[go: up one dir, main page]

DE2908757C2 - Abstandsänderungs-Meßanordnung - Google Patents

Abstandsänderungs-Meßanordnung

Info

Publication number
DE2908757C2
DE2908757C2 DE2908757A DE2908757A DE2908757C2 DE 2908757 C2 DE2908757 C2 DE 2908757C2 DE 2908757 A DE2908757 A DE 2908757A DE 2908757 A DE2908757 A DE 2908757A DE 2908757 C2 DE2908757 C2 DE 2908757C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
arrangement according
arrangement
light
target plane
diaphragm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2908757A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2908757A1 (de
Inventor
Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roess Dieter Dr 8759 Hoesbach De Baumgartner
Original Assignee
BAUMGARTNER VIKTOR 8028 TAUFKIRCHEN DE
Roess Dieter Dr 8759 Hoesbach
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BAUMGARTNER VIKTOR 8028 TAUFKIRCHEN DE, Roess Dieter Dr 8759 Hoesbach filed Critical BAUMGARTNER VIKTOR 8028 TAUFKIRCHEN DE
Priority to DE2908757A priority Critical patent/DE2908757C2/de
Priority to US06/125,209 priority patent/US4336997A/en
Priority to EP80100992A priority patent/EP0015506B1/de
Priority to JP2855280A priority patent/JPS55124004A/ja
Publication of DE2908757A1 publication Critical patent/DE2908757A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2908757C2 publication Critical patent/DE2908757C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0691Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstandsänderungs-Meßanordnung mit einem Licht-Sender-Empfänger, welcher ein Lichtbündel zu einer in einem Abstand befindlichen Sollebene schickt, in oder nahe der sich eine Gegenstandsebene befindet, deren Abstand zum Licht-Sender-Empfänger bestimmt werden soll, und von dem Gegenstand reflektiertes Licht empfängt und mittels eines photoelektrischen Wandlers auswertet.
Es ist bekannt, daß Abstände auf die Bruchteile eines μ genau interferometrisch gemessen werden können. Interferometer sind jedoch zu empfindlich, wenn es beispielsweise darum geht, die Dicke von Blechen in Walzwerken messend zu verfolgen. Außerdem erfordern Interferometer spiegelnde Oberflächen, so daß bei der Abstandsmessung von diffus reflektierenden Oberflächen spezielle Vorbehandlungen der Oberfläche notwendig wären.
Mit rein mechanischen Tastern können Dickenänderungen unter 4 μ nur äußerst schwer und mit erheblichem Aufwand erfaßt werden.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Abstandsänderungs-Meßanordnung zu schaffen, mit der Abstandsänderungen, d. h. auch Dickenänderungen insbesondere von Blechen in Walzwerken mit hoher Genauigkeit erfaßt werden können, wobei der Abstand des optischen Meßkopfes vom Objekt sehr groß gegen den Betrag der Längenänderung sein kann. Insbesondere sollen Abstandsänderungen bis 1 μ herunter sicher und problemlos erfaßt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß im Sendeteil zur Erzeugung, eines beugungsbegrenzten Lichtstrahls eine vom Beugungsbild eines La-
matisch in eine im Abstand (A) von dem Licht-Sender-Empfänger (23) vorhandene Gegenstandsebene einregelt.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Sollebene periodisch verändert wird.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gebegrenzter Laser vorgesehen ist, welche bzw. welcher über ein Linsensystem in die Sollebene abgebildet ist, und daß die Sollebene über ein Linsensystem auf eine photoelektrische Wandleranordnung mit einer Blende abgebildet ist, welche den zum photoelektrischen Wandler verlaufenden Lichtstrom begrenzt.
Aus der DE-OS 16 73 927 ist ein Verfahren zur Wie-
dererkennung eines Meßkörpers oder seiner Position und Orientierung im Raum bekannt, bei dem die Intensitätsverteilung, die bei der Streuung kohärenter Wellen am Meßkörper entsteht, in einem Teil des Raumes registriert und gespeichert wird. Die durch Lageänderung des Meßkörpers verursachte veränderte Intensitätsverteilung dient als Anzeigekriterium. Bei diesem Verfahren wird ein flächenhaftes Element des Meßkörpers mit kohärentem Licht beleuchtet, was zu einer komplexen Struktur des reflektierten Lichtfeldes führt In der erfindungsgemälk-ii Anordnung wird der Meßgegenstand in einem beugungsbegrenzten Punkt beleuchtet, was dazu führt daß das Meßlicht in idealer Weise einfache Wellenstruktur hat nämlich dem Grundmodus des Wellenfeldes entspricht. Dieser Lichtanteil kann in technisch einfacher Weise durch eine Kombination von Linsen und Blenden exakt erfaßt werden. Bei den bekannten Verfahren aus der DE-OS 16 73 927 muß dagegen eine flächenhafte Intensitätsverteilung in einem nhotografischen Medium registriert werden.
Insbesondere soll bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Wandleranordnung eine zweite Modenblende und eine einen dahinter angeordneten photoelektrischen Wandler umfassen. Die zweite Modenblende ist dabei vorzugsweise ein Abbild der ersten Modenblende, und zwar insbesondere dann, wenn die Gegenstandsebene spiegelnd reflektierend ist.
Die Ausbildung kann aber auch so sein, daß die Wandleranordnung eine lineare Diodenanordnung umfaßt, welche an eine elektrische Auswerteschaltung angeschlossen ist, in der die Dioden nacheinander getastet werden und aus dem dabei gewonnenen Signalverlauf das Meßsignal und die Gesamtremission ermittelt werden. Diese Ausbildung entspricht einer periodischen linearen Abtastung der Lichtintensität innerhalb eines durch die Diodenanordnung gebildeten Spaltes. In der elektronischen Auswerteschaltung kann über die Flanken der insbesondere Gauß'schen Intensitätsverteilung der Schwerpunkt der Intensitätsverteilung festgestellt werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die äußerst genaue Einjustierung der zweiten Modenblende entfallen kann, weil die räumliche Lage der Diodenanordnung in ihrer Längsrichtung nicht kritisch ist
Erfindungsgemäß wird also mittels eines Lasers bzw. einer bzw. zweier Modenblenden ein wohldefinierter Lichtstrahl, im Idealfall ein beugungsbegrenzter Lichtstrahl, erzeugt. Vorzugsweise blenden die Modenblenden lediglich die nullte Ordnung des auf ihnen vorhandenen Beugungsmusters aus. Die verwendeten Abbildungslinsen müssen relativ hochwertig, d. h. korrigiert sein. Die Linsen haben eine relativ große Apertur.
Hat die das Lichtbündel auf das Meßobjekt konzentrierende Abbildungslinse eine Apertur A, so erzeugt sie im Brennpunkt, d. h. in der Sollebene einen Brennfleck mit dem Radius
1.22Λ
Befindet sich in der Sollebene ein streuender Meßkörp?r, so ist auch des von ihm ausgehend?; durch A\e. Pupille der letzten Abbildungslinse hindurchtretende Licht beugungsbegrenzt und kann durch die zweite beugungsbegrenzende Modenblende voll zum photoelektrischen Wandler gelangen. Befindet sich der streuende Meßkörper dagegen außerhalb der Sollebene, so ist der Brennfleck vergrößert und das Streulicht ist nicht mehr beugungsbegrenzt. Der Strahlungsfluß durch die zweite Modenblende nimmt entsprechend ab, und. zwar etwa quadratisch mit dem Abstand der Gegenstandsebene, d. h. der Oberfläche des Meßkörpers, von der Sollebene. Wird nun zunächst die erfindungsgemäße Meßanordnung so einjustiert, daß bei der Solidicke eines bestimmten Gegenstandes, z. B. eines Bleches in einem Walzwerk ein bestimmter Strahlungsfiuß vom photoelektrischen Wandler registriert wird, dann ergeben Dickerschwankungen entsprechende Signalschwankungen am
ίο Ausgang einer elektronischen Auswerteschaltung. Dabei kann die Nullstellung so gewählt werden, daß sich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Materialdicke und dem Signal ergibt (bias). Vorteilhafterweise ist das Sendelicht durch einen Modulator moduliert Hierdurch können nicht nur die Einflüsse des Umgebungslichtes ausgeschaltet werden, sondern es ist auch eine elektronische Trennung von Meß- und Vergleichslicht möglich, wobei das Vergleichslicht dadurch erzeugt werden kann, daß im Licht-Sender-Empfänger ein Teil des Sendelichts abgezweigt und direkt über einen zweiten Modulator der photoelektrischen Wandleranordnung zugeführt ist Durch unterschiedliche Frequenzen der beiden Modulatoren können die von den durch sie hindurchgehenden Lichtbündein erzeugten Signale elektrisch getrennt werden. Es ist auch möglich, die Modulatoren so im Meß- bzw. Vergleichslicht anzuordnen, daß abwechselnd das Meß- und das Vergleichslichtbündel getastet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Abstand der Sollebene von dem Licht-Sender-Empfänger veränderbar ist. Die Veränderung kann dabei durch optische Mittel z. B. eine in den konvergierenden Strahlengang geschobene planparallele Platte erfolgen oder auch durch Verschiebung von Abbildungslinsen insbesondere der Frontlinse entlang der optischen Achse. Auf diese Weise kann die Sollebene mit der die Oberfläche des Meßobjektes bildenden Gegenstandsebene in Obereinstimmung gebracht werden. Dies kann z. B. am Beginn einer Messung erfolgen. Abweichungen der Gegenstandsebene von der Sollebene ergeben dann entsprechende Signaländerungen am Ausgang des photoelektrischen Wandlers bzw. der daran angeschlossenen Auswerteschaltung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Regelschaltung vorgesehen, welche die Sollebene automatisch in eine im Abstand von dem Licht-Sender-Empfänger vorhandene Gegenstandsebene einregelt. Bei dieser Ausführungsform wird also die Sollebene der Gegenstandsebene automatisch nachgeführt. Der Grad der Nachführung kann dann in üblicher Weise als Maß für die Abweichung des Abstandes des Meßobjektes von dem Licht-Sender-Empfänger herangezogen werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lage der Sollebene periodisch verändert wird, und zwar vorzugsweise so schnell, daß die Frequenz, mit der die Sollebene periodisch verschoben wird, groß gegen die Frequenz etwaiger Dickenänderungen des abgetasteten Walzbleches ist. Hierdurch wird eine ständige Kontrolle des Nullpunktes in der Auswerteschaltung möglich. Die dauernde Veränderung der Sollebene kann vorzugsweise durch eine Modulation der Brennweite der Frontlinse erfolgen, was z. B. durch eine planparallele Platte veränderlicher Dicke erfolgen kann. Es kann sich hier um einen optischen Teil handeln, der periodisch in den konvergierenden Teil des Strahlenganges eingeschoben wird oder auch um eine rotierende planparallele Platte mit sich über den Umfang keilförmig verändernder Dikke. Durch schnelle Rotation der Platte wird dann die
Brennweite der Frontlinse in der gewünschten Weise moduliert.
Nach einer bevorzugten praktischen Ausführungsform wird in der Auswerteschaltung das aus der periodischen Veränderung der Sollebene resultierende Frequenzsignal in bezug auf die Phasenlage des Maximums ausgewertet und diese Phasenlage als Maß für den Ort der Gegenstandsebene verwendet. Sobald nämlich die Sollebene während ihrer periodischen Verschiebung senkrecht zu ihrer Ebene mit der Gegenstandsebene zusammenfällt, erreicht das elektrische Signal am Ausgang des photoelektrischen Wandlers ein Maximum.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die Regelschaltung einen am Ort der zweiten Modenblende angeordneten sehr empfindlichen Flankendetektor, weicher auf konstanten Gradient geregelt wird.
Die periodische Veränderung der Lage der Sollebene kann durch Anbringung der Abbildungslinse (Frontlinse) an einem mechanischen, piezoelektrischen oder magnetostriktiven Schwinger oder auch durch Anordnung einer rotierenden durchsichtigen Platte mit veränderlicher Stärke erfolgen.
In einfacher Weise ist eine Überwachung der Gesamtremission möglich, wenn als Detektor eine flächenhafte Anordnung (z. B. Detektorzeile) verwendet wird, die neben dem Signal im Meßkanal den Gesamtlichtfluß registriert
Durch Modulation des Meßstrahles und ein rauschunterdrückendes Signalauswerteverfahren (Filter, Phase-Looked-Loop) kann die Meßempfindlichkeit gesteigert werden.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen können Dickenänderungen an undurchsichtigen, reflektierenden und streuenden Körpern gemessen werden, wobei die Rückseite der an der erfinduhgsgemäßen Anordnung vorbeigeführten Meßobjekte eine wohldefinierte Lage durch eine exakte Führung haben muß.
Der Erfindungsgedanke kann aber auch bei der Messung der Dicke transparenter Körper angewendet werden. Dazu wird in die Nähe der Sollebene eine streuende oder reflektierende Fläche gebracht und die hinsichtlich ihrer Dicke zu bestimmende durchsichtige Folie oder Platte zwischen die Frontlinse und die streuende oder reflektierende Fläche gebracht Wesentlich ist daß die Folie sich im konvergierenden Teil des Strahlenganges befindet Sofern die Folie oder durchsichtige Platte eine Dicke d und einen Brechungsindex η hat wird der Lichtweg scheinbar um den Betrag d(n— 1) verlängert
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Abstandsänderungs-Meßanordnung,
F i g. 2 eine schematische Ansicht einer linearen Diodenanordnung, wie sie bei der Meßanordnung nach F i g. 1 verwendet werden kann, und
Fig.3 die bevorzugte, linear schwingende Anordnung der Frontlinse, wie sie bei der Meßanordnung nach F i g. 1 verwendet wird.
Nach F i g. 1 sendet ein Laser 11 einen scharf gebündelten monochromatischen Lichtstrahl 31 durch einen Modulator 22 zu einer Strahlerweiterungs-Linsenanordnung 13, 13'. Zwischen dem Mikroobjektiv 13' mit relativ kleiner Apertur und dem Objektiv 13 mit relativ großer Apertur befindet sich an der Stelle, wo das Mikroobjektiv 13' das Laserlicht fokussiert erfindungsgemäß eine Modenblende 12, welche von dem Beugungsbild der Laserlichtquelle 11 vorzugsweise nur die nullte Ordnung ausblendet.
Somit tritt aus dem Objektiv 13, dessen Brennpunkt sich in der Modenblende 12 befindet, ein beugungsbegrenztes paralleles Lichtbündel 32 aus, welches durch einen Strahlenteilerspiegel 33 hindurch zu einem am Ausgang des Licht-Sender-Empfängers 23 befindlichen Abbildungslinse 14 gelangt. Über die Abbildungslinse 14 tritt das nunmehr konvergierende Lichtbündel 34 aus dem Gerät aus und wird in der gestrichelt angedeuteten Sollebene 15 fokussiert. In der Sollebene 15 befindet sich die auch als Gegenstandsebene bezeichnete Oberfläche eines bezüglich seines Abstandes A von dem Licht-Sender-Empfänger 23 zu bestimmenden Meßobjektes 35.
Das von der Oberfläche des Meßobjektes 35 spiegelnd oder gestreut reflektierte Licht wird wieder von der Abbildungslinse 14 aufgenommen und über den Strahlenteilerspiegel 33 zu einem Empfangsobjektiv 16 umgelenkt, welches das parallele Lichtbündel in einer Blende 18 fokussiert. Die Meßempfindlichkeit ist besonders hoch, wenn die Blende 18 ein exaktes Abbild der ersten Modenblende 12 ist. Sie läßt dann vorzugsweise ebenfalls nur die nullte Ordnung des auf ihr entworfenen Beugungsbildes der Lichtquelle durch. Die Blende 18 und ein dahinter angeordneter photoelektrischer Wandler 19 bilden zusammen eine photoelektrische Empfangsanordnung 17. Der photoelektrische Wandler 19 ist an eine elektronische Auswerteschaltung 26 angelegt, der auch die Modulationssignale von zwei Modulatoren 22 bzw. 24 zugeführt sind.
Der Modulator 24 befindet sich in einem Vergleichsstrahlengang, welcher in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise ebenfalls durch den Strahlenteiler 33 abgezweigt wird. Das Vergleichsstrahlenbündel 36 wird an einem Retroreflektor 37 in sich zurückreflektiert und gelangt durch den Strahlenteilerspiegel 33 hindurch über das Empfangsobjektiv 16 ebenfalls zur photoelektrischen Wandleranordnung 17. Durch entsprechende Tastung bzw. Frequenzunterschiede der Modulatoren 22, 24 können die vom Meßobjekt 35 und vom Vergleichsbündel 36 stammenden elektrischen Signale in der Auswerteschaltung 26 getrennt werden.
Durch einen im Empfangsbündel angeordneten weiteren Strahlenteiler 38, welcher in F i g. 1 nur gestrichelt angedeutet ist, kann ein Teil des Empfangsiichtes auch noch auf eine großflächige Detektoranordnung 28 gelenkt werden, welche ebenfalls in der gestrichelt angedeuteten Weise mit der Auswerteschaltung 26 verbunden ist und ein Maß für die Gesamtremission der Oberfläche des Meßobjektes 35 liefert. Auf diese Weise steht in der Auswerteschaltung 26 ein der Gesamtremission des Meßobjektes 35 entsprechendes Bezugssignal zur Verfugung.
Bevorzugt ist die Abbildungslinse 14 nach Fig. 1 in Richtung der optischen Achse 30 linear verschiebbar, was dadurch angedeutet ist daß die Abbildungslinse 14 als auf einem Wagen 39 angeordnet dargestellt ist. Ein Antriebsmotor im Wagen 39 ist über Leitungen 40 mit der Auswerteschaltung 26 verbunden. Weiter trägt der Wagen 39 den Abgriff 41 eines Potentiometers 42, das ebenfalls an die Auswerteschaltung 26 angeschlossen ist
Insgesamt bilden der Wagen 39 mit dem darin angeordneten Antriebsmotor, das Potentiometer 42, die Auswerteschaltung 26 und die photoelektrische Wandleranordnung 17 mit den zugeordneten optischen Elementen eine Regelschaltung 25, welche so abgestimmt werden kann, daß die Abbildungslinse 14 sich automatisch so
PMM"™""'
weit verschiebt, bis ihr Brennpunkt bzw. die Sollebene 15 mit der Oberfläche bzw. Gegenstandsebene des Meßobjektes 35 zusammenfällt. Die Brennpunktlage der Abbildungslinse bzw. Meßoptik 14 wird also ständig mechanisch nachgeregelt. Bei nicht zu schnellen Dikkenänderungen des Meßobjektes 35, welches in Form eines Bleches in einem Walzwerk an der Anordnung in Richtung des Pfeiles f vorbeibewegt zu denken ist, ist es vorzuziehen, durch Nachregulierung der Abbildungslinse 14 den Brennfleck auf dem Meßobjekt 35 konstant zu halten. In diesem Fall kann ein sehr empfindlicher Flankendetektor an der Modenblende 18 auf konstanten Gradienten eingeregelt werden.
Gleichzeitig kann dieser langsamen Nachführung eine hochfrequente Schwingung der Abbildungslinse 14 in Richtung ihrer optischen Achse 30 überlagert werden.
Dies kann in der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise z. B. dadurch geschehen, daß die Linsenfassung an piezoelektrischen oder magnetostriktiven Schwingern 29 aufgehängt ist, welche in Richtung der optischen Achse 30 zu einer hochfrequenten mechanischen Schwingung angeregt werden. Dementsprechend schwankt die Abbildungslinse 14 bzw. die Sollebene 15 ständig in Richtung der optischen Achse 30 um die Nullage herum. In Verbindung mit einer geeigneten elektrischen Auswertung in der Auswerteschaltung 26 (z. B. integrativ mit verschiedenen Zeitkonstanten) kann das Oberflächenrauschen spezifisch eliminiert werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, daß durch diese Maßnahme die hochfrequent schwingende Sollebene 15 ständig die Oberfläehe des Meßobjektes 35 erfassen kann, so daß durch geeignete elektronische Auswertung in der Schaltung 26 die jeweilige exakte Lage der Oberfläche des Meßobjektes 35 und damit indirekt auch die Dicke des Meßobjektes 35 auch während der langsamen Abstandsänderungen der Abbildungslinse 14 exakt erfaßt werden können.
Die schwingende Anordnung der Abbildungslinse 14 kann auch ohne die langsame Nachführung dann angewandt werden, wenn bei dem bezüglich seines Abstandes A zu messenden Meßobjektes 35 damit gerechnet werden kann, daß seine Oberfläche sich innerhalb eines Bereiches befinden wird, der kleiner als die Schwingungsamplitude der Abbildungslinse 14 ist.
Der Abstand A der Sollebene 15 von dem Licht-Sender-Empfänger 23 kann auch durch Einschieben einer gestrichelt angedeuteten planparallelen Platte 27 in den konvergenten Teil des Meßstrahlenganges geändert werden. Statt der Blende 18 und des photoelektrischen Wandlers 19 kann auch eine lineare Diodenanordnung 20 gemäß F i g. 2 in der Abbildungsebene der Sollebene 15 angeordnet werden. Die Dioden 21 sind an die Auswerteschaltung 26 angeschlossen, welche die Dioden 21 periodisch nacheinander tastet. In der Auswerteschaltung 26 kann jeweils das Maximum der Lichtintensität innerhalb der Diodenanordnung 20 festgestellt werden. Außerdem kann hierdurch die Gesamtreflexion (Gesamtremission) als Meßsignal herangezogen werden. Durch geeignete Auswertung wird somit gleichzeitig die Gesamtremission und das Meßsignal geliefert. In diesem Fall erübrigt sich der durch den teildurchlässigen Spiegel 38 und die Detektoranordnung 28 verwirklichte Referenzstrahlengang.
Wesentlich ist, daß die Dioden 21 der Diodenanordnung 20 in ihrer Ausdehnung quer zur Längsrichtung etwa der Ausdehnung der öffnung der Blende 18 entsprechen. Der Bereich der Dioden 21, die die stärkste Lichtintensität empfangen, entspricht dem Ort der öffnung der Blende 18; ihr Signal wird bei der Auswertung entsprechend herangezogen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:
1. Abstandsänderungs-Meßanordnung mit einem Licht-Sender-Empfänger, welcher ein Lichtbündel zu einer in einem Abstand befindlichen Sollebene schickt, in oder nahe der sich eine Gegenstandsebene befindet, deren Abstand zum Licht-Sender-Empfänger bestimmt werden soll, und von dem Gegenstand reflektiertes Licht empfängt und mittels eines photoelektrischen Wandlers auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß im Sendeteil zur Erzeugung eines beugungsbegrenzten Lichtstrahls eine vom Beugungsbild eines Lasers (11) beaufschlagte erste Modenblende (12) oder ein modenbegrenzter Laser vorgesehen ist, welche bzw. welcher über ein Linsensystem (13,14) in die Sollebene (15) abgebildet ist, und daß die Sollebene (15) über ein Linsensystem (14.16) auf eine photoelektrische Wandleranordnung (17) mit einer Blende (18) abgebildet ist, welche den zum photoelektrischen Wandler (19) verlaufenden Lichtstrom begrenzt
Z Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (18) der Wandleranordnung (17) zur Erzeugung eines beugungsbegrenzten Empfangsstrahls als zweite Modenblende ausgebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Modenblende (18) ein Abbild der ersten Modenblende (12) ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als photoelektrischer Wandler (19) eine lineare Diodenanordnung (20) verwendet wird, welche an eine elektrische Auswerteschaltung (26) angeschlossen ist, in der die Dioden (21) nacheinander getastet werden und aus dem dabei gewonnenen Signalverlauf das Meßsignal und die Gesamtremission ermittelt werden.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendelicht durch einen Modulator (22) modulier; ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Licht-Sender-Empfänger (23) ein Teil des Sendelichtes abgezweigt und direkt über einen zweiten Modulator (24) dem photoelektrischen Wandler (17) zugeführt ist.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) der Sollebene (15) von dem Licht-Sender-Empfänger (23) veränderbar ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung durch eine in den konvergierenden Strahlengang geschobene Platte (27) mit veränderlicher optischer Dicke erfolgt.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung durch Verschiebung von Abbildungslinsen (14) entlang der optischen Achse (30) erfolgt.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelschaltung t*yz\ i : iu a\ οιιι/\
kennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (26) das aus der periodischen Veränderung resultierende Frequenzsignal in bezug auf die Phasenlage des Maximums ausgewertet und diese Phasenlage als Maß für den Ort der Gegenstandsebene verwendet wird.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung (25) einen am Ort der zweiten Modenblende (18) angeordneten sehr empfindlichen Flankendetektor
ίο umfaßt, welcher auf konstanten Gradienten geregelt wird.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß die periodische Veränderung der Lage der Sollebene (15) durch Anis bringung der Abbildungslinse (14) an einem mechanischen, piezoelektrischen oder magnetostriktiven Schwinger (29) erfolgt.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Veränderung der Lage der Sollebene durch Anordnung einer rotierenden durchsichtigen Platte (27) mit veränderlicher Stärke im konvergenten Teil des Strahlenganges erfolgt.
DE2908757A 1979-03-06 1979-03-06 Abstandsänderungs-Meßanordnung Expired DE2908757C2 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2908757A DE2908757C2 (de) 1979-03-06 1979-03-06 Abstandsänderungs-Meßanordnung
US06/125,209 US4336997A (en) 1979-03-06 1980-02-27 Change of distance measuring apparatus
EP80100992A EP0015506B1 (de) 1979-03-06 1980-02-28 Messvorrichtung für Abstandsänderung mit einer Laserlichtquelle
JP2855280A JPS55124004A (en) 1979-03-06 1980-03-06 Device for measuring distance change

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2908757A DE2908757C2 (de) 1979-03-06 1979-03-06 Abstandsänderungs-Meßanordnung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2908757A1 DE2908757A1 (de) 1980-09-11
DE2908757C2 true DE2908757C2 (de) 1986-10-16

Family

ID=6064644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2908757A Expired DE2908757C2 (de) 1979-03-06 1979-03-06 Abstandsänderungs-Meßanordnung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4336997A (de)
EP (1) EP0015506B1 (de)
JP (1) JPS55124004A (de)
DE (1) DE2908757C2 (de)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0068871B1 (de) * 1981-06-29 1986-05-07 Ono Pharmaceutical Co., Ltd. Prostaglandinanaloge
JPS58169008A (ja) * 1982-03-31 1983-10-05 Nec Corp 光学式位置測定装置
US4493555A (en) * 1982-09-22 1985-01-15 Honeywell Inc. High sensitivity focal sensor for electron beam and high resolution optical lithographic printers
US4527893A (en) * 1982-10-13 1985-07-09 Taylor Francis M Method and apparatus for optically measuring the distance to a workpiece
FR2548796B1 (fr) * 1983-07-08 1985-11-22 Comp Generale Electricite Dispositif optique pour determiner la position et la forme de la surface d'un objet
JPS60143311A (ja) * 1983-12-29 1985-07-29 Asahi Optical Co Ltd Ttlオ−トフオ−カスビデオカメラの光学系
US4614864A (en) * 1984-05-29 1986-09-30 The Perkin-Elmer Corporation Apparatus for detecting defocus
JPS6184505A (ja) * 1984-10-03 1986-04-30 Canon Inc 位置検出装置
FR2572515B1 (fr) * 1984-10-25 1993-06-18 Canon Kk Dispositif de detection de position
US4634879A (en) * 1985-03-21 1987-01-06 General Electric Company Method and system for determining surface profile information
US4645917A (en) * 1985-05-31 1987-02-24 General Electric Company Swept aperture flying spot profiler
US4788441A (en) * 1985-12-16 1988-11-29 Acme-Cleveland Corporation Range finder wherein distance between target and source is determined by measuring scan time across a retroreflective target
US4715706A (en) * 1986-10-20 1987-12-29 Wang Charles P Laser doppler displacement measuring system and apparatus
FR2608284B1 (fr) * 1986-12-16 1989-03-31 Thomson Csf Telemetre optique a illuminateur coherent, insensible aux vibrations et aux variations thermiques
US4850712A (en) * 1988-02-01 1989-07-25 Caterpillar Inc. Method and system for determining surface profile information
JPH02185602A (ja) * 1989-01-11 1990-07-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 動翼先端すき間計測装置
US5594242A (en) * 1993-09-09 1997-01-14 Kabushiki Kaisha Topcon Position detecting apparatus which uses a continuously moving light spot
EP1176389A1 (de) * 2000-07-24 2002-01-30 Leica Geosystems AG Verfahren und Vorrichtung zur optischen Distanz- oder Geschwindigkeitsmessung
US6611318B2 (en) 2001-03-23 2003-08-26 Automatic Timing & Controls, Inc. Adjustable mirror for collimated beam laser sensor
JP3625066B2 (ja) * 2003-03-14 2005-03-02 オムロン株式会社 光電センサ
US7728961B2 (en) * 2006-10-31 2010-06-01 Mitutoyo Coporation Surface height and focus sensor
US7723657B2 (en) 2007-11-16 2010-05-25 Mitutoyo Corporation Focus detection apparatus having extended detection range
JP6108908B2 (ja) * 2013-03-29 2017-04-05 オリンパス株式会社 倒立顕微鏡システム
US9444995B2 (en) 2013-10-11 2016-09-13 Mitutoyo Corporation System and method for controlling a tracking autofocus (TAF) sensor in a machine vision inspection system
US9740190B2 (en) 2014-10-09 2017-08-22 Mitutoyo Corporation Method for programming a three-dimensional workpiece scan path for a metrology system
US10254105B2 (en) * 2016-12-05 2019-04-09 Quality Vision International, Inc. Exchangeable lens module system for probes of optical measuring machines
JP2023546401A (ja) * 2020-10-21 2023-11-02 マーポス、ソシエタ、ペル、アッチオーニ フィルムの側面を検査するための方法および光学検査ユニット

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1673927U (de) 1953-11-26 1954-03-25 Heid Ag Maschf Schleifkontakte und schleifringe, die unter oel oder oelberieselung laufen, z. b. fuer elektromagnetische kupplungen in getrieben.
DE1761416U (de) 1957-12-06 1958-02-13 Erich Wolff Vorrichtung zum ausgeben von zeitschriften.
DE1080314B (de) 1958-03-29 1960-04-21 Zeiss Carl Fa Optischer Feintaster
US3305691A (en) * 1962-08-27 1967-02-21 Leitz Ernst Gmbh Apparatus for photoelectrically measuring the position of a scale marker
FR1469533A (fr) 1965-12-17 1967-02-17 Thomson Houston Comp Francaise Procédé et dispositifs de mesure en lumière modulée d'une longueur relativement importante
US3555280A (en) * 1966-04-19 1971-01-12 Hycon Mfg Co Automatic focus sensor and control
DE1548263C3 (de) * 1966-11-10 1975-05-22 Ernst Leitz Gmbh, 6330 Wetzlar Verfahren zur Bestimmung der Größe geometrischer Veränderungen oder Abweichungen einer reflektierenden Oberfläche von einer Solloberfläche mittels optischer Mittel
US3542472A (en) * 1967-01-10 1970-11-24 Perkin Elmer Corp Distance measuring apparatus
CH479049A (fr) 1967-01-31 1969-06-13 Genevoise Instr Physique Dispositif de contrôle des dimensions géométriques de pièces usinées, utilisées dans l'industrie horlogère
FR1534762A (fr) * 1967-05-18 1968-08-02 Cilas Procédé et dispositif de palpage optique
DE1673927A1 (de) * 1968-02-09 1971-08-12 Philips Patentverwaltung Verfahren und Anordnung zur Wiedererkennung eines Koerpers oder seiner Position und Orientierung im Raum
BE758087A (fr) 1969-12-02 1971-04-01 Thomson Csf Perfectionnements aux appareils de mesure optique de precision
GB1337741A (en) * 1970-06-09 1973-11-21 Vickers Ltd Testing reflecting surfaces
US3847485A (en) * 1972-05-25 1974-11-12 Zygo Corp Optical noncontacting surface sensor for measuring distance and angle of a test surface
US3768910A (en) * 1972-05-25 1973-10-30 Zygo Corp Detecting the position of a surface by focus modulating the illuminating beam
DE2508836C2 (de) * 1972-06-19 1984-03-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Entfernungsmeßgerät
DE2553691C2 (de) * 1975-11-28 1986-10-30 MITEC Moderne Industrietechnik GmbH, 8012 Ottobrunn Verfahren zur opto-elektronischen Messung der Entfernung zwischen einem Meß- und einem Zielpunkt und Entfernungsmeßgerät zur Durchführung dieses Verfahrens
FR2222666B1 (de) * 1973-03-19 1976-11-05 Thomson Brandt
GB1484996A (en) 1974-09-06 1977-09-08 United Biscuits Ltd Measurement of the position of a surface
US3945729A (en) * 1974-12-30 1976-03-23 Stanford Research Institute Combined ranging and color sensor
US3994589A (en) * 1975-04-30 1976-11-30 Canadian Patents And Development Limited Apparatus for determining the position of a surface
US4004852A (en) * 1975-06-30 1977-01-25 Rockwell International Corporation Integrated automatic ranging device for optical instruments
US4027970A (en) * 1975-10-28 1977-06-07 Sanders Associates, Inc. Method and apparatus for passive optical fusing and distance measurement
US4110607A (en) * 1975-12-22 1978-08-29 Victor Company Of Japan, Ltd. System for detecting height fluctuations of a surface on a recording medium in an optical recording or reproducing apparatus
US4170397A (en) 1976-12-16 1979-10-09 Decca Limited Vibratile optical boresight
US4160599A (en) * 1977-12-08 1979-07-10 Universal Technology, Inc. Optical gaging system

Also Published As

Publication number Publication date
US4336997A (en) 1982-06-29
EP0015506A1 (de) 1980-09-17
DE2908757A1 (de) 1980-09-11
JPS55124004A (en) 1980-09-24
EP0015506B1 (de) 1984-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2908757C2 (de) Abstandsänderungs-Meßanordnung
DE2457253C2 (de) Optisches interferometrisches Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Messung der durch Ultraschallwellen verursachten Oberflächenauslenkung eines Prüflings
DE102004037137B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entfernungsmessung
EP3908422A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kontrollierten laserbearbeitung eines werkstücks mittels konfokaler abstandsmessung
EP0618439A1 (de) Bildgebender optischer Aufbau zur Untersuchung stark streuenden Medien
EP0101474A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der refraktion
DE2161405A1 (de) Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Ortes eines Punktes auf einer Flache
DE102011078089A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Abstandsmessung bei einer Laserbearbeitungsanlage
EP0152916A2 (de) Laser-Doppler-Anemometer
DE2333281B2 (de) Verfahren zur Ermittlung der Fokussierung eines auf ein Objekt ausgesandten kohärenten Lichtstrahls
DE69528948T2 (de) Verschiebungsinformationsmessgerät
AT399222B (de) Interferometrische einrichtung zur messung der lage eines reflektierenden objektes
EP1870761A1 (de) Rastermikroskop zur optischen Vermessung eines Objekts
DE3824820C2 (de)
EP0610374B1 (de) Verfahren zur messung der neigungen von grenzflächen in einem optischen system
EP1314953A2 (de) Interferometer und interferometrisches Messverfahren
DE102014108136A1 (de) Laser Triangulationssensor und Messverfahren mit Laser Triangulationssensor
EP0264734A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen optischen Messen von Wegen, insbesondere im Triangulationsverfahren
DE4401020A1 (de) Verfahren zur Abmessungskontrolle des Profils von langen Produkten
EP0218151A1 (de) Messverfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Durchmesserbestimmung dünner Drähte
EP0937229B1 (de) Interferometrische messvorrichtung zur formvermessung an rauhen oberflächen
DE3445342C2 (de)
EP2335016B1 (de) Vorrichtung und verfahren für die optische messtechnik zur projektion von phasenverschiebungs-lichtmustern
EP0447775A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Prüfen der Oberfläche von bewegten Objekten
DE3816755C3 (de) Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen der durch Ultraschallwellen verursachten Oberflächenauslenkung eines Prüflings

Legal Events

Date Code Title Description
OAM Search report available
OAP Request for examination filed
OC Search report available
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ROESS, DIETER, DR., 8759 HOESBACH, DE BAUMGARTNER,

8120 Willingness to grant licences paragraph 23
D2 Grant after examination
8339 Ceased/non-payment of the annual fee