WO2008031706A2 - Vorrichtung und verfahren zum messen der konzentrizität eines in einem steckerstift gehaltenen lichtwellenleiters - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum messen der konzentrizität eines in einem steckerstift gehaltenen lichtwellenleiters Download PDF

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WO2008031706A2
WO2008031706A2 PCT/EP2007/058824 EP2007058824W WO2008031706A2 WO 2008031706 A2 WO2008031706 A2 WO 2008031706A2 EP 2007058824 W EP2007058824 W EP 2007058824W WO 2008031706 A2 WO2008031706 A2 WO 2008031706A2
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measuring
plug
optical waveguide
pin
feeler
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PCT/EP2007/058824
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WO2008031706A3 (de
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Vladimir Kalas
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Diamond Sa
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Publication date
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Publication of WO2008031706A3 publication Critical patent/WO2008031706A3/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/24—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B5/25—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B5/252—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes for measuring eccentricity, i.e. lateral shift between two parallel axes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
    • G02B6/3834—Means for centering or aligning the light guide within the ferrule

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring the concentricity of an optical waveguide held in a plug pin (according to the preamble of claim 1).
  • the invention further relates to a method for measuring the concentricity of an optical waveguide held in a plug pin according to the preamble of claim 14.
  • optical connectors with pins depends essentially on the fact that their optical fibers are arranged exactly centric in it.
  • Numerous different measuring devices for measuring the concentricity (or eccentricity) of optical waveguides in plug pins are already known and used for this purpose.
  • US Pat. No. 5,729,622 describes a measuring arrangement for contactless measuring of the eccentricity of an optical waveguide held in a ferrule.
  • This document shows, for example, in one exemplary embodiment (FIG. 4A), an arrangement with three microscopes directed at the lateral surface of the ferrule for detecting the outer contour of the ferrule and a microscope arranged in the optical waveguide axis for detecting the optical waveguide or optical waveguide core.
  • Each microscope is assigned a camera. From the resulting individual images, ie the image of the optical waveguide and the three images of the outer contour, a combined image can be generated and from this the eccentricity of the optical waveguide can be calculated.
  • the measuring method works without rotational movement.
  • measuring arrangement is constructed relatively complicated and requires a correspondingly complex processing of the data.
  • measuring arrangements are also known in which a plug pin is rotated during the measuring process.
  • DE 38 10 057 A1 describes a measuring device in which a plug pin can be rotated relative to the measuring arrangement for a measuring operation.
  • the measuring arrangement consists of a touch probe for scanning the lateral surface of the connector pin and a sensor optical waveguide whose optical axis is eccentric to the axis of rotation.
  • the plug pin or the optical center of the end face must be aligned with respect to the axis of rotation before the actual measurement by means of manipulators.
  • the required adjustment is complicated and complicated.
  • obliquely ground end surfaces of connector pins can not be measured with sufficiently high precision.
  • the device should continue to be easy to use and be suitable in particular for an automated measurement process. It should then also be suitable for measuring the concentricity of connector pins with obliquely ground end surfaces.
  • the device according to the invention is directed to measuring the concentricity of an optical waveguide held in a plug pin.
  • other optical waveguide arrangements would be conceivable as measuring objects.
  • Tactile sensing has several advantages over non-contact optical techniques.
  • this scanning method is particularly well suited for measuring samples with relatively small dimensions such as connector pins, whose diameter is usually smaller than 20 mm.
  • the dimensions of the outer contour are detected in a particularly simple and reliable manner.
  • the properties of the pin assembly can be optimally used as an optically activated object to be measured. It may be advantageous in this case if the displacement of the touch probe can be accommodated by means of a point light source assigned to the feeler sensor.
  • the transmission means with the point light source can emit a directed light beam running in the direction of the axis of rotation (or approximately parallel to the axis of rotation).
  • the point light source may, for example, contain an optical waveguide held in a ferrule into which light for generating the light beam can be fed. If a plurality of touch probes would be provided, it would be particularly advantageous if each tactile sensor is assigned a point light source.
  • the means for detecting the position of the optical waveguide can be, for example, microscope arrangements with which the end face of the optical waveguide can be viewed. Alternatively, it is also possible to use means with which the optical waveguide exposed to light is imaged directly.
  • International Patent Publication WO 2007/017566 (filing date: 11.7.2006, priority: 5.8.2005) entitled "Procedure and recielle de measure de concentricite d'un cceur de fiber optique" is a measuring method for measuring the concentricity of a described in a pin held optical fiber.
  • the disclosure of WO 2007/017566 is expressly incorporated and shows in particular how the data obtained during the measuring process can be converted into a concentration value.
  • the measuring method may include the following steps: inserting the measuring object (ie plug pin) in an object receptacle; Focusing the object front side (esp pin header end) to achieve a fixed distance between a lens and the front end of the optical waveguide, so that for example in the case of using two touch probes they arrive at a repeatable location on each object to be measured; Rotating the measuring assembly to receive the position of the optical fiber and simultaneously scan the outer contour; Computational transformation of the recorded dimensions to determine the concentricity.
  • a receiving device may be provided, with which the light waveguide held in the plug pin can be imaged, wherein in the imaging of the optical waveguide is acted upon with light or can be acted upon.
  • the receiving device can therefore use it to image a light beam of an optical waveguide connected to a light source.
  • the recording device may be a camera, for example a CCD camera, with which the recording or imaging of the optical waveguide and of the received optical signals of the feeler probes is simultaneously possible.
  • Other recording devices such as optoelectronic sensors would also be conceivable.
  • the Using a single camera has several advantages. In addition to the cost advantage, this arrangement is characterized by the fact that no complicated superposition of different images is more necessary.
  • optical transmission means may be provided which have mirror elements which are configured such that a respective path of a light beam from the touch sensor associated point light source and the optical fiber of the connector pin to a common receiving device is the same length.
  • a respective path of a light beam from the touch sensor associated point light source and the optical fiber of the connector pin to a common receiving device is the same length.
  • the measuring arrangement is rotated during the measuring process.
  • the relatively stationary formed plug receptacle is to be understood that at least during a measuring operation, this example is fixed relative to a stationary table or other frame in a certain position.
  • the rotatably mounted in the table or frame measuring arrangement sets the axis of rotation.
  • the rotation of the measuring arrangement can be done manually.
  • a rotary drive means for example an electric motor.
  • Such a rotary arrangement can be automated relatively simply.
  • Another aspect of the invention relates to a device that includes at least two feeler probes.
  • the feeler probes and / or at least their probes, which form the free end of the feeler probes can be arranged at different levels or levels with respect to the axis of rotation. These planes are perpendicular to the axis of rotation. In this way, it is possible to compensate for any oblique arrangement of the optical waveguide with respect to the axis of rotation.
  • the arrangement could include an adjustment mechanism for adjusting the level of the individual probes.
  • the scanning units with the feelers could continue to be mounted adjustably on the measuring device, whereby an adaptation to different diameters of the test samples (eg different pin diameter) would be possible.
  • Such an arrangement with two touch probes may also be advantageous for conventional measuring devices for measuring the concentricity of a plug pin.
  • the measuring arrangement can contain at least two touch probes, the feeler probes being distributed uniformly around the axis of rotation. If, for example, two touch probes are used, they lie diametrically opposite one another in plan view.
  • an advantageous displaceable mounting can be achieved if the touch probe is mounted on a scanning holder with the aid of a parallelogram.
  • Such parallelograms can also be used for conventional measuring devices, ie for devices for measuring parameters of a plug pin, in which the measuring arrangement is formed relatively stationary and the plug receptacle manually or is rotatable about a rotation axis by means of rotary drive means.
  • other guide means would be conceivable that allow a linear displacement of the probe.
  • the parallelogram can have two resilient, mutually parallel arms.
  • one arm can be fastened on each side to the scanning holder.
  • a bridge member may be provided, with which the arms can be connected together.
  • An advantageous parallelogram has flat trained arms.
  • Such arms may in particular consist of a sheet of steel, in particular of spring steel.
  • a sheet is used in the form of a metal strip.
  • a stiffening element may be attached.
  • a stiffening element can be a relatively thick metal plate, for example when using a metal strip. The use of the stiffening element prevents complete bending of the arm. Thus, the arm would be flexible only in the sections next to the stiffening element.
  • the measuring arrangement is mounted vertically adjustable in the device in the direction of the axis of rotation.
  • the measuring arrangement may include an objective arranged in the beam path of the optical waveguide, which lens can be focused on the end face of the associated connector pin by means of this height adjustment.
  • an adjustable diaphragm with at least two diaphragm openings with underneath the connector receptacle can be provided. be provided different aperture diameters.
  • the aperture with the larger aperture diameter serves to focus the measuring arrangement on the end face of the connector pin.
  • the smaller aperture diameter is preferably chosen such that essentially only light beams passing in the direction of rotation (ie in the direction of the axis of rotation) or perpendicular to the objective are transmitted. In this way it can be achieved that, in particular, also the concentricity of plug pins with obliquely ground end faces can be advantageously measured.
  • the two apertures may be arranged in an example, cylindrical aperture such that their axes intersect perpendicularly. Particularly advantageous then extend the zueinder perpendicular axes perpendicular to the cylinder longitudinal axis of the aperture. Due to the cylindrical shape, the diaphragm can be stored in an advantageous manner in a corresponding bearing. By rotation of the aperture thus the desired aperture can be adjusted.
  • the plug receptacle has a plug-in section with an insertion opening for inserting the plug pin in the plug-in direction and a bottom section adjoining the plug-in section, wherein the bottom section can be formed as a profile with at least one shaft in cross-section ,
  • longitudinal slots running in the plug-in section are arranged in the plug-in section.
  • the position of the optical waveguide is detected by means of detection means.
  • the displacement of the touch probe during scanning of the connector pin is converted by optical transmission means, in particular by means of a tactile sensor associated point light source, into an optical signal which is received by the receiving device.
  • the optical signal can be formed for example by a light beam, which is moved along with this according to the displacement of the probe.
  • the receiving device at the same time record in addition to the optical signal also generated by light input into the optical waveguide of the connector pin light beam.
  • the joint recording of the light rays i. the light beam of the optical waveguide and the at least one light beam, which is associated with the feeler, can be determined their position at any time in the measurement process accurately.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration of an apparatus according to the invention for measuring the concentricity of an optical waveguide held in a plug pin
  • FIG. 2 shows a side view of a measuring arrangement which is rotatably mounted in the device according to FIG.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the basic construction of a device according to the invention
  • FIG. 4 shows a perspective view of a scanning unit with a touch probe
  • FIG. 5 shows a perspective view of a scanning unit with a feeler sensor arranged on a parallelogram
  • FIG. 6 shows a cross section through the scanning unit according to FIG. 5,
  • FIG. 7 shows a perspective view of a panel for the device according to the invention
  • FIG. 8 shows a plan view of the diaphragm according to FIG. 7, FIG.
  • FIG. 8a shows a longitudinal section through the diaphragm along the section line B-B from FIG. 8, FIG.
  • FIG. 8b shows a longitudinal section through the diaphragm along the section line C-C of FIG. 8, FIG.
  • FIG. 9 shows a cross section through a plug receptacle for the device
  • FIG. 10 shows a detailed representation of the insertion section according to FIG. 9 with touch probes
  • FIG. 11 is a perspective view of the plug receptacle according to FIG. 9.
  • a measurement sample, in this case a pin, is used in a (not shown) connector receptacle.
  • the outer contour formed by the outer jacket of the connector pin is scanned during the rotational movement by feeler 5.
  • the concentricity measuring device reference will be made to a pin with an optical fiber held therein. Of course, this measuring device would also be suitable for other optical waveguide arrangements.
  • the measuring arrangement 3 can be driven by means of a drive motor 22.
  • the axis of rotation is marked with an R, a preferably approximately constant rotational speed is indicated by a ⁇ .
  • the drive motors used are preferably electric motors, for example stepper motors or servomotors.
  • the measuring arrangement 3 has diametrically opposed scanning units with touch probes 5, which are formed essentially mirror-inverted.
  • the feeler sensors 5 are fastened to a parallelogram 8 (see FIG. 2 and FIGS.
  • FIG. 1 shows mirror elements 25 and 26, which are arranged in a horizontally oriented beam-conveying device. Migen housing 29 are arranged. These mirror elements are part of optical transmission means, with which the respective light beams can be forwarded to the receiving device 13.
  • FIG. 2 shows a side view of that part of the device which can be rotated for a measuring operation.
  • the rotatable part that is to say the measuring arrangement 3
  • the mirror plane coincides in the side view according to FIG. 2 with the axis of rotation R.
  • Each scanning unit has a touch probe 5 or 5 ', a parallelogram 8 or 8' and a ferrule 30 or 30 'with an optical waveguide.
  • a diaphragm 14 is arranged in the light path of the direction indicated by a dashed line light beam L2 from the (not shown) optical waveguide of the measurement sample.
  • the diaphragm is rotatably mounted in the measuring arrangement, wherein it can assume two positions (large / small aperture).
  • the diaphragm will be described in detail with reference to the following figures 7 to 8b.
  • a lens 34 is further provided above the diaphragm 14.
  • the measuring arrangement 3 is mounted in the device for focusing on an end face of a plug pin in the direction R in a height-adjustable manner. After focusing, the arrangement is ready for a measuring operation.
  • the feeler probes 5 and 5 ' are mounted on the scanning support 7 or 7' so as to be displaceable in the radial direction r by means of the parallelogram 8 or 8 '.
  • Each probe 5 or 5 ' is assigned a light source and a ferrule 30 or 30' arranged optical waveguide.
  • the point light source picks up the displacements of the touch probes and initially generates a light direction which runs approximately parallel to the axis of rotation R. beam, which finally reaches the receiving device 13 in the horizontal direction.
  • As an optical transmission means for the light beam of the ferrule 30 'a arranged at 45 ° angle mirror 24 is provided with which the light beam is deflected from the vertical direction in the horizontal direction.
  • the light beam of the ferrule 30 passes through a semi-transparent mirror 26 first to a mirror 28 and is finally deflected by the mirror 26 in the horizontal direction to the receiving device 13.
  • the mirror elements 26 and 28 are designed such that the path of the light beam L3 from the ferrule 30 to the receiving device 13 is the same length as the path of the light beam Ll from the ferrule 30 'to the receiving device 13.
  • Similar transmission means are for the light beam L2 of the optical waveguide of the pin to be measured, which is connected to a light source provided.
  • a semi-transparent mirror 25 is arranged, which ensures that the path of the light beam starting from the pin is the same length as the other paths of the aforementioned light beams.
  • the mirror elements 25 and 26 are permanently installed in rotationally symmetrical openings of the housing 29.
  • a CCD camera can be used as the recording device 13, which can record or image the light beams of the light transmitted by the optical waveguide held in the plug pin and the light from the scanning units.
  • the recording device 13 can record or image the light beams of the light transmitted by the optical waveguide held in the plug pin and the light from the scanning units.
  • Figure 2 shows, only one camera 13 is necessary.
  • the measurement of the concentricity takes place according to a method according to PCT / FR2006 / 001683.
  • the scanning units with the approximately needle-shaped feeler probes 6 could be adjustably or displaceably mounted on the bar-shaped housing 29 of the measuring arrangement, whereby an adaptation to different diameters of the test samples (eg different pin diameter) would be possible.
  • the feeler probes are to be adjusted to the pin so that it exerts a certain tactile force, thereby ensuring that the probe always touches the outer contour of the pin during the measurement process.
  • the sensing force is advantageous but to choose as low as possible. Due to the present resilient configuration of the parallelogram can be dispensed with special tactile force generating means.
  • the schematic diagram according to FIG. 3 shows the concentricity measuring device 23, in which a cylindrically designed plug pin 2 is inserted into a plug receptacle 4. In this pin 2, one (or more) optical waveguide 1 is held.
  • the plug receptacle 4 is part of a stationary table 21, whereby the plug receptacle is formed relatively stationary. The pin is thus fixed relative to the stationary table 21 in a fixed position.
  • the measuring arrangement 3 is arranged on a rotatable disk (rotational speed ⁇ ).
  • the measuring arrangement 23 has two feeler sensors 5 and 5 ', which scan the outer contour of the plug pin 2 during the rotation of the measuring arrangement 3.
  • the feeler 5 are shown to be radially aligned. Of course, they could also be aligned parallel to the axis of rotation (as shown in Figure 2, for example). Furthermore, it can be seen that the touch probes 5 and 5 'are arranged on different planes relative to the axis of rotation R, whereby a possible error could be compensated by the obliquely inserted plug pin 2.
  • the lens 34 can be seen, through which a light beam connected to a light source Optical waveguide 1 is feasible.
  • the light beam finally reaches the sensor 35 or another recording device.
  • a scanning unit consists of a feeler sensor 5 whose free end is formed by a spherical probe 6.
  • the scanning movements are optically transmitted to a detector 32 by means of a point light source designated 12 and an optical waveguide in a ferrule 30.
  • a detector for example, the previously described CCD camera can be used.
  • the light beam is further performed by an objective 31, for example a lens.
  • FIG. 5 shows a detailed embodiment of a scanning unit.
  • the feeler 5 is mounted with the help of the parallelogram 8 in the radial direction r on the Abtasthalterung 7.
  • the parallelogram 8 has two mutually parallel arms 9 in the form of thin sheet metal strips (thickness ⁇ 0.1 mm).
  • the arms 9 are fastened in the region of the Abtasthalterung 7 end facing by means of screws on the Abtasthalterung 7.
  • the opposite ends are interconnected by a bridge member 10.
  • resilient mobility of the arms 9, these are preferably made of spring steel.
  • a reinforcing element 11 for example a relatively thick metal plate (thickness about 1 mm), is fastened to the arms 9. In this way, an unfavorable bending of the arms 9 can be prevented.
  • FIG. 6 shows a cross section through the scanning unit. Clearly visible are the thin flexible arms 9 and the reinforcing elements 11 attached thereto. It can be seen that the elements 11 are dimensioned in the longitudinal direction such that lent a short section of the arms 9 is bendable on both sides. In this way, a nearly ideal parallelogram can be created. Furthermore, it can be seen from FIG. 6 that an intermediate body 36 extending from the scanning holder 7 against the bridge member 10 is arranged between the arms, which serves, in particular, as a stop for the arms 9 or reinforcing elements 11.
  • FIGS 7 and 8, 8a and 8b show an aperture 14 as may be used for the present measuring device.
  • the aperture 14 has two apertures 15 and 16, wherein the larger aperture 16 is used to focus on the end face of the sample (i.e pin) to the measuring arrangement.
  • the aperture 14 is made of a cylindrically shaped part, wherein the aperture openings 15 and 16 each extend perpendicular to each other and continue to extend perpendicular to the cylinder longitudinal axis of the aperture 14. This diaphragm is particularly advantageous because it can be rotated about the cylinder longitudinal axis, whereby a simple adjustment is possible.
  • FIGs 9 to 11 show an advantageous embodiment of a plug receptacle for a plug pin, as it can be used for the present measuring device (see, for example, Fig. 3).
  • a connector receptacle is characterized by a wide range of applications.
  • the plug receptacle 4 has a plug-in section 17 with an insertion opening 18 for inserting the plug pin in the insertion direction z and a bottom section 19 adjoining the plug-in section, wherein the bottom section is formed in cross-section as a profile with a sinusoidal wave configuration (shaft 20).

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Messen der Konzentrizität eines in einem Steckerstift gehaltenen Lichtwellenleiters weist eine relativ ortsfest ausgebildete Steckeraufnahme (4) und eine bezogen auf die Steckeraufnahme (4) manuell oder mittels Drehantriebsmittel um eine Rotationsachse (R) drehbar ausgebildete Messanordnung (3) auf. Die Messanordnung (3) enthält Tastfühler (5) zum taktilen Abtasten der Aussenkontur des Steckerstifts, die in radialer Richtung (r) mit Hilfe eines Parallelogramms (8) verschiebbar auf einer Abtasthalterung (7) gelagert sind. Die Verschiebung der Tastfühler (5) ist mit Hilfe von optischen Übertragungsmitteln aufnehmbar, wobei jedem Tastfühler eine in Richtung (z) der Rotationsachse (R) gerichtete Punktlichtquelle (12) zugeordnet ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Konzentrizität eines in einem Steckerstift gehaltenen Lichtwellenleiters
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Konzentrizität eines in einem Steckerstift gehaltenen Lichtwellenleiters (gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen der Konzentrizität eines in einem Steckerstift gehaltenen Lichtwellenleiters gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Die Qualität einer optischen Steckverbindung von Steckern mit Steckerstiften (Ferrulen) hängt wesentlich davon ab, dass deren Lichtwellenleiter genau zentrisch darin angeordnet sind. Hierzu sind bereits zahlreiche verschiedene Messvorrichtungen zum Messen der Konzentrizität (bzw. Exzentrizität) von Lichtwellenleitern in Steckerstiften bekannt und gebräuchlich.
So beschreibt beispielsweise die US 5,729,622 eine Messanordnung zum kontaktlosen Messen der Exzentrizität eines in einer Ferrule gehaltenen Lichtwellenleiters. Dieses Dokument zeigt beispielsweise in einem Ausführungsbeispiel (Fig. 4A) eine Anordnung mit drei auf die Mantelfläche der Ferrule gerichteten Mikroskopen zum Erfassen der Aussenkontur der Ferrule sowie ein in der Lichtwellenleiterachse angeordnetes Mikroskop zum Erfassen des Lichtwellenleiters bzw. Lichtwellenleiterkerns. Jedem Mikroskop ist dabei eine Kamera zugeordnet. Aus den so entstandenen einzelnen Bildern, d.h. dem Bild des Lichtwellenleiters sowie den drei Bildern der Aussenkontur, kann ein kombiniertes Bild erzeugt und daraus die Exzentrizität des Lichtwellenleiters berechnet werden. Das Messverfahren kommt dabei ohne Drehbewegung aus. Diese Messanordnung ist jedoch verhältnismässig kompliziert aufgebaut und erfordert eine entsprechend aufwendige Verarbeitung der Daten. Es sind jedoch auch Messanordnungen bekannt, bei welchen beim Messvorgang ein Steckerstift gedreht wird. So beschreibt beispielsweise die DE 38 10 057 Al ein Messgerät, bei welchem für einen Messvorgang ein Steckerstift gegenüber der Messanordnung gedreht werden kann. Die Messanordnung besteht dabei aus einem Tastfühler zum Abtasten der Mantelfläche des Steckerstifts und einem Sensor-Lichtwellenleiter, dessen optische Achse exzentrisch zur Drehachse verläuft. Der Steckerstift bzw. der optische Mittelpunkt von dessen Stirnseite muss vor der eigentlichen Messung mittels Manipulatoren gegenüber der Drehachse ausgerichtet werden. In der Praxis hat sich gezeigt, dass das erforderliche Justieren aufwendig und kompliziert ist. Auch ist es schwierig, ein solches Messverfahren zu automatisieren. Weiterhin können schräg geschliffene Endflächen von Steckerstiften nicht mit genügend hoher Präzision gemessen werden.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch eine hohe Messgenauigkeit auszeichnet. Die Vorrichtung soll weiter einfach in der Handhabung sein und insbesondere für einen automatisierten Messvorgang geeignet sein. Sie soll sich sodann auch zur Messung der Konzentrizität von Steckerstiften mit schräg geschliffenen Endflächen eignen. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss mit einer Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist auf das Messen der Kon- zentritzität eines in einem Steckerstift gehaltenen Lichtwellenleiters gerichtet. Selbstverständlich wären als Messobjekte aber auch andere Lichtwellenleiteranordnungen vorstellbar. Weiterhin ist vorstellbar, dass - statt der Konzentrizität - auch andere Parameter eines Steckerstifts wie etwa die Rundheit des Aussen- mantels der Messprobe gemessen werden könnten.
Ein taktiles Abtasten hat gegenüber berührungslosen optischen Verfahren mehrere Vorteile. So eignet sich dieses Abtastverfahren besonders gut für Messproben mit vergleichsweise kleinen Abmessungen wie beispielsweise Steckerstifte, deren Durchmesser in der Regel kleiner als 20 mm ist. Ausserdem werden die Abmessungen der Aussenkontur auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise erfasst.
Dadurch dass die Verschiebung des Tastfühlers beim Abtasten des Steckerstifts mit optischen Übertragungsmitteln aufnehmbar ist, können die Eigenschaften der Steckerstift-Anordnung (Steckerstift und darin gehaltener Lichtwellenleiter) als optisch aktivierbares Messobjekt optimal genutzt werden. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn mittels einer dem Tastfühler zugeordneten Punktlichtquelle die Verschiebung des Tastfühlers aufnehmbar ist. Die Übertragungsmittel mit der Punktlichtquelle können einen in Richtung der Rotationsachse (bzw. etwa achsparallel zur Rotationsachse) verlaufenden gerichteten Lichtstrahl emittieren. Die Punktlichtquelle kann beispielsweise einen in einer Ferrule gehaltenen Lichtwellenleiter enthalten, in den Licht zum Erzeugen des Lichtstrahls einspeisbar ist. Sofern mehrere Tastfühler vorgesehen wären, wäre es besonders vorteilhaft, wenn jedem Tastfühler eine Punktlichtquelle zugeordnet ist.
Die Mittel zum Detektieren der Lage des Lichtwellenleiters können beispielsweise Mikroskopanordnungen sein, mit welchen die Stirnseite des Lichtwellenleiters betrachtet werden können. Alternativ können auch Mittel verwendet werden, mit welchen der mit Licht beaufschlagte Lichtwellenleiter direkt abgebildet wird. In der internationale Patentveröffentlichung WO 2007/017566 (Anmeldetag: 11.7.2006, Priorität: 5.8.2005) mit dem Titel "Procede et dispositif de mesure de concentricite d'un cceur de fibre op- tique" ist ein Messverfahren zum Messen der Konzentrizität eines in einem Steckerstift gehaltenen Lichtwellenleiters beschrieben. Die Offenbarung der WO 2007/017566 wird ausdrücklich übernommen und zeigt insbesondere, wie die beim Messvorgang erhaltenen Daten in einen Konzentrizitätswert umgewandelt werden können. Das Messverfahren kann folgende Schritte enthalten: Einsetzen der Messobjektes (i.e. Steckerstift) in einer Objektaufnahme; Fokussieren der Objektstirnseite (insb. Steckerstift-Stirnseite), um einen fest definierten Abstand zwischen einem Objektiv und dem vorderen Ende des Lichtwellenleiters zu erzielen, so dass beispielsweise im Falle der Verwendung zweier Tastfühler diese auf eine wiederholbare Stelle auf jedem Messobjekt ankommen; Drehen der Messanordnung zur Aufnahme der Position des Lichtwellenleiters und zur gleichzeitigen Abtastung der Aussenkontur; Rechnerische Umwandlung der aufgenommenen Dimensionen zur Bestimmung der Konzentrizität.
Für die Vorrichtung kann eine Aufnahmeeinrichtung vorgesehen sein, mit der der im Steckerstift gehaltene Lichtwellenleiter abbildbar ist, wobei bei der Abbildung der Lichtwellenleiter mit Licht beaufschlagt wird bzw. beaufschlagbar ist. Die Aufnahmeeinrichtung kann damit also einen Lichtstrahl eines an eine Lichtquelle angeschlossenen Lichtwellenleiters abbilden.
Die Aufnahmeeinrichtung kann eine Kamera, beispielsweise eine CCD-Kamera sein, mit der das Aufnehmen bzw. Abbilden des Lichtwellenleiters sowie der empfangenen optischen Signale der Tastfühler gleichzeitig möglich ist. Andere Aufnahmeeinrichtungen wie etwa optoelektronische Sensoren wären ebenfalls denkbar. Die Verwendung einer einzigen Kamera hat verschiedene Vorteile. Neben dem Kostenvorteil zeichnet sich diese Anordnung dadurch aus, dass keine komplizierte Überlagerung verschiedener Bilder mehr notwendig ist.
Für die Vorrichtung können optische Übertragungsmittel vorgesehen sein, die Spiegelelemente aufweisen, die derart ausgestaltet sind, dass ein jeweiliger Weg eines Lichtstrahls von der dem Tastfühler zugeordneten Punktlichtquelle und vom Lichtwellenleiter des Steckerstifts zu einer gemeinsamen Aufnahmeeinrichtung gleich lang ist. Bei einer allfälligen Verwendung mehrerer Tastfühler wäre es vorteilhaft, wenn der jeweilige Weg eines Lichtstrahls von jeder einem Tastfühler zugeordneten Punktlichtquelle und vom Lichtwellenleiter der Lichtwellenanordnung zu einer gemeinsamen Aufnahmeeinrichtung gleich lang wäre. Diese Anordnung gewährleistet optimale Messergebnisse.
Im Gegensatz zu Vorrichtungen, bei welchen die Messanordnung relativ ortsfest angeordnet ist und der Steckerstift gedreht werden muss, kann es für die Handhabung vorteilhaft sein, wenn der Bewegungsablauf gerade etwa umgekehrt erfolgen kann. Statt des Steckerstifts wird hier die Messanordnung während des Messvorgangs gedreht. Die relativ ortsfest ausgebildete Steckeraufnahme ist so zu verstehen, dass wenigstens während eines Messvorgangs diese beispielsweise bezogen auf einen stationären Tisch oder ein anderes Gestell in einer bestimmten Position fixiert ist. Die im Tisch oder Gestell drehbar gelagerte Messanordnung legt die Rotationsachse fest. Die Drehung der Messanordnung kann manuell erfolgen. Vorteilhaft kann es jedoch sein, wenn die Drehbewegung mit einem Drehantriebsmittel, beispielsweise einem Elektromotor, erfolgt. Eine solche Drehanordnung lässt sich ver- hältnismässig einfach automatisieren. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die wenigstens zwei Tastfühler enthält. Die Tastfühler und/oder wenigstens deren Tastköpfe, die das freie Ende der Tastfühler bilden, können dabei bezogen auf die Rotationsachse auf unterschiedlichen Ebenen bzw. Niveaus angeordnet sein. Diese Ebenen verlaufen dabei senkrecht zur Rotationsachse. Auf diese Weise ist es möglich, eine allfällige schräge Anordnung des Lichtwellenleiters bezogen auf die Rotationsachse auszugleichen. Die Anordnung könnte einen Verstellmechanismus zum Verstellen des Niveaus der einzelnen Tastköpfe aufweisen. Selbstverständlich könnten die Abtasteinheiten mit den Tastfühlern weiterhin verstellbar auf der Messanordnung gelagert sein, wodurch eine Anpassung auf verschiedene Durchmesser der Messproben (z.B. verschiedene Steckerstiftdurchmesser) möglich wäre. Eine solche Anordnung mit zwei Tastfühlern kann auch für konventionelle Messvorrichtungen zum Messen der Konzentrizität eines Steckerstifts vorteilhaft sein.
Die Messanordnung kann wenigstens zwei Tastfühler enthalten, wobei die Tastfühler gleichmässig um die Rotationsachse verteilt sind. Werden beispielsweise zwei Tastfühler verwendet, so liegen diese in der Draufsicht diametral einander gegenüber.
Zur Erreichung einer hohen Messgenauigkeit kann es wichtig sein, wenn der Tastfühler möglichst genau in radialer Richtung zur Rotationsachse verschiebbar gelagert ist. Gemäss einem weiterem Aspekt der Erfindung lässt sich eine vorteilhafte verschiebbare Lagerung erreichen, wenn der Tastfühler mit Hilfe eines Parallelogramms auf einer Abtasthalterung gelagert ist. Derartige Parallelogramme können auch für konventionelle Messvorrichtungen verwendet werden, d.h. für Vorrichtungen zum Messen von Parametern einer Steckerstift , bei welcher die Messanordnung relativ ortsfest ausgebildet ist und die Steckeraufnahme manuell oder mittels Drehantriebsmitteln um eine Rotationsachse drehbar erfolgt. Selbstverständlich wären im Grundsatz auch andere Führungsmittel denkbar, die eine lineare Verschiebung des Tastfühlers zulassen.
Das Parallelogramm kann zwei federnde, parallel zueinander verlaufende Arme aufweisen. Dabei kann jeweils ein Arm auf einer Seite jeweils an der Abtasthalterung befestigt sein. Auf der gegenüberliegenden Seite kann ein Brückenglied vorgesehen sein, mit welchem die Arme miteinander verbunden werden können.
Ein vorteilhaftes Parallelogramm weist flächig ausgebildete Arme auf. Solche Arme können insbesondere aus einem Blech aus Stahl, insbesondere aus Federstahl bestehen. Besonders bevorzugt wird ein Blech in Form eines Blechstreifens verwendet.
An wenigstens einem, vorzugsweise an jedem Arm kann ein Versteifungselement angebracht sein. Ein solches Versteifungselements kann beispielsweise bei Verwendung eines Blechstreifens ein ver- hältnismässig dickes Metallplättchen sein. Durch die Verwendung des Versteifungselements wird ein vollständiges Durchbiegen des Arms verhindert. Somit wäre der Arm nur in den Abschnitten neben dem Versteifungselement flexibel ausgestaltet.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Messanordnung in Richtung der Rotationsachse höhenverstellbar in der Vorrichtung gelagert ist. Die Messanordnung kann ein im Strahlengang des Lichtwellenleiters angeordnetes Objektiv enthalten, das durch diese Höhenverstellung auf die Stirnseite des zugehörigen Steckerstifts fokus- sierbar ist.
In der Messanordnung kann unterhalb der Steckeraufnahme eine verstellbare Blende mit wenigstens zwei Blendenöffnungen mit un- terschiedlichen Blendendurchmessern vorgesehen sein. Die Blendenöffnung mit dem grosseren Blendendurchmesser dient zur Fokus- sierung der Messanordnung auf die Stirnseite des Steckerstifts. Mit der Blendenöffnung mit dem kleineren Blendendurchmesser kann der eigentliche Messvorgang durchgeführt werden. Der kleinere Blendendurchmesser ist vorzugsweise derart gewählt, dass im Wesentlichen nur in Rotationsrichtung (d.h. in Richtung der Rotationsachse) bzw. senkrecht zum Objektiv verlaufende Lichtstrahlen durchgelassen werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass insbesondere auch die Konzentrizität von Steckerstiften mit schräg geschliffenen Endflächen vorteilhaft messbar ist.
Die zwei Blendenöffnungen können in einer beispielsweise zylindrischen Blende derart angeordnet sein, dass deren Achsen sich senkrecht schneiden. Besonders vorteilhaft verlaufen dann die zueinder senkrechten Achsen senkrecht zur Zylinderlängsachse der Blende. Durch die Zylinderform kann die Blende auf vorteilhafte Art und Weise in einem korrespondierenden Lager gelagert sein. Durch Drehung der Blende kann somit die gewünschte Blendenöffnung eingestellt werden.
Um den Einsatzbereich für Steckerstifte zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, wenn die Steckeraufnahme einen Einsteckabschnitt mit einer Einstecköffnung zum Einsetzen des Steckerstifts in Einsteckrichtung und einen an den Einsteckabschnitt angrenzenden Bodenabschnitt aufweist, wobei der Bodenabschnitt im Querschnitt als Profil mit wenigstens einer Welle ausgebildet sein kann. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn im Einsteckabschnitt in Einsteckrichtung verlaufende Längsschlitze angeordnet sind. Durch die derart geschaffene teilweise Nachgiebigkeit der Steckeraufnahme können Steckerstifte, die Toleranzschwankungen aufweisen, aufgenommen werden. Die Wellen können beispielsweise eine Sinusform bilden. In verfahrensmässiger Hinsicht ist es zweckmässig, wenn während des Messvorgangs der wenigstens eine Tastfühler den Aussenmantel des Steckerstifts abtastet. Während des Messvorgangs wird mittels Detektionsmittel die Lage des Lichtwellenleiters detek- tiert. Die Verschiebung des Tastfühlers beim Abtasten des Steckerstifts wird mit optischen Übertragungsmitteln, insbesondere mittels einer dem Tastfühler zugeordneten Punktlichtquelle, in ein optisches Signal umgewandelt, das von der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen wird. Das optische Signal kann beispielsweise durch einen Lichtstrahl gebildet sein, der entsprechend der Verschiebung des Tastfühlers mit diesem mitbewegt wird.
Dabei kann die Aufnahmeeinrichtung neben dem optischen Signal gleichzeitig auch einen durch Lichteinspeisung in den Lichtwellenleiter des Steckerstifts erzeugten Lichtstrahl aufnehmen. Durch die gemeinsame Aufnahme der Lichtstrahlen, d.h. des Lichtstrahls des Lichtwellenleiters sowie des wenigstens einen Lichtstrahls, der dem Tastfühler zugeordnet ist, lässt sich deren Lage zu jedem Zeitpunkt im Messvorgang genau ermitteln.
Weitere Einzelmerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und aus den Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäs- sen Vorrichtung zum Messen der Konzentrizität eines in einem Steckerstift gehaltenen Lichtwellenleiters,
Figur 2: eine Seitenansicht einer Messanordnung, die in der Vorrichtung gemäss Figur 1 drehbar gelagert ist, Figur 3: eine perspektivische Darstellung des prinzipiellen Auf- baus einer erfindungsgemässen Vorrichtung,
Figur 4: eine perspektivische Darstellung einer Abtasteinheit mit einem Tastfühler,
Figur 5: eine perspektivische Darstellung einer Abtasteinheit mit einem auf einem Parallelogramm angeordneten Tastfühler
Figur 6: einen Querschnitt durch die Abtasteinheit gemäss Figur 5,
Figur 7: eine perspektivische Darstellung einer Blende für die erfindungsgemässe Vorrichtung,
Figur 8: eine Draufsicht auf die Blende gemäss Figur 7,
Figur 8a: einen Längsschnitt durch die Blende entlang der Schnittlinie B-B aus Figur 8,
Figur 8b: einen Längsschnitt durch die Blende entlang der Schnittlinie C-C aus Figur 8,
Figur 9: einen Querschnitt durch eine Steckeraufnahme für die Vorrichtung,
Figur 10: eine detaillierte Darstellung des Einsteckabschnitts gemäss Figur 9 mit Tastfühlern, und
Figur 11: eine perspektivische Darstellung der Steckeraufnahme gemäss Figur 9. Wie in Figur 1 dargestellt, besteht eine insgesamt mit 23 bezeichnete Vorrichtung zum Messen der Konzentrizität eines in einem (nicht gezeigten) Steckerstift gehaltenen Lichtwellenleiters aus einem stationären Tisch 21 und einer in diesem drehbar gelagerten Messanordnung 3. Eine Messprobe, hier also ein Steckerstift, wird in eine (nicht dargestellte) Steckeraufnahme eingesetzt. Die durch den Aussenmantel des Steckerstifts gebildete Aussenkontur wird bei der Drehbewegung durch Tastfühler 5 abgetastet. In den nachfolgenden Figuren wird bei der Beschreibung der Konzentrizitäts-Messvorrichtung der auf einen Steckerstift mit einem darin gehaltenen Lichtwellenleiter Bezug genommen. Selbstverständlich würde sich diese Messvorrichtung auch für andere Lichtwellenleiteranordnungen eignen.
Die Messanordnung 3 kann mittels eines Antriebsmotors 22 angetrieben werden. Die Drehachse ist mit einem R gekennzeichnet, eine vorzugsweise etwa konstante Drehgeschwindigkeit ist mit einem ω angedeutet. Als Antriebsmotoren werden bevorzugt Elektromotoren, beispielsweise Schrittmotoren oder Servomotoren verwendet. Ersichtlicherweise weist die Messanordnung 3 einander diametral gegenüberliegende Abtasteinheiten mit Tastfühlern 5 auf, die im Wesentlichen spiegelbildlich ausgebildet sind. Die Tastfühler 5 sind auf einem nachfolgend näher beschriebenen Parallelogramm 8 (vgl. Figur 2 sowie Figuren 5/6) befestigt.
Die Verschiebung der Tastfühler in radialer Richtung beim Abtastvorgang wird mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Lichtquelle und mit einer Ferrule 30 mit einem darin angeordneten Lichtwellenleiter, in die Bewegung eines gerichteten Lichtstrahls umgewandelt, der schliesslich in einer Aufnahmeeinrichtung 13 abgebildet wird. Aus Figur 1 sind Spiegelelemente 25 und 26 erkennbar, die in einem horizontal ausgerichteten balkenför- migen Gehäuse 29 angeordnet sind. Diese Spiegelelemente sind Teil optischer Übertragungsmittel, mit welchen die jeweiligen Lichtstrahlen zur Aufnahmeeinrichtung 13 weitergeleitet werden können .
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht desjenigen Teils der Vorrichtung, der für einen Messvorgang gedreht werden kann. Das drehbare Teil, also die Messanordnung 3, verfügt über zwei Abtasteinheiten, die spiegelbildlich zueinander ausgestaltet sind. Die Spiegelebene fällt in der Seitendarstellung gemäss Figur 2 mit der Rotationsachse R zusammen. Jede Abtasteinheit weist einen Tastfühler 5 bzw. 5', ein Parallelogramm 8 bzw. 8' sowie eine Ferrule 30 bzw. 30 'mit einem Lichtwellenleiter auf.
Im Lichtgang des durch eine strichlierte Linie angedeuteten Lichtstrahls L2 vom (nicht dargestellten) Lichtwellenleiter der Messprobe ist eine Blende 14 angeordnet. Die Blende ist drehbar in der Messanordnung gelagert, wobei sie zwei Stellungen (Grosse/kleine Blendenöffnung) einnehmen kann. Die Blende wird anhand der nachfolgenden Figuren 7 bis 8b im Detail beschrieben. Oberhalb der Blende 14 ist weiterhin ein Objektiv 34 vorgesehen. Die Messanordnung 3 ist zum Fokussieren auf eine Stirnseite eines Steckerstiftes in Richtung R höhenverstellbar in der Vorrichtung gelagert. Nach dem Fokussieren ist die Anordnung für einen Messvorgang bereit.
Die Tastfühler 5 bzw. 5' sind in radialer Richtung r mit Hilfe des Parallelogramms 8 bzw. 8' verschiebbar auf der Abtasthalte- rung 7 bzw. 7' gelagert. Jedem Tastfühler 5 bzw. 5' ist eine Lichtquelle und ein in einer Ferrule 30 bzw. 30' angeordneter Lichtwellenleiter zugeordnet. Die Punktlichtquelle nimmt die Verschiebungen der Tastfühler auf und erzeugt zunächst einen jeweils etwa parallel zur Rotationsachse R verlaufenden Licht- strahl, der schliesslich in horizontaler Richtung zur Aufnahmeeinrichtung 13 gelangt. Als optisches Übertragungsmittel ist für den Lichtstrahl der Ferrule 30' ein im 45°-Winkel angeordneter Spiegel 24 vorgesehen, mit welchem der Lichtstrahl von der vertikalen Richtung in die horizontale Richtung umgelenkt wird. Der Lichtstrahl der Ferrule 30 gelangt über einen semitransparenten Spiegel 26 zuerst zu einem Spiegel 28 und wird schliesslich vom Spiegel 26 in die horizontale Richtung zur Aufnahmeeinrichtung 13 umgelenkt. Die Spiegelelemente 26 und 28 sind dabei derart ausgestaltet, dass der Weg des Lichtstrahls L3 von der Ferrule 30 zur Aufnahmeeinrichtung 13 gleich lang ist wie der Weg des Lichtstrahls Ll von der Ferrule 30' zur Aufnahmeeinrichtung 13. Ähnliche Übertragungsmittel sind für den Lichtstrahl L2 des Lichtwellenleiters des zu messenden Steckerstifts, welcher an eine Lichtquelle angeschlossen ist, vorgesehen. Auch hier ist ein semitransparenter Spiegel 25 angeordnet, wodurch gewährleistet ist, dass der Weg des Lichtstrahls ausgehend vom Steckerstift gleich lang wie die andern Wege der vorgenannten Lichtstrahlen ist. Ersichtlicherweise sind die Spiegelelemente 25 und 26 in rotationssymmetrisch ausgebildeten Öffnungen des Gehäuses 29 fest eingebaut.
Als Aufnahmeeinrichtung 13, welche die Lichtstrahlen des vom im Steckerstift gehaltenen Lichtwellenleiters gesendeten Lichts sowie des Lichts von den Abtasteinheiten aufnehmen bzw. abbilden kann, kommt beispielsweise eine CCD-Kamera in Frage. Wie Figur 2 zeigt, ist lediglich eine Kamera 13 notwendig. Die Messung der Konzentrizität erfolgt nach einem Verfahren gemäss PCT/FR2006/001683.
Die Abtasteinheiten mit den etwa nadeiförmigen Tastfühlern 6 könnten verstellbar bzw. verschiebbar auf dem balkenförmigen Gehäuse 29 der Messanordnung gelagert sein, wodurch eine Anpassung auf verschiedene Durchmesser der Messproben (z.B. verschiedene Steckerstiftdurchmesser) möglich wäre. Die Tastfühler sind zum Steckerstift derart einzustellen, dass dieser eine bestimmte Tastkraft ausübt, wodurch gewährleistet ist, dass der Tastkopf die Aussenkontur des Steckerstifts während dem Messvorgang immer berührt. Die Tastkraft ist vorteilhaft jedoch möglichst gering zu wählen. Durch die vorliegende federnde Ausgestaltung des Parallelogramms kann auf spezielle Tastkrafterzeugungsmittel verzichtet werden.
Die Prinzipskizze gemäss Figur 3 zeigt die Konzentrizitäts- Messvorrichtung 23, in welcher in eine Steckeraufnahme 4 ein zylindrisch ausgebildeter Steckerstift 2 eingesetzt ist. In diesem Steckerstift 2 ist ein (oder mehrere) Lichtwellenleiter 1 gehalten. Einem Fachmann ist klar, dass sich die vorliegende Messvorrichtung grundsätzlich für jegliche Art von Steckerstift eignet. Die Steckeraufnahme 4 ist Teil eines stationären Tisches 21, wodurch die Steckeraufnahme relativ ortsfest ausgebildet ist. Der Steckerstift ist somit bezogen auf den stationären Tisch 21 in einer festen Position fixiert. Die Messanordnung 3 ist auf einer drehbaren Scheibe (Drehgeschwindigkeit ω) angeordnet. Die Messanordnung 23 verfügt über zwei Tastfühler 5 und 5' , welche die Aussenkontur des Steckerstifts 2 bei der Drehung der Messanordnung 3 abtasten. Die Tastfühler 5 sind ersichtlicherweise radial ausgerichtet. Selbstverständlich könnten sie auch parallel zur Rotationsachse ausgerichtet sein (wie z.B. in Figur 2 gezeigt). Weiter ist erkennbar, dass die Tastfühler 5 und 5' auf unterschiedlichen Ebenen bezogenen auf die Rotationsachse R angeordnet sind, wodurch ein allfälliger Fehler durch den schräg eingesteckten Steckerstift 2 ausgeglichen werden könnte.
Weiterhin ist in Figur 3 das Objektiv 34 erkennbar, durch welches ein Lichtstrahl des an eine Lichtquelle angeschlossenen Lichtwellenleiters 1 durchführbar ist. Der Lichtstrahl gelangt schliesslich zum Sensor 35 oder einer anderen Aufnahmeeinrichtung.
Wie aus Figur 4 hervorgeht, besteht eine Abtasteinheit aus einem Tastfühler 5, dessen freies Ende durch einen kugelförmigen Tastkopf 6 ausgebildet ist. Die Abtastbewegungen werden mittels einer mit 12 bezeichneten Punktlichtquelle und einem Lichtwellenleiter in einer Ferrule 30 optisch auf einen Detektor 32 übertragen. Als Detektor kann beispielsweise die bereits vorgängig beschriebene CCD-Kamera verwendet werden. Der Lichtstrahl wird weiterhin durch ein Objektiv 31, beispielsweise eine Linse, durchgeführt .
Die Figur 5 zeigt eine detaillierte Ausgestaltung einer Abtasteinheit. Der Tastfühler 5 ist mit Hilfe des Parallelogramms 8 in radialer Richtung r auf der Abtasthalterung 7 gelagert. Das Parallelogramm 8 weist zwei parallel zueinander verlaufende Arme 9 in Form von dünnen Blechstreifen (Dicke < 0.1 mm) auf. Die Arme 9 sind im Bereich des der Abtasthalterung 7 zugewandten Endes mittels Schrauben an der Abtasthalterung 7 befestigt. Die gegenüberliegenden Enden sind durch ein Brückenglied 10 miteinander verbunden. Für eine vorteilhafte, federnde Beweglichkeit der Arme 9 bestehen diese vorzugsweise aus Federstahl. Jeweils innenseitig ist an den Armen 9 ein Verstärkungselement 11, beispielsweise ein verhältnismässig dickes Metallplättchen (Dicke ca. 1 mm), befestigt. Auf diese Weise kann ein ungünstiges Durchbiegen der Arme 9 verhindert werden.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch die Abtasteinheit. Deutlich erkennbar sind die dünnen flexiblen Arme 9 sowie die daran befestigten Verstärkungselemente 11. Ersichtlicherweise sind die Elemente 11 derart in Längsrichtung dimensioniert, dass ledig- lieh beidseitig ein kurzer Abschnitt der Arme 9 biegbar ist. Auf diese Weise kann ein nahezu ideales Parallelogramm geschaffen werden. Weiterhin ist aus Figur 6 erkennbar, dass zwischen den Armen ein sich von der Abtasthalterung 7 gegen das Brückenglied 10 erstreckender Zwischenkörper 36 angeordnet ist, der insbesondere als Anschlag für die Arme 9 bzw. Verstärkungselemente 11 dient .
Die Figuren 7 sowie 8, 8a und 8b zeigen eine Blende 14, wie sie für die vorliegende Messvorrichtung verwendet werden kann. Die Blende 14 weist zwei Blendenöffnungen 15 und 16 auf, wobei die grossere Blendenöffnung 16 zur Fokussierung auf die Stirnseite der Messprobe (i.e. Steckerstift) zur Messanordnung verwendet wird. Die Blende 14 wird aus einem zylindrisch ausgebildeten Teil hergestellt, wobei die Blendenöffnungen 15 und 16 jeweils zueinander senkrecht verlaufen und weiterhin senkrecht zur Zylinderlängsachse der Blende 14 verlaufen. Diese Blende ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil sie um die Zylinderlängsachse gedreht werden kann, wodurch ein einfaches Verstellen möglich ist.
Die Figuren 9 bis 11 zeigen eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Steckeraufnahme für einen Steckerstift, wie er für die vorliegende Messvorrichtung verwendet werden kann (vgl. z.B. Fig. 3) . Eine solche Steckeraufnahme zeichnet sich durch einen grossen Einsatzbereich aus. Die Steckeraufnahme 4 weist einen Einsteckabschnitt 17 mit einer Einstecköffnung 18 zum Einsetzen der Steckerstift in Einsteckrichtung z und einen an den Einsteckabschnitt angrenzenden Bodenabschnitt 19 auf, wobei der Bodenabschnitt im Querschnitt als Profil mit einer sinusförmigen Wellenkonfiguration (Welle 20) ausgebildet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Messen der Konzentrizität eines in einem Steckerstift (2) gehaltenen Lichtwellenleiters (1) an der Stirnseite des Steckerstifts (2), mit einer Steckeraufnahme (4) zum Halten des Steckerstifts (2) während des Messvorgangs, mit Mitteln zum Detektieren der Lage des Lichtwellenleiters (1) während des Messvorgangs, mit wenigstens einem Tastfühler (5) zum taktilen Abtasten des Steckerstifts
(2) an seinem Aussenmantel, sowie mit Drehmitteln für eine relative Drehung zwischen dem Tastfühler (5) und dem Steckerstift (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Tastfühlers (5) beim Abtasten des Steckerstifts
(2) mit optischen Übertragungsmitteln, insbesondere mittels einer dem Tastfühler (5) zugeordneten Punktlichtquelle (12) aufnehmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahmeeinrichtung (13) vorgesehen ist, mit der der in dem Steckerstift (5) gehaltenen Lichtwellenleiter (1) abbildbar ist, wobei bei der Abbildung der Lichtwellenleiter mit Licht beaufschlagbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (13) derart ausgebildet ist, dass das Abbild des Lichtwellenleiters (1) sowie das empfangene optische Signal des Tastfühlers (5) gleichzeitig aufnehmbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass optische Übertragungsmittel vorgesehen sind, die Spiegelelemente (24, 25, 26, 28) aufweisen, die derart ausgestaltet sind, dass ein jeweiliger Weg eines Lichtstrahls von der einem Tastfühler zugeordneten Punktlichtquelle (12) und vom Lichtwellenleiter (1) zu einer gemeinsamen Aufnahmeeinrichtung (13) gleich lang ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckeraufnahme (4) relativ ortsfest ausgebildet ist und dass die Messanordnung (3) enthaltend den wenigstens einen Tastfühler (5) bezogen auf die Steckeraufnahme (4) manuell oder mittels Drehantriebsmittel um eine Rotationsachse (R) drehbar ausgebildet ist
6. Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine den wenigstens einen Tastfühler enthaltende Messanordnung (3) mittels der Drehmittel drehbar zur Steckeraufnahme (4) um eine Rotationsachse (R) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Tastfühler (5) enthält, wobei die Tastfühler (5) und/oder wenigstens die das freie Ende der Tastfühler bildende Tastköpfe (6) bezogen auf die Rotationsachse (R) auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung wenigstens zwei Tastfühler (5) enthält, wobei die Tastfühler gleichmässig um die Rotationsachse (R) verteilt sind.
8. Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Tastfühler (5) in radialer Richtung (r) zur Rotationsachse (R) auf einer Ab- tasthalterung (7) mit Hilfe eines Parallelogramms (8) ver- schiebbar gelagert ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Parallelogramm (8) zwei federnde, parallel zueinander verlaufende Arme (9) aufweist, wobei jeweils ein Arm auf einer Seite an der Abtasthalterung (7) befestigt ist und wobei die Arme auf der gegenüberliegenden Seite über ein Brückenglied (10) miteinander verbunden sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (9) flächig ausgebildet sind und insbesondere aus einem Blech (-streifen) aus Stahl, insbesondere aus Federstahl, bestehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Arm (9) ein Versteifungselement (11) angebracht ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Steckeraufnahme (4) eine verstellbare Blende (14) mit wenigstens zwei Blendenöffnungen (15, 16) mit unterschiedlichem Blendendurchmesser vorgesehen ist, wobei die Blendenöffnungen (15) mit dem grosseren Blendendurchmesser zur Fokussierung der Messanordnung auf die Stirnseite des Steckerstifts (2) dient.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckeraufnahme (4) einen Einsteckabschnitt (17) mit einer Einstecköffnung (18) zum Einsetzen des Steckerstifts (2) in Einsteckrichtung (z) und einen an den Einsteckabschnitt angrenzenden Bodenabschnitt (19) aufweist, wobei der Bodenabschnitt im Querschnitt als Profil mit wenigstens einer Welle (20) ausgebildet ist.
14. Verfahren zum Messen der Konzentrizität eines in einem Steckerstift (2) gehaltenen Lichtwellenleiters (1), wobei der Steckerstift (2) in eine Steckeraufnahme (4) einer Messvorrichtung, insbesondere der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 eingesetzt wird und für den Messvorgang mit Hilfe von Drehmitteln wenigstens ein Tastfühler (5) relativ zum Steckerstift (2) gedreht wird, wobei während des Messvorgangs der wenigstens eine Tastfühler (5) den Aussen- mantel des Steckerstifts (2) abtastet und wobei während des Messvorgangs mittels Detektionsmitteln die Lage des Lichtwellenleiters (1) detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Tastfühlers (5) beim Abtasten des Steckerstifts mit optischen Übertragungsmitteln, insbesondere mittels einer dem Tastfühler (5) zugeordneten Punktlichtquelle (12) in ein optisches Signal umgewandelt wird, das von einer Aufnahmeeinrichtung (13) aufgenommen wird.
PCT/EP2007/058824 2006-09-13 2007-08-24 Vorrichtung und verfahren zum messen der konzentrizität eines in einem steckerstift gehaltenen lichtwellenleiters WO2008031706A2 (de)

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