OPT0/ELEKTR0NISCHES VERFAHREN ZUR INSPEKTION VON OBERFLAECHENOPT0 / ELECTRICAL METHOD FOR INSPECTING SURFACES
Das Ziel der Erfindung ist es sehr kleine Störungen in festen und flüssigen Oberflächen zu erkennen und zu lokalisieren.The aim of the invention is to detect and localize very small disturbances in solid and liquid surfaces.
Durch die Anordnung mehrerer oder vieler Messkanäle kann man eine prakisch unbegrenzte Oberfläche inspizieren.By arranging several or many measuring channels, a practically unlimited surface can be inspected.
Das Verfahren eignet sich z. Bsp. sehr gut-, um Störungen schon während des Produktionsprozesses (in-line) zu erkennen und gegebenenfalls in den Prozess einzugreifen (Regelung).The method is suitable for. For example, very good - in order to detect faults already during the production process (in-line) and to intervene in the process if necessary (regulation).
Da das Verfahren, wie nachstehend an einigen Beispielen erläutert, keinerlei bewegte mechanische Teile verwendet, ist die Geschwindigkeit der Inspektion praktisch nur durch die mechanische Bewegung des zu inspizierenden Materials begrenzt.Since the method does not use any moving mechanical parts, as will be explained below using some examples, the speed of the inspection is practically only limited by the mechanical movement of the material to be inspected.
In Bild 1 ist beispielgebend ein Messkanal dargestellt. Im Prinzip handelt es sich um eine abgewandelte Schlierenoptik. Von einer punktfβrmigen Lichtquelle 1 wird das ausgesendete Licht mit Hilfe eines Parabolspiegels 2 paralellisiert. Es durchläuft einen Strahlteiler 3, ansschliessend den Streifenspiegel 4 und fällt senkrecht auf die zu untersuchende Oberfläche 7. Wenn die Oberfläche gänzlich glatt und ohne Störungen ist, wird das Licht von 7 durch die offenen Streifen von «4 den gleichen Weg wieder zυrflcklaufen und am Strahlteiler 3 geteilt und ein Teil auf den Detektor 5 fallen.
Befindet sich auf der Oberfläche 7 eine Störung 9 (Erhöhung), so vird im Bereich der Erhöhung oder deren Kanten das Licht abgelenkt. Ein Teil des Lichtes fällt jetzt auf die verspielten Streifen 4 und vird zum Detektor 6 abgelenkt. Handelt es sich bei der StOrung um viele sehr kleine ErhOhungenv(Rauhigkeit), so verden statt eines oder einiger Lichtstrahlen viele solche ausgelenkt. Es ist somit möglich die beschriebene Methode dazu zu benutzen, um Informationen Ober die Grundrauhigkeit wie auch einzelner Störungen in Oberflächen zu erhalten.Figure 1 shows an example of a measuring channel. In principle, it is a modified Schlieren optics. The emitted light is parallellated from a point-shaped light source 1 with the aid of a parabolic mirror 2. It passes through a beam splitter 3, then the strip mirror 4 and falls perpendicularly onto the surface to be examined 7. If the surface is completely smooth and without any interferences, the light from 7 will travel back the same way through the open strips of «4 and at the beam splitter 3 divided and a part fall on the detector 5. If there is a disturbance 9 (elevation) on the surface 7, the light is deflected in the region of the elevation or its edges. Part of the light now falls on the playful strips 4 and is deflected to the detector 6. If the disturbance involves many very small increases v (roughness), then instead of one or a few light beams, many of these are deflected. It is therefore possible to use the described method to obtain information about the basic roughness as well as individual disturbances in surfaces.
Bild 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Messkanals mit einer möglichen Anordnung verschiedener Filter zur Informationsaufbereitung. Ein Wechselstromgenerator 15 treibt die punktfβr ige Lampe 1. Der Messkanal 10 mit den Detektoren 5 und 6 entspricht der oben beschriebenen Anordnung von Bild 1. Das Filter 11 kann z.Bsp. eine Differenz oder eine Division der beiden Detektorsignale 5 und 6 bewirken. Die Filter 12 und 13 kOnnen schmalbandige Verstärker, auf die Frequenz des Generators 15 abgestimmt, sein. Die Auswerteschaltung 14 (Demodulator) entfernt die Trägerfrequenz des Generators 15 und liefert die Information Ober eine βgliche StOrung unter dem Messkanal auf der zu untersuchenden Oberfläche 7.Figure 2 shows schematically the structure of a measuring channel with a possible arrangement of different filters for information processing. An alternating current generator 15 drives the punctiform lamp 1. The measuring channel 10 with the detectors 5 and 6 corresponds to the arrangement described above in FIG. cause a difference or a division of the two detector signals 5 and 6. The filters 12 and 13 can be narrowband amplifiers, tuned to the frequency of the generator 15. The evaluation circuit 14 (demodulator) removes the carrier frequency of the generator 15 and supplies the information about a possible disturbance under the measuring channel on the surface 7 to be examined.
Bild 3 zeigt eine Anordnung wie Bild 2, die einen zusätzlichen Detektor 16 zur Erfassung von LOchern besitzt. Das Signal von 16 wird auf ähnliche Art und Weise aufgearbeitet wie die Signale von 5 und 6.Figure 3 shows an arrangement like Figure 2, which has an additional detector 16 for detecting holes. The signal of 16 is processed in a similar manner to the signals of 5 and 6.
In Bild 4 ist das bekannte Verfahren der Synchron-Demodulation dargestellt. Der Generator 15 ist Bit der Auswerteschaltung 14 gekoppelt.
Die Information Ober die Störungen aus der Auswerteschaltung 14 kann fflr die Ueberwachung, Anzeige, Speicherung, Regelung und Automatisierung mittels geeigneter elektronischer/informations¬ technischer Apparate verwendet werden.Figure 4 shows the known method of synchronous demodulation. The generator 15 is coupled to the evaluation circuit 14. The information about the faults from the evaluation circuit 14 can be used for the monitoring, display, storage, regulation and automation by means of suitable electronic / information technology apparatus.
Mit dem beschriebenen Verfahren lässt sich eine wesentliche Steigerung der Messempfindlichkeit erreichen und gleichzeitig die Messgeschwindigkeit sehr stark steigern.With the described method, a significant increase in measuring sensitivity can be achieved and at the same time the measuring speed can be increased very strongly.
Bei mehr- oder vielkanaligen Anordnungen fflr grosse zu untersuchende Oberflächen hat man zusätzlich eine gewisse Redundanz, da bei Ausfall eines Messkanals zumindest mit den anderen weiterhin gemessen werden kann. Dieses Prinzip ist z.Bsp. in der Natur sehr weit verbreitet. Wenn man fflr die Messkanäle und die Informationsaufbereitung die heute üblichen Technologien anwendet, so ergeben sich auch sehr kostengüns ige Lösungen.
In the case of multi-channel or multi-channel arrangements for large surfaces to be examined, there is also a certain redundancy, since if one measuring channel fails, measurements can continue to be made with the others. This principle is e.g. very widespread in nature. If one uses the usual technologies for the measurement channels and the information processing, then very cost-effective solutions result.