DE4416493A1 - Oberflächenprüfvorrichtung - Google Patents
OberflächenprüfvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Prüfen von
Oberflächen in Hohlräumen nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Aus der GB-A 2 126 715 ist eine Sonde zum
automatischen Prüfen von Oberflächen bekannt, die
insbesondere zum Prüfen von Oberflächen in Bohrungen
geeignet ist. Die von einer Strahlungsquelle abgegebene
Strahlung wird über einen zentralen Kanal der Sonde in die
Bohrung eingekoppelt und über einen Umlenkspiegel auf die
Oberfläche geworfen. Die von der Oberfläche zurückgeworfene
Strahlung wird nach Hell- und Dunkelfeld getrennt
ausgewertet. Die Strahlung des Hellfeldes gelangt über den
zentralen Kanal der Sonde in den Außenbereich und wird von
dort mit einem Strahlteiler von der eingekoppelten Strahlung
getrennt. Die Strahlung des Dunkelfeldes wird
winkelaufgelöst über sektorförmige Strahlungsführungen, die
als Lichtleiter realisiert sind, in den Außenbereich
geleitet. Für jede Strahlungsführung ist ein separater
Strahlungssensor vorgesehen.
Die vorbekannte Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen ist
insbesondere geeignet zum Prüfen von Oberflächen in
Bohrungen von Werkstücken, die gegenüber der feststehenden
Sonde drehbar sind. Durch die Drehbewegung des Werkstücks
und eine lineare Verschiebung in Bohrungsrichtung zwischen
Sonde und Werkstück ist ein vollständiges Erfassen der
Oberfläche der Bohrung möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Prüfen von Oberflächen in Hohlräumen anzugeben, bei der
eine Drehbewegung des Werkstücks nicht erforderlich ist.
Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen
Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen
in Hohlräumen weist den Vorteil auf, daß eine hohe
Prüfgeschwindigkeit erreichbar ist bei Werkstücken, die eine
große Unwucht oder beispielsweise ein hohes
Massenträgheitsmoment aufweisen, so daß eine
Rotationsbewegung des Werkstücks problematisch oder nicht
möglich ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ein erstes,
in den Hohlraum eintauchendes Teil der Sonde, das die
Strahlungsführungen enthält, drehbar ist gegenüber einem
zweiten, feststehenden Teil der Sonde, das die
Sensoranordnung aufweist. Das erste Teil der Sonde kann mit
einer hohen Drehzahl und insbesondere einer hohen
Winkelbeschleunigung gegenüber dem ruhenden Werkstück bewegt
werden. Die damit erreichbare hohe Prüfgeschwindigkeit
ermöglicht das Prüfen von Werkstücken, die von
Werkzeugmaschinen in der Massenproduktion bei kurzen
Taktzeiten bearbeitet werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen in
Hohlräumen ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
Das erste und das zweite Teil der Sonde können
beispielsweise über Lichtleiter miteinander verbunden sein,
die eine Verdrehung der beiden Sondenteile über einen Winkel
von 360° ohne weiteres ermöglichen. Eine besonders
vorteilhafte Maßnahme ermöglicht dagegen eine
kontinuierliche Drehbewegung in einer Drehrichtung des
ersten Sondenteils gegenüber dem zweiten Sondenteil.
Erfindungsgemäß ist eine berührungsfreie optische
Kommutierung zwischen den beiden Sondenteilen vorgesehen,
die eine Zuordnung der in den Strahlungsführungen des ersten
Sondenteils weitergeleiteten Strahlungen zu den den
Strahlungsführungen zugeordneten Strahlungssensoren im
zweiten Sondenteil vornimmt.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der optischen
Kommutierung ist vorgesehen, daß die im ersten Sondenteil
angeordneten Strahlführungen die winkelaufgelösten
Strahlungen in entsprechend radial aufgelöste Strahlungen
umsetzt, die zur Übertragung an das zweite Sondenteil
vorgesehen sind.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der optischen
Kommutierung ist vorgesehen, daß im ersten Sondenteil eine
Wellenlängencodierung der optischen Strahlungen vorgesehen
ist, die den Strahlungsführungen jeweils unterschiedliche
Wellenlängen der optischen Strahlung zuordnet und daß die
wellenlängencodierten Strahlungen zur Übertragung an das
zweite Sondenteil vorgesehen sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der optischen
Kommutierung ist vorgesehen, daß den im ersten Sondenteil
angeordneten Strahlungsführungen jeweils holografisch
optische Elemente zugeordnet sind und daß die von den
holografisch-optischen Elementen abgegebenen Strahlungen zur
Übertragung zum zweiten Sondenteil vorgesehen sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen betreffen die Strahlungsquelle,
die beispielsweise als Weißlichtquelle realisiert sein kann.
Diese Maßnahme weist insbesondere Vorteile bei demjenigen
Ausführungsbeispiel der optischen Kommutierung auf, bei dem
eine Wellenlängencodierung der optischen Strahlungen
vorgesehen ist. Das weiße Licht enthält diejenigen
Strahlungsanteile, die durch die Wellenlängencodierung
herausgetrennt werden. Die Strahlungsquelle kann auch
vorzugsweise als Halbleiterlaser oder als eine preiswerte
Leuchtdiode realisiert sein. Die für die
Wellenlängencodierung erforderlichen unterschiedlichen
Wellenlängen der optischen Strahlung werden vorzugsweise
durch mehrere Halbleiterlaser oder durch mehrere
Leuchtdioden bereitgestellt. Der Vorteil bei der Verwendung
von einem oder mehrerer Halbleiterlasern gegenüber einer
oder mehrerer Leuchtdioden liegt darin, daß der
Halbleiterlaser eine erheblich höhere Strahlungsleistung
abzugeben in der Lage ist, die zu einem günstigen Signal- zu
Störsignalverhältnis führt. Die Divergenzarme Emission der
Laserstrahlung reduziert die gegebenenfalls erforderlichen
Komponenten für die Strahlungsführung. Der Vorteil bei der
Verwendung von einer oder mehrerer Leuchtdioden liegt darin,
daß die Leuchtdioden im Vergleich zum Halbleiterlaser
erheblich preisgünstiger sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung betrifft die
Strahlungsführungen, die vorzugsweise mit Lichtleitern
realisiert sind. Die Strahlungsführung in Lichtleitern
ermöglicht insbesondere eine sehr einfache Realisierung des
ersten Beispiels der optischen Kommutierung, bei dem eine
Umsetzung der winkelaufgelösten Strahlungen in radial
aufgelöste Strahlungen vorgesehen ist.
Eine einfache Möglichkeit, die auf die Oberfläche des
Hohlraums zu richtende optische Strahlung in den Hohlraum
einzukoppeln, sieht einen im ersten Sondenteil angeordneten
Zentralkanal vor, der gleichzeitig zum Auskoppeln der von
der Oberfläche zurückgeworfenen Strahlung im Hellfeld
vorgesehen sein kann.
Der Zentralkanal kann beispielsweise als Hohlrohr
ausgebildet sein. Vorzugsweise enthält der Zentralkanal als
Hilfsmittel zur Strahlführung eine Linsenoptik mit
wenigstens einer Linse. Besonders vorteilhaft ist der
Einsatz von zylinderförmigen Linsen, die eine
radiusabhängige Brechzahl aufweisen. Diese Maßnahmen
erzeugen eine konvergente Strahlung, die im Durchmesser
begrenzt ist. Beugungserscheinungen an der Innenwand des
Zentralkanals, die sich als Störstrahlung bemerkbar machen
würde, werden verhindert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen sieht vor, daß das
erste Sondenteil einen Umlenkspiegel enthält, der die von
der Oberfläche zurückgeworfene Strahlung um einen Winkel von
wenigstens näherungsweise 90° ablenkt in Richtung des ersten
Sondenteils. Der Umlenkspiegel kann gleichzeitig die
vorzugsweise durch den Zentralkanal im ersten Sondenteil
eingekoppelte Strahlung auf die Oberfläche des Hohlraums
ablenken.
Eine Weiterbildung sieht vor, daß der Umlenkspiegel als
abbildendes Element ausgestaltet ist. Eine
Abbildungseigenschaft wird beispielsweise durch eine
sphärisch ausgestaltete Oberfläche erreicht. Ein als
abbildendes Element ausgestalteter Umlenkspiegel spart
gegebenenfalls ein ansonsten an anderer Stelle
erforderliches abbildendes optisches Element ein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen
in Hohlräumen ist insbesondere geeignet zum Prüfen von
Oberflächen in Bohrungen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen in
Hohlräumen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen
in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.
Fig. 1 zeigt ein Schnittbild durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen in Hohlräumen,
Fig. 2 und 3 zeigen Ausgestaltungen eines optischen
Kommutators und Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung
eines optischen Kommutators in Verbindung mit ringförmigen
Strahlungssensoren.
In Fig. 1 sind ein erstes Teil 10 und ein zweites Teil 11
einer Sonde zum Prüfen von Oberflächen 12 in Hohlräumen 13
eines Werkstücks 14 gezeigt. Das erste Sondenteil 10 taucht
in den Hohlraum 13 des Werkstücks 14 ein. Das erste
Sondenteil 10 kann mittels einer nicht näher gezeigten
Vorrichtung eine Drehbewegung ausführen gegenüber dem
feststehenden Werkstück 14. Die Drehbewegung des ersten
Sondenteils 10 tritt auch gegenüber dem ebenfalls
feststehenden zweiten Sondenteil 11 auf.
Das zweite Sondenteil 11 enthält eine Strahlungsquelle 15,
die eine Meßstrahlung 16 abgibt. Die Meßstrahlung 16 geht
durch einen Strahlteiler 17 und gelangt anschließend in
einen im ersten Sondenteil 10 angeordneten zentralen Kanal
18, in welchem eine Zylinderlinse 18a enthalten ist. Nach
dem Verlassen des zentralen Kanals 18 wird die Meßstrahlung
16 von einem Umlenkspiegel 19 unter einem Winkel von
wenigstens näherungsweise 90° auf die Oberfläche 12 des
Werkstücks 14 reflektiert. Am Auftreffort 20 der
Meßstrahlung 16 auf der Oberfläche 12 tritt eine Beugung und
eine Reflexion der Meßstrahlung 16 auf in Abhängigkeit von
der Oberflächenbeschaffenheit. Die am Auftreffort 20
zurückgeworfene Strahlung tritt in einem bestimmten
Winkelbereich auf. Die zurückgeworfene Strahlung setzt sich
zusammen aus einer Hellfeldstrahlung 21 und einer
Dunkelfeldstrahlung 22a, 22b. Die Hellfeldstrahlung 21
gelangt über den zentralen Kanal 18 mit der Zylinderlinse
18a zurück zum zweiten Sondenteil 11. Die
Dunkelfeldstrahlung 22a, b, die außerhalb des zentralen
Kanals 18 auftritt, wird über Strahlführungen 23a, 23b und
einen optischen Kommutator 24 zum zweiten Sondenteil 11
geleitet.
Im zweiten Sondenteil 11 sind eine erste Sensoranordnung 25
sowie eine zweite Sensoranordnung 26 enthalten. Die erste
Sensoranordnung 25 detektiert die Hellfeldstrahlung 21, die
mit dem Strahlteiler 17 ausgekoppelt und von der
Meßstrahlung 16 getrennt wird. Die zweite Sensoranordnung
26, von der ein erster und zweiter Strahlungssensor 27a, 27b
eingetragen sind, empfängt die Dunkelfeldstrahlung 22a, 22b.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen
12 in Hohlräumen 13 arbeitet folgendermaßen:
Die von der Strahlungsquelle 15 abgegebene Meßstrahlung 16 wird auf die zu prüfende Oberfläche 12 des Werkstücks 14 gerichtet. Die Trennung der Sonde in einen ersten und zweiten Sondenteil 10, 11 ermöglicht die Ausgestaltung des ersten Sondenteils 10 als drehbares Teil. Eine hohe Winkelbeschleunigung sowie eine hohe Drehzahl werden erreicht, wenn das erste Sondenteil 10 eine geringe Unwucht und insbesondere ein geringes Trägheitsmoment aufweist. Die für die Drehbewegung erforderlichen Vorrichtungen sind in Fig. 1 nicht näher eingetragen. Der wesentliche Vorteil einer Drehbewegung liegt darin, daß das Werkstück 14 nicht bewegt zu werden braucht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist als Hohlraum 13 eine im Werkstück 14 eingebrachte Bohrung gezeigt. Durch die Drehbewegung und eine lineare Verschiebung in Richtung des zentralen Kanals 18 ist eine Überprüfung der gesamten Oberfläche 12 möglich. Das erste Sondenteil 10 ermöglicht auf einfache Weise eine gleichzeitige Messung der Hell- sowie der Dunkelfeldstrahlung 21, 22a, 22b, wobei die Dunkelfeldstrahlung 22a, 22b, bei Bedarf nach dem Winkel der zurückgeworfenen Strahlung aufgelöst werden kann. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, nicht nur die Intensität der direkt reflektierten Strahlung in jedem Punkt der Oberfläche 20 zu ermitteln, sondern zusätzlich auch die Intensität und die Richtungsverteilung der seitlich gestreuten und gegebenenfalls gebeugten Strahlung festzustellen.
Die von der Strahlungsquelle 15 abgegebene Meßstrahlung 16 wird auf die zu prüfende Oberfläche 12 des Werkstücks 14 gerichtet. Die Trennung der Sonde in einen ersten und zweiten Sondenteil 10, 11 ermöglicht die Ausgestaltung des ersten Sondenteils 10 als drehbares Teil. Eine hohe Winkelbeschleunigung sowie eine hohe Drehzahl werden erreicht, wenn das erste Sondenteil 10 eine geringe Unwucht und insbesondere ein geringes Trägheitsmoment aufweist. Die für die Drehbewegung erforderlichen Vorrichtungen sind in Fig. 1 nicht näher eingetragen. Der wesentliche Vorteil einer Drehbewegung liegt darin, daß das Werkstück 14 nicht bewegt zu werden braucht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist als Hohlraum 13 eine im Werkstück 14 eingebrachte Bohrung gezeigt. Durch die Drehbewegung und eine lineare Verschiebung in Richtung des zentralen Kanals 18 ist eine Überprüfung der gesamten Oberfläche 12 möglich. Das erste Sondenteil 10 ermöglicht auf einfache Weise eine gleichzeitige Messung der Hell- sowie der Dunkelfeldstrahlung 21, 22a, 22b, wobei die Dunkelfeldstrahlung 22a, 22b, bei Bedarf nach dem Winkel der zurückgeworfenen Strahlung aufgelöst werden kann. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, nicht nur die Intensität der direkt reflektierten Strahlung in jedem Punkt der Oberfläche 20 zu ermitteln, sondern zusätzlich auch die Intensität und die Richtungsverteilung der seitlich gestreuten und gegebenenfalls gebeugten Strahlung festzustellen.
Die Dunkelfeldstrahlung 22a, 22b wird in der
Strahlungsführung 23a, 23b weitergeleitet. Die erste
Sensoranordnung 25, welche die Hellfeldstrahlung 21 erfaßt,
sowie die zweite Sensoranordnung 26 sind im zweiten
Sondenteil 11 enthalten, das in Ruhe ist. Sofern die
Dunkelfeldstrahlung 22a, 22b lediglich pauschal von der
zweiten Sensoranordnung 26 erfaßt werden soll, wozu ein
Strahlungssensor 27a, 27b bereits ausreicht, sind keine
besonderen Maßnahmen zwischen den beiden Sondenteilen 10, 11
erforderlich. Eine winkelaufgelöste Messung der
Dunkelfeldstrahlung 22a, 22b, die in mehreren, voneinander
getrennten Strahlführungen 23a, 23b weitergeleitet wird, ist
mit dem optischen Kommutator 24 möglich, der eine feste
Zuordnung der einzelnen Strahlungssensoren 27a, 27b zu den
einzelnen Strahlführungen 23a, 23b sicherstellt.
Sowohl die Hellfeldstrahlung 21 als auch die Meßstrahlung 16
werden durch den Zentralkanal 18 geleitet, in welchem
vorzugsweise optische Elemente angeordnet sind, die eine
konvergente Strahlführung sicherstellen. Mit dieser Maßnahme
wird ein Auftreffen der Meßstrahlung 16 an der Begrenzung
des Zentralkanals 18 vermieden, wobei Beugungseffekte
auftreten könnten, die zu einer unerwünschten Störstrahlung
führen würden. Als optische Elemente sind beispielsweise die
in Fig. 1 eingetragene wenigstens eine Zylinderlinse 18a
vorgesehen. Geeignet ist auch eine in der Fig. 1 nicht
näher gezeigte Linsenoptik, die ein System von vorzugsweise
mehreren Linsen enthält, die beispielsweise im doppelten
Abstand ihrer jeweiligen Brennweiten angeordnet sind. Die in
Fig. 1 eingetragene Zylinderlinse 18a ist vorzugsweise eine
Zylinderlinse 18a mit radiusabhängiger Brechzahl. Solche
Linsen werden als "Gradient Index Lenses" bezeichnet. Zu
beziehen sind solche Zylinderlinsen 18a beispielsweise von
der Firma Melles Griot, die die Firmenschrift "Optics Guide
5, ISSN 1061-4384, 1876 115M 1290, 1990, S. 20-58 bis
20-60 herausgegeben hat.
Der Umlenkspiegel 19, der sowohl die Meßstrahlung 16 als
auch die Hell- und Dunkelfeldstrahlungen 21, 22a, 22b um
einen vorgegebenen Winkel von beispielsweise wenigstens
näherungsweise 90° auf die Oberfläche 12 des Werkstücks 14
ablenkt, ist vorzugsweise als abbildendes Element
ausgestaltet. Abbildungseigenschaften werden beispielsweise
durch eine sphärische Oberfläche des Umlenkspiegels 19 oder
andere geeignete Maßnahmen erreicht. Durch die Ausgestaltung
des Umlenkspiegels 19 als abbildendes Element können
optische Elemente, die an anderer Stelle im Strahlengang
gegebenenfalls erforderlich sind, entfallen oder deren
Anzahl zumindest reduziert werden.
In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des optischen
Kommutators 24 näher gezeigt. Das linke Teilbild von Fig. 2
zeigt ein Schnittbild des ersten Sondenteils 10 entlang der
in Fig. 1 eingetragenen Schnittlinie A-B. Der zentrale
Kanal 18 ist umgeben von beispielsweise drei Strahlführungen
23a, 23b, 23c. Der zwischen dem linken und rechten Teilbild
von Fig. 2 eingetragene Pfeil bedeutet, daß die im linken
Teilbild gezeigten kreissegmentförmigen Strahlführungen 23a,
23b, 23c im optischen Kommutator 24 übergehen in radial
aufgelöste, kreisringförmige Segmente 28a, 28b, 28c, die
sich nicht überlappen. Das rechte Teilbild zeigt ein
Schnittbild durch den in Fig. 1 gezeigten optischen
Kommutator 24 entlang der Schnittlinie C-D. Die
Transformation vom linken zum rechten Teilbild von Fig. 2
ist beispielsweise mit speziell geformten Lichtleitern
problemlos möglich. Die winkelaufgelöste Information durch
die Strahlführungen 23a, 23b, 23c geht über in eine
radialaufgelöste Information durch die kreisringförmigen
Segmente 28a, 28b, 28c, die in besonders einfacher Weise zum
ruhenden Sondenteil 11 übertragbar ist. Die zweite
Sensoranordnung 26 enthält im gezeigten Ausführungsbeispiel
die drei Strahlungssensoren 27a, 27b, 27c, wobei jeweils
wenigstens ein Strahlungssensor 27a, 27b, 27c für ein
kreisringförmiges Segment 28a, 28b, 28c vorgesehen ist.
Eine andere Ausgestaltung des optischen Kommutators 24 ist
in Fig. 3 gezeigt. Im linken Teilbild von Fig. 3 ist
wieder ein Schnittbild entlang der Schnittkante A-B des
ersten Sondenteils 10 gemäß Fig. 1 dargestellt. Der durch
den Pfeil symbolisierte Übergang zum optischen Kommutator 24
im rechten Teilbild von Fig. 3, der einem Schnittbild
entlang der Schnittlinie C-D des optischen Kommutators 24
gemäß Fig. 1 entspricht, zeigt, daß die geometrische
Struktur der im linken Teilbild gezeigten Strahlführungen
23a, 23b, 23c, vollständig erhalten bleibt. Erfindungsgemäß
ist vorgesehen, daß jeder Strahlführung 23a, 23b, 23c
mittels Wellenlängencodieren 29a, 29b, 29c jeweils
unterschiedliche Wellenlängen zugeordnet werden. Die
Anordnung der Strahlungssensoren 27a′, 27b′, 27c′ im zweiten
Sondenteil 11 ist derart vorzunehmen, daß lediglich
sichergestellt ist, daß bei einer Drehbewegung des ersten
Sondenteils 10 sämtliche Strahlungssensoren 27a′, 27b′, 27c′
bestrahlt werden können. Die Strahlungssensoren 27a′, 27b′,
27c′ sind auf die jeweilige Wellenlänge der zugeordneten
Strahlführung 23a, 23b, 23c abzustimmen. Diese Abstimmung
erfolgt beispielsweise mit in Fig. 3 nicht näher gezeigten
wellenlängenselektiven Filtern oder beispielsweise mit einer
Gitteranordnung.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung des optischen
Kommutators 24. Im linken Teilbild von Fig. 4 ist wieder
ein Schnittbild entlang der Schnittkante A-B des ersten
Sondenteils 10 gemäß Fig. 1 gezeigt, das die
kreissegmentförmigen Strahlführungen 23a, 23b, 23c mit dem
zentralen Kanal 18 enthält. Im rechten Teilbild von Fig. 4
ist ein Schnittbild entlang der Schnittkante C-D des
optischen Kommutators 24 gemäß Fig. 1 gezeigt. Die
geometrische Anordnung der im linken Teilbild gezeigten
Strahlführungen 23a, 23b, 23c bleibt gemäß dem rechten
Teilbild vollständig erhalten. Der optische Kommutator
enthält jedoch den Strahlführungen 23a, 23b, 23c zugeordnete
holografisch-optische Elemente 30a, 30b, 30c. Die
holografisch-optischen Elemente 30a, 30b, 30c weisen eine
beugende Struktur auf, die eine Strahlung in eine bestimmte
Richtung ablenkt. Als vorgegebene Richtung wird vorzugsweise
ein bestimmter Radius gewählt. Die Struktur der
holografisch-optischen Elemente 30a, 30b, 30c wird
vorzugsweise berechnet. Holographisch-optische Elemente sind
beispielsweise aus dem Fachzeitenschriftenbeitrag "Optical
Technology for compact disc pickups" von Wai-Hon Lee in
"LASERS & OPTRONICS", September 1987, S. 85-87 bekannt.
Die von den holografisch-optischen Elementen 30a, 30b, 30c
im optischen Kommutator 24 abgegebene Strahlung gelangt zum
zweiten Sondenteil 11, wo sie der Strahlteiler 17 auf eine
speziell ausgestaltete zweite Sensoranordnung 26 ablenkt.
Die zweite Sensoranordnung 26 enthält eine Abbildungsoptik
31, welche die Dunkelfeldstrahlung auf ringförmige
Strahlungssensoren 27a′′, 27b′′, 27c′′ abbildet. Jedem
holografisch-optischen Element 30a, 30b, 30c des optischen
Kommutators 24 ist wenigstens ein ringförmiger
Strahlungssensor 27a′′, 27b′′, 27c′ zugeordnet.
Die Strahlungsquelle 15 ist vorzugsweise eine
Weißlichtquelle, die zumindest diejenigen Spektralanteile
enthält, die bei der anhand von Fig. 3 beschriebenen
Wellenlängencodierung im optischen Kommutator 24 benötigt
werden. Geeignete monochromatische Lichtquellen sind
beispielsweise Halbleiterlaser oder Leuchtdioden. Dem
Vorteil des Halbleiterlasers, eine hohe Strahlintensität und
eine geringe Divergenz der Strahlung, steht der Nachteil des
höheren Preises von Leuchtdioden gegenüber. Um insbesondere
die für die Wellenlängencodierung im optischen Kommutator 24
benötigten unterschiedlichen Wellenlängen bereitstellen zu
können, sind vorzugsweise entweder mehrere Halbleiterlaser
oder mehrere Leuchtdioden als Strahlungsquelle 15
vorgesehen, welche zusammen die benötigten Wellenlängen
erzeugen.
Claims (16)
1. Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen in Hohlräumen, bei
der auf eine zu prüfende Oberfläche eine optische Strahlung
gerichtet ist und die von der Oberfläche zurückgeworfene
Strahlung als Kriterium für die Oberflächenbeschaffenheit
ausgewertet wird, mit einer zumindest teilweise in den
Hohlraum eintauchenden Sonde, die wenigstens zwei getrennte
Strahlführungen zum winkelaufgelösten Weiterleiten der von
der Oberfläche zurückgeworfenen Strahlung zu einer
Sensoranordnung aufweist, die für jede Strahlführung
wenigstens einen Strahlungssensor enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß ein erstes, in den Hohlraum
eintauchendes Teil (10) der Sonde, das die Strahlführungen
(23a, 23b, 23c) enthält, drehbar ist gegenüber einem
zweiten, ruhenden Teil (11) der Sonde, das die
Sensoranordnung (25, 26) enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine optische Kommutierung (24) vorgesehen ist, die eine
Zuordnung der in den Strahlführungen (23a, 23b, 23c) des
ersten Teils (10) weitergeleiteten Strahlungen zu den den
Strahlführungen (23a, 23b, 23c) zugeordneten
Strahlungssensoren (27a, 27b, 27c; 27a′, 27b′, 27c′; 27a′′,
27b′′, 27C′′) vornimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die im ersten Teil (10) angeordneten Strahlführungen (23a,
23b, 23c) die winkelaufgelösten Strahlungen (22a, 22b) in
entsprechende, radial aufgelöste Strahlungen umsetzt, die
zur Übertragung an das weite Teil (11) vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
im ersten Teil (10) Wellenlängencodierer (29a, 29b, 29c)
vorgesehen sind, die den Strahlführungen (23a, 23b, 23c)
jeweils unterschiedliche Wellenlängen der optischen
Strahlung zuordnen, und daß die wellenlängencodierten
Strahlungen zur Übertragung an das zweite Teil 11 vorgesehen
sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
den im ersten Teil (10) angeordneten Strahlführungen (23a,
23b, 23c) holografisch-optische Elemente (30a, 30b, 30c)
zugeordnet sind, und daß die von den holografisch-optischen
Elementen (30a, 30b, 30c) abgegebenen Strahlungen zur
Übertragung zum zweiten Teil (11) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Sondenteil (10) rotationssymmetrisch ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Strahlführungen (23a, 23b, 23c) mit
Lichtleitern realisiert sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Sondenteil (10) einen zentralen Kanal (18) enthält
zum Führen einer eingekoppelten, auf die Oberfläche (12) zu
richtenden Meßstrahlung (16).
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Sondenteil (10) einen Umlenkspiegel (19) enthält,
der die eingekoppelte Meßstrahlung (16) in Richtung auf die
Oberfläche (12) um einen Winkel von wenigstens
näherungsweise 90° ablenkt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Sondenteil (10) einen Umlenkspiegel (19) enthält,
der als abbildendes Element ausgestaltet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Strahlungsquelle (15) eine Weißlichtquelle eingesetzt
ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Strahlungsquelle (15) wenigstens ein Halbleiterlaser
eingesetzt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Strahlungsquelle (15) wenigstens eine Leuchtdiode
eingesetzt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Strahlungsführung im zentralen Kanal (18) abbildende
optische Elemente eingesetzt sind, die eine radiusabhängige
Brechzahl aufweisen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Strahlungsführung im zentralen Kanal (18) eine
Linsenoptik eingesetzt ist, die wenigstens eine Linse
enthält.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die
Verwendung zum Prüfen von Bohrungen in Werkstücken (14).
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944416493 DE4416493A1 (de) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Oberflächenprüfvorrichtung |
EP95106062A EP0682226A3 (de) | 1994-05-10 | 1995-04-22 | Oberflächenprüfvorrichtung. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944416493 DE4416493A1 (de) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Oberflächenprüfvorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4416493A1 true DE4416493A1 (de) | 1995-11-16 |
Family
ID=6517787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19944416493 Withdrawn DE4416493A1 (de) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Oberflächenprüfvorrichtung |
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Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0682226A3 (de) |
DE (1) | DE4416493A1 (de) |
Cited By (16)
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