DE10310837B4

DE10310837B4 - Method and device for automatic measurement of stress birefringence on transparent bodies

Info

Publication number: DE10310837B4
Application number: DE10310837A
Authority: DE
Inventors: Henning Katte; Heiko Vollstedt
Original assignee: ILIS GmbH
Current assignee: ILIS GmbH
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: DE10310837A1

Abstract

Verfahren zur automatischen Messung der Spannungsdoppelbrechung an transparenten Körpern (5) mit folgenden Schritten:
1.1 Beleuchten einer Fläche des transparenten Körpers (5) mit linear polarisiertem Licht (L1),
1.2 Umwandeln des aus der Fläche austretenden, ggf. elliptisch polarisierten, Lichts in linear polarisiertes Licht (L2),
1.3 Abbilden der Fläche unter Zwischenschaltung eines um eine z-Achse (z) drehbaren Analysators (7) auf einen im Strahlengang nachgeordneten relativ zu einer x/y-Ebene feststehenden Flächendetektor (10) mit einer Vielzahl von in der x/y-Ebene angeordneten Detektorelementen,
1.4 Messen von Intensitäten des Lichts mit jedem der Detektorelemente ausgehend von einer Nullstellung unter zunehmenden Drehwinkeln des Analysators (7) und Speichern desjenigen Drehwinkels des Analysators (7), bei dessen Erreichen die Intensität erstmals minimal ist und
1.5 Bestimmung des Gangunterschieds des Lichts aus dem Drehwinkel des Analysators (7) und Ermittlung einer die Spannung im Material wiedergebenden Kenngröße. Method for the automatic measurement of stress birefringence on transparent bodies (5), comprising the following steps:
1.1 illuminating a surface of the transparent body (5) with linearly polarized light (L1),
1.2 conversion of light emerging from the surface, possibly elliptically polarized, into linearly polarized light (L2),
1.3 imaging of the surface with the interposition of an about a z-axis (z) rotatable analyzer (7) on a downstream in the beam path relative to an x / y plane surface detector (10) having a plurality of arranged in the x / y-plane detector elements,
1.4 measuring intensities of the light with each of the detector elements starting from a zero position under increasing angles of rotation of the analyzer (7) and storing that angle of rotation of the analyzer (7) at which the intensity is at first minimal and
1.5 Determination of the path difference of the light from the rotation angle of the analyzer (7) and determination of a voltage reproducing the material in the characteristic.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Messung der Spannungsdoppelbrechung an transparenten Körpern.The The invention relates to a method and a device for automatic Measurement of stress birefringence on transparent bodies.

Spannungen verursachen in transparenten Körpern, z. B. Gläsern, Kunststoffen und dgl., eine Spannungsdoppelbrechung. Durch die Spannungsdoppelbrechung wird linear polarisiertes Licht, das um 45 Grad zu den Hauptspannungsrichtungen geneigt ist, in elliptisch polarisiertes Licht umgewandelt. Das elliptisch polarisierte Licht kann mit einer Viertelwellenplatte, deren optische Hauptachse parallel zur Polarisationsachse steht, wieder in linear polarisiertes Licht umgewandelt werden. Die Polarisationsrichtung dieses umgewandelten linear polarisierten Lichts ist in einem Winkel α gegenüber der ursprünglichen Richtung verdreht. Mittels eines Analysators kann der Winkel α bestimmt werden. Der Analysator wird dazu solange gedreht, bis eine maximale Abdunklung des beobachteten Punkts erreicht wird. Aus dem gemessenen Winkel α kann dann nach der spannungsoptischen Grundgleichung die Spannung bestimmt werden. Das beschriebene Verfahren wird auch als Senarmont-Verfahren bezeichnet.tensions cause in transparent bodies, z. Glasses, Plastics and the like, a stress birefringence. By the stress birefringence becomes linearly polarized light that is 45 degrees to the main stress directions tilted, converted into elliptically polarized light. The elliptically polarized light can be used with a quarter wave plate, whose main optical axis is parallel to the polarization axis, be converted back into linearly polarized light. The polarization direction This converted linearly polarized light is at an angle α to the original Direction twisted. By means of an analyzer, the angle α can be determined become. The analyzer is rotated until a maximum Darkening of the observed point is achieved. From the measured Angle α can then determines the voltage according to the voltage-optical basic equation become. The described method is also called Senarmont method designated.

Aus der DE 199 53 527 A1 ist ein Verfahren zur Messung der Spannungsdoppelbrechung in transparenten Körpern bekannt. Es handelt sich dabei um ein so genanntes Nulldurchgangsverfahren. Dabei durchstrahlt das aus der Viertelwellenplatte austretende Licht einen kontinuierlich sich drehenden Analysator. Die Intensität des aus dem Analysator austretenden Lichts wird mittels eines nachgeschalteten Fotodetektors gemessen. Mittels eines Interpolationsverfahrens wird zur Auswertung der Phasenlage des Intensitätssignals der Nulldurch gang bestimmt. – Mit dem bekannten Verfahren kann jeweils nur ein Punkt des transparenten Körpers vermessen werden. Zur Ermittlung der Verteilung der Spannungsdoppelbrechung in der Fläche ist es erforderlich, jeden Punkt der Fläche einzeln zu vermessen. Dazu muss eine mechanisch aufwändig herzustellende Einrichtung zur Verschiebung des Körpers bzw. der Probe gegenüber der Messvorrichtung in x/y-Richtung bereitgestellt werden. Eine solche Vermessung jedes Punkts der Probe erfordert einen hohen Zeitaufwand. Abgesehen davon kann mit diesem Verfahren nicht zwischen Druck- und Zugspannung unterschieden werden.From the DE 199 53 527 A1 For example, a method for measuring stress birefringence in transparent bodies is known. It is a so-called zero crossing procedure. The light emerging from the quarter wave plate radiates through a continuously rotating analyzer. The intensity of the light exiting the analyzer is measured by means of a downstream photodetector. By means of an interpolation method, the zero crossing is determined for evaluation of the phase position of the intensity signal. - With the known method, only one point of the transparent body can be measured at a time. To determine the distribution of stress birefringence in the surface, it is necessary to measure each point of the surface individually. For this purpose, it is necessary to provide a device which is mechanically complicated to move the body or the sample relative to the measuring device in the x / y direction. Such a measurement of each point of the sample requires a lot of time. Apart from this, no distinction can be made between compressive and tensile stress with this method.

Aus der DE 198 19 670 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Gangunterschieden bei doppelbrechenden Proben bekannt. Dabei werden unter Verwendung einer Kombination eines Zonenanalysators mit zwei konzentrischen Farbkreisringen gleichzeitig die Senarmont-Winkel zweier Wellenlängen bestimmt. Aus den Senarmont-Winkeln wird der Gangunterschied für die Wellenlängen bestimmt.From the DE 198 19 670 A1 For example, a method and apparatus for measuring gait differences in birefringent samples is known. In this case, the Senarmont angle of two wavelengths are determined simultaneously using a combination of a zone analyzer with two concentric color circles. From the Senarmont angles, the path difference for the wavelengths is determined.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen einfach und schnell ortsaufgelöst die Spannungen oder dazu korrespondierende Kenngrößen gemessen werden können. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll bei bekannter Körpergeometrie und bei Verwendung von Erfahrungswissen auch eine Unterscheidung zwischen Druck- und Zugspannungen möglich sein.task The invention is to the disadvantages of the prior art remove. It is intended in particular a method and a device be specified, with which easily and quickly spatially resolved the voltages or corresponding characteristic quantities can be measured. After one Another object of the invention is known body geometry and use of experience also a distinction between printing and Tensile stresses possible be.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 22 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 21 und 23 bis 34.These The object is solved by the features of claims 1 and 22. Advantageous embodiments result from the features of claims 2 to 21 and 23 to 34th

Unter "Licht" wird vorliegend nicht nur Licht im sichtbaren Bereich, sondern auch elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich verstanden.Under "light" is present not only light in the visible range, but also electromagnetic Understood radiation in the infrared range.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht nur ein Punkt des transparenten Körpers, sondern eine Fläche oder ein Flächenabschnitt untersucht. Der transparente Körper wird insgesamt, zumindest aber im Bereich der zu untersuchenden Fläche, mit linear polarisiertem Licht durchstrahlt. Das Licht wird im Körper durch darin enthaltene Spannungen in elliptisch po larisiertes Licht umgewandelt. Das Licht durchläuft dann eine Einrichtung zur Umwandlung des elliptisch polarisierten Lichts in linear polarisiertes Licht. Das aus der Einrichtung austretende linear polarisierte Licht durchläuft einen Analysator und trifft schließlich auf einen Flächendetektor auf. Es wird die gesamte zu untersuchende Fläche auf den Flächendetektor abgebildet. Zur Abbildung kann ein Objektiv vorgesehen sein. Der Flächendetektor ist in x/y-Richtung fest angeordnet und weist in der x/y-Richtung eine Vielzahl von Detektorelementen auf. Mittels der Detektorelemente wird die Intensität des Lichts in der Fläche ortsaufgelöst gemessen, und zwar in Abhängigkeit des Drehwinkels des Analysators. Es wird für jedes Detektorelement der Drehwinkel des Analysators bei Erreichen der minimalen Intensität bestimmt.at the method according to the invention is not just a point of the transparent body, but a surface or a surface section examined. The transparent body is considered in total, or at least in the field of investigation Area, irradiated with linearly polarized light. The light gets through in the body it contained voltages converted into elliptical po larisiert light. The light goes through then a means for converting the elliptically polarized Light in linearly polarized light. The exiting from the institution passes through linearly polarized light an analyzer and finally hits an area detector on. It becomes the entire area to be examined on the area detector displayed. For imaging, a lens may be provided. Of the Area detector is fixed in the x / y direction and has in the x / y direction one Variety of detector elements. By means of the detector elements will the intensity of the Light in the area spatially resolved measured, depending on the angle of rotation of the analyzer. It is for each detector element of Angle of rotation of the analyzer determined on reaching the minimum intensity.

Aus dem Drehwinkel kann der Gangunterschied des Lichts bestimmt werden. Aus dem Gangunterschied wiederum können Kenngrößen wie die Doppelbrechung und damit die Spannung im Material ermittelt werden. Die ermittelten Werte können sodann grafisch als Verteilung der Gangunterschiede oder dazu korrespondierender Kenngrößen in der Fläche dargestellt werden. Dabei kann der für ein Detektorelement bestimmte Drehwinkel bzw. die daraus ermittelte Kenngröße grafisch als Bildpunkt dargestellt werden.From the angle of rotation, the path difference of the light can be determined. From the path difference in turn, parameters such as birefringence and thus the stress in the material can be determined. The determined values can then be displayed graphically as a distribution of the path differences or corresponding characteristic quantities in the area. In this case, the rotational angle determined for a detector element or the thereof determined characteristic graphically represented as a pixel.

Das linear polarisierte Licht kann durch Einschalten eines Polarisators in den Strahlengang erzeugt werden. Zur Umwandlung des elliptisch polarisierten Lichts in linear polarisiertes Licht wird vorteilhafterweise eine in den Strahlengang eingeschaltete λ/4-Schicht verwendet. Der Analysator ist in Nullstellung zweckmäßigerweise zur Ebene des linear polarisierten Lichts gekreuzt. Die Nullstellung kann vor der Messung automatisch mittels eines geeigneten Algorithmus ermittelt und eingestellt werden.The Linear polarized light can be achieved by switching on a polarizer be generated in the beam path. To convert the elliptical polarized light in linearly polarized light is advantageously used in the beam path λ / 4-layer used. The analyzer is in zero position expediently crossed to the plane of linearly polarized light. The zero position can be measured automatically by means of a suitable algorithm before the measurement be determined and set.

Zur Messung werden zweckmäßigerweise nacheinander eine Mehrzahl an Messsequenzen durchgeführt, wobei während jeder der Messsequenzen der Analysator, ausgehend von der Nullstellung, vorzugsweise schrittweise, um einen vorgegebenen Winkelbetrag, in eine Richtung gedreht wird. Der Analysator kann auch ausgehend von der Nullstellung vorzugsweise schrittweise, um einen vorgegebenen Winkelbetrag in die andere Richtung gedreht werden. Zwei Messsequenzen unterscheiden sich, indem der transparente Körper relativ zum Polarisator bzw. der λ/4-Schicht um einem vorgegebenen Winkel verdreht ist.to Measurement are expediently successively performed a plurality of measurement sequences, wherein during each the measuring sequences of the analyzer, starting from the zero position, preferably gradually, by a predetermined angle, in one direction is turned. The analyzer can also start from the zero position preferably gradually, to a predetermined angle in the other way to be turned. Two measurement sequences differ itself by the transparent body relative to the polarizer or the λ / 4-layer around a given angle is twisted.

Messtechnisch ist es von Vorteil, den von jedem der Detektorelemente gemessenen Intensitätswert und den jeweiligen Drehwinkel des Analysators zu speichern. Für jedes Detektorelement kann ein damit gemessener Intensitätswert verglichen werden und die Messsequenz wird vorteilhafterweise beendet, sobald der für jedes Detektorelement gemessene Intensitätswert erstmals größer ist als der damit vorhergehend gemessene Intensitätswert. Das beschleunigt die Messung.Metrologically it is advantageous to measure that of each of the detector elements intensity value and to store the respective angle of rotation of the analyzer. For each Detector element can be compared with a measured intensity value and the measurement sequence is advantageously terminated as soon as possible the for each detector element measured intensity value is greater for the first time as the previously measured intensity value. That speeds up the Measurement.

Nach einer Ausgestaltung kann/können zwischen zwei Messsequenzen

a) die λ/4-Schicht und der Polarisator oder
b) der Körper

jeweils um einen vorgegebenen Winkel um die z-Achse rotiert werden. Die Variante lit. a) ermöglicht einen besonders einfachen Messaufbau. Es kann auf eine Vorrichtung zum Rotieren des Körpers verzichtet werden.According to one embodiment can / can between two measurement sequences

a) the λ / 4 layer and the polarizer or
b) the body

each rotated by a predetermined angle about the z-axis. The variant lit. a) enables a particularly simple measurement setup. It can be dispensed with a device for rotating the body.

Durch Vergleich der bei den Messsequenzen für jedes der Detektorelemente gespeicherten Drehwinkel kann ein dem Absolutbetrag nach maximaler Drehwinkel ermittelt werden. Die gemes senen Drehwinkel, insbesondere die maximalen Drehwinkel, können unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Dicke des transparenten Körpers korrigiert werden. Anschließend werden zweckmäßigerweise aus dem für jedes der Detektorelemente ermittelten, ggf. maximalen Drehwinkel, der Gangunterschied die Spannungsdoppelbrechung und/oder dazu korrespondierende Kenngrößen errechnet. Der für ein Detektorelement bestimmte, ggf. maximale Drehwinkel, der Gangunterschied, die Spannungsdoppelbrechung und/oder dazu korrespondierende Kenngrößen können grafisch als Bildpunkt dargestellt werden. Jeder von einem Detektorelement gelieferte Wert kann ein Pixel bilden.By Comparison of the measurement sequences for each of the detector elements stored rotation angle can be the absolute amount of maximum rotation angle be determined. The gemes senen rotation angle, in particular the maximum Rotation angle, can considering a predetermined thickness of the transparent body can be corrected. Then be expediently from the for each of the detector elements determined, possibly maximum rotation angle, the path difference the stress birefringence and / or corresponding thereto Characteristics calculated. The for a detector element determined, possibly maximum rotation angle, the path difference, the stress birefringence and / or corresponding parameters can be graphically be represented as a pixel. Each one of a detector element delivered value can make a pixel.

Bei der Verfahrensvariante lit. a) wird der zu untersuchende Körper während der Messung vorteilhafterweise relativ zum Flächendetektor nicht bewegt. Bei dieser Verfahrensvariante werden zwischen den Messsequenzen die λ/4-Schicht und den Polarisator zweckmäßigerweise gleichzeitig und synchron um denselben Winkelbetrag gedreht.at the process variant lit. a) the body to be examined during the Measurement advantageously not moved relative to the area detector. In this process variant, between the measuring sequences the λ / 4 layer and the polarizer expediently simultaneously and synchronously rotated by the same angular amount.

Bei der Verfahrensvariante lit. b) wird der zu untersuchende transparente Körper rotiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren ist es auch dabei nicht mehr erforderlich, den transparenten Körper zur Bestimmung einer Verteilung der Gangunterschiede oder dazu korrespondierender Kenngrößen in einem Sektor linear in x- oder y-Richtung zu bewegen. Es wird der Analysator rotiert. Gleichwohl ist es auch möglich, nacheinander benachbarte Sektoren durch eine Rotation des Körpers zu vermessen und dann eine ortsaufgelöste Verteilung der Gangunterschiede oder dazu korrespondierender Kenngrößen der gesamten vermessenen Fläche grafisch darzustellen.at the process variant lit. b) becomes transparent body rotates. Unlike traditional ones It is also no longer necessary to process the transparent Body to Determination of a distribution of gait differences or corresponding ones Characteristics in one Move sector linearly in the x or y direction. It becomes the analyzer rotates. However, it is also possible to successively adjacent Measure sectors by rotation of the body and then a spatially resolved Distribution of gait differences or corresponding characteristics of the total measured area graphically.

Bei der Verfahrensvariante lit. b) ist die auf den Flächendetektor abgebildete Fläche zweckmäßigerweise ein aus einer Vielzahl von Flächenelementen gebildeter Sektor. Dabei kann der Sektor ein Kreis- oder Ellipsensektor mit einem Sektoren winkel im Bereich größer 0° und kleiner oder gleich 90° sein. Eine solche Sektorgeometrie eignet sich insbesondere zur Bestimmung der Spannungsdoppelbrechung von Böden von Glas- oder Kunststoffbehältern. Der Sektor kann aber auch andere Formen, z.B. rechteckige Formen, annehmen.at the process variant lit. b) is the on the area detector imaged area expediently one of a plurality of surface elements educated sector. The sector may be a circular or elliptical sector with a sector angle in the range greater than 0 ° and less than or equal to 90 °. A Such sector geometry is particularly suitable for determining the Stress birefringence of soils of glass or plastic containers. However, the sector may also have other shapes, e.g. rectangular shapes, accept.

Der Sektor kann in vorgegebene jeweils eine Vielzahl von Flächenelementen aufweisende Sektorabschnitte gegliedert sein, und aus dem für jedes der Flächenelemente gemessenen Gangunterschied kann ein gewichteter Mittelwert der Gangunterschiede für jeden der Sektorabschnitte ermittelt werden. Eine solche Mittelwertbildung beschleunigt die Messung.Of the Sector can be specified in each case a large number of surface elements sector sections, and for each of them surface elements measured retardation can be a weighted average of the gait differences for each the sector sections are determined. Such averaging accelerates the measurement.

Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den Sektorabschnitten um Ringabschnitte. Die Intensitätsverteilung kann gleichzeitig in vier Sektoren gemessen werden, wobei die Halbierenden zweier radial benachbarter Sektoren jeweils senkrecht aufeinander stehen. Die Halbierenden der Sektoren schneiden sich zweckmäßigerweise in einer Achse, vorzugsweise der Rotationsachse, des Körpers. Mit den vorgenannten Merkmalen kann besonders schnell ein kreisrunder Boden eines Behälters, beispielsweise einer Flasche, vermessen werden.Expediently, the sector sections are ring sections. The intensity distribution can be measured simultaneously in four sectors, the halves of two radially adjacent sectors each perpendicular to each other. The halves of the sectors expediently intersect in one axis preferably the axis of rotation, of the body. With the aforementioned features, a circular bottom of a container, for example a bottle, can be measured very quickly.

Nach einer weiteren Ausgestaltung wird der Körper nach der ortsaufgelösten Ermittlung der Gangunterschiede im Sektor um einen vorgegebenen Winkel um die z-Achse gedreht und die vorbeschriebene Messung wird für einen angrenzenden Sektor des Körpers wiederholt.To In another embodiment, the body is after the spatially resolved determination the path differences in the sector by a given angle around the rotated z-axis and the above measurement is for a adjacent sector of the body repeated.

Aus der Verteilung der Gangunterschiede aneinander angrenzender Sektoren kann mittels Interpolation eine grafische Darstellung der Verteilung der Gangunterschiede oder dazu korrespondierender Werte in einer aus sämtlichen Sektoren gebildeten Fläche ausgegeben werden. Zur Korrektur kann z. B. ein Dickenprofil entlang einer Halbierenden des Sektors vorgege ben werden. Die im Sektor gemessenen Werte können dann anhand des Dickenprofils entsprechend der spannungsoptischen Grundgleichung korrigiert werden. Der Mittelwert wird insbesondere auf eine vorgegebene Dicke, z. B. 1 cm, normiert.Out the distribution of the path differences of adjacent sectors can use a graphical representation of the distribution of the Gait differences or corresponding values in one all Sectors formed area be issued. To correct z. B. along a thickness profile be given to a halving of the sector. The in the sector measured values then on the basis of the thickness profile corresponding to the stress-optical Corrected basic equation. The mean will be particular to a predetermined thickness, z. B. 1 cm, normalized.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur automatischen Messung der Spannungsdoppelbrechung an transparenten Körpern mit den Merkmalen des Anspruchs 22 vorgesehen.To further requirement The invention relates to a device for the automatic measurement of stress birefringence on transparent bodies provided with the features of claim 22.

Die Vorrichtung ist mit einem relativ in einer x/y-Ebene feststehenden Flächendetektor mit einer Vielzahl in x/y-Richtung angeordneten Detektorelementen zur ortsaufgelösten Messung der Intensitätswerte des aus dem Analysator austretenden Lichts versehen. Ein solcher Flächendetektor ermöglicht eine rasche ortsaufgelöste Darstellung der Spannungen in transparenten Körpern. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Computer zum Speichern, Vergleichen und Auswerten der gemessenen Intensitäten und Drehwinkel des Analysators gemäß einem vorgegebenen Programm.The Device is fixed with a relatively fixed in an x / y plane area detector with a multiplicity in the x / y direction arranged detector elements for spatially resolved measurement of the intensity values of the light exiting the analyzer. Such a area detector allows one rapid spatially resolved Representation of the stresses in transparent bodies. Furthermore, the device comprises a computer for storing, comparing and evaluating the measured Intensities and Angle of rotation of the analyzer according to a predetermined program.

Die Einrichtung zur Erzeugung linear polarisierten Lichts kann eine im Wesentlichen monochromatische Lichtquelle und einen nachgeschalteten Polarisator aufweisen. Bei der monochromatischen Lichtquelle kann es sich beispielsweise um ein Leuchtdiodenfeld oder auch Laser handeln, die Strahlung im sichtbaren oder infraroten Wellenlängenbereich abgeben.The Device for generating linearly polarized light can be a essentially monochromatic light source and a downstream polarizer exhibit. For example, the monochromatic light source may be to a light emitting diode field or also laser, the radiation in the emit visible or infrared wavelength range.

Die Einrichtung zur Aufnahme des Körpers kann eine Einrichtung zum Rotieren des Körpers um einen vorgegebenen Winkelbetrag um die z-Achse sein. Die Einrichtung zur Aufnahme kann einen, vorzugsweise mit einem ersten Schrittmotor drehbaren, transparenten Probenteller aufweisen.The Device for receiving the body can means for rotating the body by a predetermined amount Be angular amount about the z-axis. The device for recording can a, preferably rotatable with a first stepper motor, transparent Have sample tray.

Bei dem Probenteller handelt es sich zweckmäßigerweise um eine im Wesentlichen spannungsfreie Scheibe. Es kann ferner ein zweiter Schrittmotor zum Drehen des Analysators vorgesehen sein. Mit dem zweiten Schrittmotor kann der Analysator um vorgegebene Winkelbeträge, z. B. 0,5°, gedreht werden.at The sample tray is expediently essentially one tension-free disc. It can also be a second stepper motor for Turning the analyzer may be provided. With the second stepper motor the analyzer can by predetermined angle amounts, z. B. 0.5 °, rotated become.

Die Einrichtung zum Umwandeln ist zweckmäßigerweise eine, vorzugsweise um die z-Achse drehbare, λ/4-Schicht. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist ein dritter Schrittmotor zum Drehen der λ/4-Schicht vorgesehen. Auch der Polarisator kann um die z-Achse drehbar sein. In diesem Fall kann ein vierter Schrittmotor zum Drehen des Polarisators vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise ist dann eine Einrichtung zum synchronen Drehen der λ/4-Schicht und des Polarisators um einen vorgegebenen Winkel vorgesehen. In diesem Fall muss der zu untersuchende Körper nicht bewegt werden. Vor der Aufnahme einer Messsequenz genügt es, die λ/4-Schicht und einen Polarisator vorzugsweise gleichzeitig um einen identischen Winkelbetrag in die gleiche Richtung zu drehen.The Device for converting is expediently one, preferably rotatable about the z-axis, λ / 4-layer. According to a particularly advantageous embodiment is a third Stepping motor for turning the λ / 4-layer intended. Also, the polarizer may be rotatable about the z-axis. In this case, a fourth stepper motor can be used to rotate the polarizer be provided. Appropriately, is then means for synchronously rotating the λ / 4 layer and the polarizer provided by a predetermined angle. In this case, the must body to be examined not to be moved. Before taking a measurement sequence, it is sufficient to use the λ / 4 layer and a polarizer, preferably one identical at a time Angle amount to turn in the same direction.

Bei dem Flächendetektor kann es sich um eine im sichtbaren oder infraroten Wellenlängenbereich empfindliche CCD- oder CMOS-Kamera handeln. In diesem Fall entspricht ein Pixel einem Detektorelement.at the area detector it can be one in the visible or infrared wavelength range sensitive CCD or CMOS camera. In this case corresponds a pixel to a detector element.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein elektrischer Antrieb zum Bewegen des Flächenelements parallel zur z-Achse vorgesehen. Ein solcher Antrieb ermöglicht ein automatisches Einstellen der auf den Flächendetektor abgebildeten läche.To A further advantageous embodiment is an electrical Drive for moving the surface element provided parallel to the z-axis. Such a drive allows a automatic adjustment of the area imaged on the area detector.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Computer zur automatischen Steuerung der Schrittmotoren vorgesehen.To a particularly advantageous embodiment of the computer is the automatic control of the stepper motors provided.

Der Computer ist ferner mit einem Bildschirm ausgestattet, auf dem die ortsaufgelöste Messung der Drehwinkel, der Gangunterschiede oder dazu korrespondierender Kenngrößen sofort dargestellt werden kann.Of the Computer is also equipped with a screen on which the spatially resolved Measurement of the angles of rotation, the path differences or corresponding ones Characteristics immediately can be represented.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:following Be exemplary embodiments of Invention with reference to the drawing explained. It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a schematic representation of a first device according to the invention,

2 die Gliederung eines transparenten rotationssymmetrischen Körpers in Sektoren, 2 the structure of a transparent rotationally symmetrical body in sectors,

3a die Gliederung von Sektoren in Flächenelemente, 3a the division of sectors into surface elements,

3b das Ergebnis der Mittelwertbildung der in einem Sektor gemessenen Werte, 3b the result of averaging the values measured in a sector,

4 die Ergebnisse verschiedener Sektoren gemäß 3b, 4 the results of different sectors according to 3b .

5 die Darstellung der Ergebnisse und 5 the presentation of the results and

6 eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung. 6 a schematic representation of a second device according to the invention.

1 zeigt schematisch eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur automatischen und zerstörungsfreien Messung der Spannungsdoppelbrechung an Böden von Glas- oder Kunststoffbehältern. Einer Lichtquelle 1, die beispielsweise aus einem Leuchtdiodenfeld gebildet sein kann, ist im Strahlengang ein Polarisator 2 nachgeschaltet. Das aus dem Polarisator 2 austretende linear polarisierte Licht L1 durchquert einen Probenteller 3, der aus einer transparenten Scheibe hergestellt ist. Der Probenteller 3 ist antriebsmäßig mit einem ersten Schrittmotor 4 verbunden. Der Probenteller 3 ist zweckmäßigerweise aus einem im Wesentlichen spannungsfreien Glas hergestellt. Der Probenteller 3 kann so ausgebildet sein, dass das daraus austretende Licht diffus ist. Der Probenteller 3 dient gleichzeitig als Diffusor. Mit 5 ist ein zu messender transparenter Körper, hier der Boden eines Hohlglaskörpers, bezeichnet. Das aus dem Körper 5 austretende Licht durchquert eine mit 6 bezeichnete λ/4-Folie. Das gebildete linear polarisierte Licht L2 durchläuft anschließend einen Analysator 7, der mit einem zweiten Schrittmotor 8 antriebsmäßig verbunden ist. Zumindest ein Sektor des Bodens des transparenten Körpers 5 wird mittels eines Objektivs 9 auf eine CCD-Kamera 10 abgebildet. Der erste 4 und der zweite Schrittmotor 8 sowie die CCD-Kamera 10 sind mit einem Computer 11 jeweils über geeignete Schnittstellen verbunden. Der Computer 11 steuert nach einem vorgegeben Programm die schrittweise Drehbewegung des Probentellers 3 und des Analysators 7. Er erfasst gleichzeitig die mit der CCD-Kamera 10 aufgenommenen Intensitätswerte und verarbeitet sie nach einem vorgegebenen Algorithmus in Gangunterschiede oder dazu korrespondieren Kenngrößen. 1 schematically shows a first variant of a device according to the invention for the automatic and non-destructive measurement of stress birefringence on soils of glass or plastic containers. A light source 1 , which may be formed for example from a light-emitting diode array, is a polarizer in the beam path 2 downstream. That from the polarizer 2 Exiting linearly polarized light L1 passes through a sample tray 3 which is made of a transparent pane. The sample plate 3 is driving with a first stepper motor 4 connected. The sample plate 3 is suitably made of a substantially stress-free glass. The sample plate 3 can be designed so that the light emerging from it is diffuse. The sample plate 3 also serves as a diffuser. With 5 is a transparent body to be measured, here the bottom of a hollow glass body called. That from the body 5 escaping light traverses one with 6 designated λ / 4 foil. The formed linearly polarized light L2 then passes through an analyzer 7 that with a second stepper motor 8th is drivingly connected. At least one sector of the bottom of the transparent body 5 is by means of a lens 9 on a CCD camera 10 displayed. The first 4 and the second stepper motor 8th as well as the CCD camera 10 are with a computer 11 each connected via suitable interfaces. The computer 11 controls the stepwise rotation of the sample tray according to a given program 3 and the analyzer 7 , At the same time it captures those with the CCD camera 10 recorded intensity values and processes them according to a predetermined algorithm in path differences or corresponding characteristic quantities.

Eine z-Achse ist mit dem Bezugszeichen z bezeichnet. Die CCD-Kamera 10 kann zur Anpassung an die jeweilige Dimension des Körpers 5 mittels vertikal, d.h. parallel zur z-Achse z bewegbar, vorzugsweise mittels eines (hier nicht gezeigten) elektrischen Antriebs, angebracht sein. Ein (hier nicht gezeigter) Detektorschirm innerhalb der CCD-Kamera 10 weist in x/y-Richtung eine Vielzahl von (hier nicht gezeigten) Detektorelementen auf. Die Detektorelemente bzw. der Detektorschirm ist in x/y-Richtung fest angeordnet, d.h. die CCD-Kamera 10 ist nicht in x/y-Richtung verschiebbar gegenüber der Lichtquelle 1. Es findet während der Messung keine Verschiebung der CCD-Kamera 10 bezüglich des ebenfalls um die z-Achse z rotierbaren Analysators 7 oder der Lichtquelle 1 in x/y-Richtung statt. Auch wird während der Messung der transparente Körper 5 nicht in x/y-Richtung verschoben. Er kann allerdings um die z-Achse z gedreht werden. Es entfällt das Erfordernis einer aufwändigen Einrichtung zur Verschiebung des Körpers in x/y-Richtung.A z-axis is designated by the reference z. The CCD camera 10 can adapt to the particular dimension of the body 5 by means of vertically, ie, movable parallel to the z-axis z, preferably by means of an (not shown here) electric drive, be attached. A detector screen (not shown) within the CCD camera 10 has a multiplicity of detector elements (not shown here) in the x / y direction. The detector elements or the detector screen is fixedly arranged in the x / y direction, ie the CCD camera 10 is not displaceable in the x / y direction with respect to the light source 1 , There is no shift of the CCD camera during the measurement 10 with respect to the also about the z-axis z rotatable analyzer 7 or the light source 1 in the x / y direction. Also, during the measurement, the transparent body becomes 5 not shifted in x / y direction. However, it can be rotated about the z-axis z. It eliminates the need for a complex device for moving the body in the x / y direction.

2 zeigt beispielhaft die Anordnung der gemessenen Sektoren eines Bodens eines transparenten Körpers 5. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei den Sektoren a, b, c und d um Kreissektoren mit einem Sektorwinkel von 22,5°. Die Halbierenden a1, b1, c1 und d1 zweier radial benachbarter Sektoren a, b, c und d stehen senkrecht aufeinander. Sie schneiden sich in der z-Achse z. Mit der in 1 gezeigten Vorrichtung können die sämtlichen Sektoren a, b, c und d gleichzeitig vermessen werden. 2 shows by way of example the arrangement of the measured sectors of a bottom of a transparent body 5 , In the present case, the sectors a, b, c and d are circular sectors with a sector angle of 22.5 °. The bisectors a1, b1, c1 and d1 of two radially adjacent sectors a, b, c and d are perpendicular to one another. They intersect in the z-axis z. With the in 1 As shown, all the sectors a, b, c and d can be measured simultaneously.

Zur Beschleunigung der Messung hat es sich als zweckmäßiger erwiesen, die Sektoren a, b, c, d – wie in 3a gezeigt – in Flächenelemente f zu gliedern. Eine Vielzahl radial nebeneinander liegender Flächenelemente f können einen ringförmigen Sektorabschnitt s bilden. Innerhalb eines Sektorabschnitts s können die Intensitätswerte über die Flächenelemente f gemittelt werden, so dass für jeden Sektorabschnitt s ein gewichteter Mittelwert der gemessenen Intensitäten angegeben werden kann. Die gewichteten Mittelwerte sind in 3b gezeigt. Es ergibt sich in grafischer Darstellung für jeden Sektor a, b, c, d eine Abfolge von Mittelwert-Flächenelementen M, die einer mittleren Intensität jedes Sektorabschnitts s entsprechen.To speed up the measurement, it has proved to be more appropriate to use sectors a, b, c, d, as in FIG 3a shown - to divide into area elements f. A plurality of radially adjacent surface elements f can form an annular sector section s. Within a sector section s, the intensity values can be averaged over the area elements f, so that a weighted mean value of the measured intensities can be specified for each sector section s. The weighted averages are in 3b shown. The result for each sector a, b, c, d is a sequence of mean surface elements M which correspond to an average intensity of each sector section s.

Nach einem Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist es möglich, den transparenten Körper 5 mit dem ersten Stellmotor 4 entsprechend dem vorgegeben Programm schrittweise zu rotieren. Das ermöglicht die Vermessung von an die Sektoren a, b, c, d angrenzenden Sektoren. 4 zeigt die Anordnung der dann bestimmten Mittelwert-Flächenelemente M.According to an embodiment feature of the invention, it is possible to use the transparent body 5 with the first servomotor 4 rotate step by step according to the given program. This allows the measurement of sectors adjacent to sectors a, b, c, d. 4 shows the arrangement of the then determined mean surface elements M.

Zur Darstellung der Verteilung der Gangunterschiede oder dazu korrespondierender Kenngrößen über die gesamte vermessene Fläche kann zwischen den in 4 gezeigten Mittelwert-Flächenelementen M radial interpoliert werden. Das Ergebnis der Rechenoperation kann z. B. in einer Falsch-Farbendarstellung – wie in 5 gezeigt – an einem Computerbildschirm ausgegeben werden.For the representation of the distribution of the path differences or corresponding characteristic values over the entire measured surface, it is possible to distinguish between the in 4 shown mean value surface elements M are radially interpolated. The result of the arithmetic operation can z. B. in a false color representation - as in 5 shown on a computer screen.

Die Funktion der beschrieben Vorrichtung ist folgende: Im Wesentlichen monochromatisches Licht durchdringt den unter 45° zu den Hauptspannungsrichtungen stehenden Polarisator 2. Das aus dem Polarisator 2 austretende linear polarisierte Licht L1 durchläuft den transparenten Probenteller 3, der als Diffusor wirkt. Zumindest ein vorgegebener Sektor des Bodens des transparenten Körpers 5 wird mittels des Objektivs 9 auf den Detektorschirm der CCD-Kamera 10 abgebildet. Das Licht wird durch die λ/4-Schicht 6 in linear polarisiertes Licht L2 umgewandelt und durchläuft den Analysator 7.The function of the described device is as follows: essentially monochromatic light penetrates the polarizer, which is at 45 ° to the main stress directions 2 , That from the polarizer 2 Exiting linearly polarized light L1 passes through the transparent sample tray 3 acting as a diffuser. At least a given sector of the bottom of the transparent body 5 is using the lens 9 on the detector screen of the CCD camera 10 displayed. The light passes through the λ / 4 layer 6 converted into linearly polarized light L2 and passes through the analyzer 7 ,

Zu Beginn der Messung ist der Analysator 7 gekreuzt zum Polarisator 2 angeordnet. Zum Auffinden dieser Stellung wird ohne den im Strahlengang befindlichen Körper der Analysator 7 solange gedreht, bis ein Intensitätsminimum gemessen wird. Diese Stellung entspricht der Nullstellung des Analysators 7. Sie muss nur einmalig beim Einschalten der Vorrichtung bestimmt werden. Innerhalb der vier auf dem Detektorschirm abgebildeten Sektoren a, b, c und d werden nun für jedes Detektorelement die Lichtintensität und der dazugehörige Drehwinkel des Analysators gemessen und gespeichert. Anschließend wird der Analysator 7 um einen vorgegeben Winkelbetrag, z. B. 0,5°, mittels des zweiten Schrittmotors 8 gedreht. Die Messung wird wiederholt. Die dabei gemessenen Intensitätswerte werden mit den jeweils vorher gemessenen Intensitätswerten verglichen. Falls der bei der vorhergehenden Messung gemesse nen Intensitätswert größer als der bei der nachfolgenden Messung gemessene Intensitätswert ist, so wird der größere Wert durch den kleineren überschrieben. Es werden solange der Analysator 7 schrittweise weiter gedreht und die Intensitäten gemessen, bis jede gemessene Intensität größer als die Intensität der vorhergehenden Messung ist. In diesem Fall ist sichergestellt, dass mit jedem Detektorelement die minimale Intensität gemessen worden ist. Im Rahmen einer Messsequenz kann der Analysator 7 auch in die Nullstellung zurückgedreht und ausgehend von der Nullstellung weitere Messungen durchgeführt werden, bei welcher der Analysator 7 in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird.At the beginning of the measurement is the analyzer 7 crossed to the polarizer 2 arranged. To find this position is without the body located in the beam path of the analyzer 7 rotated until a minimum intensity is measured. This position corresponds to the zero position of the analyzer 7 , It only has to be determined once when switching on the device. Within the four sectors a, b, c and d imaged on the detector screen, the light intensity and the associated angle of rotation of the analyzer are measured and stored for each detector element. Subsequently, the analyzer 7 by a predetermined angle, z. B. 0.5 °, by means of the second stepping motor 8th turned. The measurement is repeated. The intensity values measured in this case are compared with the previously measured intensity values. If the intensity value measured in the previous measurement is greater than the intensity value measured in the subsequent measurement, the larger value is overwritten by the smaller one. It will be the analyzer for as long 7 rotated incrementally and the intensities measured until each measured intensity is greater than the intensity of the previous measurement. In this case it is ensured that with each detector element the minimum intensity has been measured. As part of a measurement sequence, the analyzer 7 also turned back to the zero position and starting from the zero position further measurements are carried out, in which the analyzer 7 is turned in the opposite direction.

Nach der Durchführung einer Messsequenz können die Messwerte unter Berücksichtigung des Rotationswinkels des Körpers korrigiert werden. Es liegen nun für den jeweiligen Sektor a, b, c, d sämtliche minimalen Intensitätswerte und dazu die korrespondierenden Drehwinkel des Analysators 7 vor. Daraus können für jedes Flächenelement f die Gangunterschiede oder dazu korrespondierende Kenngrößen ermittelt und grafisch dargestellt werden. Eine bevorzugte Darstellung ist eine flächenhafte Darstellung der in x/y-Richtung auftretenden Spannungen.After performing a measurement sequence, the measured values can be corrected taking into account the rotation angle of the body. There are now for the respective sector a, b, c, d all minimum intensity values and to the corresponding rotation angle of the analyzer 7 in front. From this, the path differences or corresponding parameters can be determined and graphically displayed for each surface element f. A preferred representation is a planar representation of the stresses occurring in the x / y direction.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird vor der Messung ein Dickenprofil des durchstrahlten transparenten Körpers 5 ermittelt. Somit kann der für jedes Flächenelement f gemessene Gangunterschied in Bezug auf die durchstrahlte Dicke des transparenten Körpers 5 korrigiert werden.According to a particularly advantageous embodiment, before the measurement, a thickness profile of the transparent body transilluminated 5 determined. Thus, the path difference measured for each surface element f can be related to the irradiated thickness of the transparent body 5 Getting corrected.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, vor der eigentlichen Vermessung des transparenten Körpers 5 zunächst die eventuell im Probenteller 3 vorhandenen Spannungen zu bestimmen und als Hintergrund zu speichern. Dazu wird eine Messung ohne den transparenten Körper 5 durchgeführt. Die Messwerte werden später unter Beachtung des zuvor ermittelten Hintergrunds korrigiert.Furthermore, it is advantageous before the actual measurement of the transparent body 5 First, possibly in the sample tray 3 determine existing voltages and save as background. This is a measurement without the transparent body 5 carried out. The measured values are corrected later, taking into account the previously determined background.

6 zeigt eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Darin sind unter Bezugnahme auf 1 für identische Bestandteile dieselben Bezugszeichen verwendet worden. Bei der gezeigten Vorrichtung steht der transparente Körper 5 auf dem Probenteller 3. Der Probenteller 3 ist bei dieser Variante nicht mit einem ersten Stellmotor antriebsmäßig verbunden. Der Probenteller 3 kann bei dieser Variante auch durch eine andere Probenaufnahme ersetzt sein. Diese kann z. B. auch rechteckig ausgebildet sein. Die λ/4-Schicht 6 ist um die z-Achse z mittels eines dritten Stellmotors 12 und der Polarisator 2 ist mittels eines vierten Stellmotors 13 ebenfalls um die z-Achse z antriebsmäßig verbunden. 6 shows a second variant of a device according to the invention. In it are with reference to 1 for identical components, the same reference numerals have been used. In the device shown is the transparent body 5 on the sample plate 3 , The sample plate 3 is not drivingly connected to a first servomotor in this variant. The sample plate 3 can also be replaced by another sample holder in this variant. This can, for. B. also be rectangular. The λ / 4 layer 6 is about the z-axis z by means of a third servomotor 12 and the polarizer 2 is by means of a fourth servomotor 13 also drivingly connected about the z-axis z.

Die Funktion der Vorrichtung ist folgende:
Vor dem Beginn einer Messsequenz wird die Vorrichtung kalibriert. Dazu wird mittels eines geeigneten Algorithmus die λ/4-Schicht 6 in einen Winkel von 45° zum Polarisator 2 gestellt. Der Analysator 7 wird in einem Winkel von 90° zum Polarisator 2 gestellt. Die eingestellten Winkelpositionen können abgespeichert und für folgende Messungen hergenommen werden.The function of the device is as follows:
Before starting a measurement sequence, the device is calibrated. For this purpose, by means of a suitable algorithm, the λ / 4-layer 6 at an angle of 45 ° to the polarizer 2 posed. The analyzer 7 becomes an angle of 90 ° to the polarizer 2 posed. The set angle positions can be saved and taken for the following measurements.

Anschließend erfolgt eine Hintergrundmessung. Dabei werden die Eigenspannungen des Probentellers 3 gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren bestimmt. Die gemessenen Eigenspannungen werden abgespeichert und von den nach dem nachfolgend beschriebenen Verfahren gemessenen Werten abgezogen.This is followed by a background measurement. In the process, the residual stresses of the sample tray become 3 determined according to the method described below. The measured residual stresses are stored and subtracted from the values measured according to the method described below.

Zur ortsaufgelösten Messung der Spannungen in einem transparenten Körper 5 mittels der in der 6 gezeigten Vorrichtung wird der transparente Körper 5 mit linear polarisiertem Licht L1 durchstrahlt. Die durchstrahlte Fläche wird mittels des Objektivs 9 auf die CCD-Kamera 10 abgebildet. Der Flächendetektor der CCD-Kamera 10 besteht aus einer Vielzahl von Detektorelementen (hier nicht gezeigt), von der jedes zur Erzeugung eines Bildpunkts bzw. Pixels dient. Es wird mittels jedes Detektorelements eine Lichtintensität gemessen. Nach der Speicherung einer ersten Reihe von Messwerten, wird der Analysator 7 mittels des zweiten Schrittmotors 8 um einen vorgegebenen Winkelbetrag, z.B. 0,5°, gedreht. Die Messung wird wiederholt. Die dabei gemessenen Intensitätswerte werden mit den jeweils vorher gemessenen Intensitätswerten verglichen. Falls der bei der vorhergehenden Messung gemessene Intensitätswert größer als der bei der nachfolgenden Messung gemessene Intensitätswert ist, so wird der größere Wert durch den kleineren überschrieben. Anschließend kann der Analysator 7 in die Ausgangsstellung zurück gedreht werden. Es können dann in gleicher Weise weitere Messungen durchgeführt werden, bei denen der Analysator 7 schrittweise in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird. Es werden solange der Analysator 7 schrittweise weiter gedreht und die Intensitäten gemessen, bis jede gemessene Intensität größer als die Intensität der vorhergehenden Messung ist. Eine Messsequenz ist beendet, sobald für eine Stellung der λ/4-Schicht 6 und des Polarisators 2 für jedes Detektorelement eine minimale Intensität gemessen worden ist.For spatially resolved measurement of the stresses in a transparent body 5 by means of in the 6 The device shown is the transparent body 5 irradiated with linearly polarized light L1. The irradiated surface is by means of the lens 9 on the CCD camera 10 displayed. The area detector of the CCD camera 10 consists of a plurality of detector elements (not shown here), each of which serves to generate a pixel. It is measured by means of each detector element, a light intensity. After storing a first set of readings, the analyzer becomes 7 by means of the second stepping motor 8th rotated by a predetermined angle, for example 0.5 °. The measurement is repeated. The ge measured intensity values are compared with the previously measured intensity values. If the intensity value measured in the previous measurement is greater than the intensity value measured in the subsequent measurement, the larger value is overwritten by the smaller one. Subsequently, the analyzer 7 be turned back to the starting position. It can then be carried out in the same way further measurements in which the analyzer 7 is gradually rotated in the opposite direction. It will be the analyzer for as long 7 rotated incrementally and the intensities measured until each measured intensity is greater than the intensity of the previous measurement. A measurement sequence is terminated as soon as for a position of the λ / 4-layer 6 and the polarizer 2 For each detector element a minimum intensity has been measured.

Zwischen zwei Messsequenzen werden die λ/4-Schicht 6 mittels des dritten Schrittmotors 12 und der Polarisator 2 gleichzeitig mittels des vierten Schrittmotors 13 um den vorgegebenen Winkelbetrag in die gleiche Richtung weiter gedreht. Anschließend erfolgt wiederum unter schrittweiser Drehung des Analysators 7 eine Messsequenz. Auch bei dieser Messsequenz werden für jedes Pixel die Drehwinkel des Analysators 7 gespeichert, bei denen jeweils erstmals eine minimale Intensität gemessen wird. Jede Messsequenz liefert somit für die je weilige Drehstellung des Polarisators 2 bzw. der λ/4-Schicht 6 für jedes Detektorelement einen Drehwinkel des Analysators 7, bei dem die gemessene Intensität minimal wird. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Polarisator 2 gemeinsam mit der λ/4-Schicht 6 um einen vorgegebenen Winkel, z. B. 5° oder 10°, weiter zu drehen. Bei einem Winkel von 10° werden neun Messsequenzen durchgeführt, so dass damit ein Winkelbereich von 90° abgedeckt ist.Between two measurement sequences become the λ / 4-layer 6 by means of the third stepping motor 12 and the polarizer 2 simultaneously by means of the fourth stepper motor 13 rotated by the given angle in the same direction. Subsequently, again with stepwise rotation of the analyzer 7 a measurement sequence. Also in this measurement sequence, the rotation angles of the analyzer become for each pixel 7 stored in each case for the first time a minimum intensity is measured. Each measurement sequence thus provides for each respective rotational position of the polarizer 2 or the λ / 4-layer 6 for each detector element, a rotation angle of the analyzer 7 in which the measured intensity becomes minimal. It has proved to be useful, the polarizer 2 together with the λ / 4-layer 6 by a predetermined angle, z. B. 5 ° or 10 ° to continue to rotate. At an angle of 10 °, nine measurement sequences are performed so that an angle range of 90 ° is covered.

Anschließend können die ermittelten Drehwinkel jeder Messsequenz für jedes Detektorelement durch Überlagerungen der Einzelwerte ausgewertet werden. Es wird für jedes Detektorelement zweckmäßigerweise ein Maximalwert des gemessenen Drehwinkels des Analysators 7 ermittelt. Die gemessenen maximalen Drehwinkel können anschließend in herkömmlicher Weise in Gangunterschiede bzw. Spannungen umgerechnet werden.Subsequently, the determined rotation angles of each measurement sequence can be evaluated for each detector element by superimposing the individual values. It is expedient for each detector element, a maximum value of the measured angle of rotation of the analyzer 7 determined. The measured maximum angles of rotation can then be converted in a conventional manner into path differences or stresses.

Selbstverständlich können die Drehwinkel unter Berücksichtigung des Hintergrundes korrigiert und weiterhin unter Berücksichtigung der Dicke bzw. der Verteilung der Dicke des transparenten Körpers normiert werden.Of course, the Turning angle under consideration the background corrected and continue considering the thickness or the distribution of the thickness of the transparent body normalized become.

Die ermittelten Ergebnisse können als farbcodierte zweidimensionale Darstellung auf einem Bildschirm oder einem Drucker ausgegeben werden.The determined results can as a color-coded two-dimensional representation on a screen or a printer.

11: Lichtquellelight source
22: Polarisatorpolarizer
33: Probentellersample tray
44: erster Schrittmotorfirst stepper motor
55: transparenter Körpertransparent body
66: λ/4-Schichtλ / 4 layer
77: Analysatoranalyzer
88th: zweiter Schrittmotorsecond stepper motor
99: Objektivlens
1010: CCD-KameraCCD camera
1111: Computercomputer
1212: dritter Schrittmotorthird stepper motor
1313: vierter Schrittmotorfourth stepper motor
a, b, c, da, b, c, d: Sektorsector
a1, b1, c1, d1a1, b1, c1, d1: Halbierendebisector
zz: z-Achsez-axis
ff: Flächenelementsurface element
ss: Sektorabschnittsector section
MM: Mittelwert-FlächenelementMean surface element
L1, L2L1, L2: linear polarisiertes Lichtlinear polarized light

Claims

Method for the automatic measurement of stress birefringence on transparent bodies ( 5 ) comprising the following steps: 1.1 illuminating an area of the transparent body ( 5 ) with linearly polarized light (L1), 1.2 converting the light emerging from the surface, possibly elliptically polarized, into linearly polarized light (L2), 1.3 imaging the surface with the interposition of a z-axis (z) rotatable analyzer ( 7 ) to a downstream in the beam path relative to an x / y plane fixed surface detector ( 10 ) with a plurality of detector elements arranged in the x / y plane, 1.4 measuring intensities of the light with each of the detector elements starting from a zero position with increasing angles of rotation of the analyzer ( 7 ) and storing the rotation angle of the analyzer ( 7 ), upon reaching which the intensity is for the first time minimal and 1.5 Determination of the path difference of the light from the angle of rotation of the analyzer ( 7 ) and determination of a characteristic representing the stress in the material.

Method according to claim 1, wherein the linearly polarized light is produced by switching on a polarizer ( 2 ) is generated in the beam path.

Method according to one of the preceding claims, wherein, for the conversion of the elliptically polarized light into linearly polarized light, a λ / 4-layer switched into the beam path (FIG. 6 ) is used.

Method according to one of the preceding claims, wherein the analyzer ( 7 ) is crossed at zero position to the plane of linearly polarized light (L1).

Method according to one of the preceding claims, wherein a plurality of measuring sequences are carried out successively for the measurement, and wherein during each of the measuring sequences the analyzer ( 7 ) is rotated starting from the zero position, preferably stepwise by a predetermined angle, in one direction.

Method according to claim 5, wherein the analyzer ( 7 ) starting from the zero position, preferably stepwise, by a predetermined angle in the other direction is rotated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the intensity value measured by each of the detector elements and the respective angle of rotation of the analyzer ( 7 ) get saved.

Method according to one of the preceding claims, wherein for each Detector element is compared with an intensity value measured and the Measurement sequence is terminated as soon as the measured for each detector element intensity value for the first time bigger as the previously measured intensity value.

Method according to one of the preceding claims, wherein between two measuring sequences a) the λ / 4-layer ( 6 ) and the polarizer ( 2 ) or b) the body ( 5 ) are each rotated by a predetermined angle about the z-axis (z) / is.

Method according to one of the preceding claims, wherein by comparing the in the measurement sequences for each of the detector elements stored rotation angle to the absolute amount to maximum rotation angle is determined.

Method according to one of the preceding claims, wherein the measured rotation angles taking into account a predetermined thickness of the transparent body ( 5 ) Getting corrected.

Method according to one of the preceding claims, wherein from the for each of the detector elements determined, possibly maximum, rotation angle the path difference and / or the stress birefringence and / or Corresponding parameters calculated will be.

Method according to one of the preceding claims, wherein the for a detector element determined, possibly maximum, rotation angle, the path difference, the stress birefringence and / or corresponding parameters graphically is shown as a pixel.

Method according to one of the preceding claims, wherein the on the surface detector imaged area one of a plurality of surface elements (f) is formed sector (a, b, c, d).

The method of claim 14, wherein the sector (a, b, c, d) a circle or ellipse sector with a sector angle in the range greater than 0 ° and smaller or equal to 90 °.

The method of claim 14 or 15, wherein the sector (a, b, c, d) in predetermined in each case a plurality of surface elements (f) sector sections (s) is structured, and from the for each of the surface elements (f) measured retardation is a weighted mean of retardation for each the sector sections (s) is determined.

A method according to any of claims 14 to 16, wherein the sector sections (s) are ring sections.

Method according to one of claims 14 to 17, wherein the intensity distribution is simultaneously measured in four sectors (a, b, c, d), where the bisector (a1, b1, c1, d1) of two radially adjacent sectors (a, b, c, d) each perpendicular to each other.

Method according to one of claims 14 to 18, wherein the bisectors (a1, b1, c1, d1) of the sectors (a, b, c, d) lie in one axis of the body ( 5 ) to cut.

Method according to one of claims 14 to 19, wherein the body ( 5 ) after the spatially resolved determination of the path differences in the sector (a, b, c, d) by a predetermined angle about the z-axis (z) is rotated and the measurement is for an adjacent sector (a, b, c, d) of Body ( 5 ) repeated.

A method according to any one of claims 14 to 20, wherein from Distributions of the path differences of adjacent sectors by means of interpolation a graphical representation of the distribution the course differences or corresponding values one out all Sectors formed area is issued.

Device for automatic measurement of stress birefringence on transparent bodies ( 5 ) with a device ( 1 . 2 ) for producing polarized light (L1), a device ( 3 ) for receiving the body ( 5 ), an institution ( 6 ) for the conversion of elliptical polarized light in linearly polarized light (L2), a z-axis (z) rotatable analyzer ( 7 ), a relatively fixed in an x / y plane surface detector ( 10 ) with a multiplicity of detector elements arranged in the x / y direction for the spatially resolved measurement of the intensity distribution of the analyzer ( 7 ) exiting light, and a computer ( 11 ) for storing, comparing and evaluating the measured intensities and angles of rotation of the analyzer ( 7 ) according to a predetermined program.

Apparatus according to claim 22, wherein the means for generating linearly polarized light is a substantially monochromatic light source ( 1 ) and a downstream polarizer ( 2 ) having.

Device according to one of Claims 22 or 23, the device for receiving the body ( 5 ), preferably with a first stepping motor ( 4 ) rotatable, transparent sample tray ( 3 ) having.

Device according to one of claims 22 to 24, wherein the sample tray ( 3 ) is a substantially stress-free disc.

Device according to one of claims 22 to 25, wherein a second stepping motor ( 8th ) for rotating the analyzer ( 7 ) is provided.

Apparatus according to any one of claims 22 to 26, wherein the means for converting comprises a λ / 4-layer (preferably rotatable about the z-axis (z)) ( 6 ).

Device according to one of claims 22 to 27, wherein a third stepping motor ( 12 ) for rotating the λ / 4 layer ( 6 ) is provided.

Device according to one of claims 22 to 28, wherein the polarizer ( 2 ) about the z-axis (z) is rotatable.

Device according to one of claims 22 to 29, wherein means for synchronously rotating the λ / 4-layer ( 6 ) and the polarizer ( 2 ) is provided by a predetermined angle.

Device according to one of claims 22 to 30, wherein a fourth stepping motor ( 13 ) for rotating the polarizer ( 2 ) is provided.

Device according to one of claims 22 to 31, wherein the area detector ( 10 ) is a CCD or CMOS camera sensitive in the visible or infrared wavelength range.

Device according to one of claims 22 to 32, wherein an electric drive for moving the area detector ( 10 ) is provided parallel to the z-axis (z).

Device according to one of claims 22 to 33, wherein the computer ( 11 ) for automatic control of stepper motors ( 4 . 8th . 12 . 13 ) and the electric drive is provided.