Wenn jedoch eine (konkave / konvexe) Oberflächenvertiefung oder Grube angetroffen wird, wird Licht gestreut, nicht weitgehend in den entfernt-spiegelbildlichen Bereich, sondern eher in den nahe-spiegelbildlichen Bereich, wie durch das im wesentlichen konische und toroidförmige Volumen 26, wo es sich dem Sensor 28 nähert, angedeutet. Andere Arten Fehler, wie z.B. Schäden, beispielsweise Kratzer, Kerben oder Verunreinigungen, beispielsweise Staub, Schmutz, Fingerabdrücke, Öl, streuen gleichfalls das Licht, jedoch in den entfernt-spiegelbildlichen Bereich, wie er durch das toroidförmige konische Volumen 30 angedeutet ist. Die Erkenntnis, daß die Oberflächenvertiefungen oder -gruben das Licht überwiegend im nahe-spiegelbildlichen Bereich streuen, erlaubt die Verwendung eines Sensors, wie eines Sensors 28, der korrekt angeordnet ist, um zur Erkennung des Auftretens von Gruben auf der Oberfläche 14 zu dienen. Die weitere Erkenntnis, daß Gruben Schäden, aber nicht Verunreinigungen begleiten, erlaubt die Erkennung und Unterscheidung von Schäden von Verunreinigungen. Unter nahe-spiegelbildlicher Bereich wird ein Winkel von etwa 40 - 100 Milliradianten verstanden. Unter entfernt-spiegelbildlicher Bereich wird ein Winkel größer als 100 Milliradianten verstanden. Während der Strahl 20 als normal zu der Oberfläche 14 verlaufend gezeigt ist, ist dies nicht erforderlich, da ein jeder Winkel zwischen einem sehr spitzen und einem rechten brauchbar ist. Der Spiegel 32 ist so bemessen und angeordnet, daß er den Strahl 20 auf die Oberfläche 14 wirft und hinsichtlich der Rückstrahlung im wesentlichen nur die spiegelbildliche Reflexion von der Oberfläche 14 blockiert, während er das umgebende Volumen 26 freiläßt, um die nahe-spiegelbildlich gestreute Strahlung passieren zu lassen.
Das Detektorgerät 40, Fig. 2, nach der Erfindung enthält einen Normalisierungsschaltkreis 42, der das Ausgangssignal des Sensors 28 auf einer Leitung 44, welches das für eine Grube bezeichnende nahe-spiegelbildliche Signal bildet, sowie das Signal auf der Leitung 46 aus einem gleichartigen Sensor 48 aufnimmt, der ein für die entfernt-spiegelbildliche Strahlung in dem konischen Volumen 30 bezeichnendes Signal liefert. Typischerweise vergrößert der Normalisierungsschaltkreis das Signal-/Stör-Verhältnis von etwa 22 : 1 auf einen Bereich von 30 - 40 : 1. Das Ausgangssignal aus dem Normalisierungsschaltkreis 42 wird auf einen Diskriminator-Schaltkreis 50 gegeben, der das Zusammentreffen der Komponenten des normalisierten Signals feststellt, welche das nahe-spiegelbildliche und das entfernt-spiegelbildliche Signal darstellen. Die Ausgangssignale des Schaltkreises 50 werden von einem Schadendetektor 51 empfangen, der einen Schaden nach Zusammentreffen einer Gruben- und einer Fehleranzeige anzeigt.
Eine Draufsicht auf die Sensoren 28 und 48 aus Fig. 1 ist in Fig. 3 gezeigt, wo die toroidförmige Gestalt leicht erkennbar ist.
Bei einer bevorzugten Bauart (Fig. 4) enthält eine optische Erkennungsvorrichtung 10a eine Lichtquelle, die aus einer Lichtquelle für parallelgerichtetes, kohärentes Licht bestehten kann, wie z.B. einem Laser 60, dessen Ausgang durch einen Strahlerweiterer 62 und darauf eine Fokussierungslinse 64 geleitet wird, um einen Strahl 20a zu bilden, der auf den Winkelspiegel 70 trifft. Darauf wird der Strahl nach unten zu einem Fleck 22a auf der Oberfläche 14a der Diskette 16a reflektiert. Die Diskette 16a ist auf einer Luftspindel 72 gelagert, welche die Diskette 14a im Sinne des Pfeiles 74 in Drehung versetzt. Ein Kodierer 76 meldet und steuert die Drehung der Luftspindel 72. Ein Servoantrieb 78 bewegt die Luftspindel 72 auf translatorische Weise hin und her in der durch den Pfeil 80 angegebenen Richtung. Ein Teil der auf eine Oberflächenvertiefung oder Grube im Fleck 22a auftreffenden Strahlung wird in den nahe-spiegelbildlichen Bereich 26a reflektiert. Die Strahlung in diesem Bereich trifft auf die Oberfläche des Winkelspiegels 70 auf und wird auf die Oberfläche eines Strahlspalters 68 zurück- und zu dem Grubendetektor 28a hin reflektiert. Die spiegelbildliche Reflexion und gestreute Strahlung im nahe-spiegelbildlichen Bereich 26a werden zu dem Raumfilter 66 hin gerichtet, das die spiegelbildliche Reflexion blockiert, während die gestreute Strahlung im nahe-spiegelbildlichen Bereich 26a sich zu dem Grubendetektor 28a hin fortsetzt, der ein für die Strahlung des nahe-spiegelbildlichen Bereichs bezeichnendes Signal liefert.
Tritt in dem Fleck 22a auch noch eine andere Art Fehler auf, beispielsweise ein Schaden oder eine Verunreinigung, dann kehrt die Strahlung vorherrschend in dem entfernt-spiegelbildlichen Bereich 30a zurück, der den Winkelspiegel 70 umgibt und umgeht und stattdessen durch die Linse 82 auf den Fehlerdetektor 48a fokussiert wird, der ein für das in den entfernt-spiegelbildlichen Bereich gestreute Licht bezeichnendes Signal liefert.
Es gibt viele andere Bauarten, die anstelle des optischen Detektors 10a, Fig. 4, Verwendung finden können. Beispielsweise kann der Strahlspalter 68 ein Spiegel mit einem den Beleuchtungsstrahl 20a konzentrisch umgebenden Loch sein, um das Licht weiter zu beschränken und das Signal-/Stör-Verhältnis zu vergrößern.
Das für den nahe-spiegelbildlichen Bereich und die Gruben bezeichnende Signal wird über die Leitung 44a auf den negativen Eingang eines Verstärkers 92 gegeben, während das für die Strahlung im entfernt-spiegelbildlichen Bereich bezeichnende Signal, welches andere Schäden anzeigt, über die Leitung 46a auf den positiven Eingang des Verstärkers 92 gegeben wird. Im Verstärker 92 werden die beiden Signale algebraisch summiert, d.h. das Grubensignal wird von dem Fehlersignal subtrahiert, und das am Ausgang erscheinende resultierende Signal wird an einen Impulsdetektor 50a für positive Impulse und einen Impulsdetektor 50aa für negative Impulse gegeben. Das normalisierte Ausgangssignal des Verstärkers 92 für eine komplette Drehung der Diskette 16a bei einem einzigen bestimmten Radius ist in Fig. 5 gezeigt. Dies ist das Signal, das an der Verbindungsstelle 96 in Fig. 4 erscheint. Der einzelne negative Impuls 98 bezeichnet eine Grube. Die Vielzahl der positiven Hintergrundimpulse bezeichnet irgendwelche einer Anzahl anderer Fehler, einschließlich Schäden und Verunreinigungen sowie Störungen.
Eine Vergrößerung des in Fig. 5 eingekreisten Bereichs ist in Fig. 6 dargestellt, wo der negative Impuls 98 zusammen mit den benachbarten positiven Impulsen deutlicher gezeigt ist. Der Abschnitt des in Fig. 6 gezeigten normalisierten Signals wird aus den beiden in Fig. 7 dargestellten Signalen gebildet. Die obere Spur ist das Grubensignal auf Leitung 44a vom Grubendetektor 28a. Die untere Spur ist das Ausgangssignal auf Leitung 46a vom Fehlerdetektor 48a. Es ist die Summierung dieser beiden Signale, welche das in Fig. 6 gezeigte Signal hervorbringt. Es ist ersichtlich, daß die Spitze 98 in der oberen Spur von Fig. 7 als recht groß im nahe-spiegelbildlichen Bereich erkannt wird, während die gleiche Grube eine wesentlich kleinere Spitze 98' in der unteren Spur erzeugt. Dies beweist, daß die dominierende Strahlung, die für Gruben ausgestreut wird, im nahe-spiegelbildlichen Bereich, nicht im entfernt-spiegelbildlichen, auftritt.
Unter Anwesenheit des Signals aus Fig. 5 an der Verbindungsstelle 96 erkennt der Impulsdetektor 50aa für negative Impulse, der aus einem Gleichrichter oder einer Diode bestehen kann, leicht die Grube 98 und liefert ein dafür bezeichnendes Signal an den Grubengrößenvergleicher 110. Der Grubengrößenvergleicher klassifiziert das Signal in eine von vier Größen und zeigt diese Größe dem Computer 112 an. Der Impulsdetektor 50a für positive Impulse kann vorgesehen sein, um ebenso positive Spitzen zu erkennen, die für andere Fehler auf der Oberfläche bezeichnend sind und die an einen Fehlergrößenvergleicher 114 geliefert werden können, der das Signal in einer gleichen Weise klassifiziert und es an den Computer 112 gibt. Die Amplitude des an den Grubengrößenvergleicher 110 gelieferten Signals wird teilweise durch die Krümmung (konvex / konkav) der Grube bestimmt. Mit diesem System können Gruben so klein wie 5u und andere Schäden so klein wie 0,5u erkannt werden. Im Vergleich dazu kann eine Bedienungsperson selbst mit bestem Sehvermögen Gruben nur so klein wie etwa 10 - 20u und andere Fehler so klein wie etwa 3 - 5u erkennen.
Der Computer 112 treibt die Servovorrichtung 78 und empfängt ein Positionseingangssignal hiervon über die Leitung 115. Ferner treibt er den Kodierer 76 und empfängt eine Positionsinformation hiervon auf der Leitung 116, so daß bei 118 ein Ausdruck oder eine Anzeige erscheinen kann, womit der Radius und Winkel, unter dem eine Grube gefunden wurde, sowie die Größe der Grube klassifiziert von 1 bis 4 angezeigt wird. Beispielsweise erscheint ein typischer Ausdruck für eine Grube aus dem Grubengrößenvergleicher 110 wie folgt: Radius (Mil) Theta (Grad) Gröbe
Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß die vielfachen Grubenerkennungen 1 - 9 eine einzige Grube unter einem Winkel von 289º (Grube A) bezeichnen, die sich von einem Radius von 802 Mil bis zu einem solchen von 804,5 Mil erstreckt. Einzelne Gruben sind gleichfalls angezeigt durch die mehrfachen Grubenerkennungen 11 und 12 (Grube C) und die Grubenerkennungen 13 und 14 (Grube D). Einzelne Gruben werden durch die Einzelgrubenerkennung #10 (Grube B) und die Grubenerkennung #15 (Grube E) angegeben. Die Zahlen #10 und #15 beziehen sich auf die oben wiedergegebene Tabelle. Zur weiteren Erleichterung können die Grubenerkennungen auf einem Plan der Diskettenoberfläche, wie in Fig. 8 gezeigt, angegeben werden, wo ein jeder der Kreise eine festgestellte Grube und die Schraffierung die Größe, 1, 2, 3 oder 4, angibt, wie dem Schlüssel in der rechten unteren Ecke von Fig. 8 zu entnehmen. Die Tabelle und der Plan von Fig. 8 können leicht mit dem Computer 112 erstellt werden, indem dieser entsprechend programmiert wird, eine Routine wie die in Fig. 9 dargestellte durchzuführen, wonach der Computer beim Schritt 120 den Grubengrößenvergleicher 110 kontinuierlich abfragt. Erreicht die Grubengröße nicht das Niveau 1 beim Schritt 122, dann wird das System entlang der Linie 124 zum Eintritt des Schrittes 120 zurückgesteuert Wird eine Grubengröße von 1 oder mehr angetroffen, so gibt der Computer dann beim Schritt 126 an, daß die Größe gespeichert und daß der gegenwärtige Radius und Winkel aufgerufen und in den Schritten 128 und 130 gespeichert wird. Diese Information kann dann später ausgedruckt werden, wie z.B. in der Tabelle oder in dem Plan von Fig. 8, und danach an dem kontrollierten Werkstück angebracht werden, um dieses durch den restlichen Herstellungsprozeß zu begleiten.
Erfindungsgemäß empfängt das UND-Gatter 150 oder eine andere Koinzidenz-Erkennungsvorrichtung das Ausgangssignal aus dem Detektor 50a, das irgendeinen Fehler anzeigt, und das Ausgangssignal des Detektors 50a, welches das Auftreten einer Grube oder eines Stiches angibt. Wenn nun ein Fehler festgestellt wird, so liefert das UND-Gatter 150 ein Signal, welches bestätigt, daß der Fehler tatsächlich ein Schaden und nicht nur eine Verunreinigung ist. Tritt keine Koinzidenz auf, dann ist der Fehler kein Schaden, sondern eine andere Art Fehler, wie z.B. eine Verunreinigung, und es gibt keine Bestätigung dafür, daß der Fehler ein Schaden ist. Gewiß kann, wenn die Vergleicher 110, 114 und/oder der Computer 112 nicht benötigt werden, das Ausgangssignal des UND-Gatters 150 unabhängig Verwendung finden.
Das beschriebene Gerät gibt eine Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens an. Nach dem Verfahren wird ein Strahl einer Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche gerichtet. Die von der Oberfläche ausgestreute Strahlung wird in den nahe-spiegelbildlichen Bereich und in den entfernt-spiegelbildlichen Bereich ausgesandt, um dafür bezeichnende Signale hervorzubringen. Das nahe-spiegelbildliche Signal wird gegenüber dem entfernt-spiegelbildlichen Signal normalisiert. Darauf werden die nahe-spiegelbildlichen Komponenten des normalisierten Signals herausgefiltert, um für Oberflächengruben bezeichnende Signale zu liefern.
Wenn bestimmte Merkmale der Erfindung in einigen Zeichnung und in anderen nicht dargestellt sind, geschah dies nur der Einfachheit halber, da ein jedes Merkmal mit einer oder allen anderen Funktionen nach der Erfindung kombiniert werden kann. Des weiteren ist anzuerkennen, daß die oben gegebene Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen nur eine beispielsweise ist und daß Abwandlungen erfolgen können. So kann beispielsweise ein Vergleicher das entfernt-spiegelbildliche Signal von dem nahe-spiegelbildlichen Signal subtrahieren.

Übersetzung der Zeichnungsbeschriftungen

Fig. 1:

DRIVE UNIT ANTRIEBSEINHEIT

Fig. 2:

DISCRIMINATOR CIRCUIT DISKRIMINATOR-SCHALTKREIS
NORMALIZING CIRCUIT NORMALISIERUNGSSCHALTKREIS
DEFECT DETECTOR SCHADENDETEKTOR

Fig. 4:

COMPUTER COMPUTER
FLAW SIZE COMPARATOR FEHLERGRÖSSENVERGLEICHER
FLAWS FEHLER
POSITIVE PULSE DETECTOR IMPULSDETEKTOR FÜR POSITIVE IMPULSE
DEFECT CONFIRMATION SCHADENBESTÄTIGUNG
PIT SIZE COMPARATOR GRUBENGRÖSSENVERGLEICHER
PITS GRUBEN
NEGATIVE PULSE DETECTOR IMPULSDETEKTOR FÜR NEGATIVE IMPULSE
PIT DETECTOR GRUBENDETEKTOR
FLAW DETECTOR FEHLERDETEKTOR
PRINT / DISPLAY DRUCK / ANZEIGE
LASER LASER

Fig. 9:

MONITOR PIT SIZE COMPARATOR ABFRAGEN DES GRUBENGRÖSSENVERGLEICHERS
PIT SIZE 1, 2, 3 or 4? GRUBENGRÖSSE 1, 2, 3 oder 4?
STORE SIZE GROSSE SPEICHERN
CALL AND STORE RADIUS RADIUS ABRUFEN UND SPEICHERN
CALL AND STORE ANGLE WINKEL ABRUFEN UND SPEICHERN
PRINT DRUCKEN

Claims

1. Oberflächenschadenerkennungs- und -bestätigungsgerät (40, 10a) mit:

Einer Strahlungsquelle (60) und

Mitteln zum Richten (12, 32, 70) eines Stahls einer Strahlung (20) gegen eine Oberfläche (14), gekennzeichnet durch:

Mittel zum separaten Wahrnehmen (40, 28, 48) von von der Oberfläche ausgestreuter Strahlung im nahe-spiegelbildlichen Bereich (26), die für eine Grube bezeichnend ist, und im entfernt-spiegelbildlichen Bereich (30), die für einen Fehler bezeichnend ist, und zum Hervorbringen eines dafür bezeichnenden Signals, wobei der nahe-spiegelbildliche Bereich der Bereich für Strahlung, die zwischen etwa 40 und 100 Milliradianten ausgestreut wird, und der entfernt-spiegelbildliche Bereich der Bereich für Stahlung ist, die mit einem Winkel von mehr als 100 Milliradianten ausgestreut wird;

von den Mitteln zum Wahrnehmen gesteuerte Mittel zum Normalisieren (42) des nahe-spiegeibildlichen Grubensignals in bezug auf das entfernt-spiegelbildliche Fehlersignal;

von den Mitteln zum Normalisieren gesteuerte Mittel zum Unterscheiden (50) der nahe-spiegelbildlichen Komponenten von dem normalisierten Signal und

von den Mitteln zum Unterscheiden gesteuerte Mittel zum Anzeigen (51), daß der Fehler ein Schaden und nicht eine Verunreinigung ist, nach Auftreten von Koinzidenz eines Grubensignals mit einem Fehlersignal.

2. Gerät nach Anspruch 1 , worin die Mittel zum Richten eine Linsenanordnung (62, 64) enthalten.

3. Gerät nach Anspruch 2, worin die Strahlungsquelle einen parallelgerichteten Strahl oder einen kohärenten Strahl liefert oder aus einem Laser (60) besteht.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Mitteln zur Erzeugung einer Relativbewegung (72, 78) zwischen dem Strahl und der Oberfläche.

5. Gerät nach Anspruch 4, worin die Mittel zur Erzeugung der Relativbewegung (72, 78) den Strahl und die Oberfläche in zwei Richtungen gegeneinander bewegen.

6. Gerät nach Anspruch 5, worin die Mittel zur Erzeugung der Relativbewegung Mittel zum Drehen (72) der Oberfläche und zum Längsbewegen (78) der Oberfläche gegenüber dem Strahl enthalten.

7. Gerät nach Anspruch 1, worin die Mittel zum separaten Wahrnehmen einen ersten Sensor zum Wahrnehmen nahe-spiegelbildlicher Strahlungen (28, 28a) und einen zweiten Sensor zum Wahrnehmen entfernt-spiegelbildlicher Strahlung (48, 48a) enthalten.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Mittel zum Normalisieren einen Vergleicher (92) enthalten.

9. Gerät nach Anspruch 8, worin die Mittel zum Unterscheiden einen ersten Detektorschaltkreis (50a) zum Erkennen von Komponenten einer ersten Polarität des normalisierten Signales enthalten.

10. Gerät nach Anspruch 9, worin die Mittel zum Unterscheiden einen zweiten Detektorschaltkreis (50aa) zum Erkennen von Komponenten einer zweiten Polarität des normalisierten Signals enthalten.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Mittel zum Anzeigen ein UND-Gatter (150) enthalten.

12. Gerät nach Anspruch 9, 10 und 11, worin das UND-Gatter (150) von den ersten und zweiten Detektorschaltkreisen (50a, 50aa) gesteuert wird.

13. Verfahren zum Erkennen und Bestätigen von Oberflächenschäden mit den Verfahrensschritten:

Bestrahlen eines Bereichs einer Oberfläche;

separates Wahrnehmen von der Oberfläche ausgestreuter Strahlung im nahe-spiegelbildlichen Bereich, die für eine Grube bezeichnend ist, und im entfernt-spiegelbildlichen Bereich, die für einen Fehler bezeichnend ist, und Erzeugen dafür bezeichnender Signale, wobei der nahe-spiegelbildliche Bereich der Bereich für zwischen etwa 40 und 100 Milliradianten ausgestreuter Strahlung und der entfernt-spiegelbildliche Bereich der Bereich für Strahlung ist, die mit einem Winkel von mehr als 100 Milliradianten ausgestreut wird;

Normaliseren des nahe-spiegelbildlichen Signals in bezug auf das entfernt-spiegelbildliche Signal;

Unterscheiden der nahe-spiegelbildlichen Grubenkomponente von dem normalisierten Signal und

Anzeigen nach Koinzidenz des Grubensignals mit dem Fehlersignal , daß der Fehler ein Schaden und nicht eine Verunreinigung ist.