DE2818788A1

DE2818788A1 - Surface, shape, and flange groove scanner - has shutter moving with pointed probe to vary light from source incident upon two photodetectors

Info

Publication number: DE2818788A1
Application number: DE19782818788
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Dr I Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1979-11-08

Abstract

A scanning device for shapes, and flange grooves has a scanning probe whose movement produces an electrical signal proportional to the distance moved. The probe is connected to an aperture moving between a light source and two detectors. When the probe and aperture move the distribution of light falling on the detectors varies. The difference between the detector output signals is analysed to produce a signal approx. proportional to the distance moved. The scanning tip (1) is coupled to a shutter (2) movable between a light source (3) and two photo-detectors (4a, b) to vary the amount of light falling upon them. The difference between the two detector signals is measured.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur AbtastungThe invention relates to a device for scanning

von Oberflächen und Formen sowie Spurrillen, wobei eine dem Weg proportionale Spannung mittels eines optoelektronischen Wegmeßsystems erzeugt wird.of surfaces and shapes as well as ruts, with one proportional to the path Voltage is generated by means of an optoelectronic measuring system.

Es sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, mit denen Oberflächen und Formen abgetastet werden können, wobei eine dem Weg der Tastspitze proportionale Spannung auf induktive oder kapazitive Weise erzeugt wird. Solche Vorrichtungen werden als Wegaufnehmer eingesetzt, spezielle Ausführungen ermöglichen auch die Abtastung von Spurrillen bei Schallplatten.There are numerous devices known with which surfaces and Shapes can be scanned, one being proportional to the path of the probe tip Voltage is generated in an inductive or capacitive manner. Such devices are used as displacement transducers, special designs also enable the Scanning of track grooves on records.

Ferner ist gemäß der DPA 26 17 797 bekannt, die Position und die Bewegung eines Körpers mit einem optoelektronischen Wegmeßsystem, bestehend aus einer Lichtschranke mit Lichtquelle und zwei Photodetektoren und einer sich dazwischen bewegenden Blende, zu bestimmen. Da das optoelektronische Wegmeßsystem sich durch eine hohe Auflösung und einEn großen Meßeffekt auszeichnet, ist es als Wegmesser besonders geeignet.Furthermore, according to DPA 26 17 797, the position and the movement are known a body with an optoelectronic measuring system, consisting of a light barrier with light source and two photodetectors and a shutter moving between them, to determine. Because the optoelectronic measuring system is characterized by a high resolution and has a great measuring effect, it is particularly suitable as an odometer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein möglichst einfaches und doch genaues system zu schaffen, mit dem Oberflächen, Formen und auch Spurrillen abgetastet werden können.The invention has for its object to be as simple and as possible but to create a precise system with surfaces, shapes and also ruts can be scanned.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die die Oberfläche abtastende Spitze oder Kugel mechanisch mit einer Blende zu verbinden, die sich zwischen der aus Lichtquelle und zwei Photodetektoren gebildeten Lichtschranke bewegt, wobei in an sich bekannter Weise die Verschiebung der Blende aus der Differenz der von den beiden Photodetektoren abgegebenen Ströme im Verhältnis zu deren Summe bestimmt wird. Als Lichtquelle wird vorzugsweise eine Infrarotdiode und als Detektoren werden solche mit über der Oberfläche homogener Empfindlichkeit eingesetzt.According to the invention it is proposed that the surface is scanned To connect the tip or ball mechanically with a diaphragm that extends between the Light barrier formed from light source and two photodetectors moves, wherein in a manner known per se, the displacement of the diaphragm from the difference between the The currents emitted by the two photodetectors are determined in relation to their sum will. An infrared diode will preferably be used as the light source and detectors those with a sensitivity that is homogeneous over the surface are used.

Figur 1 zeigt ein solches Meßsystem, wobei die in einem Kugellager (6) geführte Tastspitze (1) die Oberfläche dss Objektes (7) abtastet. An der Tastspitze (1) ist die Blende (2) befestigt, die zwischen der Lichtquelle (3) und zwei Photodetektoren (4a,b) verschoben werden kann, die an dem Gehäuse (8) des Tasters montiert sind. Die von den Photodetektoren (4a,b) abgegebenen Ströme werden dann in an sich bekannter Weis für die Wegmessung ausgewertet. Die Differenz der Ströme ist proportional dem Weg, wobei durch Regelung auf eine konstante Summe der Ströme eine von der Temperatur und der Betriebsdauer unabhängige Messung erreicht werden kann.Figure 1 shows such a measuring system, the one in a ball bearing (6) guided probe tip (1) scans the surface of the object (7). At the probe tip (1) the aperture (2) is fixed between the light source (3) and two photodetectors (4a, b), which are mounted on the housing (8) of the button. The currents emitted by the photodetectors (4a, b) are then known per se Weis evaluated for the distance measurement. The difference in the currents is proportional to that Way, whereby by regulation on a constant sum of the currents a from the temperature and the operating time independent measurement can be achieved.

Figur 2 zeigt eine zum Abtasten von Spurrillen geeignete Ausführung. Die Tastspitze (1) ist mittels eines Vcrbindungsstükkes (5) mit der Blende (2) verbunden.- Das Verbindungsstück (5) ist z.B. mit einer Torsionsfeder (9) an dem Träger (10) befestigt und somit horizontal drehbar federnd gelagert. Die Blende (2) bewegt sich zwischen Lichtquelle (3) und den beiden Photodetektoren (4a,b), wobei die Differenz der Photoströme proportional der Horizontalbewegung der Blende (2+ und damit der Tastspitze (1) ist.FIG. 2 shows an embodiment suitable for scanning ruts. The probe tip (1) is connected to the cover (2) by means of a connecting piece (5). The connecting piece (5) is, for example, with a torsion spring (9) on the carrier (10) attached and thus horizontally rotatably resiliently mounted. The diaphragm (2) moves between the light source (3) and the two photodetectors (4a, b), the difference being of the photocurrents proportional to the horizontal movement of the diaphragm (2+ and thus the Probe tip (1) is.

Zur Abtastung von Stereoplatten ist eine Wegmessung in zwei zueinander senkrechten Richtungen erfaderlich. Dies ist mit der in Figur 2 dargestellten Anordnung gleichfalls möglich, wenn die Blende (2) eine möglichst quadratische Oeffnung aufweist und statt der zwei Photodetektoren (4a,b) vier Photodetektoren in Quadrantenform angeordnet werden, wobei aus der Differenz + nebeneinander- und gegenüberliegender Detektoren die Verschiebungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen unabhängig voneinander gemessen werden können. Es sind dabei verschiedene Kombinationen möglich, weshalb hier nur ein Beispiel angeführt werden soll. Beziffert man die Photodetektoren entsprechend den Quadranten in einem Koordinatensystem mit 1 bis 4, so werden die beiden zueinander senkrechten Wege Wl und W2 aus den Strömen W1 ~ I1+ -I4 und W2# I1+I4-I2 I3 ermittelt.To scan stereo disks, a distance measurement in two to each other is necessary vertical directions possible. This is with the arrangement shown in FIG also possible if the diaphragm (2) has an opening that is as square as possible and instead of the two photodetectors (4a, b) four photodetectors in quadrant form be arranged, with the difference + next to each other and opposite Detects the displacements in two mutually perpendicular directions independently can be measured from each other. Different combinations are possible, which is why only one example should be given here. If you figure the photodetectors corresponding to the quadrants in a coordinate system with 1 to 4, the two mutually perpendicular paths Wl and W2 from the currents W1 ~ I1 + -I4 and W2 # I1 + I4-I2 I3 determined.

Wegen der hohen Signalpegel, die mit diesem optoelektronischen System erzielt werden können, sind nur sehr einfache Verstärker Pür die Signalverarbeitung erforderlich.Because of the high signal level with this optoelectronic system can be achieved, are only very simple amplifiers Pür the signal processing necessary.

+ der Ströme+ of the currents

Claims

Button claims: (9 \ i device for scanning surfaces, Shapes and grooves with a stylus tip, with the movement of the stylus tip in an electrical signal proportional to the path is converted, d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the probe tip (1) is connected to a cover (2), which moves between a light source (3) and two photodetectors (4a, b) and when moving the probe tip (1) and thus the aperture (2) the distribution of the on the photodetectors (4a, b) falling light powers varies, the difference of the currents emitted by the photodetectors (4a, b) as approximately path-proportional Signal is evaluated.

2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the sum of the currents emitted by the photodetectors (4a, b) is regulated to a constant level.

3. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the light source is an infrared diode (1) and the detectors are photodetectors (4a, b) can be used with a sensitivity that is homogeneous over the surface.

4. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the probe tip (1) via a connecting piece (5) with the cover (3) is connected, the connecting piece (5) rotatably resilient about the vertical axis is mounted so that the diaphragm (3) when scanning horizontally extending grooves is moved accordingly and generates a signal proportional to the horizontal movement, by the light power falling on the photodetectors (4a, b) and thus the photocurrents changed.

5. Device according to claims 1 and 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t - that a square aperture in front of one of four detectors existing quadrant detector is moved and from the differences in the photocurrents Signals for movements in two mutually perpendicular directions can be derived.