NO753068L - - Google Patents

Description

ELEKTRO-OPTISK AVSOKNINGSSYSTEM FOR DIMENSJONSMESSIG MÅLING

AV DELER

Den foreliggende oppfinnelse vedrorer et elektro-optisk system

for måling av dimensjonene av individuelle deler eller sammenstillinger av slike.

Moderne fremstillingsteknologi gjor det mulig å fremstille og sammenstille deler ved en uhyre hoy hastighet, endog opptil tusener av enheter pr. minutt. Det finnes imidlertid ingen kommersiell gjennomførbar teknikk som er istand til automatisk og noyaktig å måle dimensjonene av fremstilte deler med den samme hurtige hastighet for å bestemme hvorvidt de oppfyller alle dimensjonsmessige toleranser. Vanlig praksis er derfor ikke individuelt å måle hver del eller sammenstillinger av slike, men å inspisere prover som tas fra produksjonslinjen. Tilgjengelige inspeksjonshastigheter er imidlertid utilstrekkelige og understotter ikke et menings-fylt inspeksjonsprogram når enhetsproduksjonshastigheten er meget hoy. Selv når provetakningshastigheten er tilfredsstillende gir •den ingen forsikring om at hver og en del tilfredsstiller alle dimensjonsmessige krav. I de situasjoner hvor den fremstilte del er beregnet til å utfore en kritisk funksjon er individuell inspeksjon en absolutt betingelse.

Vanlige anordninger for å måle fremstilte deler, slik som mikro-metere, hoydemålere og skiveindikatorer innbefatter alle fysisk kontakt med delen. Malingsprosedyren krever en trenet operator

og er ofte vanskelig og tidskrevende. Den meget anvendte optiske komparator-teknikk ved hvilken en silhuett av delen projeseres

i en forstorret skala for en referanseskjerm krever også en trenet operator og er utsatt for målefeil på grunn av .oyetretthet, dårlig bedommelse og andre faktorer. Målehastigheten ved.en optisk komparator er begrenset av operatorens evne til å se og bedomme bildet

på skjermen med hensyn til en referansekontur.

For å overvinne begrensningene ved måleprosedyrer som innbefatter menneskelige operatorer er kontaktlose elektroniske anordninger blitt fremskaffet, hvorav mange anvender en elektro-optisk anordning slik som et vidikon-ror eller et bildedissektor-ror. Disse ror innbefatter en folsom katode og er tilpasset til å avsoke et bilde av objektet som projeseres på.denne for å frembringe en video-utmatning som representerer dimensjonen av objektet som avsokes. Blant fordelene som oppnås ved anvendelse av elektroniske avsokningssystmer er de folgende:

A Dimensjoner kan oppnås ved et punkt som ligger fjernt

fra delen som måles uten behov for fysisk kontakt med denne.

B Målinger kan foretas for å bestemme deldimensjoner som

ikke er lett oppnåelige.

C Individuelle dimensjoner kan måles med meget hoye hastig-heter .

D På grunn av at det ikke er noe behov for et fysisk skift for å forta målinger ved forskjellige koordinatposisjoner på en enkelt enhet, er det i virkeligheten ingen dod-tid mellom slike målinger. Tiden det tar for å skifte fra

en koordinat-posisjon til den neste er begrenset kun av reaksjonstiden for det elektroniske avsoker-systemet og er vanligvis i størrelsesorden av noen få mikro-sekunder.

E Målepresisjonen, som uttrykkes som en prosent av full skala, er uavhengig av storrelsen av delen som inspiseres. Kompensering for variasjoner i den akseptale objektstorrel-sen utfores ganske enkelt ved å endre forstorrelsen i det optiske system som gir et bilde av objektet tii. avsokeren.

Tross de fordeler som ligger i elektroniske avsokningssystemer

for måling av maskinerte deler og andre fremstilte objekter har elektroniske avsokningssystemer av den tidligere kjente type ikke hatt betydelig kommersiell suksess, idet slike systemer ikke kan

stoles på med hensyn til å• foreta noyaktige målinger. En hoved-grunn til denne mangel på suksess er at eksisterende systemer ikke er i stand til å kompensere for forvrengning som finner sted i de elektroniske kretsene i systemet og for ulineariteter i sveipen og i optikken.

I et ideelt avsokningssystem i hvilket det er null forvrengning

i optikken og i avsokningsparametrene, og i hvilket tiden er uende-lig delbar uten noen flertydighet på grunn av systemstoy og andre variabler, er systemet teoretisk i stand til å måle den onskede dimensjon med en hver onsket grad av noyaktighet eller opplosning. Men etter som et aktuelt system uunngåelig er utsatt for forskjellige forvrengninger og tvetydigheter, stoy og kvantiserende feil blir målenoyaktigheten forverret ved disse faktorer.

I US Patent nr. 3,854,822 er det omtalt et elektro-optisk system

i hvilket disse forvrengninger og tvetydigheter er vesentlig eli-minert, hvorved systemet er i stand til å måle dimensjonene av deler med en stor noyaktighetsgrad. Den foreliggende oppfinnelse innbefatter trekkene som er omhandlet i nevnte patent, selv om den tilveiebringer en noe forskjellig tilnærming av det samme problem. I det nevnte patent utfores målingen ved hjelp av en elektronisk gap-målingsteknikk hvor den elektroniske avsokning virker til å bestemme avstanden mellom motsatte kanter av delene på en måte som er analog med den for en tokjevet mekanisk passer hvis kjever står i inngrep med motsatte kanter. I den foreliggende oppfinnelse gjores det bruk av en koordinatografisk teknikk ved hvilken avsokeren gransker -nærhetene av kantene hvis koordinater skal bestemmes.

I betraktning av det foregående er det et hovedformål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et forbedret elektro-optisk avsokningssystem for måling ved hjelp av en koordinatografisk teknikk av dimensjone av deler eller sammenstillinger av slike.

Nærmere bestemt er det formål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et målesystem av den ovenfor nevnte type som gir mulighet for en storre grad av statistisk gjennomsnitt av video-informasjonen som samles uten å ofre operasjonshastigheten for systemet. I en avsokningsteknikk hvor avsokningen anvendes som en målepasser må avsokningen forlope over en stor del av bildet i hvilket ingen metrologiske data eksisterer. Ved å eliminere behovet for å avsoke arealer som savner informasjon blir det mulig å redusere den tid som kreves for den individuelle avsokning med en eller to størrelsesordener uten å redusere informa-sjonsinnholdet, således vil et system som medforer en avsokningsteknikk hvis informasjonstetthet er hoy fore til tallrike gjen-tagelser av avsokningen og tillater integrering av data som genereres ved statistiske gjennomsnittsteknikker for å redusere systemstoy uten å oke operasjonstiden som kreves for målingene. I koordinatograf-losningen ifolge oppfinnelsen er avsokeren rettet til kun å se i nærheten av kantene hvis koordinater skal. bestemmes. I et typisk tilfelle er kant-toleransen av størrelsesorden noen

få tusendeler av en centimeter over en dimensjon som vanligvis er mellom 0,25 og 1,25 cm. Ved den tidligere kjente passermålings-losning vil avsokningen være tvunget til å forlope over hele bredden av dimensjonen av interesse, dvs. hele lengden 0,25 eller 1,25 cm.

Således trenger avsokningen i koordinatograf-teknikken kun å forlope over regionen hvor kanten forventes å bli funnet, hvilken region normalt ikke er storre enn<+>0,0125 cm. (Det er klart at hvis kanten ikke finnes innen for denne region, kan delen inneholde en vesentlig feil.) I steden for å forlope .100-500 enheter av' hver 0,0025 cm for å foreta en passermåling skjer det i koordinatograf-teknikken kun en overloping av 10 av disse samråe inkre-menter, hvilket reduserer den nodvendige avsokningstid med en faktor som strekker seg fra 10 til 50.

Man vil forstå at etter som forholdet av den tillatte toleranse reduseres med hensyn til dimensjionen som måles vil den effektive virkningsgrad av koordinatsystemet forbedres tilsvarende. Som et resultat av dette kan koordinatograf-typesystemet gjenta hver måling 10 eller 50 eller endog flere ganger (avhengig av forholdet for forbedret virkningsgrad) og så anvende de integrerte resultater av alle disse målinger til å oppnå et signal til stoy-forbedring i systemvirkningen og derved i betydelig grad oke systemnoyaktig-heten. I praksis er koordinatograf-losningen, uten å oke måle-tiden i stand til å forbedre oppløsningen fra 3X til 10X sammen- lignet med passer-losningen og gir derfor en langt storre grad av målenoyaktighet.

Det er et ytterligere formål ved den foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe en "permanent" fremgangsmåte for kalibrering hvilken i mange tilfeller vil eliminere behovet for et todimensjo-nalt kalibreringsnettverk av den type som er omtalt i nevnte patent, som et operativt element i måleprosedyren for systemet. Dette forenkler i stor grad den optiske utforming som kreves for systemet i forhold til den som kreves for en i-bruk nettverk-kalibreringsprosedyre, og den aksellererer også den effektive systemmålehastigheten med en faktor på to.

Det er også et forhold ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et system av den ovenfor nevnte type hvor målingene som utfores for hver måling individuelt styres av et lagret digitalt program hvorved under kommando av programmet målingene kan utfores hvor som helst innen for synsfeltet i systemet.

Innen for dette synsfelt eksisterer det ingen begrensning med hensyn til lengden av dimmensjonen som skal måles eller dens helning med hensyn til et tilfeldig bestemt sett av koordinater.

I et system ifolge oppfinnelsen lagrer det digitale programmet for hver del de nominelle koordinatene for dimensjonen som skal måles og det aksepterbare toleranseområdet på denne dimensjon. Programmet bestemmer hvorvidt målesystemet vil virke på en likefrem "godtatt" eller 'ikke-godtatt" basis for å akseptere eller avvise dr.len, eller hvorvidt svstemet vil sortera deler i separate kategorier som avhenger av toleranse-bånder innenfor hvilket de kontrollerende dimensjoner faller.

Antallet dimensjoner som kan måles på en gitt del er begrenset kun av kapasiteten for hukommelsen som holder programmet. Når. flere dimensjoner måles på et enkelt stykke kan maskinen programmeres til å akseptere stykket når alle dimensjoner ligger innenfor de forutbestemte toleranser, eller ved avvisning av stykket for en utenfor toleransedimensjon, for å gi et signal som indikerer hvilken dimensjon som var funnet å veare uaksepterbar. Dette sig-nalet kan anvendes til å sortere deler i separate beholdere i overenstemmelse med dimensjonen som ble funnet å være utenfor tole-

ransen.

Ved å anvende lagrede sub-rutiner kan målesystem bevirkes til å utfore standard flertallige målinger av den type som passer for inspeksjonen og målingen av maskin eller på annen måte fremstilte deler eller sammenstillinger. således er man ved hjelp av en lagret sub-rutine i stand til å finne koordinatene og diameteren av alle hull som er synlige i synsfeltet for systemet.'Ved en annen sub-rutine kan man bestemme rundheten av hver av disse hull. OverenstemmeIsen av hullene med hensyn til enhver annen onsket

form hvis perfekte dimensjoner kan etableres som en referanse

kan bestemmes ved ennu en annen sub-rutine. Med ytterligere sub-rutiner kan man bestemme konsentrisiteten av deler, delingsdiameteren for tannhjul eller skrueformede stykker så vel som tann-til-tann feil av de fleste hobbede deler.

På grunn av fleksibiliteten for den elektroniske avsokning kan

det elektro-optiske målesystemet programmeres til å avsoke monstre som er optimalisert for spesielle målefunksjoner, slik som å bestemme krumnings-radiusen og senteret for krumningen av krummede flater. Por dette formål kan systemet etablere posisjonen for disse krumningssentrer i rommet og foreta målinger fra disse posisjoner til andre punkter innen for systemets synsfelt.

For å etablere systemet systemets grunnmåleenhet er det nodvendig

å fremkalle et stabilt hoypresisjonsforhold eller overforingsfunk-sjon mellom spenningen som anvendes til å styre avsokingsgeneratoren og den aktuelle øyeblikkelige posisjon for avsokningen med hensyn til billedplanen. Med dette forhold etablert bestemmes så den oyeblikkelige posisjon av avsokningen ved stort sett bare å granske verdien av spenningen som mates til avsokningsgeneratoren. Ved å anvende denne teknikk vil avfolingen av en videokant (hvilken indikerer at avsokningen krysser en billed-kant ved billed-planet) kommandere en utlesning fra kretsen som genererer styrespenningene for avsokningsgeneratoren. Ved riktig kontroll av overforingsfunk-sjonen som beskrevet ovenfor bestemmer disse styrespenninger noyaktig koordinatene for krysningspunktet i billedkanten i systemets billedplan. Disse koordinater er så grunnmåleenhetene ibr koordinatograf-avsokeren.

Systemet kan anvendes til å utfore flere, funksjoner, og som et eksempel kan de folgende to funksjoner utfores samtidig eller uavhengig: A Utfore on-line, reelle tidsbestemmelser for godtagelse,

avvisning og sortering av målte deler.

B Tilveiebringe fullstendige data som viser de målte verdier av alle verdier som er gransket til en riktig pro-grammert digital datamaskin.

Koordinert på denne måte kan måleanordningen og datamaskinen bestemme og styre dimensjonsmessige og toleransetendenser som inntref-fer i lopet av fremstillingen hvor delene testes innenfor det aksep-table bånd av toleranser. Data som fås fra slik analyse kan anvendes til å iverksette tilbakestilling av maskinverktoy, endring eller reparasjon av kutte-verktoy, og generelt å forutsi og derved unngå produksj on av deler som har dimensjoner utenfor toleransene.

I tilfellet med sammenstillingsoperasjoner i steden for individuelle deler er måleproblemet vanskeligere å lose ved hjelp av vanlige midler på grunn av at i mange tilfeller tilføyer sammenstillingspro-sessen deler som utydeliggjør sammenstillingsområdet som trenger å bli målt eller inspisert for å sikre at hele sammenstillingen er blitt gjort riktig. Ofte kan en fullfort sammenstilling, på grunn av denne utydeliggjoring, ikke fullt ut inspiseres for å sikre at den er blitt riktig sammenstilt uten forst å ta fra hverandre enheten. En automatisk måleanordning kan anvendes for å inspisere delvis fullforte sammenstillinger for å bestemme hvorvidt alle sammenstillingsoperasjoner forut for inspeksjonspunktet er blitt gjort riktig. Hvis slike inspeksjonsstasjoner innfores akkurat forut for hvert sammenstillingstrinn som vil utydeliggjøre et område som krever inspeksjon, kan hele sammenstillingen fullt ut inspiseres uten nødvendigheten av å ta den samlede enheten fra hverandre for å granske de utydeliggjorte deler. Det er derfor et ytterligere formål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe midler for å måle delvis eller fullt ut fullforte sammenstillinger for å bestemme hvorvidt de er blitt sammenstilt riktig opp til det punkt hvor målingen foretas.

I korte trekk blir disse formål fullfort i et elektro-optisk system for måling av dimensjonene av en maskinert del eller annet fremstillet objekt eller sammenstillinger av slike for å bestemme hvorvidt delen oppfyller forutbestemte standarder. Systemet innbefatter en elektro-optisk avsoker slik som et billeddisektorror som har en fotokatode på hvilket projiseres et bilde av konturen av delen som måles.Avsokingsspenning for rorene frembringes av en avsokergenerator for å skape en avsokning hvis form, posisjon og lengde er styrbare for å gi en avsokningsbane som krysser hver kant av metrologisk betydning.

Kun en kant avsokes ad gangen, hvor avsokning er i den hensikt å bestemme dens X-Y koordinater. Systemprogrammet styres utelukkende i form av koordinater, hvor godta/avvis -bestemmelsene foretas på basis av sammenligning av den tillatelige toleranse for denne ko-ordinatmåling (eller dimensjonbestemt fra denne) med den aktuelle verdi som måles.

Det er tilveiebragt kalibreringsmidler som innbefatter et kalibreringsnettverk hvis bilde projiseres på nevnte fotokatode istedenfor nevnte delkontur, hvilke midler tjener til å modifisere avsokningsspenningene for å korrigere for optiske og elektroniske ulineariteter i systemet. Nettverkmålingene kan anvendes periodisk for å bestemme en langvarig korreksjonsmatrise eller, når det er onskelig kan nettverket projiseres på avsokerflaten forut for hver måling for å sikre meget lav drift-tilstand i en vanskelig omgivelse.

For å gi en bedre forståelse av oppfinnelsen så vel som andre formål og trekk ved denne skal vises til den etterfølgende detaljerte beskrivelse i forbindelse med vedlagte tegninger. Fig. 1 er et skjematisk riss av den optiske anordningen for å projisere et bilde av en del som måles eller av kalibreringsnettverket på den folsomme katoden av en avsdkerenhet i et elektro-optisk system ifolge oppfinnelsen for måling av dimensjonene av deler. Fig. 2 er et blokkdiagram av det elektroniske systemet som er tilpasset for å styre avsokningsformen og posisjonen og behandle informasjonen som er tilstede i videosignalet som gis av avsokeren vist i fig. 1. Fig. 3 viser grafisk bildet av en del som er projisert på avsokerflaten og hvor en avsokning er generert for å granske en kant av delen.

Fig. 4A er et forstorret riss av avsokningslinjen..

Fig. 4B viser spenningsbolgeformen som kreves for å generere avsokningen som vist i fig. 4A.

Fig. 5 viser den samme delen, 10, med en tabell som viser hvor-

dan de individuelle dimensjonene oppsettes for måling.

Fig. 6 viser en typisk måle-sub-rutine.

Fig. 7 viser et kalibreringsnettverk for systemet.

Fig. 8A til $G viser måten ved hvilken deldimensjoner granskes ved hjelp av spesielle sub-rutiner. Fig. 9A til 9C viser måten ved hvilken krumningsradiusen og krumningssenteret kan bestemmes ved andre spesielle sub-rutiner. Fig. 10 viser skjematisk avsokningsanordningen for folging av bevegelige deler som skal måles. Fig. 11A til 11E viser en kollimert lys-teknikk for å kontrollere belysningen av en del som skal måles. Fig. 12 viser en foretrukket teknikk for måling av tykkelsen av et gjennomsiktig objekt.

I fig. 1 er det vist skjematisk en anordning ifolge oppfinnelsen for granskning av et objekt 3 for å generere video-informasjon fra hvilken man kan oppnå måledata av interesse. Objektet 3 er vist i form av en maskinert del som har en hovedsakelig rektangulær form og hvis ovre kant er forsynt med en slik forlengelse. Man vil forstå at denne form er kun i hensikt for å gi en forenklet illustra-sjon og i praksis kan objektet ha en langt mer komplisert utforming.

Objektet 3 belyses av en hensiktsmessig hoyintensitetlyskilde 1 hvis stråler fokuseres på objektet ved hjelp av en linse 2. Objektet 3 er innskutt i banen som forloper mellom lyskilden 1 og den folsomme fotokatoden i en avsokingsenhet 11. Således er det kun profilen eller konturen av objektet som projiseres. Fler-tallet av projiserte stråler er for enkelthets skyld angitt ved hjelp av lysstrålene 4 og 5 som er rettet mot en linse 7 og går ut fra denne1linsen igjen som strålene 8 og 9. Disse stråler treffer den lysfolsomme overflaten av avsoker-enheten 11 for derved å skape et bilde på denne, i en fotomultiplikator har denne overflate form av en fotokatode. Det projiserte bildet 10 er en kopi av profilen av objektet 3 og tar derfor form av en silhuett.

Innskutt mellom objektet 3 og linsen 7 er det en skråstilt, halvreflekterende plate 6 som virker som en strålesplitter som separerer strålene fra objektet i to stråler, en som passerer suksessivt gjennom platen 6 og linsen 7 og rettes mot avsokerenheten, og den andre som reflekteres av platen og kan ignoreres. I praksis og i steden for en plate kan man anvende en strålesplitter-kubus sam-mensatt av to rettvinklede prismer som er sammenfoyet, hvor hypo-tenusen for et prisme er belagt med et halvreflekterende lag. En tynn halvreflekterende plate er av og til lite hensiktsmessig på grunn av spokelsesbilder eller astigmatisme med mindre det anvendes parallelle lysstråler.

Tilknyttet til strålesplitteren 6 er det også en andre lyskilde 2o hvis lys fokuseres ved hjelp av en linse 19 på baksiden av strålesplitteren gjennom et gjennomsiktig kalibreringsnettverk 18, hvor strålene som treffer strålesplitteren representeres av strålene 16 og 17. Når lyskilden 20slås på og lyskilden 1 slås av blir det belyste nettverket som dannes av kryssende likt adskilte vertikale og horisontale linjer vist på fotokatoden i avsokerenheten 11. således ser fotokatoden for avsokerenheten 11 enten silhuetten av objektet som granskes eller kalibreringsnettverket, avhengig av hvilken lyskilde som er aktiv.Fotomulitiplikatoren som innbefat-tes i avsokerenheten er fortrinnsvis av billeddisektortypen, slik som beskrevet i US Patent Nr. 3,593,286 hvor fotokatoden, som reak-sjon på innfallende lys utsender fotoelektroner som projiseres på planet av en avgrensende åpning. Operativt tilknyttet denne åpning er en elektronmultiplikator og et deØeksjonssystem for de- flektering av elektronbildet over den avgrensende åpning på en måte hvorved forskjellige deler av bildet granskes i en onsket frekvens.

Således er fotomultiplikatoren forsynt med et sett av deQeksjons-spoler, en for vertikal og den andre for horisontal defleksjon,

og en fokuseringsspole. En avsokergenerator 12 tilforer deflek-sjonsstrommer til spolesettet og en fokusgenerator.13 tilforer strom til fokuseringsspolen. En hoyspenningstilforsel 14 som er koblet til fotomultiplikatoren tilforer de nodvendige opera-sjonspotensialer til denne. Utgangen av avsokerenheten 11 mates til en forforsterker og bolgeformer 15 hvis videoutmatning inneholder informasjonen til å bestemme krysningstidspunktet for avsokningen og det granskede parti av silhuetten av objektet 3 eller kalibreringsnettverket 18, avhengig av hvilken lyskilde som er operativ.

I fig. 2 er det vist det elektroniske systemet som er tilpasset til å kontrollere avsokningsformen og posisjonen og behandle informasjonen som er tilstede i videosignalet som gis av avsokerenheten 11. Video-utgangen fra avsokerenheten behandles forst i en video-forforsterker 3 3 og en bolgeformer og videoforsterker 3 4 for å generere start og stopp-signaler som er i stand til å styre en hoypresisjons-klokke 3 5 som gir periodiske pulser ved en for-utbestemt konstant repetisjonshastighet.

Utgangen fra klokken 35 mates via hastighetskontrollkretsen 28 (hvis funksjon vil bli dekket senere i dette avsnitt) til et sett av tellere, nemlig en "X"teller 26 og en "Y"teller 27. Disse tellerne styrer igjen hver en digital til analog omformer (D/A) dvs. telleren 27 styrer D/A-omformeren 25 og telleren 26 styrer D/A-omformeren 24. Utmatningen fra hver D/A-omformer er direkte proporsjonal med antallet som mates inn i den ved hjelp av den tilhorende teller. Etter som tellerverdien fremfores av inngangs-pulsene fra klokken 17 gjennom hastighetskontrollen 28 fremforer hver klokkepuls telleren et skritt og fremforer den tilhorende D/A-omformeren et minimum-inkrement (normalt kalt det minst be-tydelige bit eller LSB = least significant bit).

Utmatningene fra D/A "X"-omformeren 2 4 og fra d/a "Y"-omformeren

25 mates respektivt inn i en "X"-summeringsforsterker 38 og en

"Y"-summeringsforsterker 21. Inn i summeringsforsterkeren 38

mates også en annen spenning som fås fra en D/A-omformer 32 hvis digitale verdi kommer fra et datamaskinstyrt lager-register 31

for å tilveiebringe spenningen som bestemmer X avsoknings-start-posisjonen. Inn i summeringsforsterkeren 21 mates også en annen spenning som fås fra en D/A-omformer 23 hvis digitale verdi kommer fra et datamaskinstyrt lager-register 22 for å gi spenningen som bestemmer Y avsoknings-start-posisjonen.

Systemfunksjonen er som folger. Når datamaskinprogrammet genererer en ordre for å måle den "neste" dimensjonen, utleser datamaskinen forst start-koordinatene for avsokningen for den dimensjonen. Disse utleses i "X"-registeret 31 og i "Y"-registeret 22 for å innstille de tilknyttede D/A-omformerne 32 og 23 til den onskede verdi for å etablere begynnelsen av avsokningen. Deretter åpnes klokken 3 5 for å gi en innmatning til "X"-telleren 26 og "Y"-telleren 27 via hastighetskontroll-kretsen 28 slik at avsokningen går fremover på en lineær måte en minst betydelig inkrement

. ad gangen for hver klokkepuls inn i telleren.

Fig. 3 viser en typisk avsokning av en del 10 i hvilken kun den horisontale avsokningsbevegelse trengs. Som man best vil se fra fig. 4a, et forstorret snitt av fig. 3, beveger avsokningen seg fra punkt XI.-Yl til punkt X2 - Yl for å bestemme koordinatene for punktet X2 - Yl som er kanten av interesse. X-delen av avsokningen er vist i fig. 4B hvor avsokningsdrivspenningen Vs starter på en verdi som korresponderer med XI og fortsetter over en dis-tanse A X for å drive avsokningen inntil avsokningen ved X2 har avskåret kanten av interesse. Denne skjæring vil deretter stoppe avsokningsprossessen og gi ordre om en utlesning fra X-telleren 26 til datamaskinen. Denne utlesning som korresponderer med Ax

er den summeriske utlesning fra "X"-telleren 26 og tilfores datamaskinen via Ax-koordinatdataregisteret 29. En tilsvarende utlesning for "Y"-informasjon tilfores datamaskinen via A Y-koordinat- . dataregisteret 30 som er koblet til "Y"-telleren 27. Avsokningen som er vist i fig. 3, 4A og 4B er i den horisontale retning og krever derfor ikke noen endring i Y-retningen i lopet av avsoknings-perioden.

Ved ganske enkelt å mate utmatningen fra klokken 3 5 inn i enten "X"-telleren 26 eller "Y"-telleren 27 kan horisontale eller vertikale avsokninger oppnås. For å oppnå avsokninger ved en hvilken som helst annen vinkel bortsett fra den enkle horisontale og vertikale retning er det nodvendig å endre pulshastighets-forholdet som mater de to tellerene. Dette oppnås ved hastighetskontrollkretsen 28. Denne krets innstilles ved hjelp av datamaskinen ved å anvende innmatningsinformasjon som bestemmer retningen (dvs. vinkelen) ved hvilken avsokningen bor finne sted.

Fra denne mates informasjon ved hjelp av datamaskinen inn i hastighetskontrollkretsen for å endre pulstellingsforholdet som mates inn i de to tellerene.

Etter at avsokningens opprinnelige posisjon og bevegelseskrav-informasjon er blitt tilborlig addert sammen i "X"-summeringsforsterkeren 38 og "Y"-summeringsforsterkeren 21, anvendes den summerte informasjon så til å generere en defleksjonsstrom for X-spolen i avsokerenheten ved hjelp av en X-avsokningsdrivkrets

36 og for Y-spolen ved hjelp av en Y-avsokningsdrivkrets 37. Avsokeren genererer så avsokningen, hvor det startes ved det riktige punkt og avsokningen går i den onskede retning inntil den finner kanten som det sokes etter. Video-informasjonen som ineholder denne kant behandles av video-forforsterkeren 33 og videoforsterkeren og formeren 34, og sistnevnte genererer i sin tur en stoppordre til klokken 35 som stopper avsokningen med den riktige telling i tellerne 26 og 27. Fig. 5 viser måten ved hvilken bildet av delen ]0 kan avsokes for å finne koordinatene av de åtte hjornene som angir konturen av delen. Hvert koordinat er gitt sitt tilhorende kartetiske nummer-tall i figur 5. Avsokningen som anvendes vil være rettet mot regio-nene merket A-B, C-D, E-F etc. t.o.m. 0-P. Kommunikasjonen mellom personen som oppstiller koordinatografen og den faktiske data-maskinstyrte operasjon av denne vil skje ved hjelp av en tabell tilsvarende den som er vist i fig. 5. På denne tabell er hver av avsokningene som anvendes for å finne kantene tilknyttet hjorne-koordinatene merket fra A t.o.m. P slik de er på den.tilhorende figuren. Koordinatene for hver av avsokningskrysningene velges så slik som vist. Storrelsen av inkrementet som anvendes for å bevege avsokningen fra den nominelle verdi slik som 0 til avsok- ningsposisjonen 0+ eller 0- kan leses inn som et enkelt tall på - Itabellen som skal anvendes for målinger av alle koordinatene for samme delen, eller en separat kolonne kan lages på tabellen for hver av instrumentene slik at avsokningsforskyvningen kan opti-maliseres for hvert koordinat. Tabellen må også angi den tillatte toleranse for både X og Y, beregnings-subrutinen som kan kreves for dimensjonen som måles og endelig disposisjons-subrutinen som passer. Disposisjons-rutinen er normalt en bestemmelse med hensyn til hvordan delen skal sorteres. I mange tilfeller er denne en enkel godta/avvis-bestemmelse. I andre tilfeller vil det være et krav å sortere etter type av dimensjonsmessig feil. I ytterligere tilfeller kan det være en utskrift som gir en permanent skrevet informasjon om visse typer av feil. Fig. 6 viser en typisk sub-rutine som vil være angitt under beregnings-subrutinekolonnen. Den som er vist i fig. 6 krever å bestemme senteret, X-diameteren og Y-diameteren av en sirkel. Etter som hverken den noyaktige posisjon av senteret og heller ikke den noyaktige diameteren av sirkelen er kjent forut, er det nodvendig forst å finne senteret av sirkelen og så lengden av X-og Y-krysningene som passerer gjennom dette senter. Teknikken som anvendes er å tegne en korde ved et hensiktsmessig punkt på sirkelen. Dette gjores ved å generere en korde slik som avsok-' ningslinjen 39. En perpendikulær halveringslinje 40 settes på denne korden. Denne passerer gjennom senteret av sirkelen og derfor ifolge vel kjente geometriske lover representerer distansen mellom dens skjæringer Y-diameteren. En perpendikulær halveringslinje 41 er avsatt på Y-diameteren. Denne passerer også gjennom senteret av sirkelen og dens skjæringer representerer X-diameteren. Anvendelse av en sub-rutine av denne sort vil

så bestemme posisjonen og diametrene av enhetssirkelen 42 slik som også vist i fig. 5.

Fig. 7 viser et forenklet kalibreringsnettverk for systemet. Det består av 7 linjer som forloper horisontalt og 7 linjer som forlo-er vertikalt. Det aktuelle kalibreringsnettverket for systemet består av 64 like linjer, likt adskilt. I praksis kan kalibreringsnettverket bestå av sorte linjer på en klar bakgrunn eller klare linjer på en ugjennomsiktig bakgrunn med et hvilket som helst forhold mellom bredden av de sorte linjer og bredden av de klare linjer, eller endog et sjakkmonster eller et sett av parallelle linjer som forst ville bli anvendt til å kalibrere systemet for avsokning i en retning og' så anvendes til å kalibrere det for avsokning i den ortogonale retning.

Kalibreringsprosedyren består enkelt av å beordre systemet til

å avsoke hver horisontale og hver vertikale linje en gang pr. blokk, hvilket begrepsmessig krever kun 56 avsokninger i den horisontale retning og 56 avsokningssegmenter i den vertikale retning for det kalibreringsnettverk som er vist. Kalibrerings-programrnet som krever at systemutlesningen fra den angjeldende teller (X-telleren 26 når det avsokes i X-retningen eller Y-telleren 27 når avsokningen skjer i Y-retningen) hvis tall befinner seg i telleren ved tidspunktet for krysningen av den angjeldende nettverkslinje i hver blokk. Kailibreringsprogrammet subtraherer hvert av tallene tilknyttet en nettverkslinje fra de tall tilknyttet de tilliggende nettverkslinjene. Forskjellen mellom disse verdier (dvs. de andre forskjellene) lagres som kalibreringskorri-geringer. Kalibreringsprosedyren gjentas ved å anvende disse kalibreringstall som korrigeringer for avsoknings-start-informasjonen som mates inn for X-avsokningen til registeret 31 og for Y-avsokningen til registeret 22. Prossessen konvergerer hurtig,

og resultatet er en serie av korrigeringstall som lagres i datamaskinen og mates til avsoknings-kontroll-kretsen via registrene 31 og 22 for linearisering av avsokningen under alle påfolgende måleoperasjoner.

For den mest noyaktige anvendelse av koordinatografen er denne grad av korrigering ofte ikke tilstrekkelig noyaktig. Ulineariteter kan oppstå mellom korrigeringspunktene. Disse korrigeres ved hjelp av en interpoleringsprossess som finner sted etter at den individuelle målingen har funnet sted. Krysningen av avsokningen med kanten av interesse beordrer en utlesning fra tellerne via data-registrene 29 og 30. Denne utlesning inneholder korrigering som er foretatt på avsoknings-start-posisjonen av den lagrede kalibre-ringsmatrisen, man avsokningen korrigeres ikke mellom adskilte kalibreringspunkter. således vil annen-ordens ulineariteter som oppstår mellom kalibreringspunktene fremdeles være tilstede. Når imidlertid utlesningene fra tellerene oppnås beregnes en ytterligere interpoleringskorrigering. Dette resulterer i en ytterligere okning i den effektive systemlinearitet med så meget som 10X, som tilveiebringer med 64 x 64 kalibreringsnettverket som an-r vendes i praksis, en systemlinearitet av storrelsesorden en del i 40 000.

Det skal her bemerkes at det genereres kalibreringsinformasjon

ved å bestemme forste og andre forskjeller mellom nettverklinje-skjæringene når man avsoker bildet av et meget noyaktig nettverk. Disse data anvendes til å etablere en kvantisert kalibrerings-matrise (nominelt 64 x 64) for hele billedplanet i den utforelse av oppfinnelsen som er beskrevet ovenfor.

Imidlertid kan samme forste og andre differansedata anvendes til

å tilveiebringe kalibrering i en kontinuerlig form over hele billedplanet. En teknikk som er vel kjent for å utfore dette er basert på generering av et polynom-uttrykk i X og. Y som anvendes til å beskrive matematiske ulineariteter som skal korrigeres. I tilfeller hvor disse ulineariteter kan beskrives av et relativt kort polynom (hvilket normalt betyr ingen uttrykk hoyere enn femte orden) har denne fremgangsmåte vært anvendt til å tilveiebringe linearitetskorrigeringer som nærmer seg en del i tre tusen, hvor en hoyere ordensbestemmelse oker den oppnåelige linearitet inntil den nærmer seg delen i ti tusen som er tilgjengelig fra rå-dataene. Hvor disse betingelser kan oppfylles er omforming av nevnte forste og andre referansedata som genereres ved avsokningen av bildet av hoypresisjonsnettverket til formen hvor det vil tilveiebringe verdiene av koeffisientene for det beskri-vende polynom et relativt likefrem problem ved en numerisk analyse og det kan utfores i lopet av minutter på en kommersiell minidatamaskin.

En andre fremgangsmåte for å tilveiebringe relativt kontinuerlige korrigeringer for hele billedplanet basert på data generert fra forste og andre differanser som beskrevet ovenfor krever en serie-ekspansjon av ulinearitetfunksjonen i nærheten av punktene som velges i feltet som lineariseres. Denne prosedyre er basert på velkjent matematisk teknikk ved hvilken en hver funksjon kan genereres hvis dens verdi og verdien av alle dens deriverte er kjent ved et punkt. Ved praktiske anvendelser er det normalt ikke nodvendig å etablere verdien av mer enn de forste få deriverte av funksjonen. Enkelhet i manipuleringen kan ofte oppnås ved å etablere verdien av funksjonen og den bestemmende deriverte ved noen få punkter innen for interessefeltet. Denne fremgangsmåte har ulempen ved å kreve en beregningssyklus for korrigering av ulineariteter for hver måling som foretas. Tiden som kreves for å fullfore dette vil ofte redusere den totale operasjonshastigheten for systemet.

Som angitt ovenfor vil kalibreringsnettverket i praksis ha langt flere vertikale og horisontale linjer enn de som er vist i fig. 7. Et hensiktsmessig praktisk tall er 64 horisontale linjer som skjærer 64 vertikale linjer for å gi et nettverk som når det projiseres på fotokatoden i avsokerenheten vil generere et bilde hvis dimensjoner er ca. 2,5 cm x 2,5 cm og hvor nettverklinjen er adskilt med en avstand lik 0,04 cm.

Med hver av disse nettverk-linjer som genererer et bilde som er ca. 0,075 cm bredt vil den deflekterbare fotomultiplikatoren som anvendes bestemme posisjonen av fremre og bakre kant for hver linje med en noyaktighet som er vesentlig storre enn 0,00025 cm. Ved å a'nvende en avsokningsåpning med en fysisk diameter på ca. 0,002 cm. Dette krever anvendelse av integrering og kant-forbedring,.

og begge disse teknikker er vel kjent.

Med en grunnlinearitet for avsokeren pluss den optiske enhet i størrelse 0,25 % vil kalibreringen som utfores ved hjelp av et 64 x 64 linjenettverk av den type som er beskrevet ved anvendelse av kantforbedrings-teknikker for å angi kantposisjonen, resultere i et system som kan kalibreres til å måle grunn-noyaktigheten for gitteret med ± 0,003 %. I den grad nettverk er kommersielt opp-nåelig med nøyaktigheter i overkant av 0,001 % vil nøyaktigheten av det foreliggende system med et nettverk av denne kommersielt tilgjengelige type være bedre enn 0,004 %.

Fig. 8A til E viser avsokningssystemets evne til å granske enden av en sylindrisk del 74 hvis indre borringsdiameter og ytre diameter representerer henholdsvis ID og OD for delen. Vi antar at det er onskelig å bestemme koordinatene ved senteret av den sir- kulære boringen og dens ID. For å finne ID kjores det en serie horisontale soke-avsokninger slik som de som er angitt med hen-visningstallene 75a til e i fig. 8A, over det nominelle senter ved å starte med avsokning 75a akkurat under den laveste posisjon som tillates av en godtagbar toleranse og avslutte med en avsokning 75e akkurat over den hoyest tillatte posisjon. X-diameteren av boringen bestemmes av den storste dimensjonen som måles ved denne sokeprosedyren. X-koordinatet for senteret av boringen representeres av posisjonen av halveringslinjen for den diamen-trale distansen som således bestemmes.

På en tilsvarende måte finnes Y-koordinatet og Y-diameteren for boringen ved hjelp av en gruppe avsokninger 76a til e slik som vist i fig. 8B. Koordinatene for senteret av boringen er så krysningen av den storste X-diameteren og den storste Y-diameteren som nettopp er blitt målt. Rundheten av boringen kan bestemmes ved å kjore et stort antall diametre 77 gjennom borings-senteret som nettopp er etablert, som vist i fig. 8e. Variasjoner i skjæringer i delen over noen av disse diametre indikerer et avvik fra rundhet. På tilsvarende måte vil et avvik fra symmetrien av den ytre diameteren av delen og den totale indi-katorutlesning (TIR) måles som vist i fig. 8C ved å kjore et sett av diametre 78 gjennom senteret ved hjelp av de tidligere nevnte prosedyrer og bestemme lengden av disse diametre etter som de skjærer den ytre overflaten av delen.

Konsentrisiteten for den indre diameteren og den ytre diameteren kan bestemmes ved å kjore en serie radielle avsokninger 79, som vist i fig. 8C over ID og OD for å måle veggtykkelsen av delen. Variasjoner i tykkelse er direkte indikerende for konsentrisiteten av ID og OD.

I fig. 8F er det vist en bolgete kontur av et meget grovt tannhjul som skal måles. Sirkelen 81 representerer rotdiameteren for tannhjulet 80 og sirkelen 83 representerer OD for tannhjulet og sirkelen 82 representerer den nominelle delingsdiameter for tannhjulet. En avsokning plassert på denne delingsdiameter kan måle tann-til-tann -avstanden for tannhjulet og de forskjellige mangler som vedrorer en tannhjul-konfigurasjon som er basert på tann-til-tann -feil.

På tilsvarende måte kan man foreta målinger langs delingsdiameteren for en skrueformet del' slik som en skrue som vist i fig. 8G

i langsgående tverrsnitt. De parallelle linjene 87 som berorer gjengenes renner representerer rotdiameteren mens de parallelle linjene 86 som skjærer gjengene representerer delingsdiameteren.-

En avsokning som forloper langs linjene 86 vil måle variasjoner

i den skrueformede kontur langs denne delingsdiameter. Denne måling kan utfores mens delen holdes stasjonær, eller mens den dreier om sin langsgående akse. Sistnevnte måling vil gi en full-stendig beskrivelse av variasjonene i skruekontur langs delingsdiameteren igjennom hele lengden av den skrueformede delen for 360° rotering.

Fig. 9A, 9B og 9C viser en ytterligere måleteknikk som er gjort mulig ved fleksibiliteten som ligger naturlig i en deflekterbar. fotomultiplikator-avsokning. Kurven 88 representerer i disse figurer enten ID eller OD av en del hvis krumningsradius og hvis krumningssenter skal etableres. Provebolgeformen i fig.

9A representeres av bolgeformen 89, den i fig. 9B av bolgeformene 90 og den i fig. 9C av bolgeformene 91. Disse provebolgeformene dannes ved en avsokning som har en kjent krumningsradius og et kjent krumningssenter. Overlagret denne buede avsokning finnes en hoyfrekvens-modulasjonskomponent.

Prove-avsokningen og den ukjente kurven 88 i fig. 9A vil ha samme krumningsradius og krumningssenter kun når .alle hoyfrekvens-syklusene av modulasjonskomponenten skjæres symmetrisk av kurven som måles. Imidlertid er kurven 89 i proveavsokningen i uover-enstemmelse med kurven 88 som måles. Kurven 89 har en storre krumningsradius og skjæringen med kurven 88 starter og stopper derfor nær bunnen av hoyfrekvensmodulasjons-komponenten, som angitt ved punktene og Mj.

Av fig. 9B vil det fremgå at provekurven 90 har en mindre krumningsradius enn kurven 88 for den del som måles og at dens skjæring med delens kurve starter og stopper ved toppen av hoyfrekvensmodula-sjonskomponenten, som angitt med punktene M3og M4.

I fig. 9C har provekurven 91j.den riktige krumningsradiusen relativt til kurven 88 for delen som måles, men dens senter er forskjovet i rommet fra senteret for delens kurve 88. Under disse omsted-digheter vil skjæringene med hoyfrekvensmodulasjons-komponenten starte ved bunnen, slik som angitt ved punktet M5og stoppe ved punktet Mg.

I alle eksemplene som er vist i fig. 9A, 9B og 9C hvor provekurven avviker i form av krumningsradius eller krumningssenteret fra kurven for delen som måles, bestemmes storrelsen og retningen

av dette avvik ved teknikker som er vel kjent for generering av

et feil-signal med korresponderende storrelse og retning. Dette feil-signal virker til å styre en lukket servo-sloyfe for å endre krumningsradiusen og krumningssenteret for proveavsokningen for tilpassning til de av den ukjente typen. Det hurtigvirkende målesystemet som er beskrevet her er spesielt nyttig i de folgende situasjoner.

A Når det er nodvendig å foreta et stort antall målinger på en komplisert maskinert del slik som en eksentrisk formet kam eller maskinstop.

B Når flere målinger av samme dimensjon kreves på en hoyhastighet-produksjonslinje. Et eksempel på denne situasjon er en linje som fremstiller rullelagre med en hastighet på 5 pr. sekund,

og hvor inspeksjonskravene dikterer måling ved flere posisjoner langs lengden av rullen.

C Når målinger av impliserte dimensjoner er nodvendige, slik som delingsdiameteren for en skruegjenge eller tannhjul. I denne situasjon må en referanseoverflate etableres. Denne referanseoverflate må plasseres omhyggelig med hensyn til det ukjente objekt og målinger må så foretas med hensyn til nærmere angitte deler av referanseoverflaten. Under nuværende forhold anvendes fysiske tråder til å generere referanseoverflaten.. Hele denne prosedyre kan utfores ved hjelp av et system ifolge oppfinnelsen under en passende datamaskinprogramstyring som innbefatter genereringen og anvendelsen av "elektroniske tråder" som referanser.

Overflaten av delen som presenteres for systemet må representere

dimensjonene som skal måles og den må derfor være fri for spon eller andre maskineringsrester. Bortsett fra kravet til renhet

er ingen annen spesiell overflatepreparering nodvendig og systemet vil operere med like stor letthet på deler hvis overflater enten er blankpolert eller har en matt eller svart anodisert utforelse.

Det er mulig å anvende avsokeren 11 og dens tilhorende optikk

for monsterregistreringsformål i overenstemmelse med den teknikk som er omtalt i US Patent Nr. 3,593,286. I dette patent anvendes et deflekterbart fotomultiplikator-ror for å gi en avsokning av et optisk bilde av et monster for å etablere graden av likhet mellom monsteret og referansemonster. således virker avsokeren 11 både til å utfore dimmensjonsmessig måling av en del og til mønstergjenkjenning. Denne doble anvendelse av avsokeren krever kun en relativt liten okning i elektronikken som er tilknyttet systemet og gir likevel de folgende ytterligere trekk som er av stor verdi i en anordning for måling av deler: A Delen som måles trenger ikke å være orientert noyaktig for å

utfore de onskede målinger. Ved å la avsokeren funksjonere som en innmatningsanordning til en korrelator på den måte som er omtalt i sistnevnte patent (se fig. 4, 5 og 6) kan videoinfor-ma sj onen som genereres derved anvendes til å innrette avsokningen til det forskjovne eller roterte bildet av delen som skal måles.

Det er ikke tilstede noen mekanisk bevegelse ved operasjonen idet avsokningsinnretning finner sted elektronisk slik som angitt i nevnte patent. Ved avsokningen innrettet på denne måte blir koordinatene for måleavsokningen forskjovet og dreiet ved å tilfore til disse samme forskyvning og dreiningskorreksjons-spenninger som frembringes ved å anvende avsokeren i en korreleringsmodus. Som et resultat av dette dreies måleavsokningsmonsteret og omset-tes til den grad som er passende for det forskjovne bildet i dets synsfelt.

B Ved anvendelse av bilde - bevegelse-kompenseringsteknikker som beskrevet i forbindelse med fig. 11 og 12 i det nevnte patent

kan man folge et objekt som beveger seg gjennom synsfeltet. Dette er av spesiell verdi når det skal foretas målinger på

deler som transporteres på et bevegelig belte, idet måling da kan foretas i delen under hele den periode som delen forblir

innenfor synsfeltet for systemet. Det er også praktisk ved måling av deler som tillates å dreie ved å rulle over dette synsfelt, for derved å muliggjore måling av diametrene av baller eller sylindre og gjor det mulig å utfore tilsvarende målinger som bor være identiske uansett orienteringen av delen. Ved denne folgetek-

nikk kan man måle urundhet-tilstander og andre avvik fra symmetrien uten nodvendigheten av å bestemme den totale indikatorut-lesning eller tilsvarende avlesninger. De enkleste teknikker for å foreta denne måling er vist i fig. 10 hvor delen 69, som beveger seg over en flat overflate 66 observeres av to separate avsokere 67 og 71.

En avsoker 71 som reagerer på et bilde generert av lysstråler 73 som projiseres på denne ved hjelp av en linse 72 folger delen mens den beveger seg over synsfeltet på den måte som er beskrevet i det tidligere nevnte patent. Den andre avsokeren 67 som anvender en linse 68 og lysstråler 70 for måling er underordnet folge-avsokeren ved hjelp av innmatninger som tilfores fra folgeavsoke-ren til den analoge summeringsforsterkeren 51 som er vist i fig. 6 i US Patent Nr. 3,854,822. En typisk innmatning til denne for-sterker er vist i fig. 6 i dette patent som "DC OFFSET CONTROL 54".

Når underordnet til å folge på denne måte,, ser måleavsokeren 67 bildet av den bevegelige del stabilisert innenfor dens avsokning, og den foretar målinger akkurat som om det ikke var noen praktisk bevegelse av bildet. Det skal bemerkes at naturen av kalibrerings-teknikk som er omtalt her tillater måleavsokningen å bli kalibrert ved hver ny posisjon av avsokningen vesentlig ved å anvende en standard sample og en holdekrets mellom folgeavsokeren/korrela-toren og kontrollinngangene som er angitt med DC OFFSET CONTROL

54 i fig. 6 i US Patent 3,854,822.

Når man kalibrerer settes sample og holdekretsene i "holde"modus slik at kalibrering kan finne sted med en statisk avsokning ved omtrentlig den posisjon ved hvilken den vil være for målinger. Sample og holdekretsen settes så i "sample"modus hvorved måleavsokningen "tar igjen" folgeavsokningen, og derved stabiliserer det bevegelige billedet med hensyn til måleavsokningen. Med kretser av velkjent type er tidskonstantene slik at "holde" modusen for ka libreringen og "dreie"modusen for folging kan fullfores med til- V

■strekkelig hurtighet for å tillate den totale systemoperasjon å \ fortsette med sin normale målehastighet.

Det er ofte onskelig å være i stand til å velge forskjellige plan

i objekt-rom for å generere bildet som skal måles på flaten av avsokerenheten. Disse teknikker har tidligere blitt anvendt for å gjore dette i en begrenset grad. Nærmere bestemt kan kollimerte lys anvendes for å gi en begrenset grad av kontroll, slik det vil bli forklart i forbindelse med fig. 11. Fig. 11A viser en hul sylinder 92 med tubulær utforming og vist i tverrsnitt. Fig. 11B

er den samme sylinderen vist i enderiss. Den indre diameteren er ikke en perfekt sylinder, idet den ovre seksjonen er noe tykkere ved punktet B og den nedre seksjonen er noe tykkere ved punktet E.

Som vist i fig. 11C vil kollimert lys 93 som anvendes til å måle

den indre diamteren av denne sylinder bli avskåret ved punktene B og E. Bildet som genereres ved å passere den kollimerte stråle-bunten gjennom den indre diameter av denne sylinder vil indikere en indre diameter som er mindre enn den venstre diameteren (AD) eller den hoyre diameteren (CF).

Det er ofte nodvendig å oppnå enten diameteren AD eller diamete-

ren CF mens man belyser den indre diameteren av sylinderen, med•et lys fra venstre i sylinderen. Bildet skal betraktes med en avsoker plassert til hoyre for sylinderen, med hensiktsmessig optikk mellom hoyre side av sylinderen og avsokeren for å generere de onskede bilder. I fig. 11D er det for å se diameteren CF mens man belyser sylinderen fra venstre, nodvendig å bevirke lysstrålene 94 til å divergere på en kontrollert måte. Divergensvinkelen kan bestemmes geometrisk. Divergensen må være stor nok til at strålene som kommer ut fra hoyre side av ID for sylinderen er blitt avskåret av diameteren av interesse, nemlig diameteren CE

og ikke av diameteren som er noe til venstre for diameteren av interesse.

På tilsvarende måte er det, for å velge diameteren AD som er på

den belyste siden av sylinderen, nodvendig å anvende belysning med en kontrollert grad av konvergens som vist i fig. 11E. Graden av konvergens kan bestemmes geometrisk. Kravet er at strålene 95 som kommer ut på den hoyre side av ID av sylinderen avskjæres kun av diameteren AD og ikke av noen overflate til hoyre for AD.

Et annet måleproblem som oppstår i praksis for hvilket ingen praktisk losning eksisterer i dag er det å måle tykkelsen av et gjennomsiktig materiale slik som en glassplate 97 slik som vist i fig. 12. Hvis den fysiske utforming av materialet som skal måles tillater det, kan teknikker tilsvarende de som anvendes for metall bli brukt. Disse innbefatter mikrometre, høydemålere etc. Imidlertid er det vanlig å generere glassformer med hoyst snoede og ofte lukkede veggutforminger. Problemet er særlig forverret av det faktum at genereringen av disse former normalt foretas ved en blåse-eller nedsynkningsprosess under hvilken det er uhyre vanskelig å kontrollere veggtykkelsen av glasset som bearbeides.

Det er nodvendig, for å sikre den totale styrke av det endelige objekt, å bestemme veggtykkelsen for den ferdige gjenstand. En fremgangsmåte for å foreta slike målinger på en ikke-destruktiv måte under praktiske produksjonsforhold i overenstemmelse med oppfinnelsen innbefatter dirigering av en innkommen lysstråle 96 mot glassplaten 97, hvis tykkelse skal måles, slik at to reflek-sjoner genereres. En reflektrert stråle som er angitt med henvisningstallet 99 stammer fra en forste overflaterefleksjon og den andre reflekterte strålen er angitt med henvisningstallet 98 og er en andre overflate-(ofte kalt spøkelse) refleksjon.

Det er ganske klart ut i fra studering av geometrien som er vist

i fig. 12 at for en gitt vinkel mellom den innkomne stråle 96 og den forste overflaten av glassplaten 97 er distansen mellom de to reflekterte strålene 98 og 99 et direkte mål av tykkelsen for platen. Avsokningsteknikken for måling som omtalt ovenfor er direkte anvendbart for måling av distansen mellom disse reflekterte stråler for å tilveiebringe en mulig konversiell fremgangsmåte for å måle glasstykkeIse. Selv om det er blitt omtalt en foretrukket utforelse av et system ifolge oppfinnelsen vil man forstå at flere endrin-ger kan foretas i denne utførelse uten å avvike fra den essensielle oppfinneriske ide og oppfinnelsens omfang" som definert i de etter-følgende krav.

Claims (14)

1. Elektro-optisk system anordnet og tilpasset for inspeksjon av fremstilte gjenstander ved bestemmelse av korrdinater av kritiske partier av gjenstandene, hvor systemet omfatter en elektro-optisk avsoker som har en lysfolsom flate, og en optisk projektor anordnet til å projisere en kontur av gjenstanden som skal inspiseres på nevnte flate hvorved et bilde av gjenstanden skapes på denne, karakterisert ved at en avsokningsgenerator (12) er operativt koblet til avsokeren (11) og tilveiebringer avsoknings-spenninger som bevirker avsokeren til å folge en avsokningsbane som krysser slike kanter av bildet for hvilke koordinatene skal bestemmes, hvorved videosignaler som genereres av avsokeren muliggjor bestemmelse av nevnte koordinater.

2. Elektro-optisk system som angitt i krav 1, tilpasset til å etablere hvorvidt gjenstandene oppfyller forutbestemte standard eller ikke, karakterisert ved et informasjons-lager som inneholder en korresponderende nominell koordinatverdi for hver koordinat som skal bestemmes og en komparator som sammenligner koordinatene som er bestemt ut i fra videosignalene med de nominelle koordinatverdier som korresponderer med disse og genererer et utgangssignal som indikerer en hver ulikhet mellom de to verdiene.

3. Elektro-optisk system som angitt i krav 2, karakterisert ved en inngangsinformasjon-matrise koblet til avsokergeneratoren og til informasjonslageret for å tilfore informasjon til avsokergeneratoren relativt til hvert koordinat som skal bestemmes for å utfore avsokning langs en avsokingsbane som passer for hver slik koordinat og å tilfore til informasjonslageret de korresponderende nominelle koordinatverdier, en data-maskinanoirdnet og tilpasset til å beregne distansen mellom to sett av bestemte koordinater for derved å oppnå dimensjonen mellom nevnte koordinater, et referanseregister som inneholder den nominelle dimensjonen mellom nevnte bestemte koordinater og en ytterligere komparator anordnet til å sammenligne den beregnede dimensjon med den nominelle dimensjon og tilveiebringe et utgangssignal som indikerer enhver ulikhet mellom disse.

4. Elektro-optisk system som angitt i krav 1, k a r a k t er-risert ved at det istedenfor gjenstanden kan anordnes et referansemonster (18) som kan få sitt bilde projisert på flaten for således å modifisere avsokningsspenningene derved for å korrigere optiske og elektroniske uregelmessigheter i systemet med hensyn til hver koordinat som bestemmes.

5. Elektro-optisk system som angitt i krav 4, karakterisert ved at referansemonsteret omfatter et kalibreringsnettverk (fig. 7) hvis projiserte bilde dekker hele flaten og definerer en referansekoordinat for hver koordinat som skal bestemmes og at en korrigeringskomparator sammenligner koordinatet som skal bestemmes med dets referansekoordinat for derved å generere et feilsignal tilpasset til å modifisere avsoknings-spenningen.

6. Elektro-optisk system som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at en strålesplitter (6) er anordnet til å projisere referansemonsterbildet istedenfor gjenstands-bildet og innbefatter en forste projektor (1,2) anordnet til å rette en belyst kontur av gjenstanden på en side av strålesplitteren for således å projisere en av resultantstrålene på flaten' og en andre projektor (20, 19) anordnet til å rette et belyst bilde av referansemonsteret på den andre siden av strålesplitteren. for således å projisere en av resultantstrålene på flaten.

7. Elektro-optisk system som angitt i krav 1, karakterisert ved at avsokeren dannet av et bildedisektorror hvis flate omfatter en fotokatode, hvor nevnte ror innbefatter vertikale og horisontale deflektorer som er folsomme for avsokningsspenningene.

8. Elektro-optisk system som angitt i krav 3, karakterisert ved at informasjons-matri sen tilveiebringes av datamaskinen, idet nevnte datamaskin inneholder en hukommelse.

9. Elektro-optisk system som angitt i krav 3 eller 8, k a r a k- i terisert ved at matrisen tilforer informasjon til inf ormasjons-lageret vedrorende tillatelige toleranser for koordinatene som skal bestemmes hvorved komparator-utgangssignalet indikerer hvorvidt de bestemte koordinater skal godtas eller avvises.

10. Elektro-optisk system som angitt i krav 9, karakterisert ved at matrisen ytterligere tilforer informasjon til informasjonslageret med hensyn til sorteringsnivåkrite-rier hva angår koordinatvariasjon, hvor komparatorutmatningen indikerer sorteringsnivået til hvilket variasjonen i den bestemte koordinat tilhorer.

11. Elektro-optisk system som angitt i krav 5, karakterisert ved at avsokningen modifiseres ved hjelp av feilsignalet i den grad at koordinatene som oppnås av avsoknings-spenningen overenstemmer med den aktuelle koordinatposisjon for avsokningsåpningen som projiseres på flaten ved hjelp av et null-feilreferansemonster.

12. Elektro-optisk system som angitt i krav 5, karakterisert ved at korrigeringskomparatoren innbefatter en tilbakestilling anordnet til å tilbakestille origo for koordinatene som elektrisk er etablert av avsokeren og avsokergeneratoren for således å overenstemme med origo som er etablert av referansemonsteret.

13. Elektro-optisk system som angitt i krav 12, karakterisert ved at datamaskinen er tilpasset til å etablere kjente distanser fra origo på flaten og tilveiebringe signaler til å forskyve avsokningen slik at den hviler på en nominell posisjon som således bestemmes.

14. Elektro-optisk system som angitt i krav 13, karakterisert ved at datamaskinen videre er tilpasset til å etablere den aktuelle posisjon for den forskjovne avsokning rela-^ -tivt til referanseposisjonen for flaten og tilveiebringer signaler til å korrigere enhver forskjell mellom posisjonene slik det. er nodvendig for kalibrering av slik avsokningsforskyvning.