DE2539391A1

DE2539391A1 - ELECTROOPTICAL SYSTEM FOR CHECKING OBJECTS

Info

Publication number: DE2539391A1
Application number: DE19752539391
Authority: DE
Inventors: Norman G Altmann; Marc G Dreyfus
Original assignee: SSIH Management Services SA
Current assignee: SSIH Management Services SA
Priority date: 1974-09-09
Filing date: 1975-09-02
Publication date: 1976-03-25
Also published as: ATA680075A; DK385675A; ZA755350B; SE402819B; GB1516881A; IL47957A; IL47957A0; BE833177A; AT373070B; NO753068L; SE7509986L; DD120926A5; IE41669B1; FR2284103A1; IT1040003B; NL7509945A; PL104063B1; IE41669L; CH590455A5

Description

DIPL.-INQ. DIETER JANDERDIPL.-INQ. DIETER JANDER

8 MDNCHEN 80(BOGENHAUSEN) KOLBERGER STRASSE 21 Telefon: 089/98 27 048 MDNCHEN 80 (BOGENHAUSEN) KOLBERGER STRASSE 21 Phone: 089/98 27 04

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DR.-INQ. MANFRED BÖNINQDR.-INQ. MANFRED BÖNINQ

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KURFURSTENDAMM tj6 Telefon: 030/883 50 71 Telegramme. Consideration BerlinKURFURSTENDAMM tj6 Telephone: 030/883 50 71 Telegrams. Consideration Berlin

2. September I975 602 DESeptember 2, 1975 602 DE

PatentanmeldungPatent application

der Firmaof the company

SOClETE SUISSE POURSOClETE SUISSE POUR

L'INDUSTRIE HORLOGEREL'INDUSTRIE HORLOGERE

MANAGEMENT SERVICES S.A.MANAGEMENT SERVICES S.A.

96 Rue StampfIi CH 25OO Biel/Schweiz96 Rue StampfIi CH 25OO Biel / Switzerland

"Elektrooptisches System zur Überprüfung von Gegenständen"" Electro-optical system for checking objects n"

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrooptisches System zur Überprüfung von Gegenständen durch Erfassung vonThe invention relates to an electro-optical system for checking objects by detecting

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Postscheckkonto Berlin West Konto 1743 84-100 Berliner Bank AG . Konto 0110921900Postal check account Berlin West Account 1743 84-100 Berliner Bank AG. Account 0110921900

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Koordinaten typischer Teile des Gegenstandes, bestehend aus einem elektrooptischen Abtaster mit einer lichtempfindlichen Fläche und einem Projektor, der ein Bild des Gegenstandes auf die Fläche wirft.Coordinates of typical parts of the object, consisting of an electro-optical scanner with a light-sensitive Surface and a projector that throws an image of the object onto the surface.

Es ist heute üblich, Gegenstände mit extrem großer Geschwindigkeit herzustellen, z. B. tausend Stück pro Minute. Es fehlt jedoch eine Methode, automatisch und akkurat die hergestellten Gegenstände mit der gleichen Geschwindigkeit zu vermessen, um zu prüfen, ob sie genau genug gearbeitet sind.It is common today to move objects at extremely high speeds to manufacture, e.g. B. a thousand pieces per minute. However, it lacks a method that is automatic and accurate to measure the manufactured objects at the same speed to check whether they worked accurately enough are.

Im allgemeinen wird hierzu nicht jeder Gegenstand ausgemessen, vielmehr werden nur Stichproben gemacht. Die bekannten Inspektionsverfahren geben jedoch kein einwandfreies Bild bei hoher Herstellungsgeschwindigkeit. Selbst wenn die Geschwindigkeit, mit der man Stichproben macht, der Hersteilungsgeschwindigkeit in etwa angepaßt ist, ist man nicht sicher, daß jeder Gegenstand in Ordnung ist. Ist aber der jeweils hergestellte Gegenstand von Bedeutung, muß er auch überprüft werden.In general, not every object is measured for this purpose, rather only random samples are taken. The known However, inspection methods do not give a flawless image at high production speeds. Even if the speed with which one makes random samples, the production speed is approximately adjusted, one is not sure, that every object is in order. However, if the item being manufactured is important, it must also be checked will.

Die traditionellen Vorrichtungen zum Ausmessen hergestellter Gegenstände (Mikrometerschrauben, Schublehren, Meßuhren) verlangen einen Kontakt mit dem Gegenstand. Außerdem ist ein eingearbeiteter Mann erforderlich. Ferner ist der Prüfvorgang häufig schwierig durchzuführen und zeitraubend. Die im breiten Umfang verwendeten optischen Komparatoren, mit denen eine Silhouette des Gegenstandes im vergrößerten Maßstab auf einen Schirm projiziert wird, verlangen ebenfalls eingearbeitete Bedienungspersonen. Außerdem unterliegt die Messung Fehler aufgrund von Ermüdungserscheinungen des Bedienenden, Fehlbeurteilungen usw. Die Güte der Messung mittels eines optischen Komparators ist durch die FähigkeitThe traditional devices for measuring manufactured items Objects (micrometer screws, callipers, dial gauges) require contact with the object. Also is a trained man required. Furthermore, the testing process is often difficult to perform and time consuming. the widely used optical comparators with which a silhouette of the object in magnified Scale is projected onto a screen, also require trained operators. In addition, the Measurement Errors due to operator fatigue, misjudgments, etc. The quality of the measurement using an optical comparator is by the ability

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der Bedienungsperson begrenzt, das Bild auf dem Schirm zu erkennen und unter Berücksichtigung eines Referenzbildes auszuwerten.limits the operator to the image on the screen recognize and taking into account a reference image to evaluate.

Hin die Grenzen, die durch den Menschen gegeben sind, auszuschalten, sind elektronische Abtastvorrichtungen entwickelt worden. Einige von diesen weisen eine elektrooptische Vorrichtung auf, z. B. eine Vidicon-Röhre oder eine BiIdzerlegerröhre. Diese Röhren besitzen empfindliche Kathoden und ermöglichen die Abtastung eines Bildes eines Gegenstandes, der auf die Kathode projiziert wird. Sie erzeugen ein Ausgangssignal, das die Dimension des Bildes und damit des Gegenstandes wiederspiegelt. Diese Vorrichtungen besitzen folgende Vorteile:To switch off the limits that are given by man, electronic scanners have been developed. Some of these exhibit an electro-optic Device on, e.g. B. a Vidicon tube or a picture decomposition tube. These tubes have sensitive cathodes and allow an image of an object to be scanned, which is projected onto the cathode. They generate an output signal that reflects the dimension of the image and therefore the The object. These devices have the following advantages:

A. Die Dimensionen werden an einem Ort abgegriffen, der von dem auszumessenden Gegenstand entfernt ist; eine Berührung des Gegenstandes ist also nicht erforderlich.A. The dimensions are taken from a location remote from the item being measured; a touch of the item is therefore not required.

B. Es können Dimensionen erfaßt werden, die nicht leicht zugänglich sind.B. Dimensions can be captured that are not easily accessible.

C. Spezielle Dimensionen können mit sehr hoher Geschwindigkeit gemessen werden.C. Special dimensions can be measured at a very high speed.

D. Da nicht die Notwendigkeit besteht, den GegenstandD. Since there is no need to use the subject

in seiner Lage zu verändern, um verschiedene Koordinaten zu erfassen, fallen Totzeiten zwischen den Messungen fort. Die Zeit, die erforderlich ist, um von dear einen Koordinaten auf die nächsten umzuschalten, ist allein begrenzt durch die Zeit, die das System zum Erfassen der Kooridnaten benötigt. Diese liegt in der Größenordnung von einigen Mikr ο s ekund en.in its position to change to different coordinates to detect, there are no dead times between measurements. The time it takes to dear a coordinates Switching to the next is only limited by the time the system needs to record the coordinates. This is on the order of a few microseconds.

E. Die Präzision der Messung ist unabhängig von der GrößeE. The precision of the measurement is independent of the size

des Gegenstandes. Variationen in der Größe des Gegenstandesof the item. Variations in the size of the item

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werden dadurch kompensiert, daß man die Vergrößerung des optischen Systems entsprechend ändert.are compensated by changing the magnification of the optical system accordingly.

Trotz dieser Vorteile haben die elektrooptischen Systeme der bekannten Art keinen nennenswerten Erfolg in der Praxis gehabt, dies deshalb, weil sie nicht akkurat genug messen. Das ist darauf zurückzuführen, daß Verzerrungen in den elektrooptischen Kreisen und Hichtlinearitäten in den elektronischen Elementen und in der Optik nicht kompensiert werden.Despite these advantages, the electro-optical systems of the known type have not had any success worth mentioning in practice, because they do not measure accurately enough. This is due to the fact that distortions in the electro-optical circuits and nonlinearities in the electronic elements and optics are not compensated.

In einem idealen Abtastsystem ohne jegliche Verzerrungen durch die Optik und die sonstigen Elemente und mit der Möglichkeit, die Arbeitszeit beliebig zu verkleinern, ohne daß ein störendes Rauschen und andere Störeinflüsse auftreten, kann man die fraglichen Dimensionen mit der gewünschten Genauigkeit messen. Bei einem praktisch vorhandenen System treten aber unvermeidlich Verzerrungen, Fehler und Rauscherscheinungen auf, was selbstverständlich die Genauigkeit der Messung reduziert.In an ideal scanning system without any distortion from the optics and other elements and with the possibility of to reduce the working time as desired without disturbing noise and other disturbing influences, one can measure the dimensions in question with the desired accuracy. With a practically existing system however, distortions, errors and noise appear inevitably, which of course affects the accuracy the measurement is reduced.

Im US-Patent 3 854- 822 ist ein elektrooptisch.es System offenbart, bei dem die Verzerrungen und Zweideutigkeiten in der Messung im wesentlichen eliminiert sind. Dieses System ermöglicht die Messung der Dimensionen von Gegenständen mit sehr großer Genauigkeit.In U.S. Patent 3,854-822, an electro-optical system is disclosed, in which the distortions and ambiguities in the measurement are essentially eliminated. This system enables the measurement of the dimensions of objects with very great accuracy.

Die vorliegende Erfindung löst das Problem in etwas anderer Art und Weise.The present invention solves the problem in a somewhat different way.

In dem US-Patent 3 854 822 erfolgt die Messung mit Hilfe eines elektronischen Abtasters, bei dem der elektronische Abtaster jeweils den Abstand zwischen einander gegenüberliegender Kanten des Gegenstandes bestimmt, und zwar nach ArtIn US Pat. No. 3,854,822, the measurement is made with the aid an electronic scanner, in which the electronic scanner is the distance between each other opposite Edges of the object determined, according to Art

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eines mechanisch arbeitenden Stechzirkels.a mechanically working compass.

Beim Gegenstand der Erfindung tastet der Abtaster den Bereich der Kante ab, dessen Koordinaten bestimmt werden sollen.In the subject matter of the invention, the scanner scans the area of the edge whose coordinates are to be determined.

Erfindungsgemäß wird im wesentlichen vorgeschlagen, ein elektrooptisches Abtastsystem vorzusehen, bei dem die Abtastung dadurch erfolgt, daß man die Koordinaten der fraglichen Kante des abzutastenden Gegenstandes erfaßt.According to the invention it is proposed essentially a to provide an electro-optical scanning system in which the scanning is carried out by taking the coordinates of the Detected edge of the object to be scanned.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Meßsystem der oben beschriebenen Art vorzusehen, das eine größere Genauigkeit für die Messung erzielt, ohne daß die Herstellungsgeschwindigkeit reduziert werden müßte. Bei einem Abtastverfahren, bei dem der Abtastpunkt nach Art eines Stechzirkels arbeitet, muß der Abtastpunkt eine große Strecke durchlaufen, in welcher kein interessierender Punkt liegt. Indem man von diesem Prinzip abrückt, ist es möglich, die Zeit zu reduzieren, die für die Abtastung gebraucht wird. Ein System mit hoher Informationsdichte ermöglicht also zahlreiche Widerholungen und ermöglicht eine Integration der Daten. Man erhält auf diese Weise einen statistischen Mittelwert und reduziert den Rauschpegel, ohne die Meßgeschwindigkeit erhöhen zu müssen.It is an object of the invention to provide a measurement system as described above To provide a way that achieves greater accuracy for the measurement without reducing the manufacturing speed would have to be reduced. In a scanning method in which the scanning point works like a divider, the sampling point must traverse a large distance in which there is no point of interest. By going from Moving away from this principle, it is possible to reduce the time required for scanning. A system with a high information density thus enables numerous repetitions and enables the data to be integrated. In this way, a statistical mean value is obtained and the noise level is reduced without reducing the measurement speed to have to increase.

Erfindungsgemäß tastet also der Abtastpunkt nur die Nachbarschaft der Kante bzw. Ecke ab, deren Koordinaten bestimmt werden sollen. Bei einem typischen Beispiel ist die Kantentoleranz größenordnungsmäßig einige Tausendstel Inch innerhalb eines Bereiches, der etwa zwischen 0,100 und 0,500" liegt. Bei dem erwähnten anderen Verfahren muß der Abtastpunkt die gesamte Strecke, die interessiert, also 0,100 oder 0,500", abtasten.According to the invention, the scanning point only scans the neighborhood of the edge or corner whose coordinates are determined should be. In a typical example, the edge tolerance is on the order of a few thousandths of an inch within of a range which is approximately between 0.100 and 0.500 ". In the other method mentioned, the sampling point scan the entire distance that is of interest, i.e. 0.100 or 0.500 ".

Gemäß dem anmeldungsgemäßen Verfahren braucht der AbtastpunktAccording to the method according to the application, the sampling point needs

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DIPL-INO- DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQDIPL-INO- DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ

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nur den Bereich, in dem die Kanten bzw. Ecke erwartet werden, zu überstreichen, das ist normalerweise ein Bereich von nicht mehr als 0,005". Wenn die Kante bzw. Ecke nicht innerhalb dieses Bereiches gefunden wird, weist das Teil einen Fehler auf (anstatt 100 bis 500 Einheiten von 0,001" zu durchlaufen wie bei der Stechzirkelmessung läßt man den Abtastpunkt nur zehnmal diese Einheiten durchlaufen, was eine Reduzierung der Abtastzeit um einen Faktor mit sich bringt, der zwischen 10 und 50 liegt).only to pass over the area in which the edges or corners are expected, this is usually an area of no more than 0.005 ". If the edge or corner is not found within this range, the part has an error (instead of going through 100 to 500 units of 0.001 "as in the case of the divider measurement, the The sampling point only traverses these units ten times, which results in a reduction in the sampling time by a factor which is between 10 and 50).

Die zulässigen Toleranzen können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren reduziert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jede Messung sehr häufig (z. B. 50mal) wiederholt werden (je nach dem gewünschten Genauigkeitsgrad). Daraus wird ein Mittelwert integriert, der entsprechend genau ist. Für die Praxis gilt, daß ohne Vergrößerung der Meßzeit das erfindungsgemäße System ein wesentlich besseres Auflösungsvermögen (z. B. drei- bis zehnmal) verglichen mit der "Stechzirkeimethode" besitzt, wobei außerdem die Genauigkeit beachtlich gesteigert werden kann.The permissible tolerances can be reduced in the method according to the invention. In the method according to the invention each measurement can be repeated very often (e.g. 50 times) (depending on the desired degree of accuracy). A mean value is integrated from this, which is correspondingly accurate. In practice it applies that without enlarging the Measurement time the system according to the invention has a significantly better resolution (e.g. three to ten times) compared with the "Zirconian method", in which case the accuracy can also be increased considerably.

Erfindungsgemäß wird ferner vorgeschlagen, daß häufig bzw. ständig während der Messung geeicht wird, und zwar so, daß man ohne das Eichgitter auskommt, das in dem erwähnten US-Patent offenbart ist. Auf diese Weise wird der optische Aufbau vereinfacht und das Verfahren beschleunigt (in der Praxis z. B. um den Faktor 2).According to the invention it is also proposed that calibration is carried out frequently or continuously during the measurement, in such a way that one can do without the calibration grid disclosed in the aforementioned US patent. This way the optical Structure simplified and the process accelerated (in practice e.g. by a factor of 2).

Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, ein System der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die ausgeführten Messungen und die Eichungen, die für diese Messungen durchgeführt werden, individuell mittels eines gespeicherten Digitalprogrammes gesteuert werden, wobei unter dem Einfluß diesesIt is also an object of the invention to provide a system of the above Way of creating in which the measurements carried out and the calibrations carried out for these measurements are controlled individually by means of a stored digital program, under the influence of this

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DIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQDIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

Programms Messungen innerhalb des Bildfeldes irgendwo durchgeführt werden können.Program measurements can be carried out anywhere within the image field.

In einem System gemäß der Erfindung speichert das Digitaiprogramm für jeden Gegenstand die Sollkoordinaten der Dimensionen, die gemessen werden sollen, und die zulässigen Toleranzen. Das Erogramm bestimmt ferner "go" oder "no-go" des Systems, was "Annahme" oder "Ablehnung" des Gegenstandes bedeutet. Auch kann das Programm so eingestellt werden, daß die Gegenstände in Abhängigkeit der erreichten Toleranzen sortiert werden.In a system according to the invention, the digital program stores the nominal coordinates of the for each object Dimensions to be measured and the allowable tolerances. The program also determines "go" or "no-go" of the system, which means "acceptance" or "rejection" of the item. The program can also be set so that the objects are sorted depending on the tolerances achieved.

Die Zahl der Dimensionen, die bei einem bestimmten Gegenstand gemessen werden können, ist allein durch die Kapazität des Speichers, der das Programm enthält, begrenzt. Die Vorrichtung kann so programmiert sein, daß der Gegenstand angenommen wird, wenn alle Dimensionen innerhalb der festgelegten Toleranzen liegen,und zurückgewiesen wird, wenn mindestens eine Dimension außerhalb der zulässigen Toleranz liegt. Dabei kann ein Signal erzeugt werden, das anzeigt, welche Dimension nicht in Ordnung ist. Das Signal kann auch dazu benutzt werden, den Gegenstand entsprechend den nicht akzeptierten Dimensionen zu sortieren.The number of dimensions that can be measured in a given item is determined by capacity alone of the memory that contains the program. The device can be programmed so that the object accepted if all dimensions are within the specified tolerances and rejected if at least one dimension is outside the permissible tolerance. A signal can be generated that indicates which dimension is wrong. The signal can also be used to signal the object according to the not to sort accepted dimensions.

Mit Hilfe gespeicherter Teilprogramme kann man Standardmehrfachmessungen durchführen^ so kann man beispielsweise mittels eines Teilprogramms die Durchmesser aller Löcher eines Gegenstandes ausmessen. Mittels eines weiteren Teiiprogrammes kann man dann die Krümmungen dieser Löcher erfassen. Die Übereinstimmungen der Löcher mit irgendeiner anderen Form, die als Referenzform dient, kann schließlich durch ein weiteres Teilprogramm erfaßt werden. Auch die Konzentrizität gewisser Teile kann mittels eines TeilprogrammsStandard multiple measurements can be carried out with the help of stored part programs perform ^ so you can, for example, use a part program to determine the diameter of all holes measure an object. By means of another partial program one can then detect the curvatures of these holes. The matches of the holes with any one Another shape, which serves as a reference shape, can finally be recorded by a further part program. Also the Concentricity of certain parts can be determined by means of a part program

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DIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINODIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINO PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

gemessen werden. Der Teilkreisdurchmesser von Stirnzahnrädern oder sonstiger Gewindeteile, der Abstand der Zähne gefräster Teile usw. können ebenfalls auf dem beschriebenen Wege erfaßt werden.be measured. The pitch circle diameter of spur gears or other threaded parts, the distance between the teeth Milled parts etc. can also be recorded in the way described.

Es können Abtastmodelle geschaffen werden, die optimale Werte für die verschiedenen Größen, z. B. den Radius von Öffnungen oder die Lage des Mittelpunktes von Krümmungen, aufweisen. Zu diesem Zweck kann das System die Positionen der Mittelpunkte bestimmen und dann von diesen Positionen die Lagen anderer Punkte erfassen.Sampling models can be created which have optimal values for the various sizes, e.g. B. the radius of openings or the position of the center of curvatures. For this purpose, the system can change the positions determine the center points and then record the positions of other points from these positions.

Es ist notwendig, daß ein festes und präzises Verhältnis zwischen den Spannungen, die zum Steuern des Abtastgenerators benötigt werden, und den Wegen, die der Abtastpunkt beschreibt, vorliegt. Auf diese Weise kann man anhand der Spannungen, die augenblickliche Lage des Abtastpunktes erfassen. Die Ertastung einer Kante, was gleichbedeutend damit ist, daß der Abtastpunkt das Bild der Kante auf dem Schirm kreuzt, führt zu einem Abfragen des Kreises, der die Steuerspannungen für den Abtastgenerator erzeugt. Auf diesem Wege erhält man die Koordinaten der Kante.It is necessary that there be a fixed and precise relationship between the voltages used to control the sampling generator are required, and the paths that the sampling point describes is available. In this way one can use the tensions, record the current position of the scanning point. Sensing an edge, which is equivalent to that the scanning point crosses the image of the edge on the screen, leads to an interrogation of the circle that contains the control voltages generated for the sampling generator. In this way the coordinates of the edge are obtained.

Das System kann verschiedene Funktionen erfüllen. Beispielsweise können folgende zwei Funktionen gleichzeitig oder unabhängig voneinander durchgeführt werden:The system can fulfill various functions. For example, the following two functions can be performed simultaneously or independently be carried out from each other:

A. Treffen von Entscheidungen, ob die Gegenstände angenommen, abgelehnt und/oder sortiert werden.A. Make decisions about whether to accept, reject, and / or sort the items.

B. Liefern von vollständigen Daten, die die gemessenen Werte der Gegenstände dokumentieren. Die Meßvorrichtung und der Komputer, eingerichtet für ein solches Programm, könnenB. Providing complete data documenting the measured values of the objects. The measuring device and the Computers set up for such a program can

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DIPL-INO- DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINCDIPL-INO- DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINC PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

die Dimensionen und die Toleranzen bzw. die Toleranz-Trends, die im Verlauf der Herstellung der Teile auftreten, bestimmen und beeinflussen. Die Daten, die sich bei einer solchen Analyse ergeben, können zum Steuern der Herstellungsvorrichtung benutzt werden. Sie können ferner Auskunft darüber geben, ob ein Werkzeug geändert oder repariert werden muß.the dimensions and the tolerances or the tolerance trends, determine and influence that occur in the course of the manufacture of the parts. The data that is in a such analysis can be used to control the manufacturing apparatus. You can also Provide information on whether a tool needs to be changed or repaired.

Wenn zusammengesetzte Gegenstände durchgemessen werden sollen, ist zu beachten, daß dann gewisse Maße verdeckt sein können. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die zusammengesetzten Gegenstände im teilweise zusammengesetzten Zustand vermessen werden.If composite objects are to be measured, it should be noted that certain dimensions can then be covered. For this reason it is proposed according to the invention that the assembled objects in the partially assembled Condition to be measured.

Das erfindungsgemäße System weist einen elektrooptischen Abtaster, z. B. eine Bildröhre mit einer Photokathode, auf, auf die das Bild des Gegenstandes, der vermessen werden soll, projiziert wird. Die Abtastspannung für die Röhre wird von einem Generator erzeugt.The system according to the invention comprises an electro-optical scanner, e.g. B. a picture tube with a photocathode, onto which the image of the object to be measured is projected. The scanning voltage for the tube is from generated by a generator.

Es wird nur jeweils eine Kante bzw. Ecke abgetastet, um dadurch die X-Y Koordinaten zu erhalten.Only one edge or corner is scanned at a time in order to obtain the X-Y coordinates.

Es sind erfindungsgemäß Mittel zum Eichen vorgesehen, die ein Eichgitter umfassen. Dieses wird erfindungsgemäß anstelle des zu messenden Teils auf die Photokathode abgebildet. Auf diese Weise kann die Abtastspannung geändert werden, um optische und elektronische Nichtlinearitaten des Systems zu kompensieren. Die Messung des Gitters kann erfindungsgemäß periodisch wiederholt werden, um auf diesem Wege eine Korrekturmatrix zu erhalten. Die Messung des Gitters kann aber auch vor jeder Messung eines Gegenstandes erfolgen, umAccording to the invention, means for calibration are provided which comprise a calibration grid. According to the invention, this is instead of the part to be measured is mapped onto the photocathode. In this way the scanning voltage can be changed to to compensate for optical and electronic non-linearities of the system. The measurement of the grid can according to the invention be repeated periodically in order to obtain a correction matrix in this way. The measurement of the grid can but also take place before each measurement of an object in order to

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Drifterscheinungen zu erfassen.To detect drift phenomena.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:Further details of the invention emerge from the drawing in connection with the following description. In the drawing show:

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung;1 schematically shows an embodiment according to the invention;

Fig. 2 ein Blockdiagramm des elektronischen Systems;Figure 2 is a block diagram of the electronic system;

Fig. 3 das Bild eines Gegenstandes auf dem Schirm der Abtastvorrichtung; 3 shows the image of an object on the screen of the scanning device;

Fig. 4A eine Abtastlinie in vergrößertem Maßstab;Fig. 4A is a scan line on an enlarged scale;

Fig. 4B den Spannungsverlauf, der zur Erzeugung der Abtastlinie gemäß Figur 4iA erförderlich ist;Fig. 4B shows the voltage profile used to generate the scan line according to Figure 4iA is necessary;

Fig. 5 das Bild des Gegenstandes, der auch in Figur 3 abgebildet ist, und das Bild einer Karte, auf der die einzelnen Dimensionen aufgetragen werden;FIG. 5 shows the image of the object which is also shown in FIG is, and the image of a map on which the individual dimensions are plotted;

Fig. 6 eine typische Messung gemäß einem Teilprogramm; Fig. 7 ein Eichgitter;6 shows a typical measurement according to a partial program; 7 shows a calibration grid;

Fig. 8A - 8G die Art und Weise, wie gewisse Teildimensionen mittels Teilprogramme überprüft werden;Figures 8A-8G show the manner in which certain sub-dimensions are checked by means of partial programs;

Fig. 9-A. - 9C die Art und Weise_;wie der Radius einer KrümmungFigure 9-A. - 9C the way _; like the radius of a curvature

und der Mittelpunkt der Krümmung mittels Teilprogramme bestimmt werden;and the center of the curvature are determined by means of part programs;

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Pig. 10 eine Abtastanordnung zum Erfassen sich bewegender Teile;Pig. 10 a scanning arrangement for detecting moving parts;

Pig· ΉA - 11E die Beleuchtungsverhältnisse um ein bestimmtes Teil zu erfassen undPig · ΉA - 11E the lighting conditions around a certain Capture part and

Pig. 12 eine Vorrichtung zum Erfassen der Dicke eines transparenten Objekts.Pig. 12 a device for detecting the thickness of a transparent object.

In Pigur 1 ist schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, mit der ein Gegenstand 3 abgetastet werden kann, und zwar in der Weise, daß Informationen abgegeben werden, welche es gestatten, die interessierenden Abmessungen des Gegenstandes zu erfassen. Der Gegenstand ist maschinell hergestellt, rechteckförmiger Gestalt und mit einem Tab an der oberen Kante versehen.Pigur 1 schematically shows a device according to the invention with which an object 3 is scanned can be, in such a way that information is given which allows the interested To record dimensions of the object. The item is machine made, rectangular in shape and provided with a tab on the upper edge.

Der Gegenstand 3 wird von dem Licht einer Lichtquelle 1, das mittels einer Linse 2 gebündelt wird, beleuchtet. In Strahlrichtung hinter dem Gegenstand 3 befindet sich eine Photokathode einer Abtastvorrichtung 11. Die Kontur des Gegenstandes 3 wird auf dieser Photokathode abgebildet. Das Lichtbündel, welches durch die Strahlen 4 und 5 begrenzt wird, gelangt in eine Linse 7 und verläßt diese zwischen den Strahlen 8 und 9. Auf diese Weise entsteht ein Bild 10 auf der Photokathode, die Teil eines Photovervielfach ers ist.The object 3 is illuminated by the light from a light source 1, which is focused by means of a lens 2. In A photocathode of a scanning device 11 is located behind the object 3 in the direction of the beam. The contour of the object 3 is imaged on this photocathode. The bundle of light, which through the rays 4 and 5 is limited, enters a lens 7 and leaves it between the rays 8 and 9. In this way, a Image 10 on the photocathode which is part of a photomultiplier ers is.

Zwischen dem Gegenstand 3 und der Linse 7 befindet sich eine geneigt angeordnete haibdurchlässige Platte 6. Ein Teil der Strahlen läuft in der beschriebenen Art und Weise durch diese Platte hindurch, ein Teil derselben wird reflektiert, ohne weiter eine Rolle zu spielen. Anstelle der Platte 6Between the object 3 and the lens 7 there is an inclined semi-permeable plate 6. A part of the Rays pass through this plate in the manner described, part of it is reflected, without further playing a role. Instead of plate 6

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DtPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQDtPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

kann auch ein Doppelprisma mit haibdurchlässiger Hypotenuse vorgesehen sein. Eine halbdurchlässige Platte ist mitunter ungeeignet, weil diese Lichtreflexe oder Astigmatismuserscheinungen erzeugt, wenn man nicht mit parallelem Licht arbeitet.can also be a double prism with a semi-permeable hypotenuse be provided. A semi-permeable plate is sometimes unsuitable because these light reflections or astigmatism phenomena generated when one does not work with parallel light.

Ferner ist eine Lichtquelle 20 vorgesehen, deren Licht teilweise mittels einer Linse 19 ^auf ein Gitter 18 geworfen wird. Von dort gelangt das durch die Strahlen 16 und 17 begrenzte Lichtbündel auf die Rückseite der Platte 6. Wenn die Lampe 1 ausgeschaltet und die Lampe 20 angeschaltet ist, wird das Gitter 18, das mit vertikalen und horizontalen Linien gleicher Abstände versehen ist, auf der Photokathode abgebildet. Further, a light source 20 is provided, the light is partially thrown by a lens 19 ^a uf a grid 18th From there, the light beam limited by the rays 16 and 17 reaches the rear of the plate 6. When the lamp 1 is switched off and the lamp 20 is switched on, the grid 18, which is provided with vertical and horizontal lines of equal spacing, is on the photocathode pictured.

Der Photovervielfacher ist vorzugsweise ein solcher, der das Bild zerlegt, siehe US-Patent 3 593 286. Bei diesem sendet die Photokathode entsprechend dem auftreffenden Licht Photoelektronen aus, die auf die Ebene einer definierten öffnung fallen. Dort befindet sich ein Elektronenvervielfacher und ein Ablenksystem, das so arbeitet, das die verschiedenen Abschnitte des Bildes nacheinander untersucht werden.The photomultiplier is preferably one that decomposes the image, see U.S. Patent 3,593,286. In this one sends the photocathode according to the incident light Photoelectrons from falling on the plane of a defined opening. There is an electron multiplier there and a deflection system which operates to sequentially examine the various portions of the image will.

Der Photovervielfacher ist mit Ablenkwicklungen ausgerüstet, und zwar einer Ablenkwicklung für die vertikale Ablenkung und einer weiteren Ablenkwicklung für die horizontale Ablenkung. Schließlich ist eine Fokussierwicklung vorgesehen. Ein Generator 12 liefert den Strom zu den Ablenkwicklungen. Ein Generator 13 liefert den Strom für die Fokussierwicklung. Eine Hochspannungsquelle 14 erzeugt die Siergie für den Photovervielfacher. Der Ausgang des Abtasters ist mit einem Verstärker und Wellenformer 15 verbunden, dessen AusgangThe photomultiplier is equipped with deflection windings, namely a deflection winding for vertical deflection and another deflection winding for horizontal deflection. Finally, a focusing winding is provided. A generator 12 supplies power to the deflection windings. A generator 13 supplies the current for the focusing winding. A high voltage source 14 generates the Siergie for the Photomultiplier. The output of the sampler is connected to an amplifier and wave shaper 15, the output of which

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die Informationen abgibt, die die Bestimmung desjenigen Zeitpunktes ermöglichen, in welchem der Abtastpunkt die zu erfassende Kante der Silhouette des Gegenstandes 3 oder eine Linie des Gitters 18 erfaßt, je nachdem welche Lichtquelle 1 oder 20 eingeschaltet ist.outputs the information that enables the determination of the point in time at which the sampling point the to be detected edge of the silhouette of the object 3 or a line of the grid 18 detected, depending on which Light source 1 or 20 is switched on.

In Figur 2 ist in Form eines Blockschaltbildes das elektronische System veranschaulicht. Der Ausgang des Abtasters 11 ist mit einem Vorverstärker 15 und einem Wellenformer 16 verbunden, der Start- und Stoppimpulse an einen Zeitgeber 17 liefert, welcher während seiner Einschaltzeit Impulse in konstanten Abständen erzeugt.The electronic system is illustrated in the form of a block diagram in FIG. The output of the sampler 11 is connected to a preamplifier 15 and a wave shaper 16 which sends start and stop pulses to a timer 17 delivers, which generates pulses at constant intervals during its switch-on time.

Der Ausgang des Zeitgebers I7 ist über einen Steuerkreis 28, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird, mit einem Zähler 26 für die X-Koordinate und einem Zähler 27 für die Y-Koordinate verbunden. Diese Zähler beaufschlagen Digital-Analog (D/A-)¥andler 24· und 25. Das Ausgangssignal derselben ist proportional zu der Zahl.der in sie eingegebenen Impulse. Jeder Impuls des Zeitgebers rückt also einen Zähler um eine Stufe vor und bewirkt einen Anstieg des Ausgangswertes des D/A-Wandlers um eine Stufe.The output of the timer I7 is via a control circuit 28, whose function is described below, with a counter 26 for the X coordinate and a counter 27 for the Y coordinate connected. These counters act on digital-to-analog (D / A) converters 24 and 25. The output signal of the same is proportional to the number of pulses entered into it. Each pulse of the timer thus advances one counter by one Step forward and causes the output value of the D / A converter to rise by one step.

Die Ausgänge der Wandler 24 und 25 sind mit Verstärkern 20 und 21 verbunden. In den Verstärker 20 werden weitere Signale eingespeist, die von einem D/A-Wandler 32 kommen. Dieser erhält sein Digitalsignal von einem komputergesteuerten Speicherregister 31. Der Verstärker 21 erhält zusätzliche Signale von einem D/A-Wandler 23, dessen Digitalsignal von einem komputergesteuerten Speicherregister 22 kommt. Mittels der zusätzlich eingespeisten Signale werden die Startpositionen der X- bzw. Y-Abtastungen bewirkt.The outputs of converters 24 and 25 are connected to amplifiers 20 and 21. In the amplifier 20 are further signals fed from a D / A converter 32. This receives its digital signal from a computer-controlled storage register 31. The amplifier 21 receives additional Signals from a D / A converter 23, the digital signal of which comes from a computer-controlled storage register 22. Means the additionally fed-in signals cause the start positions of the X and Y scans.

Das beschriebene System funktioniert folgendermaßen:The system described works as follows:

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Wenn das Komputerprogramm die Messung der "nächsten" Dimension initiiert, liest der Komputer zunächst die Startkoordinaten für die Abtastung dieser Dimension heraus. Diese werden in das "X"-Register 31 und das "Y"-Register 22 gegeben, um über diese die Wandler 32 und 23 zu beaufschlagen und auf diese Weise den Beginn der Abtastung zu bewirken. Danach kann der Zeitgeber 17 Signale an den "X"-Zähler 26 und den "Y"-Zähler 27 über den Kreis 28 geben, so daß die Abtastung schrittweise abläuft.When the computer program initiates the measurement of the "next" dimension, the computer first reads the Start coordinates for the scanning of this dimension. These are in the "X" register 31 and the "Y" register 22 is given to the converter 32 and 23 and in this way to cause the start of scanning. Thereafter, the timer 17 Signals to the "X" counter 26 and the "Y" counter 27 via enter the circle 28 so that the scanning takes place gradually.

Figur 3 zeigt eine typische Abtastung eines Bildes 10 eines Gegenstandes, wobei nur eine horizontale Abtastbewegung erforderlich ist. In Figur 4-A ist der in Figur gestrichelt umrandete Teil vergrößert dargestellt. Der Abtastpunkt läuft von den Punkt X1-Y1 zum Punkt X2-Y1, wobei der zuletzt erwähnte Punkt der interessierende Punkt ist, dessen Koordinaten bestimmt werden. Der X-Teil der Abtastung ist in Figur 4B dargestellt: Die Ablenkspannung Vs startet bei X1 und verändert sich solange, bis die interessierende Kante bzw. Ecke getroffen ist. Die Spannung hat dann die Strecke ^X durchlaufen; der !Treffpunkt ist X2. Der Abtastprozeß wird nun gestoppt. Der entsprechende Wert im Zähler 26, der dem 4X entspricht, wird über ein 'idX^Register 29 an den Komputer gegeben. Eine ähnliche Abtastung erfolgt für die Y-Koordinate: Der entsprechende ^Y-Wert wird Über ein "4Y"-Register 30 an den Komputer gegeben. Im vorliegenden Fall ist allerdings 4Y = O.FIG. 3 shows a typical scan of an image 10 of an object requiring only one horizontal scanning movement. In Figure 4-A is that in Figure Part surrounded by dashed lines is shown enlarged. The scanning point runs from point X1-Y1 to point X2-Y1, where the last mentioned point is the point of interest whose coordinates are being determined. The X part of the Sampling is shown in Figure 4B: The deflection voltage Vs starts at X1 and changes until the edge or corner of interest is hit. The voltage has then traversed the distance ^ X; the! meeting point is X2. The scanning process is now stopped. The corresponding value in counter 26, which corresponds to the 4X, is via a 'idX ^ Register 29 given to the computer. A similar Scanning takes place for the Y coordinate: The corresponding ^ Y value is given to the computer via a "4Y" register 30. In the present case, however, 4Y = O.

Indem man die Signale des Zeitgebers 17 entweder in den "X"-Zähler 26 oder den "Y"-Zähler 27 gibt, kann eine horizontale oder vertikale Abtastung erfolgen. TJm eine schräge Abtastung zu erhalten, ist es erforderlich, beide Zähler zu be-By having the signals of the timer 17 in either the "X" counter 26 or the "Y" counter 27 there can be a horizontal or vertical scanning. To obtain an oblique scan, it is necessary to load both counters

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aufschlagen und je nachdem das Verhältnis der Impulszahlen, welche die beiden Zähler beaufschlagen, zu variieren. Das wird mit Hilfe des Kreises 28 erreicht. Dieser wird durch den Komputer gesteuert. Er erhält Informationen, die dem Winkel entsprechen, um den der Abtastpunkt abgelenkt werden soll.hit and depending on the ratio of the pulse numbers, which act on the two counters to vary. This is achieved with the help of circle 28. This is going through controlled the computer. He receives information that the Correspond to the angle by which the scanning point is to be deflected.

Nachdem die Information für die Anfangsposition der Abtastung und für die Abtastbewegung in den "X"-Verstärker 20 und den "Y"-Verstärker 21 gegeben worden ist, wird ein entsprechender Strom durch die "Xⁿ-Ablenkwicklung und ein entsprechender Strom durch die "Y"-Ablenkwicklung geschickt. Diese Ströme werden in Stufen 18 bzw. 19 erzeugt. Die Abtasteinrichtung erzeugt dann den Abtastpunkt, der in einem geeigneten Punkt beginnt und in der gewünschten Richtung läuft, bis er eine Kante oder Ecke trifft. Die Ausgangsinformation, welche die Werte der getroffenen Ecke bzw. Kante enthält, wird durch den Verstärker 15 und den Umformer 16 geschickt. Letzterer bewirkt dann das Anhalten des Zeitgebers 17, wobei entsprechende Werte dann in den Zählern 26 und 27 enthalten sind.After the information for the initial position of the scanning and for the scanning movement has been given to the "X" amplifier 20 and the "Y" amplifier 21, a corresponding current is fed through the "X ⁿ deflection winding and a corresponding current through the" Y "deflection winding. These currents are generated in stages 18 and 19. The scanning device then generates the scanning point, which begins at a suitable point and runs in the desired direction until it hits an edge or corner Contains values of the corner or edge hit, is sent through the amplifier 15 and the converter 16. The latter then causes the timer 17 to stop, with corresponding values then being contained in the counters 26 and 27.

Figur 5 zeigt im einzelnen wie das Bild 10 des Gegenstandes abgetastet wird, d.h. wie die Koordinaten der acht Eckpunkte gefunden werden. Der Abtastpunkt wird auf die Bereiche A-B, C-D, E-F, ..., 0-P gelenkt. Die Bedienungsperson kann sich einer Karte bedienen, wie sie in Figur 5 dargestellt ist. Auf dieser Karte ist jede Abtastung, mit der man eine Kante finden will, die den Eckkoordinaten zugeordnet ist, mit einem Buchstaben, nämlich A bis P, bezeichnet. Dann werden die Koordinaten der Abtastschnittpunkte ausgewählt.Figure 5 shows in detail how the picture 10 of the object is scanned, i.e. how the coordinates of the eight corner points are found. The sampling point is applied to areas A-B, C-D, E-F, ..., 0-P steered. The operator can operate a card as shown in FIG. On this map there is every scan with which you get an edge wants to find, which is assigned to the corner coordinates, designated with a letter, namely A to P. Then will the coordinates of the scan intersections are selected.

Die Größe des Anstieges, die erforderlich ist, um den Abtastpunkt vom Ausgangswert (O) zu einer Abtastposition 0+ oder O- zu bringen, kann als einzige Zahl auf die Karte ge-The amount of slope required to move the sample point from the initial value (O) to a sample position 0+ or O- can be the only number on the card.

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Abaway

schrieben werden. Auch kann eine gesonderte Spalte auf der Karte eingerichtet werden für (jeden der Anstiege, so daß die Abtastbewegung für ο ede Koordinate optimiert werden kann.be written. A separate column can also be set up on the map for (each of the climbs so that the scanning movement can be optimized for ο every coordinate.

Die Karte muß auch die zulässigen Toleranzen in X- und Y-Richtung auswerfen. Ferner muß sie das Komputerteilprogramra enthalten, das für die zu erfassende Dimension erforderlich ist, und schließlich muß sie das Dispositionsteilprogramm enthalten. Letzteres bewirkt eine Entscheidung, wie die Gegenstände sortiert werden sollen. In vielen Fällen handelt es sich dann einfach um eine Entscheidung bezüglich Annahme oder Ablehnung des Teils. Es kann aber auch sein, daß eine Sortierung erfolgen soll bezüglich der Größe und der Art des Fehlers. Schließlich ist es denkbar, daß die verschiedenen Fehler ausgedruckt werden.The card must also eject the allowable tolerances in the X and Y directions. In addition, it must run the computer part program that is required for the dimension to be recorded, and finally it must be contained in the disposition subprogram contain. The latter causes a decision on how the items should be sorted. In many cases it is simply a decision to accept or reject the part. But it can also be that a sorting should take place with regard to the size and the type of the error. Finally, it is conceivable that the various errors can be printed out.

Aus Figur 6 ergibt sich die Anwendung eines Teilprogramms. Im vorliegenden Fall wird damit das Zentrum der X-Durchmesser und der Y-Durchmesser eines Kreises erfaßt. Zunächst wird das Zentrum des Kreises und dann die längen der X- und Y-Abschnitte bestimmt. Zu diesem Zweck wird eine durch den Kreis laufende Sehne 35 benutzt. Dann wird auf dieser die Mittelsenkrechte 36 errichtet. Diese läuft durch das Zentrum des Kreises. Der- Abstand der Schnittpunkte derselben mit dem Kreis entspricht zugleich dem Y-Durchmesser. Schließlich wird auf der Linie 36 die Mittelsenkrechte 37 errichtet. Diese läuft ebenfalls durch den Mittelpunkt des Kreises. Zwischen den Schnittpunkten derselben mit dem Kreis liegt der X-Durchmesser. Auf diesem Wege kann also die Lage des Kreises in Figur 5 und sein Durchmesser bestimmt werden.The application of a partial program results from FIG. In the present case, the center becomes the X diameter and the Y diameter of a circle is detected. First the center of the circle and then the lengths of the X and Y sections certainly. A chord 35 running through the circle is used for this purpose. Then the center perpendicular will be on top of this 36 erected. This runs through the center of the circle. The distance between the points of intersection of the same with the circle at the same time corresponds to the Y diameter. Finally, the vertical center line 37 is erected on line 36. This is running also through the center of the circle. The X diameter lies between the points of intersection of the same with the circle. In this way, the position of the circle in FIG. 5 and its diameter can be determined.

Figur 7 zeigt in vereinfachter Form ein Eichgitter. Es be-FIG. 7 shows a calibration grid in a simplified form. It is

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DlPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQDlPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ

ΑΨΑΨ

steht aus sieben Linien in horizontaler und sieben Linien in vertikaler Sichtung. Ein praktisch verwendbares Gitter weist vierundsechzig Linien in beiden Richtungen auf. Eb kann schwarze Linien auf durchsichtigem Grund und durchsichtige Linien auf dunklem Grund besitzen, wobei das Verhältnis der dunklen zu den hellen Streifen beliebig sein kann. Auch ein Schachbrettmuster ist möglich oder eine Platte mit parallelen Linien in nur einer Richtung, welche zunächst zur Eichung in der einen Richtung und dann zur Eichung in der dazu senkrechten Richtung verwandt wird.consists of seven lines in horizontal and seven lines in vertical sighting. A practical grid has sixty-four lines in both directions. Eb can have black lines on a transparent background and transparent ones Have lines on a dark background, the ratio of the dark to the light stripes being arbitrary can. A checkerboard pattern is also possible or a plate with parallel lines in only one direction, which initially is used for calibration in one direction and then for calibration in the direction perpendicular to it.

Der Eichvorgang besteht darin, daß jede horizontale und jede vertikale Linie einmal abgetastet wird, wobei man nur sechsundfünfzig Abtastungen in der horizontalen Richtung und sechsundfünfzig Abtastungen in der vertikalen Richtung benötigt. Das Eichprogramta verlangt, daß das System aus dem entsprechenden Zähler (dem X-Zähler 26, wenn die X-Richtung abgetastet wird, bzw. dem Y-Zähler 27, wenn die Y-Richtung abgetastet wird) die Zahl herausliest, die darin in dem Moment enthalten ist, in welchem das Bild der entsprechenden Gltterlinie getroffen wird. Das Eichprogramm subtrahiert jede Zahl, die einer Gitterlinie zugeordnet ist, von der Zahl, die der benachbarten Gitterlinie zugeordnet ist. Die Differenzen dieser Werte (das sind also die zweiten Differenzen) werden als Eichkorrekturen gespeichert. Das Eichverfahren wird wiederholt, wobei diese Eichzahlen als Korrektoren bei der Startinformation für die X-Richtung und die T-Richtung in den Registern 31 und 22 berücksichtigt werden. Der Prozeß konvergiert schnell, und das Ergebnis ist eine Reihe von Korrekturzahlen, die in dem Komputer gespeichert und in den Abtaststeuerkreis über die Register 22 und 31 eingegeben werden, um die Abtastung während aller folgender Messungen zu linearisieren.The calibration process consists in scanning each horizontal and each vertical line once, with only one fifty-six samples in the horizontal direction and fifty-six samples in the vertical direction needed. The calibration program requires that the system be off the corresponding counter (the X counter 26 if the X direction is scanned or the Y counter 27 if the Y-direction is scanned) reads out the number contained in it at the moment in which the image of the corresponding smooth line is met. The calibration program subtracts each number assigned to a grid line from the number assigned to the adjacent grid line is. The differences between these values (i.e. the second differences) are saved as calibration corrections. The calibration process is repeated, with these calibration numbers as correctors for the start information for the X-direction and the T-direction in the registers 31 and 22 must be taken into account. The process converges quickly and the result is a series of correction numbers that can be stored in the computer and entered into the scan control circuit through registers 22 and 31 to control the scan linearize during all subsequent measurements.

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AgAg

Für eine besonders akkurate Anwendung der Vorrichtung ist der Grad der Korrektur, den man auf diesem Wege erzielt, häufig noch nicht ausreichend genug. Nichtlinearitäten können zwischen den Korrekturpunkten auftreten. Diese können aber im Wege eines Interpolierverfahrens korrigiert werden, das im Anschluß an die einzelnen Messungen durchgeführt wird. Wenn der Abtasftpunkt das Bild der interessierenden Kante schneidet, werden aus den Zählern über die Register 29 und JO die Werte herausgelesen. Diese enthalten die Korrekturen, die beim Start mittels der gespeicherten Eichmatrix vorgenommen wurden. Die Abtastung ist jedoch nicht zwischen diskreten Eichpunkten korrigiert. Eventuelle Nichtlinearitäten zweiter Ordnung zwischen den Eichpunkten bleiben. Wenn man die Werte aus den Zählern herausgelesen hat, wird eine Interpolierung vorgenommen. Auf diesem Wege ist eine weitere Verbesserung bezüglich der Linearität möglich, und zwar etwa um den Faktor 10. Bei Verwendung eines 64 χ 64 Eichgitters erhält man eine Systemlinearität von größenordnungsmäßig 1 :40 000.For a particularly accurate use of the device, the degree of correction that is achieved in this way is often not enough. Non-linearities can occur between the correction points. these can but are corrected by means of an interpolation process, which is carried out after the individual measurements. When the sampling point is the image of the interest Edge intersects, the values are read from the counters via registers 29 and JO. These contain the Corrections made at the start using the stored calibration matrix. However, the scan is not corrected between discrete calibration points. Any second order non-linearities between the calibration points stay. When the values have been read from the counters, an interpolation is carried out. On this way a further improvement in terms of linearity is possible, namely by a factor of about 10. When used a 64 χ 64 calibration grid results in a system linearity of the order of magnitude of 1: 40,000.

Bei dem Eichverfahren werden also erste und zweite Differenzen zwischen den Schnittpunkten der Abtastlinien mit den Bildern der Gritterlinien gebildet. Daraus wird eine Eichmatrix für die gesamte 'Bildebene geschaffen.In the calibration method, therefore, first and second differences between the intersection points of the scanning lines and the images are made of the grid lines formed. A calibration matrix for the entire 'image plane is created from this.

Man kann aber auch mit Hilfe der ersten und zweiten Differenz eine Eichung in kontinuierlicher Form der gesamten Bildebene vornehmen. Eine bekannte Technik besteht darin, daß man einen mehrgliedrigen Ausdruck in X und T schafft, der mathematisch die Nichtlinearität, welche zu korrigieren ist, beschreibt. In Fällen, in denen diese Nichtlinearitäten mittels eines relativ kurzen mehrgliedrigen Ausdrucks beschrieben werden können (was bedeutet, daß normalerweise nicht Glieder höher als Glieder der fünften Ordnung vorkommen), ist dieses Verfahren geeignet, Korrekturen von etwaHowever, with the aid of the first and second difference, a calibration in continuous form of the entire image plane can also be carried out make. One known technique is to create a multi-part expression in X and T that is mathematically describes the non-linearity that is to be corrected. In cases where these nonlinearities can be described using a relatively short multi-part term (meaning that usually If there are no terms higher than terms of the fifth order), this method is suitable for corrections of about

_ 18 6098 13/07 18_ 18 6098 13/07 18

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1:3000 zu bewirken. Die Verwendung von Ausdrücken höherer Ordnung steigert die erreichbare Linearität bis etwa 1:10 000. Wie man die entsprechenden Bedingungen treffen muß (Verwendung der ersten und zweiten Differenzen, erhalten durch Abtastung des Bildes eines Präzisionsgitters zur Schaffung der Koeffizienten der Glieder eines mehrgliedrigen Ausdruckes), ist ein Problem der numerischen Analyse und kann in Minuten mittels eines üblichen Minikomputers gelöst werden.To effect 1: 3000. The use of expressions higher Order increases the achievable linearity up to about 1:10 000. How to meet the appropriate conditions must (using the first and second differences obtained by scanning the image of a precision grid for Creation of the coefficients of the terms of a multi-term expression) is a problem of numerical analysis and can be solved in minutes using a standard mini-computer.

Eine zweite Methode zur Schaffung einer relativ durchgehenden Korrektur der gesamten Bildebene, basierend auf Daten, die aus ersten und zweiten Differenzen errechnet worden sind, macht eine Reihenentwicklung der Funktion der Nichtlinearitäten in der Nähe der Punkte erforderlich, die aus dem Feld ausgewählt worden sind, das zu linearisieren ist. Dieses Verfahren basiert auf einer bekannten mathematischen Technik, nach der jede Funktion entwickelt werden kann, wenn ihr Wert und die Werte ihrer Ableitungen für einen Punkt bekannt sind. In der Praxis braucht man nur die ersten wenigen Ableitungen der Funktion zu entwickeln. Oft kann eine Vereinfachung erzielt werden, indem man den Wert der Funktion und ihre definierenden Ableitungen für einige Punkte innerhalb des interessierenden Feldes verwendet. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, daß man einen Abschätzkreis für die Korrektur von Nichtlinearitäten für jede Messung benötigt. Die Zeit, die hierfür erforderlich ist, reduziert die Meß- bzw. Arbeitsgeschwindigkeit.A second method of creating a relatively continuous correction of the entire image plane, based on data that have been calculated from the first and second differences, makes a series expansion of the function of the nonlinearities required near the points selected from the field to be linearized. This method is based on a well-known mathematical technique by which any function can be developed if your Value and the values of their derivatives for a point are known. In practice you only need the first few derivations to develop the function. Often times, simplification can be achieved by considering the value of the function and use their defining derivatives for some points within the field of interest. This method however, it has the disadvantage that an estimation circle is required for the correction of non-linearities for each measurement. The time required for this reduces the measurement or Working speed.

Wie oben dargelegt wurde, hat ein praktisch verwendetes Gitter mehr Linien als das, welches in Figur 7 dargestellt ist. Üblich sind vierunäsechzig Linien in beiden Richtungen. Das Bild eines solchen Gitters auf der Kathode hat etwaAs stated above, a practically used grid has more lines than that shown in FIG is. Sixty-four lines in both directions are common. The image of such a grid on the cathode has about

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DIPMNO- DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQDIPMNODIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ

eine Größe von 1 Inch , wobei die Linien etwa einen Abstand von 0·, 016 Inch haben.1 inch in size with lines approximately 0.016 inches apart.

Der Photovervielfacher bestimmt die Lage der vorderen und hinteren Kante ^eder Linie, wobei das Bild einer Linie eine Breite von ungefähr 0,003 Inch hat. Die dabei erzielte Genauigkeit ist schätzungsweise größer als 0,0001 Inch. Hierbei wird eine Abtastöffnung verwandt, deren Durchmesser 0,0008 Inch beträgt. Das macht eine besonders präzise Ausbildung der Kanten der Linien erforderlich, was aber in der Technik bekannt ist.The photomultiplier determines the position of the front and rear edges of each line, the image being a line has a width of about 0.003 inches. The accuracy achieved is estimated to be greater than 0.0001 inches. This uses a scanning aperture that is 0.0008 inches in diameter. That makes training particularly precise of the edges of the lines, but this is known in the art.

Bei einer Basislinearität des Abtasters einschließlich der optischen Anordnung von 0,25 # führt die Eichung mittels eines 64 χ 64 Gitters der oben beschriebenen Art, bei dem die Kanten der Linien präzise ausgearbeitet sind, dazu, daß die Basisgeaiauigkeit des Gitters ί 0,003 # ist.With a basic linearity of the scanner including the optical arrangement of 0.25 #, the calibration is carried out using a 64 χ 64 grid of the type described above, in which the edges of the lines are precisely worked out so that the basic accuracy of the grid is ί 0.003 #.

Wenn Gitter verwendet werden, deren Genauigkeit größer als 0,001 % ist, ist die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Systems großer als 0,OW %. If grids are used, the accuracy of which is greater than 0.001 % , the accuracy of the system according to the invention is greater than 0. OW%.

Die Figuren 8A bis 8E zeigen,, wie das Ende eines Hohlzylinderteils 74 mit innerem Durchmesser ID und äußerem Durchmesser OD abgetastet werden kann. Es sei angenommen, daß die Koordinaten des Zentrums der Bohrung »ad und ihr Durchmesser (ID) bestimmt werden sollen. Um ID zu finden, läßt man eine Reihe von horizontalen Linien 75^a bis e (siehe Figur 8A) über das vermutete Zentrum laufen, wobei mit der Abtastlinie 75^a unmittelbar unter der tiefsten Position begonnen wird, die bei einer akzeptablen Toleranz gerade noch vertretbar ist, und wobei man aufhört mit der Abtastlinie 75e unmittelbar über der höchsten zulässigen Position. Der X-Durchmesser derFIGS. 8A to 8E show how the end of a hollow cylinder part 74 with an inner diameter ID and an outer diameter OD can be scanned. It is assumed that the coordinates of the center of the bore »ad and its diameter (ID) are to be determined. To find ID, a series of horizontal lines 75 ^a to e (see FIG. 8A) run over the assumed center, starting with the scanning line 75 ^a immediately below the lowest position which is justifiable with an acceptable tolerance , and ending with scan line 75e immediately above the highest allowable position. The X diameter of the

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2M2M

Bohrung ist bestimmt durch die größte Dimension, die auf diesem Wege gemessen wird. Die X-Koordinate des Zentrums der Bohrung wird durch die Halbierungslinie dieser Dimension bestimmt.Bore is determined by the largest dimension that is measured in this way. The X coordinate of the center the hole is determined by the bisection line of this dimension.

In gleicher Weise wird die Y-Koordinate des Zentrums und der T-Durchmesser der Bohrung gefunden, dies also mittels der Abtastlinien 75a bis e (siehe Figur 8B). Der Mittelpunkt der Bohrung ist dann durch den Schnittpunkt des X-Durchmessers und des Y-Durchmessers gegeben.The Y coordinate of the center and the T diameter of the hole are found in the same way, using of scan lines 75a through e (see Figure 8B). The center of the hole is then through the intersection of the X diameter and the Y-diameter given.

Die Krümmung der Bohrung kann bestimmt werden, indem man eine größere Zahl von Durchmessern 77 durch das Zentrum laufen läßt (Figur 8E). Änderungen in den Lagen der Schnittpunkte dieser Durchmesser mit dem Teil zeigen Abweichungen von der Kreisform an. In gleicher Weise kann eine Abweichung des äußeren Kreises erkannt werden. Man läßt (siehe Figur 8D) Durchmesser 78 über die Stirnfläche des Teils laufen und bestimmt die Längen derselben.The curvature of the bore can be determined by taking a larger number of diameters 77 through the center runs (Figure 8E). Changes in the locations of the intersections of these diameters with the part indicate deviations starting from the circular shape. A deviation of the outer circle can be recognized in the same way. One lets (See Figure 8D) Diameter 78 run across the face of the part and determine the lengths thereof.

Die Konzentrizität des inneren Kreises und des äußeren Kreises kann bestimmt werden, indem man eine Reihe von Sadialstrahlen 79 (Figur 80) erzeugt, um die Wandstärke zu erfassen.The concentricity of the inner circle and the outer circle can be determined by taking a series of Sadial rays 79 (Figure 80) are generated to increase the wall thickness capture.

Figur 8F zeigt ein Zahnrad 80 mit einem inneren Kreis 81, einem äußeren Kreis 83 und einem Teilkreis 82. Auf diesen Teilkreis bezieht sich der Abstand der Zähne und beziehen sich Fehler in der Zahnkonfiguration.Figure 8F shows a gear 80 with an inner circle 81, an outer circle 83 and a pitch circle 82. On these Pitch circle refers to the distance between the teeth and refers to errors in the tooth configuration.

Demgemäß ist es sinnvoll, die Abtastung dieses Teilkreises vorzunehmen, z. B. einer Schraube (Figur 8G), mit der Scheiteilinie 85, der Grundlinie 87 und der Teilkreislinie 86. EineAccordingly, it makes sense to carry out the scanning of this pitch circle, for. B. a screw (Figure 8G), with the log line 85, the base line 87 and the partial circle line 86. One

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Abtastung längs der Linie 86 erfaßt Variationen längs der Teilkreislinie. Diese Messung kann ausgeführt werden während die Schraube festgehalten wird oder auch während sie sich um die Längsachse dreht. Bei der zuletzt erwähnten Methode ergibt sich ein vollständiges Bild über die Variationen auf der gesamten Teilkreismantelfläche.Scan along line 86 detects variations along the pitch circle line. This measurement can be carried out while the screw is held or while it rotates around the longitudinal axis. The last one mentioned Method gives a complete picture of the variations on the entire sub-circle surface area.

Die Figuren 9-A-, B und C zeigen ein anderes Vorgehen. Die Linie 88 in allen Figuren veranschaulicht entweder den inneren Durchmesser oder den äußeren Durchmesser eines Gegenstandes, dessen Krümmungsradius und Krümmungsmittelpunkt bestiipr& werden soll. Die Abtastlinie ist in Figur 9A mit 89, in tigur 9B mit 90 und in Figur 90 mit 91 bezeichnet. Sie hat einen bekannten Krümmungsradius und einen bekannten Krümmungsmittelpunkt. Sie ist eine hochfrequente Schwingung.Figures 9-A-, B and C show a different procedure. the Line 88 in all figures illustrates either the inside diameter or the outside diameter of one Object whose radius of curvature and center of curvature are to be determined. The scan line is in Figure 9A with 89, in figure 9B with 90 and in Figure 90 with 91. It has a known radius of curvature and a known center of curvature. It is a high frequency vibration.

Die Abtastlinie und die unbekannte Kurve 88 in Figur 9A haben die gleichen Radien und des gleiche Zentrum, wenn die hochfrequente Kurve stets von der zu suchenden Kante an der gleichen Stelle geschnitten wird. Für die in Figur 9A dargestellten Verhältnisse trifft das jedoch nicht zu: Die Kurve 89 hat einen größeren Radius als die Kante 88. Die Schnittpunkte liegen daher zunächst im Bereich der unteren Scheitelpunkte (siehe Punkt FL) und wandern dann zur Mitte, um schließlich wieder zu den unteren Scheitelpunkten zurückzuwandern (siehe PunktThe scan line and unknown curve 88 in Figure 9A have the same radii and the same center if the high-frequency curve is always from the edge to be searched for cut in the same place. However, this does not apply to the relationships shown in FIG. 9A: The Curve 89 has a larger radius than edge 88. The intersection points are therefore initially in the area of the lower ones Vertices (see point FL) and then hike to the middle, to finally hike back to the lower vertices again (see point

Im Falle der Figur 9B hat die Abtast kurve einen kleineren Radius als die Kurve 80. Aus diesem Grunde liegen zunächst und am Schluß die Schnittpunkte im Bereich der oberen Scheitelpunkte der Schwingung (siehe die Punkte M, und M₇,).In the case of FIG. 9B, the scanning curve has a smaller radius than curve 80. For this reason, the points of intersection are initially and finally in the region of the upper vertices of the oscillation (see points M 1 and M ₇ ,).

Im Falle der Figur 90 hat die Abtast kurve 91 den gleichenIn the case of Figure 90, the scanning curve 91 has the same

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Radius wie die Kurve 88 des Gegenstandes, aber die Zentren sind zueinander verschoben. Die Schnittpunkte liegen daher zunächst unten (Punkt M₁-) und am Side oben (Punkt Mg).Radius like curve 88 of the object, but the centers are shifted to each other. The points of intersection are therefore initially below (point M ₁ -) and on the side above (point Mg).

In allen Beispielen der Figuren 9A bis C kann aus dem Ausmaß und der Richtung der Abweichungen in bekannter Weise ein Fehlersignal erzeugt werden, das derart regelnd wirkt, daß die Abweichungen aufgehoben werden.In all of the examples in FIGS. 9A to C, the extent and the direction of the deviations, an error signal is generated in a known manner, which has a regulating effect, that the deviations are canceled.

Folgende Vorteile bestehen für das anmeldungsgemäße Verfahren: The procedure according to the application has the following advantages:

A. Es ist anwendbar, wenn eine große Zahl von Messungen bei kompliziertem Aufbau der Gegenstände erforderlich ist.A. It is applicable when a large number of measurements are required with complicated structure of the objects.

B. Es ist anwendbar, wenn viele Messungen stets der gleichen Dimensionen von Gegenständen erforderlich sind, die mit hoher Geschwindigkeit produziert werden (z. B. fünf Rollenlager pro Sekunde).B. It is applicable when many measurements are required always of the same dimensions of objects with high speed (e.g. five roller bearings per second).

C. Es ist anwendbar, wenn theoretische Dimensionen erfaßt werden sollen, z. B. der Teilkreis eines Zahnrades. In diesen Fällen muß eine Referenzfläche geschaffen werden, wobei dann spezielle Teile dieser Referenzfläche ausgemessen werden. Zur Zeit werden physikalische Drähte verwendet, um die Referenzfläche zu bestimmen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man gewissermaßen "elektronische" Drähte.C. It is applicable when theoretical dimensions are to be captured, e.g. B. the pitch circle of a gear. In in these cases a reference surface must be created, special parts of this reference surface are then measured. Physical wires are currently used, to determine the reference area. When using the method according to the invention one uses to a certain extent "electronic" wires.

Die Oberfläche des Gegenstandes muß natürlich frei von Rückständen sein.The surface of the object must of course be free of residues be.

Es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von Mustern zu verwenden, ähnlich wie bei dem Verfahren, das im US-Patent 3 593 286 offenbart ist. Bei diesemIt is also possible to use the device according to the invention for detecting patterns, similar to the method that is disclosed in U.S. Patent 3,593,286. With this one

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wird ein Photovervielfacher verwendet^/Üas Bild eines Musters abzutasten, um dann die Übereinstimmung zwischen dem Muster und dem Referenzmuster festzustellen. Der Abtaster 11 hat also zwei Funktionen: Einerseits mißt er Dimensionen eines Gegenstandes, und andererseits erfaßt er das Muster. Diese zusätzliche Anwendungsmöglichkeit erfordert nur einen geringfügigen Mehraufwand bezüglich der Elektronik. Folgende Vorteile werden aber erzielt:a photomultiplier is used as an image of a pattern to scan in order to then determine the correspondence between the pattern and the reference pattern. The scanner 11 has thus two functions: on the one hand it measures the dimensions of an object, and on the other hand it detects the pattern. These additional application requires only a slight additional expense in terms of electronics. The following However, advantages are achieved:

A. Der auszumessende Gegenstand braucht nicht präzise orientiert zu werden, Da der Abtaster als Eingangsstufe für einen Korrelator dient, und zwar so, wie in dem erwähnten Patent beschrieben (siehe z. B. die Figuren 4-6), können die Ausgangsinformationen verwendet werden, um den Abtastpunkt auf das versetzt oder verdreht angeordnete Bild des Gegenstandes auszurichten.A. The object to be measured does not need to be precisely oriented, since the scanner is the input stage for a correlator is used, as described in the referenced patent (see e.g. Figures 4-6) the output information is used to determine the sampling point on the offset or rotated image of the To align the object.

Eine mechanische Bewegung ist während der Operation nicht erforderlich, da die Ausrichtung für die Abtastung elektronisch erfolgt, wie in dem erwähnten Patent beschrieben. Die Koordinaten des Abtastpunktes werden hinzugefügt, z. B. auch gedreht, indem man eine entsprechende Korrekturspannung anlegt, die erzeugt wird, indem man den Abtaster nach Art eines Korrelators verwendet. Das Abtastmuster wird also gedreht und versetzt entsprechend dem Bild des zu erfassenden Gegenstandes.Mechanical movement is not required during the operation as the alignment for the scanning is electronic takes place as described in the referenced patent. The coordinates of the sampling point are added, e.g. B. also rotated by applying a corresponding correction voltage generated by the scanner used like a correlator. The scanning pattern is rotated and offset according to the image of the object to be detected.

B. Mit der Vorrichtung kann auch so vorgegangen werden, daß sich der auszumessende Gegenstand durch die Gegenstandsebene des Systems bewegt (siehe auch Figuren 11 und 12 des erwähnten Patentes). Dieses Verfahren kann angewandt werden, um Gegenstände zu erfassen, die auf einem Förderband transportiert werden. Auch ist es möglich, Gegenstände,B. The device can also be used in such a way that the object to be measured passes through the object plane of the system moved (see also Figures 11 and 12 of the mentioned patent). This procedure can be applied to detect objects that are being transported on a conveyor belt. It is also possible to add objects

z. B. Kugeln oder Zylinder, auszumessen, die durch die Gegenstandsebene rollen, wobei es gleichgültig ist, wie diez. B. balls or cylinders to measure, which roll through the plane of the object, it does not matter how that

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Gegenstände orientiert sind.Objects are oriented.

In Figur 10 ist ein Verfahren zum Ausmessen eines sich bewegenden Gegenstandes veranschaulicht. Bei diesem bewegt sich der Gegenstand 69 über eine Ebene 66 und wird von zwei Abtastern 67 und 71 erfaßt. Der Abtaster 71 erhält ein Bild, das von Lichtstrahlen 73, die mittels einer Linse 72 gebündelt werden, erzeugt wird. Der Abtaster 67 empfängt ein Bild über die Linse 68, welche die Lichtstrahlen 70 abbildet. Der (die) Abtaster wird (werden) nachgeführt aufgrund von Signalen, die von einem Nachfuhrabtaster erzeugt werden und einem Verstäker 51 in Figur 6 des Patentes 3 854· 822 angeboten werden. Ein typischer Eingang für diesen Verstärker ist in Figur 6 des erwähnten Patentes mit "DC OFFSET CONTROL 54·" bezeichnet.A method for measuring a moving object is illustrated in FIG. Moved at this the object 69 moves over a plane 66 and is detected by two scanners 67 and 71. The scanner 71 receives an image which is generated by light rays 73, which are bundled by means of a lens 72. The scanner 67 receives an image the lens 68, which images the light rays 70. The (the) The scanner is (are) tracked on the basis of signals generated by a tracking scanner and an amplifier 51 in Figure 6 of the 3,854x822 patent. A typical input for this amplifier is labeled "DC OFFSET CONTROL 54 ·" in FIG. 6 of the mentioned patent.

Bei dem Nachführvorgang eapfängt der Meßabtaster 67 das Bild des sich bewegenden Gegenstandes, das in dem Abtaster stabilisiert wird, und es erfolgt eine Messung,als ob keine Bewegung stattfinden würde. Die erwähnte Eichmethode ermöglicht die Meßabtastung in jeder neuen Position des Abtasters, wobei nur ein Standardgegenstand und ein Haltekreis zwischen dem Nachführabtaster und Korrelator einerseits und den Eingängen andererseits verwendet wird, die in Figur 6 des US-Patents 3 854- 822 mit "DC OFFSET CONTROL 54·" bezeichnet sind.In the tracking process, the measuring scanner 67 receives the image of the moving object, which is stabilized in the scanner and a measurement is made as if there was no movement. The calibration method mentioned enables Measurement scanning in each new position of the scanner, with only one standard object and one holding circle between the Tracking scanner and correlator on the one hand and the inputs on the other hand is used, which is shown in FIG. 6 of the US patent 3 854-822 are labeled "DC OFFSET CONTROL 54 ·".

Beim Eichen werden die SampIe-HoId-Kreise in die "hoid"-Steliung gebracht, so daß die Eichung mit einer statischen Abtastung etwa in der Lage erfolgen kann, die für die Messung in Frage kommt. Dann werden die Sample-HoId-Kreise in die "sample"-Stellung gebracht, wobei der Meßabtaster dem Nachführabtaster folgt. Dabei wird das sich bewegende Bild auf dem Meßabtaster stabilisiert. Mit Hilfe bekannter Kreise können die Zeitkonstanten so eingestellt werden, daß die Eichung und das Nachschwenken mit entsprechender GeschwindigkeitWhen calibrating, the SampIe-HoId circles are in the "hoid" position brought so that the calibration can be done with a static scan approximately in the position required for the measurement can be considered. Then the Sample HoId circles are put into the Brought "sample" position, the measuring scanner being the tracking scanner follows. The moving image is stabilized on the measuring scanner. With the help of well-known circles you can the time constants can be set in such a way that the calibration and the swiveling at the appropriate speed

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durchgeführt werden.be performed.

Es ist häufig erwünscht, verschiedene Ebenen des Gegenstandes zu erfassen. Man kann hierzu gerichtetes Licht verwenden. Einzelheiten ergeben sich aus Figur 11:It is often desirable to capture different levels of the object. Directed light can be used for this use. Details can be found in Figure 11:

Figur 11A zeigt einen Hohlzylinder 92 im Längsschnitt. Figur 11B zeigt eine Draufsicht des Zylinders. Die innere Wand des Zylinders ist nicht zylinderförmig: Sie weist eine Einbuchtung EUf, die in Figur 11A bei B und bei E in Erscheinung tritt.FIG. 11A shows a hollow cylinder 92 in longitudinal section. figure 11B shows a top view of the cylinder. The inner wall of the cylinder is not cylindrical: it has an indentation EUf, which appear in FIG. 11A at B and at E. occurs.

Wie sich aus Figur 11C ergibt, kann man mittels parallelem Licht 93 den inneren Durchmesser erfassen. Dieser ist kleiner als der linke Durchmesser AD und der rechte Durchmesser CF.As can be seen from FIG. 11C, the inner diameter can be detected by means of parallel light 93. This one is smaller than the left diameter AD and the right diameter CF.

Häufig ist es notwendig, entweder den Durchmesser AD oder den Durchmesser CF zu erfassen. Der Zylinder wird von links beleuchtet, und das Bild wird mittels eines Abtasters erfaßt, der sich auf der rechten Seite des Zylinders befindet.It is often necessary to measure either the diameter AD or the diameter CF. The cylinder is from the left is illuminated and the image is captured by a scanner located on the right side of the cylinder.

In Figur 11D wird zur Erfassung des Durchmessers CF divergierendes Licht von links eingestrahlt. Der Divergenzwinkel kann geometrisch festgestellt werden. In ähnlicher Weise kann der Durchmesser AD erfaßt werden (siehe Figur 11E). Es ist hierfür notwendig, entsprechend konvergierendes Licht zu verwenden.In FIG. 11D, diverging is used to detect the diameter CF. Light irradiated from the left. The divergence angle can be determined geometrically. In a similar way the diameter AD can be detected (see FIG. 11E). It is necessary for this to have correspondingly converging light to use.

Ein anderes Meßproblem, das häufig in der Praxis auftritt, das aber bisher keine praktisch brauchbaren Lösungen besitzt, besteht darin, die Dicke eines transparenten Gegenstandes, z. B. einer Glasplatte 97 (Figur 12), zu erfassen. Natürlich können dafür Mikrometerschrauben usw. verwendet werden. Diese versagen aber, wenn es sich um komplizierte Formen, z. B. geschlossene Behälter, handelt. Das MeßproblemAnother measurement problem that often occurs in practice, but which has not yet had any practical solutions, is to measure the thickness of a transparent object, e.g. B. a glass plate 97 (Figure 12) to detect. Naturally micrometer screws etc. can be used for this will. However, these fail when it comes to complicated shapes, e.g. B. closed container acts. The measurement problem

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PATENTANWÄLTE ^ Γ Ο Π Ο Π ^PATENT LAWYERS ^ Γ Ο Π Ο Π ^

£θoboy ι£ θoboy ι

wird weiter dadurch vergrößert, daß das Material bei der Herstellung häufig sich aufbläht oder zusammensackt.is further enhanced by the fact that the material often puffs up or sags during manufacture.

Ein Verfahren, die Dicke während der Produktion zu erfassen, besteht erfindungsgemäß darin, daß man einen Lichtstrahl auf das Glas 97 fallenläßt und die beiden reflektierten Strahlen 98 und 99 erfaßt, wobei der Abstand der letzteren ein Maß für die Dicke der Scheibe ist. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt die Erfassung der beiden reflektierten Strahlen 98 und 99 zu.According to the invention, one method of detecting the thickness during production is that a beam of light is used drops onto the glass 97 and detects the two reflected beams 98 and 99, the distance between the latter is a measure of the thickness of the disc. The method according to the invention allows the detection of the two reflected beams 98 and 99 too.

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Claims

Patent claims:

1.) Electro-optical system for checking objects by detecting coordinates of typical parts of the object, consisting of an electro-optical scanner with a light-sensitive surface and a projector, which throws an image of the object on the surface, thereby characterized in that the scanning point of the scanner (11) runs on a path on which it the image hits such edges, the coordinates of which are to be determined, and that signals are emitted by the scanner (11), which correspond to the coordinates.

2. System according to claim 1, characterized in that that a generator (12) is provided which generates a voltage causing the movement of the scanning point.

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that a memory which stores the setpoints of the Contains object, and a comparator is provided, the actual values emitted by the scanner (11) with the setpoint values compares and emits a signal corresponding to the deviation.

4. System according to one or more of claims 1-3, characterized by an input information matrix, which is connected to the sampling generator and the information memory, which matrix is the sampling generator Provides information regarding each coordinate to be determined in order to scan along one for each coordinate to effect a suitable path, and supplies the corresponding basic coordinates to the information memory.

5. System according to one or more of claims 1-4, g e -

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^{PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS}

identifies through a computer that has the Distance relationships between two pairs of coordinates found are calculated using a reference register that contains the Soli-distance ratios between the coordinates found, and by a comparator that contains the compares the calculated ratios with the target ratios and emits a corresponding error signal.

6. System according to one or more of claims 1-5 »marked eichnet that instead of the Object (3) a reference object (18) is imaged on the light-sensitive surface in order to be optical and / or correct electronic errors.

7. System according to claim 6, characterized in that that the reference object is a calibration grid (18), the image of which covers the entire image area, and that a A comparator is provided which compares the coordinate to be measured with its reference coordinate and an error signal generated that modifies the scanning voltage accordingly.

8. System according to claim 6 or 7, characterized in that the reference counterstairL (18) means a beam splitter (6) is reflected into the beam path for the object (3).

9. System according to one or more of claims 1-8, characterized by an image decomposition tube (11) with a photocathode and elements for deflecting the scanning point in the horizontal and vertical directions.

10. System according to claim 4, characterized

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DIPL-[NQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINODIPL- [NQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINO

net that the matrix with a computer with memory is equipped.

11. System according to claim 4 or 10, characterized in that the matrix information to the Information store taking into account the permissible tolerances of the coordinates to be determined there and that the comparator output signal indicates whether the coordinates are acceptable or unacceptable.

12. System according to claim 11, characterized eichn e t that the matrix also provides information to the Information store taking into account sorting criteria in the form of coordinate variations there and that the comparator output signal used for the sorting will.

13. System according to claim 7j, characterized in that the scanning is modified by the error signal in such a way that the coordinates which are obtained by means of the scanning voltage coincide with the true coordinates which are obtained by means of a reference pattern _t projected onto the surface.

14. System according to claim 7 »characterized in that that the correction comparator contains a reset in order to set the zero point of the coordinates which have been determined by the scanner

SOSO

forms are to be set electrically so that it coincides with the zero point of the reference pattern.

15. System according to claim 14, characterized in that that a computer is provided which detects known distances from the zero point and signals to move the Generated from ttast.punktes in such a way that it points to this

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Way obtained target zero point can be reset.

16. System according to claim 15, characterized in that the computer furthermore the actual position of the offset sampling point with respect to a reference position is detected and signals for correcting the differences generated between positions.

DJ: DG

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Le e rs e i t eRead more