DE2818060C2

DE2818060C2 - Vorrichtung zum optischen Prüfen von Werkstücken auf Maßhaltigkeit

Info

Publication number: DE2818060C2
Application number: DE2818060A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: D'optique Precision Electronique & Mecanique-Sopelem Paris Fr Ste; D'optique Precision Electronique & Mecanique Sopelem Paris Ste
Current assignee: Applications Techniques Industrielles Boos Fr
Priority date: 1977-04-25
Filing date: 1978-04-25
Publication date: 1983-08-11
Also published as: IT7867687A0; BE866356A; DE2818060A1; US4260260A; NL7803568A; JPS6246801B2; CH623654A5; IT1107337B; FR2389099B1; FR2389099A1; GB1596457A; JPS53133464A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum optischen Prüfen von Werkstücken auf Maßhaltigkeit gemäß dem Oberbegriff des An-Spruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung zum optischen Prüfen von Werkstücken auf Maßhaltigkeit ist bereits bekannt (siehe DE-PS 9 36 827). Bei dieser Vorrichtung sind die auf Maßhaltigkeit zu überprüfenden Werkstücke — es handelt sich in dem vorliegenden Fall um synthetische Edelsteine für die Lager von Armbanduhren — in einem divergierenden Strahlenbündel angeordnet, wobei mit Hilfe dieser Werkstücke ein vergrößertes Schattenbild erzeugt wird, das bezüglich seiner Größe mit Hilfe von zwei Fotozellen abgetastet wird, wobei das gebildete Summensignal ein Maß für den Durchmesser der betreffenden Werkstücke ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Vorrichtung zum optischen Prüfen von Werkstücken auf Maßhaltigkeit dahingehend weiterzu' bilden, daß eine Vielzahl von kontinuierlich bewegten Werkstücken bezüglich ihrer Maßhaltigkeit überprüft werden kann, wobei eine genaue Positionierung der einzelnen Werkstücke nicht notwendig ist und wobei ^b5 zudem die einzelnen Werkstücke kontinuierlich, d. h, ohne Bewegungsunterbreihung an der optischen' Prüfvorrichtung vorbeigeführt werden können.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale erreicht

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehene erste Maßnahme dient dabei dazu, daß auf eine genaue Positionierung der zu prüfenden Werkstücke in Richtung des Lichtbündels verzichtet werden kann, weil durch das Vorsehen eines Parallel-Lichtbündels die Größe der durch die Werkstücke gebildeten Schattenbildung durch Versetzung der Werkstücke in Richtung des Lichtbündels nicht beeinflußt wird. Durch die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehene zweite Maßnahme, d.h. insbesondere die Bildung des Differenzwertes der von den beiden Fotozellen abgegebenen Ströme, ergibt sich fernerhin die Möglichkeit, daß bei einer Bewegung der Werkstücke senkrecht zu der Richtung des Lichtbündels im wesentlichen fliegend, d.h. zum Zeitpunkt der Gleichheit beider Ausgangssignale der Fotozellen, durchgeführt werden kann, so daß die einzelnen Werkstücke der Reihe nach kontinuierlich und ohne Bewegungsunterbrechung an der optischen Prüfvorrichtung vorbeigeführi werden können. Auf diese Weise ergibt sich somit die Möglichkeit einer Vielzahl von einander identischen Werkstücken bezüglich ihrer Maßhaltigkeit sehr rasch überprüfen zu können, was im Vergleich zu den bisher durchgeführten Stichprobenmessungeri weitaus zufriedenstellender erscheint

Im Rahmen der im Anspruch 2 vorgesehenen Maßnahmen ergibt sich die Möglichkeit, die auf Maßhaltigkeit überprüften Werkstücke nicht nur optisch zu überprüfen, sondern auch gleichzeitig bezüglich der gebildeten Meßresultate zu sortieren, so daß bei den einzelnen Werkstücken auftretende Überoder Untergrößen automatisch ausgeschieden werden können.

Die im Rahmen des Anspruchs 3 aufgeführten Maßnahmen dienen dazu, eine kontinuierliche Überprüfung von Werkstücken auf Maßhaltigkeit durchführen zu können, welche sehr kleine Abmessungen besitzen. Dabei wird im Bereich der vorbeigeführten Werkstücke zwar ein Parallel-Lichtbündel aufrechterhalten, wodurch eine genaue Positionierung der Werkstücke wie erwähnt überflüssig gemacht wird. Durch das zwischen die Werkstücke und die Fotozellen vorgesehene Objektiv kann jedoch dann in der Folge eine Vergrößerung des durch die Werkstücke hervorgerufenen Schattenbildes erreicht werden, so daß selbst bei sehr kleinen Abmessungen von Werkstücken, eine hinreichend gute Meßgenauigkeit erzielbar ist.

Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die gleichzeitige Durchführung der P.-üfung einer großen Anzahl von Durchmessern und Längen an ein und demselben Werkstück. In diesem Fall sind so viele Fotozellen-Paare vorgesehen, wie zu messende Maße vorhanden sind. Bei Bedarf können sogar mehrere Beleuchtungs-Einrichtungen vorgesehen sein, welche jeweils eine bestimmte Anzahl von Fotozellen-Paaren beleuchten.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine seitliche Ansicht des im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Lichtbündels zur Beleuchtung eines Werkstücks und Schattenbildes auf zwei Fotozellen;

F i g. 2 eine Schnittansicht der Anordnung von F i g. 1 entlang der Fotozellen-Ebene;

F i g. 3 eine seitliche Ansicht einer Abwandlung des im

Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Lichtbündels;

F i g. 4 eine schematische Darstellung der Ausgangssignale der Fotozellen bei der Vorbeibewegung eines Werkstücks; und

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung.

Gemäß F i g. 1 und 2 ist eine auf konstante Leuchtstärke eingestellte Punkt-Lichtquelle 1 im Brennpunkt einer Optik 2 angeordnet, wodurch ein Parallel-Lichtbündel 4 gebildet ist. Durch dieses Lichtbündel 4 wird ein Werkstück 3 beleuchtet und bildet an zwei Fotozellen 6 und 6' einen Schatten mit unbeleuchteten Zonen 5 und 5' und beleuchteten Flächen 8, 8'. Das Werkstück 3 bewegt sich durch das Lichtbündel 4 hindurch mit einer kontinuierlichen Bewegung in Richtung des Pfeils 7. Der A.bstand D zwischen den beiden Fotozellen 6 und 6' ist dabei einstellbar. Für jede Werkstück· Serie ist er jedoch so gewählt, daß jedes sich durch das Lichtbündel 4 hindurchbewegende Werkstück 3 in eine Zone gelangt, in der die beiden Fotozellen 6 und 6' beide teilweise abgedeckt sind. Die Fotozellen 6 und 6' geben elektrische Signale ab, weiche porportiona! ihrer jeweils beleuchteten Fläche 8 bzw. 8' sind.

In Fig.4 ist für jede Fotozelle die Änderung des elektrischen Signals / bzw. /' in Abhängigkeit von der Lage X des Werkstücks 3 während seiner Querbewegung zum Lichtbündel 4 aufgetragen. Die voll ausgezogene Linie / zeigt das Ansprechverhalten der Fotozelle 6, während die gestrichelte Linie /' die Fotozelle 6' betrifft. Es ist ersichtlich, daß in einer Zone d die Summe der Ausgangssignale beider Fotozellen 6 und 6' konstant ist.

Zur Prüfung des Durchmessers eines Werkstücks 3 bei bekanntem Abstand D genügt eine Messung der Summe der beleuchteten Flächen beider Fotozellen 6 und 6'. Da die elektrischen Ausgangssignale der beiden Fotozellen 6 und 6' proportional zu den beleuchteten Flächen 8 und 8' sind, ist also die Messung der Summe dieser elektrischen Ausgangssignale /und /'ausreichend.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird diese Messung durchgeführt, wenn sich der Prüfling 3 in der Zone d befindet. Es ist außerdem erkennbar, daß in der Mitte der Zone d die Differenz zwischen den Ausgangssignalen /und /'der beiden Fotozellen 6 und 6' Null ist. Der Nulldurchgang der Differenz der beiden Ausgangssignale / und /' kann daher zum Auslösen der Messung der Summe der Ausgangssignale / und /' herangezogen werden.

Fig.5 zeigt eine Vorrichtung zur Messung der Summe der Ausgangssignale /und /'. Ein Analogrechner bzw. Operationsverstärker 10 berechnet die Summe der Ausgangssignale /und /'der beiden Fotozellen 6 iind 6', während ein Analogrechner bzw. Operationsverstärker 11 die Differenz / — /' bildet, die kurzzeitig in einem Speicher 12 gespeichert wird. Das Differenz-Signal / — /' bildet ein Signal zur Freigabe des Signals / + /'; ein Schaltglied in Form eines Feldeffekt-Transistors 13 läßt daher das Summen-Signal / + /' nur dann durch, wenn das Differenz-Signal /— /' Null ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Summen-Signal / + /' in einer Kalibrierschaltung 14 geeicht, die d^-n Wert des zu messenden Maßes des Werkstückes 3 ai.gibt. Dieser Wert wird dann in einem Vergleicher 15 auf entsprechende Toleranz verglichen und anschließend in eines von drei Losen 16, 17 oder 19 klassiert, je nachdem, ob der Wert maßhaltig, zu klein oder zu groß ist. Auf diese Weise kann eine automatische Sortierung erfolgen.

Fig.3 zeigt eine abgewandelte Auslegung des Strahlenbündel 4, um besser Störstrahlen von Nutzstrahlen des Lichtbündels 4 abtrennen zu können, was insbesondere von Vorteil erscheint, wenn Werkstücke ' 'einer Abmessungen zu prüfen sind. In diesem Fall werden diejenigen Lichtstrahlen des Lichtbündels 4, weiche nicht vom Werkstück 3 aufgefangen werden, nicht zur unmittelbaren Befeuchtung der Fotozellen 6 und 6' benutzt, sondern mittels eines Objektivs 19 fokussiert, so daß durch Vergrößerung eine genauere Abstandsmessung möglich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum optischen Prüfen von Werkstücken auf Maßhaltigkeit unter Projektion der Umrißiinie eines zu prüfenden Werkstücks durch das Licht einer Lichtquelle auf ein Paar von in einer zur Achse des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtbündels senkrechten Ebene angeordneten Fotozellen, die so weit voneinander entfernt sind, daß das zu prüfende Werkstück im Zuge einer kontinuierlichen Bewegung senkrecht zur Lichtbündelachse eine Zone durchläuft, in der beide Fotozellen teilweise abgedeckt sind, und mit einer an die Fotozellen angeschlossenen elektronischen Auswerteschaltung, dadurchgekennzeichnet, '5 daß die Lichtquelle eine im Brennpunkt einer Optik (2) angeordnete und damit im Bereich des zu prüfenden Werkstücks (3) ein Parallel-Lichtbündel (4) erzeugende Punktlichtquelle (1) ist und
daß an die Fotozellen (6, 6') zum einen ein erster -° Analogrecaner (10) für die Bildung der Summe (7 4· V) der von den Fotozellen abgegebenen Ströme mit einem in Serie liegenden Schaltglied (13) und einer Kalibrierschaltung (14) und zum anderen ein zweiter Analogrechner (11) für die Bildung der Differenz (i — V) der von den Fotozellen abgegebenen Ströme angeschlossen isf. von denen der zweite Analogrechner (11) das Öffnen und Schließen des Schaltgliedes (13) steuert

2. Vorrichtung nach Anspruch t, dadurch gekenn- » zeichnet, daß der Kalibrierschaltung (14) ein Vergleicher Ί5) zum Vergleichen ihres Ausgangssignals mit einem Bezugswert nachgeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang des Lichts zwischen der Bewegungsbahn des zu prüfenden Werkstücks (3) und den Fotozellen (6, 6') ein Objektiv (19) eingefügt ist.