DE4324800A1 - Vorrichtung zur Bestimmung von Fehlern von Oberflächen hoher Güte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des An­ spruches 1 genannten Art.

Mit derartigen Vorrichtungen lassen sich Oberflächen hoher Güte, also beispielsweise optische Oberflächen von Linsen oder Spiegeln oder sonstige fein bearbeitete, z. B. polierte Oberflächen auf ihre Herstellungsqualität untersuchen. Je nach gewünschten Untersu­ chungsergebnis können z. B. verschiedene Qualitätsklassen bzw. Ausschuß ermittelt werden.

Die Oberflächenfehler haben unterschiedliche Eigenschaften, bei­ spielsweise unterschiedliche Größe, unterschiedliches Tiefenprofil und unterschiedliche Formgebung in der Oberfläche (z. B. rundes Loch oder langgestreckter Kratzer). Die Oberflächenfehler bestim­ men die Qualität des Prüflings je nach ihrer Formgebung und ab­ soluten Größe in unterschiedlichem Maße und sind daher nach die­ sen Faktoren unterschiedlich zu bewerten. Wichtig ist auch, daß Oberflächenfehler und auf der Oberfläche liegende Staubpartikel unterschieden werden können, um staubbedingte Fehlentscheidun­ gen zu vermeiden.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art benutzen die Tatsache, daß Oberflächenfehler Streulicht produzieren. Die Winkelverteilung des Streulichtes kann mit einer Fourieranalyse untersucht und dar­ aus der Formfaktor des Oberflächenfehlers ermittelt werden. Die Gesamtintensität des Streulichtes ergibt ein Maß für die absolute Größe des Fehlers. Je genauer diese Faktoren ermittelt werden, umso besser lassen sich Oberflächenfehler klassifizieren und von Fehlinformationen durch anhaftende Staubpartikel unterscheiden.

Um derart genaue Informationen zu erhalten, wird von einem mit einem Lichtstrahl beaufschlagten Meßpunkt das Streulicht über die Raumwinkel der Streuung analysiert, und es muß in einer umfang­ reichen Rechnung eine Aussage über Intensität und Formfaktor ge­ troffen werden. Daraus kann eine Qualitätsbeurteilung abgeleitet werden.

Da die optische Oberfläche Punkt für Punkt abgescannt wird und zur Ermittlung kleiner Oberflächenfehler mit einem kleinen Meß­ punkt gearbeitet werden muß, ergibt sich eine sehr große Anzahl zu bestimmender Meßpunkte, also ein in Anbetracht der für jeden Meßpunkt auszuführenden komplizierten Rechnungen insgesamt er­ heblicher Rechenumfang.

Aus der DE 41 05 509 A1 ist eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art bekannt, die mit dem dort angegebenen komplizierten mathematischen Formalismus eine sehr genaue Bestimmung von Formfaktoren der Oberflächenfehler erlaubt. Die Arbeitsgeschwin­ digkeit dieser bekannten Vorrichtung ist demzufolge äußerst lang­ sam.

Aus der DE 38 05 785 A1 ist eine weitere Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art bekannt, die mit der hohen Arbeitsgeschwin­ digkeit von 2 MHz scannt, dabei die Auswertung der Meßergeb­ nisse für einen Meßpunkt aber nur mit einer stark reduzierten äußerst einfachen Formel vornimmt, woraus sich eine nur sehr grobe Abschätzung von Form und Art der Oberflächenfehler ergibt.

Es ist hier anzumerken, daß heute und in absehbarer Zukunft ver­ fügbare Rechner mit einer Taktfrequenz von maximal 100 MHz bei einer Scanfrequenz von 2 MHz pro Meßpunkt nur sehr wenige Re­ chenschritte ausführen können, um on-line Formfaktoren zu be­ rechnen. Soll eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur lau­ fenden Qualitätskontrolle in einer Fertigungsstraße mit einer Verar­ beitungsfrequenz von wenigen Stück pro Minute eingesetzt werden, so sind bei ausreichender Genauigkeit der Oberflächenabtastung aber Abtastfrequenzen oberhalb 1 MHz erforderlich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei hoher Ar­ beitsgeschwindigkeit genaue Qualitätsbeurteilungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.

Nach der Erfindung kann mit sehr hoher Geschwindigkeit von meh­ reren MHz gescannt werden. Es kann eine größere Anzahl von Sensoren verwendet werden, die über Höhenwinkel und Raumwin­ kel verteilt angeordnet sind. Die Signale der Sensoren werden digi­ talisiert und digital weiterverarbeitet, wodurch auch die Nachteile des genannten Standes der Technik durch teilweise analoge Signal­ verarbeitung entfallen. Nach der Erfindung wird nicht jeder pro Meßpunkt anfallende Satz von Meßwerten on-line nach aufwendi­ gen mathematischen Algorithmen verrechnet, sondern mit Tabellen verglichen. Auf diese Weise läßt sich in sehr wenigen Arbeits­ schritten die erforderliche massive Datenreduktion bis hin zu einer Qualitätsbeurteilung erreichen. Dazu sieht die Erfindung mehrere hintereinander geschaltete Reduktionseinrichtungen vor, die jeweils aus mehreren Signalen Signale bildet, die hinsichtlich Formfaktor und Intensität reduzierten Inhalt haben, also kleiner sind. In mehre­ ren Stufen kann auf diese Weise der hohe Informationsanfall von mehreren Sensoren, die zur Berücksichtigung feiner Intensitätsun­ terschiede mit hoher Bitauflösung digitalisiert werden müssen, rasch bis zu der Qualitätsbeurteilung reduziert werden, die in den Speicherplätzen der letzten Reduziereinrichtung enthalten ist und die den Ausgabewert der Auswerteinrichtung bildet. In einem stark vereinfachten Beispiel kann diese Qualitätsbeurteilung nur aus den beiden Werten "ja" (in Ordnung) und "nein" (Ausschuß) bestehen. Es können natürlich auch zur Qualitätsbeurteilung kompliziertere Klassifizierungen verwendet werden. Jede vorhergehende Reduzier­ einrichtung führt dabei eine Datenreduktion parallel auf zwei We­ gen durch, und zwar durch Mittelung von Intensitätswerten und durch Zusammenfassung von Formfaktorwerten. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß in nachfolgenden Stufen immer Intensitäts­ werte zur Verfügung stehen, um aus Intensitätsvergleichen Form­ faktorwerte zu ermitteln oder um schließlich aus sehr stark gemit­ telten Intensitätswerten eine Größenaussage über den Oberflächen­ fehler treffen zu können, die in die Qualitätsbeurteilung einfließt. Die erforderliche Auswerteinrichtung ist relativ einfach aus weni­ gen integrierten Bausteinen herstellbar, an die keine größeren An­ sprüche hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit gestellt wer­ den müssen. Handelsübliche preisgünstige Speicherbausteine sind verwendbar. Dennoch kann mit sehr hoher Taktgeschwindigkeit von Meßpunkt zu Meßpunkt gearbeitet, also eine zu prüfende Ober­ fläche in kurzer Zeit abgescannt werden, und es lassen sich sehr genaue Aussagen über die Oberflächenfehler treffen. Außerdem kann durch Neuberechnung der in den Speichern der Reduzierungs­ einrichtungen stehenden Platzinhalte sehr einfach auf andere Be­ wertungssysteme umgestellt werden, die erfindungsgemäße Vor­ richtung also sehr einfach unterschiedlichen Prüfanforderungen an­ gepaßt werden. Dabei können die in den Speichern abgespeicherten Werte auf hochkomplizierte Weise mit aufwendigen Verfahren be­ rechnet sein. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung wird da­ durch nicht beeinflußt.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Auf diese Weise kann auch für die Mittelwertbildung das Prinzip der Tabellenauslesung aus Speichern verwendet werden, genauso wie zur Bildung der Formfaktorwerte. Die dabei in jeder Reduzierein­ richtung benötigten zwei Speicher für die Formfaktorermittlung und die Mittelwertbildung können in einem Speicher, der nur logisch unterteilt ist, baulich zusammengefaßt sein.

Alternativ dazu kann die Mittelwertbildung durch einfache Sum­ miereinrichtungen gemäß Anspruch 3 erfolgen.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Diese Ausführungsform macht sich zunutze, daß Formanisotropien in der Ebene der Oberfläche, die mit in mehreren Umfangswinkeln ange­ ordneten Sensoren ermittelbar sind, mit Sensoren, die in kleinen Höhenwinkeln, also nahe am reflektierten Strahl angeordnet sind, besser erfaßbar sind, während von größeren Höhenwinkeln hierzu keine wesentlichen Informationen mehr kommen. Daher läßt sich die Auswerteinrichtung wesentlich vereinfachen durch Auswertung der Sensoren für größere Höhenwinkel nur jeweils durch Sum­ menbildung. Vorteilhaft können Sensoren für größere Höhenwinkel auch als ein Ringsensor für den gesamten Höhenwinkel vorgesehen sein. Vorteilhaft sind dabei nach Anspruch 5 nur drei Sensoren in einem kleinen Höhenwinkel vorgesehen und ein oder mehrere Sen­ soren auf einem anderen höheren Höhenwinkel. Nach Bildung der Summe für den höheren Höhenwinkel werden der Auswerteinrich­ tung nur vier Signale zugeführt. Es sind dann nur zwei Reduzier­ einrichtungen einfacher Ausbildung erforderlich.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 6 vorgesehen. Hier­ durch ist eine streng symmetrische Anordnung der Sensoren mög­ lich mit vereinfachter Verrechnung der Sensorsignale.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schema­ tisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Abtasters einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung über einer zu untersuchenden Lin­ senoberfläche im Schnitt gemäß Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht des Abtasters gemäß Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Auswerteinrichtung einer Vorrichtung mit insgesamt sechs Sensoren, die in zwei Höhenwinkeln zu je drei angeordnet sind,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Auswerteinrichtung einer Vorrichtung mit insgesamt vier Sensoren, die in zwei Höhenwinkeln angeordnet sind und

Fig. 5 eine Auswerteinrichtung für eine Vorrichtung mit ins­ gesamt achtzehn Sensoren, die zu je sechs in drei Hö­ henwinkeln angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Bikonvexlinse 1, deren nach oben liegende, einer Abtasteinrichtung 2 zugekehrte Oberfläche von die­ ser abgetastet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Abtasteinrichtung 2 eine in Form einer Kreisscheibe ausgebildete Platine 3 auf, auf deren Rückseite eine Lichtquelle 4, vorzugsweise eine Laserdiode, einen Lichtstrahl 5 erzeugt, der durch ein zentrales Loch 6 in der Platine 3 einen Meßpunkt 7 auf der Oberfläche der Linse 1 beleuchtet.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abtasteinrichtung 2 von einem nicht dargestellten Antrieb derart geführt, daß der Lichtstrahl 5 stets im Winkel von 90° auf die Oberfläche auffällt und somit in sich selbst reflektiert wird. Der Lichtstrahl 5 besteht also sowohl aus dem hinlaufenden als auch aus dem reflektierten Strahl. Der nicht dargestellte Antrieb für die Abtasteinrichtung 2 sorgt dafür, daß diese etwa in dem gestrichelt dargestellten Winkelbereich die gesamte Oberfläche linienweise Punkt für Punkt abfährt (scannt).

Auf der der abzutastenden Oberfläche zugewandten Seite der Pla­ tine 3 sind Lichtsensoren angeordnet, und zwar im Ausführungsbei­ spiel sechs Sensoren. Diese sind, bezogen auf den Lichtstrahl 5 und den Ursprungspunkt im Meßpunkt 7, in unterschiedlichen Raum­ winkeln angeordnet, die im folgenden als Umfangswinkel und Hö­ henwinkel bezeichnet werden. Dabei wird als Höhenwinkel der Winkelabstand zwischen Sensor und Lichtstrahl 5 bezeichnet (Ursprung im Meßpunkt 7) und als Umfangswinkel der Winkel in der Ebene der Platine 3.

Die Ausführungsform der Fig. 1 und 2 weist folglich drei Um­ fangswinkel und zwei Höhenwinkel auf. Sensoren A₁, A₂ und A₃ sind in einem ersten niedrigen Höhenwinkel symmetrisch in Um­ fangswinkeln mit 120° Abstand angeordnet. Sensoren B₁-B₃ sind in einem größeren Höhenwinkel unter denselben Umfangswinkeln angeordnet. Die Sensoren A₁-A₃ können unmittelbar auf der Pla­ tine 3 befestigt und kontaktiert sein. Die Sensoren B₁-B₃ sind auf den in Fig. 1 dargestellten Stützen gehalten, die gleichzeitig die Zuleitungen aufnehmen können.

Alle sechs Sensoren A₁-A₃ und B₁-B₃ sind an eine nicht darge­ stellte Auswerteinrichtung angeschlossen, die in einem ersten Aus­ führungsbeispiel in Fig. 3 als Blockschaltbild dargestellt ist.

In Fig. 3 oben sind mit A₁-A₃ und B₁-B₃ Signalleitungen ge­ kennzeichnet, die von den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Senso­ ren kommen und analoge Helligkeitssignale führen. In diesen Lei­ tungen zwischengeschaltet sind mit Kreisen angedeutete A/D- Wandler 8, mit denen die Analogsignale in digitale Signale gewan­ delt werden, und zwar im dargestellten Beispiel mit der Bitbreite 8. Die gewandelten Signale der Sensoren sind also 8-bit-Signale.

Die Bitbreite aller Leitungen ist in den Fig. 3-5 jeweils in recht­ eckigen, an die Leitungen angezeichneten Kästchen angegeben.

Gemäß Fig. 3 werden die digitalisierten Signale der Sensoren A₁-A₃, die auf niedrigem Höhenwinkel in unterschiedlichem Um­ fangswinkel liegen, von den zwischengeschalteten A/D-Wandlern 8 über die dargestellten drei Leitungen einer ersten Reduziereinrich­ tung zugeführt, die aus einem Speicher 9 und einem Addierer 10 besteht, und zwar parallel, wie die Leitungsverzweigung zeigt.

Der Addierer 10 addiert die Signale auf den drei zugeführten Lei­ tungen und gibt ein 8-bit-Summensignal auf eine abführende Lei­ tung 14, die zu dem Speicher 11 einer zweiten Reduziereinrichtung führt. Der Speicher 9 erhält die Signale der drei von den Sensoren A₁-A₃ kommenden Leitungen an Adresseingängen. Die Signale werden also als Adressen zum Auslesen des Speicherinhaltes des Speichers 9 benutzt. Dabei sind in den Speicherplätzen des Spei­ chers Werte gespeichert, die dem jeweiligen Verhältnis der zuge­ führten Signale entsprechende Formfaktoren wiedergeben. Diese Formfaktorwerte werden mit der Bitbreite 4 auf einer Leitung 15 ebenfalls dem Speicher 11 zugeführt.

Die analogen Signale von den Sensoren B₁-B₃ des größeren Hö­ henwinkels werden nach Digitalisierung mit 8 bit Breite einem Ad­ dierer 12 zugeführt, der auf einer Ausgangsleitung 13 mit 8 bit Breite das Summensignal dem Speicher 11 der zweiten Reduzierein­ richtung zuführt.

Es ist hier also eine erste Reduziereinrichtung vorgesehen, die mit dem Addierer 10 einen Mittelwert (Summe) aller Signale der Sen­ soren A₁-A₃ erzeugt, der über die Leitung 14 weitergeleitet wird, und mit einem Speicher 9, der aus denselben Signalen der Sensoren A₁-A₃ durch Adressenauslesung seiner Speicherplätze Werte auf seiner Ausgangsleitung 15 erzeugt, die aus der Umfangswinkelver­ teilung sich ergebende Formfaktorwerte darstellen.

Der Speicher 11 der zweiten Reduziereinrichtung erhält folglich aus der ersten Reduziereinrichtung über die Leitung 14 ein Intensitäts­ mittelwertsignal und über die Leitung 15 einen Formfaktorwert. Außerdem erhält er von den drei Sensoren B₁-B₃ über die Leitung 13 einen Intensitätsmittelwert eines anderen (größeren) Höhenwin­ kels.

Die Werte auf den Leitungen 13, 14 und 15 werden im Speicher 11 wiederum als Adressen verwendet zum Auslesen von Speicher­ plätzen, auf denen Werte abgelegt sind, die auf einer Ausgangslei­ tung 16 das Ausgangsergebnis der dargestellten Auswerteinrichtung bilden. Die im Speicher 11 abgelegten Werte sind Werte für die Qualitätsbeurteilung der zu prüfenden Oberfläche. Sie berücksichti­ gen sowohl die Formfaktorwerte für die Flächenanisotropie in der Oberfläche, die bereits im Speicher 9 ermittelt wurden, aber auch für das Tiefenprofil von Oberflächenfehlern charakteristische Form­ werte, die im Speicher 11 durch Vergleich der Intensitäten der beiden Höhenwinkel ermittelt werden, und sie berücksichtigen die im Speicher 11 unter Berücksichtigung der Signale auf den Leitun­ gen 13 und 14, die Intensitätssignale sind, ermittelbare Gesamtin­ tensität.

Die im Speicher 11 abgelegten, auf der Leitung 16 ausgelesenen Werte können z. B. nur "ja" und "nein" lauten. Dann könnte die Leitung 16 nur eine 1-bit-Leitung sein.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Abtasteinrichtung, die entsprechend den Fig. 1 und 2 ausgebildet ist und ebenfalls Sen­ soren in zwei Höhenwinkeln aufweist, und zwar in einem niedrigen Höhenwinkel drei Sensoren A₁, A₂ und A₃, in einem höheren Hö­ henwinkel aber nur einen Sensor B, der beispielsweise als Ringsen­ sor sich über 360° in diesem Höhenwinkel erstreckt.

Für alle Eingangsleitungen sind wiederum A/D-Wandler 8 vorgese­ hen. Die Bitbreiten sind an den Leitungen angegeben. Die Signale der Sensoren A₁-A₃ werden als Adressen einem Speicher 17 zu­ geführt, der eine erste Reduziereinrichtung bildet und Formfaktor­ werte auf einer 4-bit-Leitung 18 abgibt. Der Speicher 17 ist in die­ sem Fall intern mit zwei parallelen Speichern ausgebildet, die beide parallel über dieselben Adressleitungen angesteuert werden. Mit ei­ ner zweiten Ausgangsleitung 19 gibt der Speicher 17 aus den Si­ gnalen der Sensoren A₁-A₃ gebildete Intensitätsmittelwerte ab. Im Speicher 17 sind also zwei Tabellen gespeichert für Formfaktor­ werte und für Intensitätsmittelwerte, die beide gleichzeitig ausgele­ sen und über getrennte Leitungen 18 und 19 abgegeben werden.

Das Signal des einzelnen Sensors B wird digitalisiert und über eine 8-bit-Leitung 20 abgegeben.

Die drei Leitungen 18, 19 und 20 liefern die Adressen für einen Speicher 21 einer zweiten und letzten Reduziereinrichtung mit Aus­ gangsleitung 22. Die zweite Reduziereinrichtung mit dem Speicher 21 arbeitet, wie der Vergleich mit Fig. 3 zeigt, identisch wie die zweite Reduziereinrichtung mit dem Speicher 11 der Fig. 3. Hier wird wiederum ein 4 bit breiter Formfaktorwert und je ein 8 bit breiter Intensitätswert für jeden der beiden Höhenwinkel zugeführt. Daraus werden im Speicher 21 an dessen Plätzen abgelegte Beur­ teilungen für die Oberflächenqualität auf der Leitung 22 ausgelesen.

Betrachtet man die Speicher 9 und 11 der Fig. 3 bzw. die Speicher 17 und 21 der Fig. 3 und berücksichtigt dabei die Bitbreiten der Adressleitungen und der Ausgangsleitungen, so ergeben sich daraus die notwendigen Speichergrößen. Man sieht, daß die Speicher­ größen in heute verfügbarer Größenordnung liegen.

Die Speichergröße ermittelt sich aus diesen Werten nach folgender Formel:

Speichergröße [bit] = (2^Adressbreite) * Ausgangsbreite.

Es ergibt sich im Falle des Speichers 9 der Fig. 3 mit den drei zu­ geführten je 8 bit breiten Leitungen eine Adressbreite von 24 bei einer Ausgangsbreite von 4. Der Speicher 9 benötigt also 16 M (1 M = 1.048.576) bit Speicherplätze, die je 4 bit Inhalt aufweisen, also eine Gesamtgröße des Speichers von 64 M bit entsprechend 8 M Byte ergeben. Der Speicher 11 der Fig. 3 kann kleiner sein je nach Komplexität der in ihm auf den Plätzen abgelegten Qualitäts­ beurteilungsinformationen, also der Ausgangsbreite der Leitung 16. Der Speicher 17 der Fig. 4 besteht intern aus zwei Speichern, von denen der eine 64 M bit groß ist und der andere 128 M bit. Der Speicher 17 hat also eine Gesamtgröße von 192 M bit entsprechend 24 M Byte.

Fig. 5 zeigt ein komplexeres Ausführungsbeispiel für eine Abtast­ einrichtung, die in drei mit A, B und C bezeichneten Höhenwin­ keln, wobei A wiederum der kleinste Höhenwinkel ist, je sechs Sensoren aufweist.

Für die Sensoren A₁-A₆ sind die A/D-Wandler 8 dargestellt. Die digitalisierten Signale werden über 8 bit breite Leitungen zu je drei einem Speicher 25 und einem Speicher 26 zugeführt, und zwar dem Speicher 25 die Signale der Sensoren A₁-A₃ und dem Speicher 26 die Signale der Sensoren A₄-A₆. Die Speicher 25 und 26 sind je­ weils wie der Speicher 17 der Ausführungsform der Fig. 4 ausge­ bildet, also als doppelter Speicher mit paralleler Adressansteuerung. Sie liefern jeweils auf einer 8 bit breiten Leitung 27 bzw. 30 Inten­ sitätsmittelwerte und auf einer 4 bit breiten Leitung 28 bzw. 29 Formfaktorwerte. Die Leitungen 27 bis 30 sind an den Adressein­ gang eines nachfolgenden Speichers 31 angeschlossen.

In derselben Weise (aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung weggelassen) werden die Signale der Sensoren B₁-B₆ eines mittle­ ren Höhenwinkels über je zwei Speicher zusammengefaßt und mit­ tels vier Leitungen einem Speicher 32, der dem Speicher 31 ent­ spricht, zugeführt. Ein zu den Speichern 31 und 32 paralleler Spei­ cher 33 erhält in derselben Weise aus den Signalen der Sensoren C₁-C₆ des größten Höhenwinkels gebildete Signale. Jeder der paral­ lelen Speicher 31, 32 und 33 erhält also Intensitäts- und Formfaktorsignale, die aus den Signalen der Sensoren eines Hö­ henwinkels gebildet sind.

Jeder dieser Speicher 31, 32 und 33 ist wiederum als doppelter Speicher zur Ermittlung von Intensitätsmittelwerten ausgebildet, die auf den Leitungen 34, 35 und 36 mit 8-bit-Breite abgegeben wer­ den. Außerdem gibt jeder der Speicher 31-33 auf Leitungen 37, 38 bzw. 39 8 bit breite Formfaktorwerte ab.

Die Intensitätssignale auf den Leitungen 34, 35 und 36 dienen zum Auslesen eines Speichers 40, während die Formfaktorsignale auf den Leitungen 37, 38 und 39 einen Speicher 41 auslesen.

Der Speicher 41 erhält nur Formfaktorsignale der einzelnen Hö­ henwinkel, also von den Speichern 31, 32 und 33. Er liefert auf seiner einzigen Ausgangsleitung 42 ein zusammengefaßtes Form­ faktorsignal für den Formfaktor von Oberflächenfehlern, bezogen auf Umfangswinkel in der Oberflächenebene. Der Speicher 40, dem Intensitätssignale aus allen drei Höhenwinkeln zugeführt werden, liefert auf einer Ausgangsleitung 43 ein Gesamtintensitätssignal al­ ler Sensoren und auf einer Leitung 44 einen Formfaktorwert, der durch Vergleich der Intensitäten von verschiedenen Höhenwinkeln ermittelt ist und somit ein höhenwinkelabhängiger Formfaktor ist, der das Tiefenprofil von Oberflächenfehlern repräsentiert.

Ein letzter Speicher 45 mit Ausgangsleitung 46 erhält somit einen Formfaktorwert für die Flächenform (über Leitung 42), einen Formfaktorwert für die Tiefenform (über Leitung 44) und ein Ge­ samtintensitätssignal (über Leitung 43) und kann mit diesen als Adressen dienenden Eingangswerten eine Tabelle auslesen, die ent­ sprechende Qualitätsbeurteilungen auf der Leitung 46 ausgibt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Bestimmung von Oberflächenfehlern von Oberflächen hoher Güte, mit einem scannend über die Ober­ fläche positionierbaren Abtaster, der Meßpunkte der Ober­ fläche mit einem Lichtstrahl geeigneter Wellenlänge in kon­ stantem Einfallswinkel beleuchtet und in unterschiedlichen Höhenwinkeln und Umfangswinkeln um den reflektierten Strahl angeordnete Lichtsensoren aufweist, die an eine elek­ tronische Auswerteinrichtung zur Qualitätsbewertung der Oberfläche angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteinrichtung A/D-Wandler (8) zur Digitalisie­ rung aller Sensorsignale aufweist sowie diesen nachgeschal­ tete Reduktionseinrichtungen (9, 10; 11; 17; 22; 25; 26; 31; 32; 33; 40; 41; 45), in denen jeweils mehrere Signale als Adressen einem adressierbaren Speicher (9, 11, 17, 22, 25, 26, 31, 32, 33, 40, 41, 45) zum Auslesen der Inhalte seiner Speicherplätze zugeführt werden,
wobei wenigstens zwei Reduktionseinrichtungen hintereinan­ der geschaltet sind derart, daß der nachfolgenden Redukti­ onseinrichtung die Ausgangswerte der vorhergehenden Re­ duktionseinrichtung zugeführt werden,
wobei jede vorhergehende Reduktionseinrichtung in den adressierbaren Speichern als Platzinhalte zuvor berechnete und abgespeicherte Formfaktorwerte enthält, und je eine Mittelwerteinrichtung aufweist, in der parallel aus denselben zugeführten Signalen Mittelwerte der Intensitäten bestimmt werden, wobei die Intensitätsmittelwerte und die Formfak­ torwerte als getrennte Signale von der Reduktionseinrichtung weitergegeben werden,
und wobei wenigstens eine erste Reduktionseinrichtung (9, 10; 17; 25, 26) vorgesehen ist, der die Signale mehrerer Sensoren (A₁-A₃, A₄-A₆) zugeführt werden, sowie eine letzte Reduktionseinrichtung (11; 21; 45), die als Ausgangs­ werte Qualitätsbeurteilungen der Oberfläche enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwerteinrichtung die Intensitätsmittelwerte als Platzinhalte eines mit den zugeführten Signalen adressierten Speichers (17) ermittelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwerteinrichtung als die Signale addierende Summiereinrichtung (10) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Sensoren (A₁-A₃) unter verschiedenen Umfangswinkeln in demselben kleinen Höhenwinkel mit Blickrichtung im wesentlichen parallel zum reflektierten Strahl (5) angeordnet sind und daß Signale von Sensoren (B₁-B₃) anderer Höhenwinkel nur jeweils als Summe eines Höhenwinkels verarbeitet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Umfangswinkel und zwei Höhenwinkel vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel des Licht­ strahles (5) 90° beträgt.