DE1230598B

DE1230598B - Device for continuous surface testing of workpieces, especially moving webs

Info

Publication number: DE1230598B
Application number: DEJ19927A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Juergen Kammueller
Original assignee: Merkur Metallwerk GmbH
Current assignee: Merkur Metallwerk GmbH
Priority date: 1961-05-16
Filing date: 1961-05-16
Publication date: 1966-12-15

Description

Vorrichtung zur kontinuierlichen Oberflächenprüfung von Werkstücken, insbesondere von laufenden Bahnen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Oherflächenprülung von Werkstücken, insbesondere von laufenden Bahnen, mit einer Lichtquelle zum Erzeugen eines Abtaststrahles, der mit Hilfe eines rotierenden Spiegels eine Kreisbahn auf der zu prüfenden Oberfläche beschreibt, und einem foto elektrischen Wandler zum Erzeugen eines der reflektierten Intensität proportionalen elektrischen Signals.Device for continuous surface inspection of workpieces, in particular of running webs. The invention relates to a device for the continuous surface inspection of workpieces, especially running ones Tracks, with a light source for generating a scanning beam, which with the help of a rotating mirror describes a circular path on the surface to be tested, and a photo-electric converter for generating one of the reflected intensities proportional electrical signal.

Es ist eine Vorrichtung zur Prüfung von fotografischen Filmen und Platten sowie Papier bekannt, bei der eine kreisförmige Abtastung des zu prüfenden Teiles erfolgt. Hierzu dient ein rotierender Spiegel, der das Licht einer Lichtquelle reflektiert und den Lichtstrahl durch den lichtdurchlässigen Film, die Platte -oder das Papier wirft, so daß ein diffuses Licht auf der dem Drehspiegel abgewandten Seite des zu prüfenden Teils gemessen wird. Eine derartige Vorrichtung ist zum Prüfen der Oberfläche von Werkstücken nicht anwendbar. It is a device for testing photographic films and Plates and paper are known, in which a circular scan of the test Part takes place. This is done using a rotating mirror that emits the light from a light source and reflects the light beam through the translucent film, the plate -or the paper throws, so that a diffuse light on the mirror facing away from the rotating mirror Side of the part to be tested is measured. Such a device is for testing not applicable to the surface of workpieces.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung, die mit geringen Mitteln erstellbar ist, bei der keine vorherige Einstellung auf eine bestimmte Meßgröße erforderlich ist und die Größe und Art der Reflexion unerheblich sind, es vielmehr nur auf die Konstanz des ausgestrahlten, die Reflexion erzeugenden Lichtes ankommt. Zwar ist es bekannt, bei Materialbahnen durch eine größere Anzahl nebeneinanderliegender Abtasteinrichtungen die direkte Reflexion eines Lichtstrahles zu messen. Jedoch arbeitet diese Vorrichtung ungenau bzw. ist der Aufwand zur Erstellung der Vorrichtung erheblich, da hochempfindliche fotoelektrische Wandler mit genau gleicher Lichtempfindlichkeit und Charakteristik hierzu notwendig sind. Besonders bei der Prüfung nicht bahnförmiger Werkstücke ist die Auswertung der Meßergebnisse sehr aufwendig. The aim of the invention is to create a device as described in the opening paragraph named genus, which can be created with little resources, with no previous Adjustment to a specific measurand is required and the size and type of Reflection are irrelevant, it only depends on the constancy of the broadcast, the reflection-producing light arrives. It is known in the case of material webs through a larger number of adjacent scanning devices the direct Measure reflection of a light beam. However, this device works imprecisely or the effort to create the device is considerable because it is highly sensitive photoelectric converters with exactly the same light sensitivity and characteristics are necessary for this. Especially when testing non-web-shaped workpieces the evaluation of the measurement results is very expensive.

Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der genannten Gattung ein konzentrisch zumindestens einem Abschnitt der kreisförmigen Abtastbahn gekrümmter Hohlspiegel in solcher Anordnung und mit solcher Bemessung vorgesehen, daß der Hohlspiegel nur von dem an der Prüffläche in eine vorbestimmte Richtung reflektierten Strahl beaufschlagt wird. Ferner weist die*Vorrichtung einen zweiten synchron mit dem ersten rotierenden Spiegel auf, welcher den am Hohlspiegel reflektierten Strahl in Richtung auf den fotoelektrischen Wandler umlenkt. Es wird somit der von der Oberfläche des Werkstückes gerichtete reflektierte Lichtstrahl auf einen parallel zuminde- stens einem Teil der kreisförmigen Bewegungsbahn des Lichtstrahles angeordneten Hohlspiegel geworfen, der den auf dieser Kreisbahn bewegten Lichtstrahl in einem Punkt auf dem zweiten Drehspiegel sammelt, so daß trotz der kreisförmigen Abtastbahn auf dem Werkstück ein einziger, zu prüfender Lichtpunkt entsteht. Die Lichtmenge dieses Punktes ist leicht auswertbar. To solve the problem on which the invention is based is a Device of the type mentioned has a concentric at least one section the circular scanning path of curved concave mirrors in such an arrangement and with Such dimensioning is provided that the concave mirror only differs from the one on the test surface in a predetermined direction reflected beam is applied. Also has the * device on a second synchronous with the first rotating mirror, which the beam reflected at the concave mirror in the direction of the photoelectric converter diverts. It is thus reflected from the surface of the workpiece Light beam on a parallel to the at least part of the circular trajectory of the light beam arranged concave mirror thrown, the on this circular path moving light beam collects in a point on the second rotating mirror, so that despite the circular scanning path on the workpiece, a single one to be tested Point of light is created. The amount of light at this point is easy to evaluate.

Vorzugsweise weisen die beiden Drehspiegel eine gemeinsame Drehachse auf, und der Mittelpunkt des Hohlspiegels liegt auf einer gemeinsamen Drehachse. The two rotating mirrors preferably have a common axis of rotation on, and the center of the concave mirror lies on a common axis of rotation.

Hierbei wird man die beiden rotierenden Spiegel auf derselben Welle eines Antriebsmotors anordnen, wodurch nur ein Antriebs aggregat für die rotierenden Spiegel erforderlich wird.Here you will see the two rotating mirrors on the same shaft Arrange a drive motor, whereby only a drive unit for the rotating Mirror becomes necessary.

Der Hohlspiegel kann die Form einer Kugel- oder Zylinderfläche haben. Ferner kann die Drehachse der beiden rotierenden Spiegel senkrecht zu der zu prüfenden Oberfläche angeordnet sein, wie auch die rotierenden Spiegel in entgegengesetzter Richtung gegenüber ihrer Drehbahn geneigt sein können. The concave mirror can have the shape of a spherical or cylindrical surface. Furthermore, the axis of rotation of the two rotating mirrors can be perpendicular to the one to be tested Be arranged on the surface, as well as the rotating mirrors in opposite directions Direction can be inclined with respect to their rotational path.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung verläuft der auf den ersten rotierenden Spiegel einfallende Abtaststrahl und der von dem zweiten rotierenden Spiegel in Richtung auf den fotoelektrischen Wandler bzw. auf eine diesem vorgeschaltete Mattscheibe reflektierte Strahl in der Drehachse der beiden Spiegel. In an advantageous embodiment of the device runs the scanning beam incident on the first rotating mirror and that of the second rotating mirror in the direction of the photoelectric converter or on a ground glass upstream of this reflected beam in the axis of rotation of the both mirrors.

Vorzugsweise gibt man dem Strahlerzeugungssystem eine solche Ausbildung, daß der Abtaststrahl einen rechteckigen Querschnitt hat. The beam generation system is preferably given such a training that the scanning beam has a rectangular cross-section.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Abtasteinrichtung und den Strahlengang in schematischer Darstellung und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 1. An embodiment of a device according to the invention is explained below with reference to the drawing. 1 shows a scanning device and the beam path in a schematic representation and FIG. 2 shows a section the line A-B in Fig. 1.

Die Lichtquelle 1 in F i g. 1 und F i g. 2 kann eine bekannte Glühlampe sein. Es können auch Strahler mit ultravioletter, infraroter oder anderer Spektralverteilung benutzt werden, wenn für einen bestimmten Werkstoff die direkte Reflexion oder das Erkennen bestimmter Fehler hiermit günstiger ist. The light source 1 in FIG. 1 and F i g. 2 can be a well-known incandescent lamp be. Radiators with ultraviolet, infrared or other spectral distribution can also be used can be used when direct reflection or the Detecting certain errors is cheaper here.

Ein Teil der Strahlung wird durch ein Kondensorsystem 2 gesammelt und fällt durch eine rechteckige Blende 3 in eine Linse mit großer Brennweite 4 gebündelt auf ein Prisma 5, das den Strahl in Richtung der Drehachse 6 eines Elektromotors 7 umlenkt, der eine sehr große konstante Drehzahl hat. Part of the radiation is collected by a condenser system 2 and falls through a rectangular diaphragm 3 into a lens with a long focal length 4 focused on a prism 5, which the beam in the direction of the axis of rotation 6 of an electric motor 7 diverts, which has a very large constant speed.

An dem einen Ende der Welle des Elektromotors 7 ist ein Spiegel 8 befestigt, dessen optische Achse mit der Drehachse 6 der Welle einen bestimmten Winkel einschließt. Das Werkstück9, dessen Oberfläche zu untersuchen ist, bewegt sich mit einer festgelegten Geschwindigkeit unter der Abtasteinrichtung in Richtung des Pfeiles. Die Stellung des Werkstücks ist hierbei derart vorgesehen, daß die Normale der zu untersuchenden Oberfläche in Richtung der Drehachse der Motorenwelle bzw. parallel hierzu gelegen ist. At one end of the shaft of the electric motor 7 there is a mirror 8 attached, the optical axis with the axis of rotation 6 of the shaft a certain Includes angle. The workpiece9, the surface of which is to be examined, moves heading under the scanner at a set speed of the arrow. The position of the workpiece is provided in such a way that the Normal of the surface to be examined in the direction of the axis of rotation of the motor shaft or is located parallel to it.

Der am Spiegel 8 reflektierte Strahl beschreibt in der Ebene der zu untersuchenden Oberfläche eine kreisförmige Abtastbahn 10. Der Reflexionspunkt auf der Oberfläche hat dabei stets die gleiche Größe. The beam reflected at the mirror 8 describes in the plane of the surface to be examined a circular scanning path 10. The reflection point on the surface is always the same size.

Die Brennweite der Linse 4 ist so berechnet, daß der Reflexionspunkt das Bild der Blende 3 ist. Die Drehzahl des Elektromotors, die Vorschubgeschwindigkeit und die Größe des Reflexionspunktes sind aufeinander abgestimmt. Von der zu untersuchenden Oberfläche wird ein Teil des Strahles, der der Oberflächengüte entspricht, direkt auf einen Kugeispiegel 11 reflektiert, der den Strahl auf einen Spiegel 12 wirft, der am zweiten Ende der Welle des Elektromotors 7 befestigt ist. Der am Spiegel 12 reflektierte Strahl trifft in Drehachsenrichtung auf eine Mattscheibe 13, auf der ein diffus strahlender Punkt entsteht. Ein Teil dieses Strahles fällt auf die Kathode eines Sekundärelektronenvervielfachers 14, dessen Widerstand sich proportional zur einfallenden Strahlung ändert.The focal length of the lens 4 is calculated so that the reflection point the image of aperture 3 is. The speed of the electric motor, the feed speed and the size of the reflection point are matched to one another. From the one to be examined Surface becomes a part of the beam corresponding to the surface finish directly reflects on a spherical mirror 11, which throws the beam onto a mirror 12, which is attached to the second end of the shaft of the electric motor 7. The one at the mirror 12 reflected beam hits a ground glass 13 in the direction of the axis of rotation which creates a diffuse radiating point. Part of this ray falls on them Cathode of a secondary electron multiplier 14, the resistance of which is proportional to the incident radiation changes.

Claims

Claims: 1. Device for continuous surface testing of workpieces, in particular of moving webs, with a light source for generating of a scanning beam, which with the help of a rotating mirror on a circular path describes the surface to be tested, and a photoelectric converter for generating an electrical signal proportional to the reflected intensity by a concentric to at least a portion of the circular scanning path (10) curved concave mirror (11) in such an arrangement and with such dimensions, that the concave mirror (11) only from the one on the test surface in a predetermined direction reflected beam is applied, and by a second synchronous with the first rotating mirror (12), which the beam reflected on the concave mirror (11) deflects in the direction of the photoelectric converter (14).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two Rotary mirror (8, 12) have a common axis of rotation and the center of the Concave mirror (11) lies on this common axis of rotation.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the concave mirror (11) has a shape in the manner of a spherical or cylindrical surface.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the axis of rotation of the two rotating mirrors (8, 12) is perpendicular to the one to be tested Surface is arranged.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two rotating mirror (8, 12) arranged on the same shaft (6) of a drive motor (7) are.

6. Apparatus according to claim 1, characterized in that the rotating Mirror (8, 12) inclined in the opposite direction with respect to its axis of rotation are.

7. Apparatus according to claim 1, characterized in that the on the scanning beam incident on the first rotating mirror (8) and that of the second rotating mirror (12) in the direction of the photo-electrical converter (14) or A beam reflected in the axis of rotation onto a ground glass (13) upstream of this of the two mirrors.

8. The device according to claim 1, characterized by such Design of the beam generation system that the scanning beam is rectangular Has cross-section.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 007 077; German utility model No. 1778083; U.S. Patent No. 2393 631, 2648723.