WO1991015731A1 - Process and device for measuring and/or checking the contours or edges of workpieces - Google Patents

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WO1991015731A1
WO1991015731A1 PCT/EP1990/000534 EP9000534W WO9115731A1 WO 1991015731 A1 WO1991015731 A1 WO 1991015731A1 EP 9000534 W EP9000534 W EP 9000534W WO 9115731 A1 WO9115731 A1 WO 9115731A1
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light
edge
workpiece
test
edges
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PCT/EP1990/000534
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Inventor
Christian Lippuner
Original Assignee
Aurotec System Gmbh Industrieautomation
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    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting
    • GPHYSICS
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    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901Optical details; Scanning details
    • G01N21/8903Optical details; Scanning details using a multiple detector array

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring and / or checking the outline shapes or edges of workpieces, preferably for detecting edge defects and / or edge breakouts of cutting inserts, with an optoelectronic test device.
  • indexable inserts which usually consist of sintered hard metal and have geometrically easy to describe shapes such as cuboids or disks, or consist of disk-shaped bodies with plane-parallel top and bottom sides in the form of squares, rectangles, circles, triangles, rhombuses or polygons .
  • Such indexable inserts place special demands on the cutting edges and the radii of the cutting corners.
  • These indexable inserts may only leave the manufacturing company after thorough quality control, whereby the indexable inserts are divided into tolerance classes according to the accuracy of the cutting edges and cutting radii. Thorough quality control is especially necessary for indexable inserts because cutting edge chipping cannot be avoided.
  • the object of the invention is therefore a method of the beginning to create specified type, according to which the edges and / or radii and part geometry of workpieces and in particular of indexable inserts can be checked automatically and without contact for breakouts or other errors.
  • This automatic test should be able to be carried out in the shortest possible time so that the test time is adapted approximately to the cycle time of the production of the workpieces.
  • this object is achieved in a method of the type specified at the outset in that the workpiece to be tested is rotated about a spatially fixed axis and at least one circumferential edge of the workpiece is scanned with a light beam during the rotation so that the light beam, the diameter of which is so large, that it constantly detects at least a portion of the edge during rotation, on a picture of electrical signals generating image n, existing photo-sensitive layer of a camera maps a projected profile of the edge, that the electrical signals corresponding to the edge profile as actual values in a computer, in which the target values of the checked edge profile are stored, are subjected to a target-actual value comparison and that the quality of the workpiece is evaluated in accordance with the result of the target-actual value comparison.
  • the method according to the invention is suitable for rapid quality control of workpieces with high accuracy.
  • the method according to the invention is suitable for quality control of indexable inserts, which are currently manufactured in approximately 2400 different shapes and geometries.
  • a high level of test accuracy can be achieved by using so-called "CCD cameras", which are semiconductor cameras whose light-sensitive plates consist of light-sensitive diodes arranged in rows and columns.
  • the CCD cameras are connected to evaluation electronics, which generate electrical signals according to the profile shown on the plate, which are then evaluated in an electronic computer.
  • the light beam creates on
  • the measuring light beam consists of a beam of preferably parallel light.
  • Parallel light can preferably be generated, for example, by a laser diode or else by a quartz lamp with appropriate filters and diaphragms.
  • the image that the light beam generates on the light-sensitive plate of the camera consists of a sequence of shadows that change in intensity, a sinusoidal curve being formed in particular.
  • the test specimen rotates according to its angle of rotation on the driven ring through the incident light beam, with all edges of the test specimen passing through one after the other with more or less darkening of the light beam, as a result of which the shadows formed create one a characteristic curve is formed for the test object, which is in particular sinusoidal.
  • This sine curve which is fed to the computer during registration in the camera, is then compared with an ideal curve, which means that deviations of the test object in the area of its edges can be immediately recorded by calculation.
  • the signals supplied by the electronic camera in accordance with the illustrated profiles in successive steps are processed as actual values in the electronic computer in which the edge profiles, radii and possibly other values scanned by the light beam are stored as target values, so that by means of a corresponding target / actual value comparison, record the quality of the test object and have it classified into certain tolerance classes.
  • SPARE BLADE ⁇ Geometry errors as well as positioning errors of the test object are eliminated by the suitable calculation algorithm.
  • the computer di forms are stored the workpieces to be inspected, so that the can be adjusted in each case to the 'corresponding workpiece to be tested to the test program Bewertun of the specimen. After the evaluation, the workpieces are sorted into the corresponding tolerance classes or sorted out as rejects if they can no longer be classified into a tolerance class.
  • the rotation of the workpiece is carried out so that it occurs bumplessly, for example in the form of a sinusoidal characteristic.
  • Angular steps between the individual measurements can range from 0.01 to 0.05 degrees.
  • the workpieces are expediently placed on a rotatable carrier in such a way that the axis of rotation is approximately aligned with the central axis of the workpiece.
  • This central axis is basically the axis of symmetry or the axis running perpendicularly through the center of gravity.
  • the upper and lower edges are simultaneously scanned by two light beams, provided that the workpiece rests on a horizontal support.
  • the workpiece can also be evaluated on a vertical support.
  • the light beams enclose angles of 45 degrees with the side surfaces adjoining the edges. If edges are not rectangular, for example because the edges have a free cut, the light beam, e.g. stand perpendicular to the bisector of the edges or take another suitable angle to the edge to be tested.
  • the optimum angle for the incidence of light on the edge to be examined is obtained when the light beam strikes the edge to be examined such that the angle of the light beam to the one edge delimitation surface exactly corresponds to the angle de
  • REPLACEMENT LEAF Corresponds to the light beam, which this encloses to the other edge boundary surface.
  • a device for carrying out the method according to the invention is characterized according to the invention in that a ring rotatably mounted in a frame and driven by a servo motor is provided, which frame-like surrounds a pane of translucent glaze, the light sources emitting parallel light on one side of the pane and on on the other hand, semiconductor cameras are arranged with light-sensitive layers consisting of light signals generating electrical signals, and that an electronic computing unit is provided which, on the basis of the signals from the semiconductor cameras, carries out the target / actual comparison using suitable algorithms. Glass is preferred because of its low coefficient of thermal expansion, so that the measurement accuracy is maintained even when the support is heated.
  • the ring is shock-proof and vibration-free, so that no shocks or vibrations can be transmitted to the body lying on the glass.
  • the drive should also be smooth and with such suitable accelerations and decelerations that the position of the test specimen relative to the glass pane is not changed during its rotation.
  • the drive is therefore expediently slip-free and jerk-free with the required gear ratio.
  • the ring or the motor is expediently connected to an incremental encoder, which is the clock generator for the transmission of the measurement signals.
  • the glass pane is expediently provided with a plane-parallel, plastic support in the area of the ideal axis of rotation of the ring. This support prevents the pane from scratching and increases in addition, the friction between the test specimen and the support.
  • a mechanical and / or magnetic holder of the test specimen can also be provided on the pane.
  • the CCD camera is provided with adjustable optics with which the imaging scale of the edge on the CCD sensor can be changed.
  • the image of the professional image is enlarged or reduced in accordance with the desired resolution or part size by means of an appropriate adjusting device, which can also be operated automatically.
  • an appropriate adjusting device which can also be operated automatically.
  • the camera can be approached or removed from the test specimen by an automatic control, so that adaptation to different test specimens is ensured in a simple manner.
  • At least one gripper or slide is provided for the delivery and removal of the test specimen, which takes the workpieces to be tested from a cassette, places them in the test position on the glass pane and, after the test, reinserts, sorts or, according to the test result, into the cassette is eliminated.
  • the test specimens consisting of indexable inserts are expediently held in specially designed cutting element cassettes, as are known, for example, from DE-GMS 84 22 631.
  • the test specimens are removed from the cassette by a suitable robot system and fed to the measuring system.
  • the test specimens are usually taken upright, rotated by one or more grippers, possibly with a clipboard, by 90 degrees in order to be placed in this position in their test position.
  • test specimens are expediently rotated back into their position in which they have been loaded, so that the return transport by the grippers can take place in the same manner as the delivery.
  • test specimens must be placed on the glass pane by the robot gripper system within predefined tolerances, which can be, for example, + 0.1 mm.
  • the test program can make corrections within this tolerance range. For example, when the test specimen rotates, the test program detects one or more edges or corners of the test object and recognizes them as the zero point of the entire test process, to which the program then adjusts itself.
  • FIG. 1 shows the test device with the test specimen and cameras directed at the edges of the test specimen in a schematic illustration
  • FIG. 2 shows the test specimen with an arrangement on the test device in a top view
  • FIG. 3 shows a detail of the clamping of the glass plate on the driven ring
  • FIG. 4 shows the rotating ring with the glass plate in cross section clamped by clamping claws
  • FIG. 5 shows an image of the edges of the test specimen generated in the cameras in the manner of a sine curve
  • FIG. 6 shows a test piece shown as an example in a cuboid design.
  • a frame-shaped ring 1 is rotatably mounted about its central axis 2.
  • the ring is on
  • LATT provided on the outside with a toothing 3 over which a toothed belt 11 runs.
  • the endless toothed belt 10 is driven by the drive wheel 4, a servo motor 5, which also rotates the incremental encoder in the embodiment.
  • the diameter of the ring 1 and the drive gear 4 are matched to one another in accordance with the desired transmission ratio.
  • the ring 1 forms the holding frame for a glass plate 6 made of refraction-free glass.
  • the light rays 8,8 ' cut the glass plate 6 at 45 degrees.
  • the bracket 15 between the glass plate 6 and the ring 16 consists of a clamping system, which is formed from springs 17 and clamping claws 13.
  • the springs 17 are directed radially inward in a spring-loaded manner, axial displacement of the glass plate 6 upwards and downwards being avoided by the fact that a lower stop 18 is present on the ring 16, the springs 17 pressing the glass plate 6 downwards against this stop 18 preload.
  • the glass plate 6 is thus clamped against a cone 19 of the clamping claws 13 on the inner circumference of the circumferential ring 16.
  • the overall dimensional accuracy of the arrangement is defined in that the glass plate 6 rests with its lower base on the radially inwardly projecting ring projection or stop 18 of the ring.
  • a radially inwardly projecting stop is formed on the ring 1, on which the glass plate 6 rests true to size and is held laterally by the ring surface.
  • the tester body 10 according to FIGS. 2 and 4 is placed on a support 12 of the glass pane in order to protect the glass pane itself from injuries caused by the test body 16, since otherwise irregularities in the light throughput could result.
  • the support 12 is always smaller than the outer circumference of the test specimen 10, so that it is ensured that the support 12 does not protrude in any area beyond the test specimen and thus the light rays 8,8 'only Can touch test specimen 10 itself, but not hit the pad 12.
  • the support 12 according to FIG. 4 consists e.g. a hard metal disk which has an axial, central pin 21,
  • ZBLATT which engages in an associated central bore in the glass plate 6.
  • a hard metal disc a plastic disc or the like can also be used.
  • the glass pane 6 is flat. It must also be ensured that the underside of the support 12, which rests on the glass pane 6, is also flat and runs exactly parallel to the surface of the glass plate. In order to achieve this, it is provided that the glass plate and the support 12 are processed together in order to produce the required plane parallelism.
  • test specimen 10 is placed on the support 12 on the glass plate 6 with a close tolerance in order to avoid eccentricity during the rotation of the entire ring 16 during the test process.
  • the tolerance here is in the range of several hundredths of a millimeter.
  • the orientation of the placement of the test specimen is not essential, which is a considerable advantage of the present application.
  • the device is used to test gemstones and optical glasses, the edge profile or refractive index of which is recorded in connection with the translucent light beam by means of CCD cameras.
  • gemstones or optical glasses represent test specimens, which create a characteristic pattern in the CCD cameras, which also includes an ideal case can be compared, in order to be able to classify the test objects in certain quality classes.
  • test specimens are placed in particular in an automated process by grippers, the gripper being programmed so that it positions the test specimen in the correct position, i.e. not twisted, placed on the support 10 of the glass pane 6.
  • test specimen 10 i.e. so in another zero position on the support 12 centered on the glass plate 6. It is only important here that the CCD cameras 9, 9 ', with their associated evaluation electronics, detect such a twisted support of the test specimen.
  • software can be used to record that the test specimen winke! Has been placed rotated on the support and that there is no defect in the cutting edge to be tested.
  • the test specimen 10 is placed on the stationary carrier plate or ring 1, 16 according to FIGS. 1 and 2 with the internal glass plate 6 using a robot gripper.
  • the test specimen 10 can consist of hard metal, a ceramic plate or a sintered hard metal or a plastic material, where correspondingly arranged cutting edges are provided.
  • gemstones or optical glasses can also be used as test specimens.
  • test specimens of different accuracy classes require that the test specimen have absolutely parallel edges and parallel contact surfaces, and this accuracy class is in the computer of the pattern recognition system entered, after which this detects deviations in inclination in the edges and assigns the test specimens to certain accuracy classes.
  • the lamps 7, 7 are always switched on.
  • the lamps can be designed either as quartz emitters or as laser spot emitters.
  • a parallel light beam with a diameter of approximately 5 mm is generated by the laser light source.
  • This light beam thus initially strikes a certain edge of the test specimen 10 when the glass plate 6 is stationary, the test specimen also being able to have any edges in connection with precious stones or optical glasses, such as e.g. a rhombus outer circumference, or a square, rectangular or triangular outer circumference.
  • the light beam 8, 8 'of the laser light source is directed onto the glass pane 6 in such a way that it is ensured that, with a full rotation of 360 °, all edges of the test specimen to be tested are touched by this laser light beam.

Abstract

A process and device for measuring and/or checking the contours or edges of workpieces (10), preferably for detecting and evaluating edge defects and/or edge notches of cutting disks with an optoelectronic test device, are described. The test workpiece (10) is rotated about a stationary axis (2), and as it rotates at least one rotating edge of the workpiece is scanned with a light beam (8, 8') at a predetermined angle. Simultaneously a projected profile of the edge is formed on a light-sensitive layer and the measured values are compared with the reference values of a tested edge profile by means of an electronic computer.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen und/oder Prüfen der Umrißformen oder Kanten von WerkstückenMethod and device for measuring and / or checking the outline shapes or edges of workpieces
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen und/oder Prüfen der Umrißformen oder Kanten von Werkstücken, vorzugsweise zum Erfassen von Kantenfehlern und/oder Kantenausbrüchen von Schneidplatten, mit einer opto-elektronisehen Prüfeinrichtung.The invention relates to a method for measuring and / or checking the outline shapes or edges of workpieces, preferably for detecting edge defects and / or edge breakouts of cutting inserts, with an optoelectronic test device.
Werkstücke, an deren Präzision und Genauigkeit besondere Anforderungen zu stellen sind, müssen nach ihrer Herstellung einer Qualitätskontrolle unterzogen werden, die heute meist noch durch in Augenscheinnahme von mit der Qualitätskontrolle betrauten Personen vorgenommen wird. Um Fehler infolge von Ermüdung und Unachtsamkeit der mit der Qualitätskontrolle befassten Personen auszuscheiden, ist es ein Bestreben, rechnergestützte Qualitätssicherungssysteme (CAQ) einzusetzen.Workpieces, the precision and accuracy of which must meet special requirements, must be subjected to a quality control after they have been manufactured, which today is still mostly carried out by persons entrusted with quality control. In order to rule out errors due to fatigue and carelessness of the people involved in quality control, efforts are being made to use computer-aided quality assurance systems (CAQ).
Das Problem der Qualitätskontrolle besteht beispielsweise bei Wendeschneidplatten, die üblicherweise aus gesintertem Hartmetall bestehen und geometrisch einfach beschreibbare Formen wie Quader oder Scheiben aufweisen oder aus scheibenförmigen Körpern mit planparallelen Ober- und Unterseiten in Form von Quadraten, Rechtecken, Kreisen, Dreiecken, Rhomben oder Mehrecken bestehen. Bei derartigen Wendeschneidplatten werden besondere Anforderungen an die Schneidkanten sowie die Radien der Schneidecken gestellt. Diese Wendeschneidplatten dürfen die Herstellungsbetriebe nur nach einer eingehenden Qualitätskontrolle verlassen, wobei die Wendeschneidplatten nach Genauigkeit der Schneidkanten und Schneidradien in Toleranzklassen eingeteilt werden. Eine eingehende Qualitätskontrolle ist gerade bei Wendeschneidplatten erforderlich, weil sich Schneidkantenausbrüche grundsätzlich nicht vermeiden lassen.The problem of quality control exists, for example, with indexable inserts, which usually consist of sintered hard metal and have geometrically easy to describe shapes such as cuboids or disks, or consist of disk-shaped bodies with plane-parallel top and bottom sides in the form of squares, rectangles, circles, triangles, rhombuses or polygons . Such indexable inserts place special demands on the cutting edges and the radii of the cutting corners. These indexable inserts may only leave the manufacturing company after thorough quality control, whereby the indexable inserts are divided into tolerance classes according to the accuracy of the cutting edges and cutting radii. Thorough quality control is especially necessary for indexable inserts because cutting edge chipping cannot be avoided.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, nach dem sich die Kanten und/oder Radien und Teilegeometrie von Werkstücken und insbesondere von Wendeschneidplatten automatisch und berührungsfrei auf Ausbrüche oαer andere Fehler überprüfen lassen. Diese automatische Prüfung soll sich dabei in möglichst kurzer Zeit durchführen lassen, damit die Prüfzeit in etwa der Taktzeit der Herstellung der Werkstücke angepasst ist.The object of the invention is therefore a method of the beginning to create specified type, according to which the edges and / or radii and part geometry of workpieces and in particular of indexable inserts can be checked automatically and without contact for breakouts or other errors. This automatic test should be able to be carried out in the shortest possible time so that the test time is adapted approximately to the cycle time of the production of the workpieces.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass das zu prüfende Werkstück um eine raumfeste Achse gedreht und während der Drehung mindestens eine umlaufende Kante des Werkstücks mit einem Lichtstrahl abgetastet wird, daß der Lichtstrahl, dessen Durchmesser so groß ist, daß er bei der Drehung ständig mindestens einen Abschnitt der Kante erfasst, auf einer aus elektrische Signale erzeugenden Bildp,unkten bestehenden lichtempfindlichen Schicht einer Kamera ein projeziertes Profil der Kante abbildet, daß die dem Kantenprofil entsprechenden elektrischen Signale als Ist-Werte in einem Rechner, in dem die Soll-Werte des geprüften Kantenprofils gespeichert sind, einem Soll-Ist-Wert-Vergleich unterzogen werden und daß entsprechend dem Ergebnis des Soll-Ist-Wert-Vergleiches eine Bewertung der Güte des Werkstücks erfolgt.According to the invention, this object is achieved in a method of the type specified at the outset in that the workpiece to be tested is rotated about a spatially fixed axis and at least one circumferential edge of the workpiece is scanned with a light beam during the rotation so that the light beam, the diameter of which is so large, that it constantly detects at least a portion of the edge during rotation, on a picture of electrical signals generating image n, existing photo-sensitive layer of a camera maps a projected profile of the edge, that the electrical signals corresponding to the edge profile as actual values in a computer, in which the target values of the checked edge profile are stored, are subjected to a target-actual value comparison and that the quality of the workpiece is evaluated in accordance with the result of the target-actual value comparison.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur schnellen Qualitätskontrolle von Werkstücken mit hoher Genauigkeit. Insbesondere ist das erfindungsgemässe Verfahren zur Qualitätskontrolle von Wendeschneidplatten geeignet, die gegenwärtig in etwa 2400 unterschiedlichen Formen und Geometrien hergestellt werden. Eine hohe Prüfgenauigkeit lässt sich durch Verwendung sogenannter "CCD-Kameras" erreichen, bei denen es sich um Halbleiterkameras handelt, deren lichtempfindliche Platte aus in Reihen und Spalten angeordneten lichtempfindlichen Dioden bestehen. Die CCD-Kameras sind mit einer Auswerteelektronik verbunden, die entsprechend dem auf der Platte abgebildeten Profil elektrische Signale erzeugt, die dann in einem elektronischen Rechner ausgewertet werden. Der Lichtstrahl erzeugt aufThe method according to the invention is suitable for rapid quality control of workpieces with high accuracy. In particular, the method according to the invention is suitable for quality control of indexable inserts, which are currently manufactured in approximately 2400 different shapes and geometries. A high level of test accuracy can be achieved by using so-called "CCD cameras", which are semiconductor cameras whose light-sensitive plates consist of light-sensitive diodes arranged in rows and columns. The CCD cameras are connected to evaluation electronics, which generate electrical signals according to the profile shown on the plate, which are then evaluated in an electronic computer. The light beam creates on
ERSATZBLATT der lichtempfindlichen Platte der Kamera beim Durchdrehen eine Abbildung der zu prüfenden Kanten und Ecken, die sich entsprechend der Drehung ändern und somit während der Drehung eine Kontrolle in kleinen Winkel schritten erlauben. Dabei kann sich eine Drehung in etwa 3 bis 4 Sekunden vollziehen, so daß der ganze Prüfvorgang, einschließlich des Zustellens und Ablegens der Prüflinge, nicht länger als etwa 2 bis 5 Sekunden dauert. Der Meßlichtstrahl besteht aus einem Strahl aus vorzugsweise parallelem Licht. Vorzugsweise paralleles Licht kann beispielsweise durch eine Laserdiode oder aber auch durch eine Quarzlampe mit entsprechenden Filtern und Blenden erzeugt werden.REPLACEMENT LEAF the light-sensitive plate of the camera when rotating, an image of the edges and corners to be checked, which change according to the rotation and thus allow a control at small angles during the rotation. A rotation can take place in about 3 to 4 seconds, so that the entire test process, including the delivery and removal of the test specimens, does not take longer than about 2 to 5 seconds. The measuring light beam consists of a beam of preferably parallel light. Parallel light can preferably be generated, for example, by a laser diode or else by a quartz lamp with appropriate filters and diaphragms.
Die Abbildung, welche der Lichtstrahl auf der lichtempfindlichen Platte der Kamera erzeugt, besteht aus einer Reihenfolge von in der Intensität wechselnden Abschattungen, wobei insbesondere ein sinusförmiger Verlauf gebildet wird. Ausgehend vom Einfall des Lichtstrahls auf eine Kante des Prüflings dreht sich der Prüfling entsprechend seinem Drehwinkel auf dem angetriebenen Ring durch den einfallenden Lichtstrahl hindurch, wobei nacheinander alle Kanten des Prüflings mit mehr oder weniger starker Abdunklung des Lichtstrahls diesen durchwandern, wodurch aus den gebildeten Abschattungen eine für den Prüfling charakteristische Kurve gebildet wird, die insbesondere sinusförmig verläuft. Diese Sinuskurve, die bei der Registrierung in der Kamera dem Rechner zugeführt wird, wird im weiteren mit einer ideellen Kurve verglichen, wodurch Abweichungen des Prüflings im Bereich seiner Kanten sofort rechnerisch erfasst werden können.The image that the light beam generates on the light-sensitive plate of the camera consists of a sequence of shadows that change in intensity, a sinusoidal curve being formed in particular. Starting from the incidence of the light beam on an edge of the test specimen, the test specimen rotates according to its angle of rotation on the driven ring through the incident light beam, with all edges of the test specimen passing through one after the other with more or less darkening of the light beam, as a result of which the shadows formed create one a characteristic curve is formed for the test object, which is in particular sinusoidal. This sine curve, which is fed to the computer during registration in the camera, is then compared with an ideal curve, which means that deviations of the test object in the area of its edges can be immediately recorded by calculation.
Die von der elektronischen Kamera entsprechend den abgebildeten Profilen in zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten gelieferten Signale werden als Ist-Werte in dem elektronischen Rechner verarbeitet, in dem die Kantenprofile, Radien und eventuell weitere von dem Lichtstrahl abgetastete Werte als Soll-Werte gespeichert sind, so daß sich durch einen entsprechenden Soll-Ist-Wert-Vergleich die Qualität des Prüflings erfassen und dieser in bestimmte Toleranzklassen einordnen lässt.The signals supplied by the electronic camera in accordance with the illustrated profiles in successive steps are processed as actual values in the electronic computer in which the edge profiles, radii and possibly other values scanned by the light beam are stored as target values, so that by means of a corresponding target / actual value comparison, record the quality of the test object and have it classified into certain tolerance classes.
ERSATZBLATΓ Durch den geeigneten Rechenalgorithmus werden Geometriefehler als auch Positionierungsfehler des Prüflings eliminiert. In dem Rechner sind di Formen der zu prüfenden Werkstücke abgespeichert, so daß sich das dem jeweils' zu prüfenden Werkstück entsprechende Prüfprogramm zur Bewertun des Prüflings einstellen lässt. Nach der Bewertung werden die Werkstüc in die entsprechenden Toleranzklassen sortiert oder als Ausschuß aussortiert, wenn sich diese in keine Toleranzklasse mehr einordnen lassen.SPARE BLADEΓ Geometry errors as well as positioning errors of the test object are eliminated by the suitable calculation algorithm. In the computer di forms are stored the workpieces to be inspected, so that the can be adjusted in each case to the 'corresponding workpiece to be tested to the test program Bewertun of the specimen. After the evaluation, the workpieces are sorted into the corresponding tolerance classes or sorted out as rejects if they can no longer be classified into a tolerance class.
Die Drehung des Werkstückes ist so ausgeführt, daß sie stoßfrei, also beispielsweise etwa in Form einer Sinuscharakteristik, erfolgt. DieThe rotation of the workpiece is carried out so that it occurs bumplessly, for example in the form of a sinusoidal characteristic. The
Winkelschritte zwischen den einzelnen Messungen können im Bereich von 0,01 bis 0,05 Grad liegen.Angular steps between the individual measurements can range from 0.01 to 0.05 degrees.
Zweckmässigerweise werden die Werkstücke so auf einen drehbaren Träger gelegt, daß die Drehachse in etwa mit der Mittelachse des Werkstücks fluchtet. Diese Mittelachse ist grundsätzlich die Symmetrieachse oder die senkrecht durch den Schwerpunkt verlaufende Achse.The workpieces are expediently placed on a rotatable carrier in such a way that the axis of rotation is approximately aligned with the central axis of the workpiece. This central axis is basically the axis of symmetry or the axis running perpendicularly through the center of gravity.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei Werkstücken mi planparallelen Seiten durch zwei Lichtstrahlen gleichzeitig die obere und untere Kante abgetastet werden, sofern das Werkstück auf einem horizontalen Träger aufliegt. Selbstverständlich ist eine Bewertung d Werkstücks auch an einem vertikalen Träger möglich.In an embodiment of the invention it is provided that in the case of workpieces with plane-parallel sides, the upper and lower edges are simultaneously scanned by two light beams, provided that the workpiece rests on a horizontal support. Of course, the workpiece can also be evaluated on a vertical support.
In besonders vorteilhafter Weise schließen die Lichtstrahlen mit den die Kanten anschließenden Seitenflächen Winkel von 45 Grad ein. Sind Kanten nicht rechtwinklig, weil beispielsweise die Kanten einen Freischnitt aufweisen, kann der Lichtstrahl, z.B. senkrecht auf der Winkelhalbierenden der Kanten stehen oder einen anderen geeigneten Winkel zu der zu prüfenden Kante einnehmen. Der optimale Winkel für d Lichteinfall auf die zu untersuchende Kante ergibt sich dann, wenn de Lichtstrahl so auf die zu untersαchende Kante trifft, daß der Winkel Lichtstrahls zu der einen Kantenbegrenzungsfläche genau dem Winkel deIn a particularly advantageous manner, the light beams enclose angles of 45 degrees with the side surfaces adjoining the edges. If edges are not rectangular, for example because the edges have a free cut, the light beam, e.g. stand perpendicular to the bisector of the edges or take another suitable angle to the edge to be tested. The optimum angle for the incidence of light on the edge to be examined is obtained when the light beam strikes the edge to be examined such that the angle of the light beam to the one edge delimitation surface exactly corresponds to the angle de
ERSATZBLATT Lichtstrahls entspricht, den dieser zu der anderen Kantenbegrenzungsfläche einschließt.REPLACEMENT LEAF Corresponds to the light beam, which this encloses to the other edge boundary surface.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, daß ein drehbar in einem Gestell gelagerter und von einem Servomotor angetriebener Ring vorgesehen ist, der rahmenartig eine Scheibe aus lichtdurchlässigem Gla einfasst, das auf einer Seite der Scheibe paralleles Licht emitierende Lichtquellen und auf der anderen Seite Halbleiterkameras mit aus elektrische Signale erzeugenden Lichtpunkten bestehenden lichtempfindlichen Schichten angeordnet sind und daß eine elektronische Recheneinheit vorgesehen ist, die aufgrund der Signale der Halbleiterkameras den Soll-Ist-Vergleich durch geeignete Algorithmen vornimmt. Glas wird wegen seines geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten bevorzugt, so daß auch bei Erwärmung des Trägers die Meßgenauigkeit erhalten bleibt.A device for carrying out the method according to the invention is characterized according to the invention in that a ring rotatably mounted in a frame and driven by a servo motor is provided, which frame-like surrounds a pane of translucent glaze, the light sources emitting parallel light on one side of the pane and on on the other hand, semiconductor cameras are arranged with light-sensitive layers consisting of light signals generating electrical signals, and that an electronic computing unit is provided which, on the basis of the signals from the semiconductor cameras, carries out the target / actual comparison using suitable algorithms. Glass is preferred because of its low coefficient of thermal expansion, so that the measurement accuracy is maintained even when the support is heated.
Dabei ist der Ring stoßgesichert und schwingungsfrei zu lagern, so daß keine Stöße oder Schwingungen auf den auf der Glasscheibe liegenden Körper übertragen werden können. Auch der Antrieb soll stoßfrei und mit so geeigneten Beschleunigungen und Verzögerungen erfolgen, daß der Prüfkörper in seiner Lage relativ zu der Glasscheibe während seiner Drehung nicht verändert wird.The ring is shock-proof and vibration-free, so that no shocks or vibrations can be transmitted to the body lying on the glass. The drive should also be smooth and with such suitable accelerations and decelerations that the position of the test specimen relative to the glass pane is not changed during its rotation.
Der Antrieb erfolgt daher zweckmässigerweise schlupf- und ruckfrei mit der erforderlichen Übersetzung.The drive is therefore expediently slip-free and jerk-free with the required gear ratio.
Zweckmässigerweise ist der Ring oder der Motor mit einem Inkrementalgeber verbunden, der der Taktgeber für die Übertragung der Meßsignale ist.The ring or the motor is expediently connected to an incremental encoder, which is the clock generator for the transmission of the measurement signals.
Die Glasscheibe ist zweckmässigerweise im Bereich der ideellen Drehachs des Ringes mit einer planparallelen, aus Kunststoff bestehenden Auflage versehen. Diese Auflage verhindert ein Verkratzen der Scheibe und erhöh darüber hinaus die Reibung zwischen Prüfkörper und Auflage. Zusätzlich kann noch eine mechanische und/oder magnetische Halterung des Prüfkörpers auf der Scheibe vorgesehen sein.The glass pane is expediently provided with a plane-parallel, plastic support in the area of the ideal axis of rotation of the ring. This support prevents the pane from scratching and increases in addition, the friction between the test specimen and the support. In addition, a mechanical and / or magnetic holder of the test specimen can also be provided on the pane.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die CCD-Kamera mit einer einstellbaren Optik versehen ist, mit der sich der Abbildungsmaßstab der Kante auf dem CCD-Sensor verändern lässt.In a further embodiment of the invention it is provided that the CCD camera is provided with adjustable optics with which the imaging scale of the edge on the CCD sensor can be changed.
Durch eine entsprechende Einstellvorrichtung, die ebenfalls automatisch betätigt werden kann, wird die Abbildung des Profi Ibildes entsprechend der gewünschten Auflösung, bzw. Teilegröße vergrößert oder verkleinert. In gleicher Weise kann die Kamera durch eine automatische Steuerung dem Prüfkörper angenähert oder von diesem entfernt werden, so daß auf einfache Weise eine Anpassung auf unterschiedliche Prüfkörper gewährleistet ist.The image of the professional image is enlarged or reduced in accordance with the desired resolution or part size by means of an appropriate adjusting device, which can also be operated automatically. In the same way, the camera can be approached or removed from the test specimen by an automatic control, so that adaptation to different test specimens is ensured in a simple manner.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Zustellung und Abnahme des Prüfkörpers mindestens ein Greifer oder Schieber vorgesehen, der di zu prüfenden Werkstücke einer Kassette entnimmt, in die Prüfposition au die Glasscheibe auflegt und nach der Prüfung entsprechend dem Prüfergebnis wieder in die Kassette einlegt, sortiert oder ausscheidet. Die aus Wendeschneidplatten bestehenden Prüfkörper sind zweckmässigerweise in dazu entwickelten Schneidkörperkassetten gehaltert, wie sie beispielsweise aus der DE-GMS 84 22 631 bekannt sin Durch ein geeignetes Robotersystem werden die Prüfkörper aus der Kassette entnommen und dem Meßsystem zugeführt. Dabei werden die Prüfkörper üblicherweise hochkant stehend entnommen, durch ein oder mehrere Greifer eventuell unter Zwischenablage um 90 Grad gedreht, um dieser Position in ihre PrüfStellung abgelegt zu werden.In a further embodiment of the invention, at least one gripper or slide is provided for the delivery and removal of the test specimen, which takes the workpieces to be tested from a cassette, places them in the test position on the glass pane and, after the test, reinserts, sorts or, according to the test result, into the cassette is eliminated. The test specimens consisting of indexable inserts are expediently held in specially designed cutting element cassettes, as are known, for example, from DE-GMS 84 22 631. The test specimens are removed from the cassette by a suitable robot system and fed to the measuring system. The test specimens are usually taken upright, rotated by one or more grippers, possibly with a clipboard, by 90 degrees in order to be placed in this position in their test position.
Vor der Abnahme der Werkstücke von der Glasscheibe werden die Prüfkörp zweckmässigerweise wieder in ihre Stellung gedreht, in der sie aufgele worden sind, so daß der Rücktransport durch die Greifer in entsprechen gleicher Weise erfolgen kann wie die Zustellung.Before the workpieces are removed from the glass pane, the test specimens are expediently rotated back into their position in which they have been loaded, so that the return transport by the grippers can take place in the same manner as the delivery.
ERSATZBLATT Die Prüfkörper müssen durch das Roboter-Greifer-System innerhalb vorDestimmter Toleranzen auf die Glasscheibe abgelegt werden, die beispielsweise + 0,1 mm betragen können. Innerhalb dieses Toleranzbereiches vermag das Prüfprogramm entsprechende Korrekturen vorzunehmen. Beispielsweise erfasst das Prüfprogramm bei der Drehung des Prüfkörpers eine oder mehrere Kanten oder Ecken des Prüflings und erkennt diese als den Nullpunkt des gesamten PrüfVorganges, auf das sich dann das Programm einstellt.REPLACEMENT LEAF The test specimens must be placed on the glass pane by the robot gripper system within predefined tolerances, which can be, for example, + 0.1 mm. The test program can make corrections within this tolerance range. For example, when the test specimen rotates, the test program detects one or more edges or corners of the test object and recognizes them as the zero point of the entire test process, to which the program then adjusts itself.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert, in denen eine Prüfvorrichtung schematisch dargestellt ist.An embodiment is explained below with reference to drawings in which a test device is shown schematically.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 die Prüfvorrichtung mit dem Prüfkörper und auf die Kanten des Prüfkörpers gerichteten Kameras in schematischer Darstellung,FIG. 1 shows the test device with the test specimen and cameras directed at the edges of the test specimen in a schematic illustration,
Figur 2 den Prüfkörper mit Anordnung auf der PrüfVorrichtung in einer Aufsicht,FIG. 2 shows the test specimen with an arrangement on the test device in a top view,
Figur 3 ein Detail der Einspannung der Glasplatte am angetriebenen Ring,FIG. 3 shows a detail of the clamping of the glass plate on the driven ring,
Figur 4 den Drehring mit der durch Spannklauen eingespannten Glasplatte im Querschnitt,FIG. 4 shows the rotating ring with the glass plate in cross section clamped by clamping claws,
Figur 5 eine in den Kameras erzeugte Abbildung der Kanten des Prüfkörpers nach Art einer Sinuskurve,FIG. 5 shows an image of the edges of the test specimen generated in the cameras in the manner of a sine curve,
Figur 6 einen beispielhaft dargestellten Prüfkörper in quaderförmiger Ausführung.6 shows a test piece shown as an example in a cuboid design.
In einem nicht dargestellten Maschinengestell ist ein rahmenförmiger Ring 1, um seine Mittelachse 2, drehbar gelagert. Der Ring ist- aufIn a machine frame, not shown, a frame-shaped ring 1 is rotatably mounted about its central axis 2. The ring is on
LATT seiner Außenseite mit einer Verzahnung 3 versehen, über die ein Zahnriemen 11 läuft. Der endlose Zahnriemen 10 ist von dem Antriebsrad 4, eines Servomotors 5 angetrieben, der bei dem AusführungsbeisDiel gleichzeitig auch den Inkrementalgeber mitdreht.LATT provided on the outside with a toothing 3 over which a toothed belt 11 runs. The endless toothed belt 10 is driven by the drive wheel 4, a servo motor 5, which also rotates the incremental encoder in the embodiment.
Die Durchmesser des Ringes 1 und des Antriebszahnrades 4 sind entsprechend dem gewünschten Übersetzungsverhältnis aufeinander abgestimmt.The diameter of the ring 1 and the drive gear 4 are matched to one another in accordance with the desired transmission ratio.
Der Ring 1 bildet den Halterahmen für eine Glasplatte 6 aus lichtbrechungsfreiem Glas.The ring 1 forms the holding frame for a glass plate 6 made of refraction-free glass.
Unterhalb der Glasplatte 6 sind zwei durch geeignete Optiksysteme vorzugsweise paralleles Licht emittierende Lampen 7 angeordnet.Below the glass plate 6, two lamps 7, preferably parallel light emitting by suitable optical systems, are arranged.
Die Lichtstrahlen 8,8' schneiden die Glasplatte 6 unter 45 Grad. Die Lichtstrahlen 8,8' sind in der dargestellten Weise auf die Mittelachsen der Halbleiterkameras 9,9' ausgerichtet. Dabei werden die Lichtstrahlen 8,8' so auf die Kanten eines mittig auf die Glasplatte 6 aufgelegten Prüfkörpers 10 eingestellt, daß sie jeweils einen zu prüfenden Kantenabschnitt erfassen.The light rays 8,8 'cut the glass plate 6 at 45 degrees. The light rays 8, 8 'are aligned in the manner shown on the central axes of the semiconductor cameras 9, 9'. The light rays 8, 8 'are set on the edges of a test body 10 placed centrally on the glass plate 6 in such a way that they each capture an edge section to be tested.
Bei der Ermittlung der Kantenverläufe des Prüflings ist es wichtig, daß die Glasplatte 6 nach Figur 3 in einer Halterung 15 in einem außenliegenden, drehend angetriebenen Ring 16 sitzt. Die Halterung 15 zwischen der Glasplatte 6 und dem Ring 16 besteht hierbei aus einem Spannsystem, welches aus Federn 17 und Spannklauen 13 gebildet ist. Die Federn 17 sind hierbei radial einwärts federbelastet gerichtet, wobei eine axiale Verschiebung der Glasplatte 6 nach oben und nach unten dadurch vermieden wird, daß ein unterer Anschlag 18 am Ring 16 vorhande ist, wobei die Federn 17 die Glasplatte 6 nach unten gegen diesen Anschlag 18 vorspannen. In Verbindung damit wird also die Glasplatte 6 gegen einen Konus 19 der Spannklauen 13 am Innenumfang des umlaufenden Ringes 16 gespannt.When determining the edges of the test specimen, it is important that the glass plate 6 according to FIG. 3 is seated in a holder 15 in an external ring 16 which is driven in rotation. The bracket 15 between the glass plate 6 and the ring 16 consists of a clamping system, which is formed from springs 17 and clamping claws 13. The springs 17 are directed radially inward in a spring-loaded manner, axial displacement of the glass plate 6 upwards and downwards being avoided by the fact that a lower stop 18 is present on the ring 16, the springs 17 pressing the glass plate 6 downwards against this stop 18 preload. In connection with this, the glass plate 6 is thus clamped against a cone 19 of the clamping claws 13 on the inner circumference of the circumferential ring 16.
ERSATZBLATT Nach Figur 3 sind z.B. drei Spannelemente 13 vorgesehen, welche die Glasplatte 6 gegen den unteren umlaufenden Anschlag 18 des Ringes 16 spannen, wobei die Klauen 13 nach Art eines einarmigen Hebels in einer Nut 20 des Ringes 16 gelagert sind und von dort aus federnd schräg am Umfang der Glasplatte 6 angreifen.REPLACEMENT LEAF According to Figure 3, for example, three clamping elements 13 are provided, which clamp the glass plate 6 against the lower circumferential stop 18 of the ring 16, the claws 13 being mounted in the manner of a one-armed lever in a groove 20 of the ring 16 and from there resiliently at an angle Attack the circumference of the glass plate 6.
Die gesamte Maßhaltigkeit der Anordnung wird insoweit dadurch definiert, daß die Glasplatte 6 mit ihrer unteren Grundfläche auf dem radial einwärts ragenden Ringvorsprung oder Anschlag 18 des Ringes aufliegt. In dieser Art ist auch nach Figur 1 am Ring 1 ein radial einwärts ragender Anschlag gebildet, auf welcher die Glasplatte 6 maßhaltig aufliegt und hierbei seitlich von der Ringfläche gehalten wird.The overall dimensional accuracy of the arrangement is defined in that the glass plate 6 rests with its lower base on the radially inwardly projecting ring projection or stop 18 of the ring. In this way, also according to FIG. 1, a radially inwardly projecting stop is formed on the ring 1, on which the glass plate 6 rests true to size and is held laterally by the ring surface.
Bei der Ermittlung der Kantenverläufe des Prüflings ist es wichtig, daß der Tisch bzw. der Ring 1,16 nach den Figuren 1 und 2 absolut rund läuft, insbesondere ohne Schlag, da sonst das Meßergebnis bei der Mustererkennung der CCD-Kameras verfälscht wird.When determining the edges of the test specimen, it is important that the table or ring 1, 16 according to FIGS. 1 and 2 runs absolutely smoothly, in particular without a stroke, since otherwise the measurement result in the pattern recognition of the CCD cameras is falsified.
In diesem Zusammenhang ist es auch wichtig, daß der Prüferkörper 10 nach Figur 2 und Figur 4 auf einer Auflage 12 der Glasscheibe aufgelegt wird, um die Glasscheibe selbst vor Verletzungen durch den Prüfkörper 16 zu schützen, da sich sonst Unregelmässigkeiten beim Lichtdurchsatz ergeben könnten.In this context, it is also important that the tester body 10 according to FIGS. 2 and 4 is placed on a support 12 of the glass pane in order to protect the glass pane itself from injuries caused by the test body 16, since otherwise irregularities in the light throughput could result.
Nach den Figuren 2 und 4 ist es hierbei wesentlich, daß die Auflage 12 immer kleiner ist als der Außenumfang des Prüfkörpers 10, damit sichergestellt ist, daß die Auflage 12 in keinem Bereich über den Prüfkörper hinaussteht und somit die Lichtstrahlen 8,8' nur den Prüfkörper 10 selbst berühren können, nicht aber die Auflage 12 treffen. Mit diesen Maßnahmen wird die erforderliche Maßgenauigkeit für die Mustererkennung in den jeweiligen CCD-Kameras gewährleistet.According to Figures 2 and 4, it is essential that the support 12 is always smaller than the outer circumference of the test specimen 10, so that it is ensured that the support 12 does not protrude in any area beyond the test specimen and thus the light rays 8,8 'only Can touch test specimen 10 itself, but not hit the pad 12. These measures ensure the required dimensional accuracy for pattern recognition in the respective CCD cameras.
Die Auflage 12 nach Figur 4 besteht hierbei z.B. aus einer Hartmetallscheibe, die einen axialen, zentrischen Zapfen 21 aufweist,The support 12 according to FIG. 4 consists e.g. a hard metal disk which has an axial, central pin 21,
ZBLATT die in eine zugeordnete zentrische Bohrung in der Glasplatte 6 eingreift. Statt einer Hartmetallscheibe kann auch eine Kunststoffscheibe oder dergleichen verwendet werden.ZBLATT which engages in an associated central bore in the glass plate 6. Instead of a hard metal disc, a plastic disc or the like can also be used.
In Verbindung mit der Maßgenauigkeit der Anordnung ist es auch wichtig, daß die Glasscheibe 6 planeben ist. Ebenso muß sichergestellt werden, daß die Unterseite der Auflage 12, die auf der Glasscheibe 6 aufsitzt, ebenso planeben ist und genau parallel zur Oberfläche der Glasplatte verläuft. Um dies zu erreichen, ist es vorgesehen, daß die Glasplatte und die Auflage 12 zusammen bearbeitet werden, um die geforderte Planparallelität herzustellen.In connection with the dimensional accuracy of the arrangement, it is also important that the glass pane 6 is flat. It must also be ensured that the underside of the support 12, which rests on the glass pane 6, is also flat and runs exactly parallel to the surface of the glass plate. In order to achieve this, it is provided that the glass plate and the support 12 are processed together in order to produce the required plane parallelism.
Voraussetzung hierbei ist selbstverständlich, daß die Glasplatte 6 ihrerseits mit ihrer unteren Auflagefläche auf einem ebensolchen planparallelen umlaufenden Auflagering 1,16 nach den Figuren 1 und 3 aufliegt, wobei nach Art eines umlaufenden Ringes ein Anschlag gebildet wird, der vom Innenumfang des Trägerringes 1,16 aus radial einwärts ragt.The prerequisite here is, of course, that the glass plate 6, in turn, rests with its lower contact surface on a plane-parallel circumferential support ring 1, 16 according to FIGS. 1 and 3, a stop being formed in the manner of a circumferential ring, which is formed by the inner circumference of the support ring 1, 16 protrudes radially inwards.
Wichtig ist es weiterhin, daß der Prüfkörper 10 auf die Auflage 12 auf der Glasplatte 6 mit einer engen Toleranz aufgelegt wird, um eine Exzentrizität bei der Drehung des gesamten Ringes 16 während des Prüfvorganges zu vermeiden. Die Toleranz ist hier im Bereich von mehreren einhundertstel Millimeter.It is also important that the test specimen 10 is placed on the support 12 on the glass plate 6 with a close tolerance in order to avoid eccentricity during the rotation of the entire ring 16 during the test process. The tolerance here is in the range of several hundredths of a millimeter.
Die Orientierung der Auflegung des Prüfkörpers ist jedoch nicht wesentlich, was ein erheblicher Vorteil der vorliegenden Anmeldung ist. In diesem Zusammenhang ist es auch vorgesehen, daß mit der Vorrichtung Edelsteine und optische Gläser geprüft werden, deren Kantenverlauf bzw. Brechungs-Index in Verbindung mit dem durchleuchtenden Lichtstrahl durc CCD-Kameras erfasst wird.However, the orientation of the placement of the test specimen is not essential, which is a considerable advantage of the present application. In this context, it is also provided that the device is used to test gemstones and optical glasses, the edge profile or refractive index of which is recorded in connection with the translucent light beam by means of CCD cameras.
Hierbei stellen Edelsteine oder optische Gläser Prüflinge dar, die in den CCD-Kameras ein charakteristisches Muster erzeugen, welches mit einem Idealfall verglichen werden kann, um daraus die Prüflinge in bestimmte Qualitätsklassen einordnen zu können.Here, gemstones or optical glasses represent test specimens, which create a characteristic pattern in the CCD cameras, which also includes an ideal case can be compared, in order to be able to classify the test objects in certain quality classes.
Die Prüfkörper werden insbesondere in einem automatisierten Vorgang durch Greifer aufgelegt, wobei der Greifer so programmiert ist, daß er den Prüfkörper lagerichtig, d.h. nicht verdreht, auf die Auflage 10 der Glasscheibe 6 auflegt.The test specimens are placed in particular in an automated process by grippers, the gripper being programmed so that it positions the test specimen in the correct position, i.e. not twisted, placed on the support 10 of the glass pane 6.
Es ist aber nach der vorliegenden Erfindung zulässig und möglich, auch den Prüfkörper 10 verdreht, d.h. also in einer anderen Nullpunktlage auf die Auflage 12 zentrisch auf die Glasplatte 6 aufzulegen. Wichtig hierbei ist lediglich, daß die CCD-Kameras 9,9' mit ihrer zugeordneten Auswerte-Elektronik eine derartige verdrehte Auflage des Prüfkörpers feststellen.However, it is permissible and possible according to the present invention to also twist the test specimen 10, i.e. so in another zero position on the support 12 centered on the glass plate 6. It is only important here that the CCD cameras 9, 9 ', with their associated evaluation electronics, detect such a twisted support of the test specimen.
In diesem Zusammenhang kann software ässig erfasst werden, daß der Prüfkörper winke!verdreht auf die Auflage aufgelegt wurde und hierbei kein Fehler der zu prüfenden Schneidkante vorliegt.In this context, software can be used to record that the test specimen winke! Has been placed rotated on the support and that there is no defect in the cutting edge to be tested.
Ein PrüfVorgang der vorgehend dargestellten Art läuft folgendermassen ab:A test procedure of the type described above proceeds as follows:
Auf die stillstehende Trägerplatte bzw. Ring 1,16 nach Figur 1 und Figur 2 mit der innenliegenden Glasplatte 6 wird über einen Robotergreifer der Prüfkörper 10 aufgelegt. Der Prüfkörper 10 kann hierbei aus Hartmetall, aus einer Keramikplatte oder aus einem gesinterten Hartmetall oder aus einem Kunststoffmaterial bestehen, wo entsprechend angeordnete Schneidkanten vorgesehen sind. Es können jedoch auch Edelsteine oder optische Gläser als Prüfkörper verwendet werden.The test specimen 10 is placed on the stationary carrier plate or ring 1, 16 according to FIGS. 1 and 2 with the internal glass plate 6 using a robot gripper. The test specimen 10 can consist of hard metal, a ceramic plate or a sintered hard metal or a plastic material, where correspondingly arranged cutting edges are provided. However, gemstones or optical glasses can also be used as test specimens.
Man unterscheidet hier Prüfkörper verschiedener Genauigkeitsklassen. In der höchsten Genauigkeitsklasse wird gefordert, daß der Prüfkörper absolut parallele Kanten hat und parallele Auflageflächen, und diese Genauigkeitsklasse wird im Computer des Mustererkennungssystems eingegeben, wonach dann dieses Neigungsabweichungen in den Kanten erfasst und hierbei die Prüfkörper bestimmten Genauigkeitsklassen zuordnet.A distinction is made between test specimens of different accuracy classes. The highest accuracy class requires that the test specimen have absolutely parallel edges and parallel contact surfaces, and this accuracy class is in the computer of the pattern recognition system entered, after which this detects deviations in inclination in the edges and assigns the test specimens to certain accuracy classes.
Wenn z.B. eine niedrigere Klasse eingegeben wird, dann ist in diesen niedrigeren Klassen zugelassen, daß der Prüferkörper z.B. geneigte Schneidkanten hat oder geneigte Auflagefl chen und diese zugelassenen Fehler werden vom Programm des Muster-Erkennungssystems erkannt und toleriert.If e.g. a lower class is entered, then in these lower classes it is permitted that the examiner body e.g. has inclined cutting edges or inclined contact surfaces and these permitted errors are recognized and tolerated by the program of the pattern recognition system.
Bei der Auflage des Prüfkörpers 10 auf die Glasplatte sind die Lampen 7,7' stets eingeschaltet. Die Lampen können entweder als Quarzstrahler oder als Laserpunktstrahler ausgebildet sein.When the test specimen 10 is placed on the glass plate, the lamps 7, 7 'are always switched on. The lamps can be designed either as quartz emitters or as laser spot emitters.
Es wird hierbei von der Laserlichtquelle ein paralleler Lichtstrahl mit einem Durchmesser von etwa 5 mm erzeugt. Dieser Lichtstrahl trifft also zunächst bei feststehender Glasplatte 6 auf eine bestim mte Kante des Prüfkörpers 10 auf, wobei der Prüfkörper auch in Verbindung mit Edelsteinen oder optischen Gläsern beliebige Kanten haben kann, wie z.B. einen Rhombus-Außenumfang, oder einen quadratischen, rechteckigen oder dreieckigen Außenumfang.A parallel light beam with a diameter of approximately 5 mm is generated by the laser light source. This light beam thus initially strikes a certain edge of the test specimen 10 when the glass plate 6 is stationary, the test specimen also being able to have any edges in connection with precious stones or optical glasses, such as e.g. a rhombus outer circumference, or a square, rectangular or triangular outer circumference.
Der Lichtstrahl 8,8' der Laserlichtquelle wird so auf die Glasscheibe 6 gerichtet, daß sichergestellt ist, daß bei einer Vollumdrehung von 360° alle Kanten des zu prüfenden Prüfkörpers von diesem Laserlichtstrahl berührt werden.The light beam 8, 8 'of the laser light source is directed onto the glass pane 6 in such a way that it is ensured that, with a full rotation of 360 °, all edges of the test specimen to be tested are touched by this laser light beam.
ATT ZEICHNUNGS-LEGENDEATT DRAWING LEGEND
Ring Mittelachse Verzahnung Antriebsrad Servomotor Glasplatte Lampe , 8' Lichtstrahl Kamera 0 Prüfkörper 1 Zahnriemen 2 Auflage 3 Spannklaue Lichtbündel Halterung Ring Feder Anschlag Konus Nut 1 Zapfen 2 Sinus-Kurve Ring center axis toothing drive wheel servo motor glass plate lamp, 8 'light beam camera 0 test specimen 1 toothed belt 2 support 3 clamping claw light bundle holder ring spring stop cone groove 1 pin 2 sine curve

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Vermessen und/oder Prüfen der Umrißformen oder Kanten von Werkstücken, vorzugsweise zum Erfassen und Auswerten von Kantenfehlern und/oder Kantenausbrüchen von Schneidplatten, mit einer opto-elektronisehen Prüfeinrichtung, d a d u c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das zu prüfende Werkstück um eine raumfeste Achse gedreht und während der Drehung mindestens eine umlaufende Kante des Werkstücks unter einem vorgegebenen Winkel, mit einem Lichtstrahl abgetastet wird, daß der Lichtstrahl, dessen Durchmesser so groß ist, daß er bei der Drehung ständig mindestens einen Abschnitt der Kante erfasst, auf einer aus elektronische Signale erzeugenden Bildpunkten bestehenden lichtempfindlichen Schicht einer Kamera ein projiziertes Profil der Kante abbildet, das in die dem Kantenprofil entsprechenden elektrischen Signale als Ist-Werte in einem elektronischen Rechner, in dem die Soll-Werte des geprüften Kantenprofils gespeichert sind, einem Soll-Ist-Vergleich unterzogen werden und daß entsprechend dem Ergebnis des Soll-Ist-Wert-Vergleiches eine Bewertung der Güte des Werkstückes erfolgt.1. Method for measuring and / or checking the outline shapes or edges of workpieces, preferably for detecting and evaluating edge defects and / or edge chipping of cutting inserts, with an optoelectronic test device, characterized in that the workpiece to be tested is rotated about a fixed axis and during the rotation, at least one circumferential edge of the workpiece is scanned with a light beam at a predetermined angle such that the light beam, the diameter of which is so large that it continuously detects at least a portion of the edge during the rotation, on a pixel which generates electronic signals existing light-sensitive layer of a camera maps a projected profile of the edge, which is subjected to a target-actual comparison in the electronic signals corresponding to the edge profile as actual values in an electronic computer in which the target values of the tested edge profile are stored n and that the quality of the workpiece is evaluated in accordance with the result of the target / actual value comparison.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drehung inkremental in kleinen Winkelschritten erfolgt.2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the rotation is carried out incrementally in small angular steps.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß die Winkelschritte im Bereich von 0,01 bis 0,05° liegen.3. The method of claim 2, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t that the angular steps are in the range of 0.01 to 0.05 °.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,daß das Werkstück so auf einen drehbaren Träger gelegt wird, daß die Drehachse in etwa mit der Mittelachse des Werkstücks fluchtet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, so that the workpiece is placed on a rotatable carrier such that the axis of rotation is approximately aligned with the central axis of the workpiece.
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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei dem Werkstück durch zwei Lichtstrahlen gleichzeitig die obere und untere Kante abgetastet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, that the upper and lower edges of the workpiece are simultaneously scanned by two light beams.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lichtstrahlen mit den an die Kanten anschließenden Seitenflächen einen Winkel einschließen.6. The method according to any one of claims 1 to 5, that the light beams enclose an angle with the side faces adjoining the edges.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß die aufgrund des Soll-Ist-Wert-Vergleiches aus vorbestimmten Toleranzbereichen herausfallenden Werkstücke ausgesondert oder gröberen Toleranzklassen zugeordnet werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, that the workpieces falling out of predetermined tolerance ranges on the basis of the target / actual value comparison are separated out or assigned to coarser tolerance classes.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche l bis 7, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß ein drehbar in einem Gestell gelagerter und von einem Schrittmotor angetriebener Ring (1,16) vorgesehen ist, der rahmenartig eine Scheibe aus lichtbrechungsfreiem Glas einfasst, daß auf einer Seite der Scheibe Licht emittierende Lichtquellen und auf der anderen Seite der Scheibe Halbleiterkameras mit aus elektrische Signale erzeugenden Lichtpunkten bestehenden lichtempfindlichen Schichten angeordnet sind, und daß eine elektronische Recheneinheit vorgesehen ist, die aufgrund der Signale der Halbleiterkameras den Soll-Ist-Wert-Vergleich vornimmt.8. Device for performing the method according to one of claims l to 7, dadurchgeke nn characterized in that a rotatably mounted in a frame and driven by a stepper motor ring (1,16) is provided which frames a disk made of light-refractive glass that frame on one side of the pane, light-emitting light sources and on the other side of the pane, semiconductor cameras with light-sensitive layers consisting of light signals generating electrical signals are arranged, and that an electronic computing unit is provided which compares the target / actual value based on the signals from the semiconductor cameras makes.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t , daß die Glasscheibe im Bereich der ideellen Drehachse des Ringes (1,16) mit einer planparallelen, aus Kunststoff bestehenden Auflage versehen ist.9. The device according to claim 8, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t that the glass plate in the region of the ideal axis of rotation of the ring (1,16) is provided with a plane-parallel, made of plastic pad.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lichtquelle mit einer einstellbaren Optik versehen ist, mit der sich der Durchmesser des parallelen Lichtstrahls vergrößern oder verkleinern lässt.10. Device according to one of claims 8 to 9, characterized in that the light source with an adjustable Optics is provided with which the diameter of the parallel light beam can be enlarged or reduced.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens ein Greifer eines RobotergreiferSystems vorgesehen ist, der die zu prüfenden Werkstücke einer Kassette entnimmt, in die Prüfposition auf die Glasscheibe auflegt und nach der Prüfer entsprechend dem Prüfergebnis wieder in die Kassette oder eine andere Kassette zurücklegt oder ausscheidet.11. The device according to one of claims 8 to 10, characterized in that at least one gripper of a robot gripper system is provided, which takes the workpieces to be tested from a cassette, places them in the test position on the glass pane and after the tester according to the test result back into the cassette or another cassette is replaced or eliminated.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schrittmotor vor der Entnahme des Werkstücks dieses wieder in seine Ausgangsstellung bringt.12. Device according to one of claims 8 to 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the stepper motor brings the workpiece back into its starting position before the workpiece is removed.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ring (16) eine Auflage (18) für die Glasplatte (6) aufweist und hierbei federnde Spannklauen (13) am Umfang der Glasplatte (6) angreifen.13. The apparatus of claim 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the ring (16) has a support (18) for the glass plate (6) and thereby attack resilient clamping claws (13) on the circumference of the glass plate (6).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1467176A1 (en) * 2003-04-12 2004-10-13 Jan Antonis Inspection system and method
WO2009084944A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-09 Robert Bosch Gmbh Method and device for inspecting a ring component produced in or for a drive belt manufacturing process
DE202016106062U1 (en) 2016-10-27 2016-11-07 LPKF SolarQuipment GmbH Printing machine with a device for detecting at least one glass edge of a glass plate

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2926140C2 (en) * 1978-09-11 1983-12-08 NGK Insulators Ltd., Nagoya, Aichi Device for determining projected cross-sectional sizes of workpieces of the same shape
EP0320326A1 (en) * 1987-12-09 1989-06-14 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Process and means for contactless controlling the geometric outlines
EP0338446A2 (en) * 1988-04-20 1989-10-25 Ball Corporation Optical convex surface profiling and gauging apparatus and method therefor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2926140C2 (en) * 1978-09-11 1983-12-08 NGK Insulators Ltd., Nagoya, Aichi Device for determining projected cross-sectional sizes of workpieces of the same shape
EP0320326A1 (en) * 1987-12-09 1989-06-14 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Process and means for contactless controlling the geometric outlines
EP0338446A2 (en) * 1988-04-20 1989-10-25 Ball Corporation Optical convex surface profiling and gauging apparatus and method therefor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1467176A1 (en) * 2003-04-12 2004-10-13 Jan Antonis Inspection system and method
US7649545B2 (en) 2003-04-12 2010-01-19 Jan Antonis Inspection system and method
WO2009084944A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-09 Robert Bosch Gmbh Method and device for inspecting a ring component produced in or for a drive belt manufacturing process
JP2011508234A (en) * 2007-12-28 2011-03-10 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method and apparatus for inspecting ring components manufactured in or for a drive belt manufacturing process
DE202016106062U1 (en) 2016-10-27 2016-11-07 LPKF SolarQuipment GmbH Printing machine with a device for detecting at least one glass edge of a glass plate

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