NO890777L - Fremgangsmaate og innretning for optisk registrering av ruhetsprofilen av en materialoverflate. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for optisk registrering av ruhetsprofilen av en beveget materialoverflate, ved hvilken det på materialoverflaten frembringes en fin lysflekk og det reflekterte lys'tilføres'til en'lysmottakingsanordning. Videre angår oppfinnelsen en innretning for utførelse av fremgangsmåten.

Overflateprofiler blir for det meste undersøkt ved hjelp av en direkte mekanisk profilmåling ved hjelp av den såkalte berørings- eller følesnittmetode (tysk: Tast-schnittverfahrens) under anvendelse av en diamantspiss. Denne standardmålemetode kan riktignok anvendes universelt ved praktisk talt samtlige, tekniske overflater. Metoden er imidlertid forholdsvis langsom og kan lett føre til en beskadigelse av den aktuelle materialoverflate. Det er videre ugunstig at en måling ikke kan utføres på det løpende gods .

Det blir også allerede benyttet direkte optiske profilmålemetoder ved hvilke det er anordnet eksempelvis et optisk følehode med fin lysflekk og en etterfokusering av objektivet som høydemål (OPTIC COMMUNICATIONS, Vol. 31, nr. 3, 1979), eller en optisk avsøkning ved hjelp av et ikke-etterfokuserende objektiv (EP 0 234 997), ved hvilken høydemålet oppnås ved hjelp av en forskjell mellom to mot-takingssignaler. I det første tilfelle er riktignok en berørings løs, for alle ruhetsområder universell, optisk måling mulig. Metoden er imidlertid også her forholdsvis langsom (opptil ca. 500 Hz) og forholdsvis innstillings-og vibrasjonsfølsom. I det andre tilfelle kan målingen utføres raskere. Det fremstår imidlertid her et innskrenket høydemåleområde såvel som en forholdsvis høy følsomhet overfor vibrasjoner.

Et indirekte utsagn om den midlere ruhet oppnår man eksempelvis ved hjelp av en optisk registrering av den fra materialeoverflaten frembrakte spredesløyfe eller sprede-lobe (DE 3 037 622 Al). Denne enkle, komplette (tysk: integrale) metode er praktisk talt ufølsom overfor vibrasjoner. En ulempe er imidlertid særlig at målingen er begrenset til profilhøyder som er mindre enn bølgelengden A av det benyttede lys, og at et utsagn om den aktuelle profilform ikke er mulig. Dessuten kan de oppnådde måleverdier være flertydige og vanskeliggjøre hhv. utelukke en klar tilordning til definerte ruhetsprofiler hhv. karakteristiske ruhetstall (Rauhheitskennzahlen) .

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en innretning av den innledningsvis angitte type ved hvilke de forannevnte ulemper er fjernet og hvilke tillater en tilsvarende rask og vibrasjonsufølsom måling spesielt også på raskt gjennomløpende materialer med profil-høyder som er større enn bølgelengden av det benyttede lys .

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnås oven-nevnte formål ved at refleksjonsvinkelen for det reflekterte lys og dermed den aktuelle overflatehellingsverdi fastslås for hvert avfølt eller avsøkt punkt på materialoverflaten, at ruhetsprofilen rekonstrueres ut fra de langs den avsøkte punktrekke oppnådde hellingsverdier, at retnings tyngdepunktet for det spredt reflekterte lys i hvert tilfelle registreres for å fastslå refleksjonsvinkelen, og at rekonstruksjonen av ruhetsprofilen hhv. profilsnittet langs den avsøkte punktrekke utføres ved integrasjon av hellingsverdiene langs den avsøkte punktrekke.

På grunn av denne utforming kan målingene av ruhetsprofilen utføres også på forholdsvis raskt gjennomløpende materialer hhv. med en forholdsvis høy målehastighet. De opptredende profilhøyder kan herved være vesentlig større enn bølgelengden A av det benyttede lys. Også i disse tilfeller er alltid en entydig rekonstruksjon av vedkommende ruhetsprofil mulig ut fra de oppnådde hellingsverdier.

Oppfinnelsen er eksempelvis egnet for overvåkning av ruheten av kaldvalset metallplate for karosserideler direkte på valsebanen.

Mens det ved den innledningsvis nevnte, integrale spredelobevurdering på grunn av ruhetsområdene for karosseri-

plater (R a =0,8 til 2,5 um) bare kan anvendes en CO_-laser

.a ,A

= 10,5 |im) , kan det ved fremgangsmåten hhv. innretningen ifølge oppfinnelsen anvendes en vesentlig mer letthåndterlig

laserdiode som strålingskilde. Målemetoden ifølge oppfinnelsen er dessuten uten videre også anvendelig ved overflateprofiler med profilhøyder på eksempelvis 100 pm.

Rekonstruksjonen av ruhetsprofilen hhv. profilsnittet langs den avsøkte punktrekke utføres ved hjelp av integrasjon hhv. oppsummering av hellingsverdiene langs den avsøkte punktrekke. De fastslåtte tyngdepunktvinkler hhv. hellingsverdier kan eventuelt mellomlagres eller bufres, slik at det egentlige måleforløp alltid kan utføres med høyest mulig hastighet uavhengig av de etterfølgende regnetrinn.

Eksempelvis ved ruhetsmåling av ved spontagning bearbeidede overflater spørres det for det meste etter over-flateprofilen på tvers av berabeidelsesretningen. For sådanne tilfeller er det sørget for å tilveiebringe en periodisk avsøkningsbevegelse av lysflekken på tvers av materialoverflatens bevegelsesretning hhv. bearbeidelsesretning.

Ut fra den rekonstruerte ruhetsprofil dannes hensiktsmessig, de vanlige ruhetsmålestørrelser, såsom særlig senterruhetsverdien Rg og/eller den midlere ruhetsdybde

R .

z

Innretningen ifølge oppfinnelsen, som er forsynt med en laserdiode for frembringelse av en lysflekk på den bevegede materialoverflate, og med en lysmottakingsanordning, er kjennetegnet ved at lysmottakingsanordningen, som registrerer det fra materialoverflaten reflekterte lys i et forutbestemt område av refleksjonsvinkler, er koplet som posisjonsfølsom lysmottakingsanordning, for å avgi et par utgangssignaler (U a , U, D) som i hvert tilfelle tilsvarer tyngdepunktvinkelen for det spredt reflekterte lys.

Materialoverflatens overflateprofil avsøkes i overensstemmelse med dette med en hensiktsmessig fin lysflekk, for på hvert sted å registrere vinkelen for det reflekterte lys og dermed overflatehellingen av vedkommende materiale. For å sikre en umiddelbar og problemløs registrering av refleksjonsvinkelen også ved en opptredende spredning av det reflekterte lys, registrerer den posisjonsfølsomme lysmottakingsanordning et forutb<i>estemt, størst mulig, i et plan liggende spredevinkelområde av det fra materialoverfla ten spredt reflekterte lys, for som følge av den posisjonsav-hengige reaksjonsoppførsel umiddelbart å avgi et par utgangssignaler som er uavhengige av tyngdepunktvinkelen.

Ifølge en i praksis særlig hensiktsmessig utførelse av innretningen ifølge oppfinnelsen omfatter den posisjons-følsomme lysmottakingsanordning et antall fotoelektriske omvandlere, fortrinnsvis fotodioder, som er anordnet på en sirkelbue rundt lysflekken. De fotoelektriske omvandlere hhv. fotodioder er fortrinnsvis sammenfattet til en posi-sjonsfølsom kopling på en slik måte at tyngdepunktvinkelen hhv. et av tyngdepunktvinkelen avhengig signalpar umiddelbart foreligger på utgangen.

De fotoelektriske omvandlere kan være anordnet tett ved siden av hverandre på den tilordnede sirkelbue, eller hensiktsmessig også være anordnet på en slik måte at lysflekken ved hjelp av linser avbildes på en respektiv, tilordnet omvandler, idet linsene er anordnet tett ved siden av hverandre på en ytterligere sirkelbue.

Den posisjonsfølsomme lysmottakingsanordning mottar fortrinnsvis alltid det totale, i mottaker-sirkelbuens forholdsvis store vinkelområde spredt reflekterte lys.

En praktisk utførelse av innretningen er kjennetegnet ved at ut gangs signalene fra de fotoelektriske omvandlere er tilført til en motstandskjede, og det av den aktuelle refleksjonsvinkel hhv. tyngdepunktvinkel avhengige utgangssignal kan uttas på motstandskjeden. Herved er det fortrinnsvis sørget for at motstandskjeden er oppdelt i to delkjeder og at det av den aktuelle refleksjonsvinkel hhv. tyngdepunktvinkel avhengige utgangssignal er oppdelt i to delspenninger, idet den ene delspenning kan uttas mellom den ene ende av motstandskjeden og et på referanse- eller jordpotensial liggende midtpunkt mellom delkjedene, og den andre delspenning kan uttas mellom den andre ende av motstandskjeden og dette midtpunkt. Eksempelvis ut fra kvotienten mellom differansen og summen av de to delspenninger kan det fastslås en direkte informasjon om tyngdepunktet for det spredt reflekterte lys. For dette formål blir det av tyngdepunktvinkelen hhv. refleksjonsvinkelen avhengige utgangssignal hhv. de to utgangsdelspenninger fra den posi-sjonsfølsomme lysmottakingsanordning fortrinnsvis tilført til en utnyttelses- eller vurderingselektronikk for dannelse av en måleverdi som er direkte proporsjonal med tyngdepunktvinkelen hhv. representativ for denne.

I utnyttelses- eller vurderingselektronikken er også de nødvendige midler for dannelse av overflate-hellingsverdiene ut fra tyngdepunkt- hhv. refleksjonsvinklene, såvel som midler for rekonstruksjon av ruhetsprofilene ut fra hellingsverdiene, og fortrinnsvis også midler for dannelse av ruhetsmålestørrelser, såsom særlig senterruhetsverdien R a og/eller den midlere ruhetsdybde R 2, ut fra den rekonstruerte ruhetsprofil anordnet.

Til vurderingsanordningen er det samtidig tilordnet en styring som over en taktgiver forutbestemmer avsøknings-frekvensen for vedkommende punktrekke på materialoverflaten. Det kan være sørget for anordninger for registrering av den aktuelle material-transporthastighet, for blant annet å muliggjøre en tilpasning av avsøkningsfrekvensen til den aktuelle transporthastighet.

Ifølge en ytterligere utførelsesvariant er lysflekken bevegelig periodisk frem og tilbake på materialoverflaten i et plan som inneholder den til de fotoelektriske omvandlere tilordnede sirkelbue. Derved er den mulighet tilveiebrakt å frembringe overflateprofiler også på tvers av bearbeidelsesretningen, slik det eksempelvis er av interesse ved ved spontagning bearbeidede overflater. Dersom det foreligger en ensartet overflatebeskaffenhet, er det tilstrekkelig med en avsøkning av bare et delområde av denne flate. En hensiktsmessig utførelse av innretningen, som er særlig egnet for dette formål, består i at den av en kollimatoroptikk frembrakte parallellbunt ved hjelp av et speilhjul med konstant hastighet er periodisk avbøybar og av et telesentrisk F9-objektiv kan omformes til en med konstant hastighet beveget og med uforanderlig innfallsvinkel frembrakt lysflekk på materialoverflaten. Den omstendighet at lysflekken alltid beveges méd konstant hastighet og frembringes med uforanderlig innfallsvinkel, sikrer alltid en

pålitelig måling.

Ytterligere fordelaktige ut førelsesvarianter av oppfinnelsen er angitt i underkravene-.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med ut førelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser en skjematisk fremstilling av en optisk ruhetssonde for optisk registrering av ruhetsprofilen av en materialoverflate, fig. 2 viser et optikk- • skjema av den optiske ruhetssonde med forstørret arbeidsavstand, fig. 3 viser et snitt etter linjen A-A på fig. 2, fig. 4 viser et optikkskjema av en ytterligere utførelses-variant av den optiske ruhetssonde, ved hvilken lysflekken utfører en periodisk avsøkningsbevegelse på materialoverflaten, fig. 5 viser et snitt etter linjen A-A på fig. 4, og fig. 6 viser et blokkskjema av en etter lysmottakingsanordningen innkoplet vurderings- og styrelogikk for prøving av den midlere ruhet ved bevegede objekter.

Den på "fig. 1 skjematisk viste, optiske ruhetssonde for registrering av ruhetsprofilen av en hurtig gjennomlø-pende materialoverflate 10 omfatter som lyskilde en laserdiode 12 hvis emisjonsområde avbildes over en ytterligere, senere nærmere beskrevet optikk for dannelse av en lysflekk 14 på materialoverflaten 10. Det er anordnet en posisjons-følsom lysmottakingsanordning 16 som i tegningsplanet registrer et spredevinkelområde av det fra materialoverflaten 10 spredt reflekterte lys, hvilket område er forutbestemt av en sirkelbue som tilnærmet danner en halvsirkel og på hvilken det ved siden av hverandre er anordnet et antall fotodioder 20 som danner fotoelektriske omvandlere.

Det fra materialoverflaten 10 spredt reflekterte lys registreres av en torisk linse 42 og konsentreres på de på halvsirkelen fordelte fotodioder 20.

Laserdioden 12 med tilordnet optikk er i et i forhold til tegningsplanet loddrett plan vippet i forhold til lysmottakingsanordningen 16 for å unngå en avskygning av det fra materialoverflaten 10 tilbakekastede lys gjennom senderen.

Den toriske linse 42 er i snitt likeledes tilnærmet halvsirkelformet, idet radien til den tilordnede sirkel imidlertid er mindre enn radien til den til fotodiodene 20 tilordnede sirkel.

Til de på sirkelbuen anordnede fotodioder 20 er det tilordnet en motstandskjede 24 som er oppbygget av et

antall enkeltstående motstander R..

i

Motstandskjeden 24 er oppdelt i to delkjeder 26, 28. En på sirkelbuen på midten anordnet fotodiode 20 er forbundet med et midtpunkt 30 som ligger mellom delkjedene 26, 28 og oppviser jordpotensialet M.

Den på denne måte realiserte, posisjonsfølsomme lysmottakingsanordning 16 oppviser på hver side av den på sirkelbuen på midten anordnede mottakingsdiode et like stort antall ytterligere fotodioder 20 hvis utgang er forbundet med et respektivt, mellom to motstander R^ i den tilordnede delkjede 26 hhv. 28 liggende tilkoplingspunkt hhv. med det venstre eller høyre, ytre tilkoplingspunkt av motstandskjeden 24 .

Herved er den på den tilordnede sirkelbue ved den venstre, ytre kant anordnede fotodiode forbundet med den venstre, ytre tilkopling, og den ved den høyre, ytre kant på sirkelen anordnede fotodiode er forbundet med den ytre, høyre tilkopling av motstandskjeden 24. Utgangene fra de respektive, lenger inne beliggende fotomottakingsdioder 20 er tilført til det neste, lenger inne beliggende tilkoplingspunkt av motstandskjeden 24.

Den beskrevne, posisjonsfølsomme lysmottakingsanordning 16 avgir i overensstemmelse med dette et av tyngdepunktvinkelen hhv. refleksjonsvinkelen for det spredt reflekterte lys avhengig ut gangs signal som kan uttas i form av to delspenninger på motstandskjeden 24.

Delspenningen U auttas på den venstre delkjede 26, dvs. mellom motstandskjedens 24 ytterste venstre tilkopling og jordpotensial. Den andre delspenning U, opptrer mellom motstandskjedens 24 ytterste høyre tilkoplingsklemme og jordpotensialet M, dvs. midtpunktet 30.

Bevegelsesretningen for det raskt gjennomløpende materiale er antydet med pilen 'D.

Via de to delspenninger Uaog U, D kan det i overens stemmelse med dette umiddelbart fastslås en måleverdi som er avhengig av den aktuelle tyngdepunktvinkel av det fra materialoverflaten 10 spredt reflekterte lys.

Lysstrålen som frembringer lysflekken 14, opptrer i tegningsplanet så godt som loddrett på materialoverflaten 10. Den av lysmottakingsanordningens 16 fotodioder 20 dan-nede delsirkel er sentrert med hensyn til de rette linjer som er dannet ved hjelp av den innfallende lysstråle, dvs. den av materialoverflaten som planspeil regelmessig reflekterte stråle faller på den på sirkelbuen på midten anordnede fotodiode.

Dersom de to delspenninger U og U, er like store, er tyngdepunktvinkelen for refleksjonen på det flateelement som treffes av lysflekken, lik null. Elementet har altså ingen helling i forhold til makro-overflaten. Dersom delspenningen blir større i forhold til delspenningen Ug, har det spredt reflekterte lys på fig. 1 bøyd seg mot høyre. Dersom derimot delspenningen U ablir større, er dette resul-tåtet av en helling av det spredt reflekterte lys mot venstre i tegningsplanet ifølge fig. 1.

Den posisjonsfølsomme lysmottakingsanordning 16 avgir i overensstemmelse med dette umiddelbart et av den aktuelle, opptredende tyngdepunktvinkel avhengig utgangssignal i form av de to delsignaler u*a og . En for den opptredende tyngdepunktvinkel representativ størrelse er dannet av tangens til kvotienten mellom differansen av de to delspenninger og summen av disse delspenninger.

Den viste ruhetssonde kan anvendes for overvåkning av raskt gjennomløpende materialer med profilhøyder hhv. senterruhetsverdier v (tysk: Mittenrauhwerten) R asom er større enn bølgelengden A for det frembrakte laserlys. Målingen er praktisk talt uømfintlig overfor vibrasjoner. En mulig anvendelse består i overensstemmelse med dette i overvåkning av ruheten av kaldvalset blikkplate for karosserideler direkte på valsebanen. Ruhetsområdene for karosseriplater ligger omtrent ved Rg = 0,8 til 2,5 jim. Mens det i dette tilfelle ved den innledningsvis' nevnte, integrale spredelobe-utnyttelse bare kan arbeides med CO^-laserlys ( X = 10,5 jam) , kan de vesentlig mer letthåndterlige laserdioder anvendes ved fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen for optisk registrering av overflateprofiler. Ruhetssonden ifølge oppfinnelsen er dessuten absolutt også anvendelig for overflateprofiler med en høyde på 100 pm.

Med den beskrevne ruhetssondes fine lysflekk 14 blir nå materialoverflaten 10 avsøkt ved at vinkelen for det reflekterte lys og dermed overflatehellingen registreres på hvert sted av eksempelvis en utvalgt punktrekke. Ved hjelp av integrasjon av hellingsverdiene langs den valgte punktrekke kan den aktuelle høydeprofil rekonstrueres på problemløs måte.

Registreringen av refleksjonsvinkelen er mulig med den beskrevne innretning på tross av den generelt gitte spredning av det reflekterte lys. Det totale, i et stort vinkelområde av mottaker-sirkelbuen spredt reflekterte lys blir nemlig opptatt av fotodiodene. Som følge av den posi-sjonsfølsomme kopling av disse dioder blir det umiddelbart registrert en tyngdepunktvinkel som angir den bestemmende refleksjonsvinkel som svarer til flateelementets midlere helling.

På fig. 2 er det vist et optikkskjema av den optiske ruhetssonde med forstørret arbeidsavstand. Materialoverflatens 10 bevegelsesretning er også her antydet med pilen

D.

Laserdiodens 12 emisjonsområde, idet det er forvreng-ningskorrigert av en anamorfisk kollimatoroptikk 32, avbildes først mot uendelig og deretter av en ytterligere linse hhv. optikk 34 for dannelse av lysflekken 14 på materialoverflaten 10.

Den frembrakte lysflekk 14 oppviser en diameter på ca. 15 pm og avsøker materialoverf laten 10 som beveges med en hastighet på opptil 20 m/s i retning av pilen D.

Det av denne materialoverflate 10 spredt reflekterte lys blir av linser 22 hhv. , , .... L og ... L_nkonsentrert på de tilordnede fotomottakingsdioder 20 hhv. E„, E., ... E og E ., ... E

0 1 n a -1 -n

De til lysmottakingsanordningen 16 tilordnede foto dioder 20 er også her forbundet med motstandskjeden 24 (kfr. fig. 1) som imidlertid ikke er vist på fig. 2. Kvotienten av de to på motstandskjeden 24 uttatte delspenninger Ug og U, hhv. kvotienten av den av disse to delspenninger dan-nede differanse og sum gir igjen en direkte informasjon om tyngdepunktvinkelen for det spredt reflekterte lys og dermed hellingsvinkelen for det av lysflekken belyste flateelement. Dersom tangens dannes ut fra den sistnevnte verdi, fremkommer dette flateelements helling.

Den til linsene L til L tilordnede sirkelbue

-n n

kan ha en åpnings vinkel på fra ca. 120 til 160 og beløper seg i det foreliggende tilfelle til 140°.

Linsene L til L ligger tett ved siden av hverandre

-n n aa

på den tilordnede sirkelbue. Hver av disse linser kon-sentrerer det på denne innfallende lys på den tilordnede

fotomottaker hhv. den tilordnede fotodiode E til E .

-n n Tyngdepunktvinkelen hhv. tyngdepunkt signalene avføles med en frekvens på 2 MHz. Til denne svarer en rekke målepunkter på overflaten med en avstand på 10 pm ved en mate-rialhastighet på 20 m/s. Med tyngdepunktet av refleksjonsvinkelen dannes den midlere hellingsvinkel av vedkommende flateelement for hvert av disse målepunkter, idet hellings-vinkelens tangens avgir den midlere helling. Denne hellingsverdi kan tilføres til et hurtig måleverdilager.

Med en datamaskin rekonstrueres deretter den ønskede høydeprofil ut fra rekken av hellingsverdier ved hjelp av integrasjon hhv. ved hjelp av multiplikasjon med målepunktav-standen. Ut fra den syntetiske eller kunstige profil dannes ruhetsmålestørrelser, såsom særlig senterruhetsverdien Rg og den midlere ruhetsdybde R . Disse ruhetsmålestørrelser kan fastslås ut fra ruhetsprofilen ifølge de samme metoder som ved mekaniske ruhetsmåleapparater.

I en styre- og vurderingselektronikk frembringes eksempelvis en måletakt, og de to delspenninger U a og Ub fra den posisjonsfølsomme diodeanordning forsterkes, digita-liseres og omregnes til hellinger. Ut fra disse hellingsverdier kan deretter høydeprofilien<e>konstrueres i den samme vurderingselektronikk og til slutt de ønskede ruhetsverdier

utregnes.

Fig. 3 viser et snitt etter linjen A-A på fig. 2. Ut fra denne snittfremstilling kan , det innses at lysmottakingsanordningen 16 som oppviser både linsene L_ntil L oq fotodiodene E -n til E , såvel som senderanordningen

n a -nn

som oppviser både laserdioden 12, kollimatoroptikken 32 og objektivet 34., er vippet i forhold til hverandre. Dermed skal det også her unngås en avskygning av det fra materialoverflaten 10 spredt reflekterte lys gjennom senderanordningen .

På fig. 4 og 5 er det vist en ytterligere utførelses-variant av den optiske, ruhetssonde ifølge oppfinnelsen ved hvilken lysflekken 14 beveges periodisk frem og tilbake i et plan som inneholder den til fotodiodene 20 hhv. E_ntil En tilordnede sirkelbue. Lysflekkens 14 avsøkningsbeve-gelse forløper her på tvers av den ved hjelp av pilen D (kfr. fig. 5) a-ntydede bevegelsesretning av materialoverf laten 10.

Den av kollimatoroptikken 32 frembrakte parallellbunt avbøyes periodisk ved hjelp av et speilhjul 38. Speilhjulet 38 drives herved med konstant vinkelhastighet av en drivan-ordning 40. Den av kollimatoroptikken 32 frembrakte og av speilhjulet 38 med konstant vinkelhastighet periodisk avbøyde parallellbunt blir av et telesentrisk F9-objektiv 36 omformet til en med konstant hastighet beveget og med uforanderlig innfallsvinkel frembrakt lysflekk 14 på materialoverf laten 10.

Denne utførelse egner seg særlig for ruhetsmåling på ved sponavtagning bearbeidede overflater ved hvilke over-flateprofilen på tvers av bearbeidelsesretningen er av interesse. For å kunne oppta profilen i denne retning under bearbeidelsen, blir lysflekken 14 i planet for delsirkelen som opptar fotodiodene 20, og for materialoverflaten 10 beveget periodisk frem og tilbake mellom en ytre, venstre lysflekkstilling 14' og en ytre, høyre lysflekkstilling 14''. Retningen av denne bevegelse strekker seg på tvers av den ved hjelp av pilen D 'antydede bevegelsesretning av materialoverflaten 10 som skal avsøkes. Dersom en ensartet overflatebeskaffenhet kan antas, er det tilstrekkelig, slik som vist i det beskrevne eksempel (fig. 4), med en avsøkning av et tilsvarende lite overflateområde. Dette område registrerer hensiktsmessig noen bearbeidelsesriller hvis profil registreres på denne måte.

Lysflekken kan, slik som også i de foregående ut-førelseseksempler, ha en diameter på ca. 10 til 15 pm.

Med et med 8000 omdreininger pr. min. roterende speilhjul 38 med seks flater og en avsøknings lengde på 15 mm oppnår lysflekkens 14 avsøkningsbevegelse eksempelvis en hastighet på 12 m/s.

En sådan avsøkningshastighet er i de fleste tilfeller betydelig større enn transporthastigheten av materialoverflaten 10 hhv. vedkommende arbeidsstykke ved spontagende bear-beidelse. Ruhetssonden med periodisk avbøyd lysflekk 14 tillater i overensstemmelse med dette registrering av ruhetsprofilen på sådanne ved spontagning bearbeidede overflater i den i allminnelighet interesserende retning loddrett på bearbeidelsesrillene, og konstatering av vedkommende parame-tere (Kennwerte) ut fra denne ruhetsprofil.

De øvrige elementer i den på fig. 4 og 5 viste utfø-relse svarer til vedkommende elementer i utførelsen ifølge fig. 2 og 3, idet like deler er betegnet med samme henvis-nings tall.

Fig. 6 viser et blokkskjema av et måleanlegg for kontinuerlig prøving av den midlere ruhet ved bevegede gjen-stander, eksempelvis ved kaldvalset blikkplate for karosserideler, direkte på valsebanen.

Herved uttas de to delspenninger U og U, på vedkommende utganger av den posisjonsfølsomme lysmottakingsanordning 16. Disse to delspenninger forsterkes ved hjelp av en respektiv forforsterker 44, 46 i en vurderingslogikk hhv. styre- og vurderingslogikk 18 som er innkoplet etter lysmottakingsanordningen 16. De forsterkede utangssignaler U' a og U' u tilføres til en respektiv analog/digital-omformer 48 hhv. 50. I en etter de to analog/digital-omf ormere 48,

50 innkoplet, aritmetisk logikkenhet 52 dannes kvotienten av differansen og summen av de forsterkede, digitaliserte signaler U' og U'^, for å få et mål for den aktuelle tyngdepunktvinkel for det fra materialoverflaten 10 spredt reflekterte lys hhv. vedkommende hellingsvinkel for flateelementet. Endelig dannes tangens til denne hellingsvinkel, slik at hellingen for dette flateelement til slutt er fastslått. Utgangen fra den aritmetiske logikkenhet 52 er tilført til en mikroprosessorenhet 54 med et hurtig måleverdilager for mellomlagring av de midlere hellingsverdier for vedkommende flateelement.

En materialhastighetsføler 62 avgir et utgangssignal til et grensesnitt 60 for registrering av objekthastigheten, hvilket grensesnitt leverer hastighetsinformasjonen videre til mikroprosessorenheten 54.

Ved hjelp av en PC-datamaskin 56 med tilordnet bil-ledskjermindikator 58 rekonstrueres deretter den ønskede høydeprofil ut fra rekkefølgen av hellingsverdiene ved hjelp av integrasjon hhv. summasjon, dvs. ved multiplikasjon med måleavstanden. Ut fra den syntetiske eller kunstige profil fastslås deretter ruhetsmålestørrelsene, såsom særlig senterruhetsverdien R a og/eller den midlere ruhetsdybde R z.

Som følge av registreringen av objekthastigheten kan målefrekvensen tilpasses til materialtransporthastig-heten.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for optisk registrering av ruhetsprofilen av en beveget materialoverflate, ved hvilken det på materialoverflaten frembringes en fin lysflekk og det reflekterte lys tilføres til en lysmottakingsanordning, KARAKTERISERT VED at refleksjonsvinkelen for det reflekterte lys og dermed den aktuelle overflatehellingsverdi fastslås for hvert avsøkt punkt på materialoverflaten, og at ruhetsprofilen rekonstrueres ut fra de langs den avsøkte punktrekke oppnådde hellingsverdier, at retningstyngdepunktet for det spredt reflekterte lys i hvert tilfelle registreres for å fastslå refleksjonsvinkelen, og at rekonstruksjonen av ruhetsprofilen hhv. profilsnittet langs den avsøkte punktrekke utføres ved integrasjon av hellingsverdiene langs den avsøkte punktrekke, idet det spesielt frembringes en periodisk avsøkningsbevegelse av lysflekken på tvers av materialoverflatens bevegelsesretning, og at fortrinnsvis ruhetsmålestørrelser, såsom særlig senterruhetsverdien ( Ra ) og/eller den midlere ruhetsdybde () , på kjent måte dannes ut fra den rekonstruerte ruhetsprofil.

2. Innretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, med en laserdiode (12) for frembringelse av en lysflekk (14) på den bevegede materialoverf late (10), og en lysmottakingsanordning (16), KARAKTERISERT VED at lysmottakingsanordningen (16), som registrerer det fra materialoverflaten (10) reflekterte lys i et forutbestemt område av refleksjonsvinkler, er koplet som posisjonsfølsom lysmottakingsanordning, for å avgi et par utgangssignaler (U a , U, d) som i hvert tilfelle tilsvarer tyngdepunktvinkelen for det spredt reflekterte lys, idet særlig lysmottakingsanordningen (16) er anordnet som en sirkelbue rundt lysflekken i et plan som er definert ved lysflekken (14), materialoverflatens (10) bevegelsesretning og retningen av den regulære reflek-sjon ved den som planspeil tenkte materialoverflate (10), og at lysmottakingsanordningen (16) dessuten fortrinnsvis er dannet av et antall fotoelektriske omvandlere (20) som er anordnet tett ved siden av hverandre på sirkelbuen.

3. Innretning ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at det på sirkelbuen er anordnet et antall tett ved siden av hverandre liggende linser (22) som. hver er tilordnet til en bakenforliggende, fotoelektrisk omvandler (20) for å avbilde lysflekken (14) på vedkommende omvandler, og/eller at den til de fotoelektriske omvandlere (20) tilordnede sirkelbue og eventuelt den til linsene (22) tilordnede sirkelbue har en åpningsvinkel på fra ca. 120° til 160°.

4. Innretning ifølge krav 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at ut gangs signalene fra de fotoelektriske omvandlere (20) er tilført til en mo t s t ands k j ede (24) og det av den aktuelle refleksjonsvinkel hhv. tyngdepunktvinkel avhengige par av utgangssignaler (U a , U, D) kan uttas på motstandskjeden (24), og/eller at de fotoelektriske omvandlere (20) er fotodioder.

5. Innretning ifølge ett av kravene 2-4, KARAKTERISERT VED at det i stedet for fotodiodene på vedkommende sirkel er anordnet frontflater av lysledere ved hvis utgangs-flater fotodiodene er anordnet i posisjonsfølsom kopling, og/eller at det av tyngdepunktvinkelen hhv. refleksjonsvinkelen avhengige ut gangs signal hhv. dettes to delspenninger (Ua , 11^ ) for dannelse av en umiddelbart for tyngdepunkt-hhv. refleksjonsvinkelen representativ, fortrinnsvis med denne proporsjonal måleverdi, er tilført til en vurderingselektronikk ( 18 ) .

6. Innretning ifølge ett av kravene 2-5, KARAKTERISERT VED at vurderingselektronikken (18) omfatter midler for dannelse av overflate-hellingsverdiene ut fra tyngdepunkt-hhv. refleksjonsvinklene, såvel som midler for rekonstruksjon av ruhetsprofilen ut fra hellingsverdiene, idet særlig vurderingselektronikken (18) på kjent måte omfatter midler for dannelse av ruhetsmålestørrelser, såsom særlig senterruhetsverdien ( R a ) og/eller den midlere ruhetsdybde (R z) , ut fra den rekonstruerte ruhetsprofil.

7. Innretning ifølge ett av kravene 2-6, KARAKTERISERT VED at lyskilden er en laser, særlig en laserdiode (12), og/eller at lyskildens (12) emiisjonsområd <e> for frembringelse av lysflekken (14) er avbildet mot uendelig av en anamorfisk kollimatoroptikk (32) og deretter av en ytterligere linse hhv. et objektiv (34, 36) er avbildet på materialoverflaten (10).

8. Innretning ifølge ett av kravene 2-7, KARAKTERISERT VED at det benyttes en laserdiode med tilkoplet lysleder-fiber, og ut gangs flaten fra denne fiber avbildes på materialoverf laten (10) av en linse- eller speiloptikk.

9. Innretning ifølge ett av kravene 2-8, KARAKTERISERT VED at lysflekken (14) er periodisk bevegelig frem og tilbake på materialoverf laten (10) i et plan som inneholder den til de fotoelektriske omvandlere (20) tilordnede sirkelbue, idet fortrinnsvis den av kollimatoroptikken (32) frembrakte parallellbunt ved hjelp av et speilhjul (38) med konstant vinkelhastighet avbøyes periodisk og av et telesentrisk F9-objektiv (36) omformes til en med konstant hastighet beveget og med uforanderlig innfallsvinkel frembrakt lysflekk (14) på materialoverflaten (10).

10. Innretning ifølge ett av kravene 2-9, KARAKTERISERT VED at avbøyningshastigheten av den periodisk frem og tilbake bevegede lysflekk (14) er større enn hastigheten av den på denne loddrett bevegede materialoverflate (10).