CH646521A5 - Verfahren und vorrichtung zum nachweis feinster oberflaechenerhabenheiten an einem drahtfoermigen koerper, der einen ueberzug aus isolierlack besitzt. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich- dje Fig.9 A bis 9 C Diagramme, welche Wellenformen tung zum Nachweis feinster Oberflächenerhabenheiten an ei- veranschaulichen, die mit der erfindungsgemässen Vorrich-

nem drahtförmigen Körper, der einen Uberzug aus Isolier- tung ermjttelt werden.

lack besitzt. Die nachzuweisenden Erhabenheiten rühren mei- 55

stens von im Überzug vorhandenen Partikelchen her. Ein zu prüfender drahtförmiger Körper A, nachher auch

In einer typischen vorbekannten Vorrichtung dieser Gat- kurz «Draht» genannt, besteht aus einem Stromleiter a mit ei-tung wird Licht auf den drahtförmigen Körper (der nachfol- nem Überzug aus Isolierlack b, der lichtdurchlässig ist. Vier gend, wo dies tunlich ist, einfach «Draht» genannt wird), als Prüfköpfe 1,1', 2 und 2' sind in der Vorrichtung über, unter, Schräglicht geworfen, wobei durch den Draht reflektiertes 60 rechts bzw. links eines Durchlasses für den zu prüfenden Licht auf der entgegengesetzten Seite des Drahtes empfangen Draht A angeordnet, so wie dies namentlich aus der Fig. 2 erwird. Oberflächenerhabenheiten werden nachgewiesen unter sichtlich ist. Jeder dieser Prüfköpfe hat eine E-Form in der Ausnützung der Tatsache, dass die Menge des Lichtes in An- Längsrichtung des Drahtes. Für den Prüfkopf 1 sind eine Wesenheit von Erhabenheiten herabgemindert wird. Falls der lichtprojizierende Lichtleitfaser 3 und eine lichtaufnehmende Isolierüberzug des Drahtes lichtdurchlässig ist, so kann das «s Lichtleitfaser 4 vorgesehen an der rechten bzw. linken Seite, < Licht durch diesen Isolierüberzug hindurchdringen und an in Fig. 1 gesehen. An den Enden dieser Lichtleitfasern 3 und 4 der Oberfläche des Stromleiters reflektiert werden. Falls der sind eine lichtprojizierende bzw. eine lichtaufnehmende zylin-Stromleiter an seiner Oberfläche Ritzen hat, so wird das Licht drische Linse 5 bzw. 6 vorgesehen, seitlich des Drahtes, so

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dass die Längsachsen dieser Linsen 5 und 6 zum Draht recht- nicht mehr als etwa 5 mm betragen, damit sich eine befriedi-winklig stehen. Die Stirnflächen dieser Linsen 5 und 6 befin- gende Prüfempfindlichkeit ergibt. Falls der Abstand geringer den sich innerhalb des Prüfkopfes 1. In ähnlicher Weise sind gewählt wird, so wird dadurch die Prüfempfindlichkeit in un-im gegenüberliegenden Prüfkopf 1 ' eine lichtprojizierende erwünschtem Mass verringert. Deshalb ist nun eine Stablinse Lichtleitfaser 3 und eine lichtaufnehmende Lichtleitfaser 4 s 14 der Stirnfläche der Lichtleitfaser 11 vorgesetzt zwecks Versymmetrisch zu den vorerwähnten Lichtleitfasern 3 und 4 minderns des Ausbreitungswinkels des Lichtes. Dadurch vorgesehen und sind auch zylindrische Linsen 5 und 6 an den kann der Ausbreitungswinkel (Fig. 6) um etwa 20° vermindert Enden dieser Lichtleitfasern 3 und 4 vorhanden, ähnlich wie werden mit dem Ergebnis, dass sogar dann, wenn der Ab-für die Lichtleitfasern des Prüfkopfes 1. Es ist aber darauf stand zwischen dem drahtförmigen Körper und der Linse auf hinzuweisen, dass die Anordnungen der Lichtleitfasern 3 und 10 etwa 20 mm vergrössert ist, immer noch eine zufriedenstellen-4 im Prüfkopf 1 gegenüber denjenigen im Prüfkopf 1 ' umge- de Prüfempfindlichkeit gewährleistet wird.

kehrt sind. Durch diese Anordnung wird verhindert, dass Vorerst wurde eine Stablinse zum Vermindern des Aus-

Licht, welches im Prüfkopf 1 ausgestrahlt wird, im Prüfkopf breitungswinkels des von einer Lichtleitfaser abgegebenen

1'aufgenommen wird. Lichtes der Lichtleitfaser so vorgesetzt, dass die Längsachse

Die Anordnung der Lichtleitfasern und Linsen in den 15 der Stablinse mit der Längsachse der Lichtleitfaser 11 zusam-

Prüfköpfen 2 und 2' ist ähnlich wie diejenige in den Prüfköp- menfiel. Die Erfinder haben nun aber festgestellt, dass, wenn fen lundi'. die Stablinse der Lichtleitfaser so vorgesetzt ist, dass die

Licht, das durch die Projektionslinse 5 ausgestrahlt wird, Längsachse der Stablinse zur Längsachse der Lichtleitfaser im hat die Tendenz sich seitlich auszubreiten; demzufolge wird rechten Winkel steht, so wie dies in den Fig. 7 und 8 gezeigt ein Teil der durch die Oberfläche des Drahtes A reflektierten 20 ist, die Ausbreitung des von der Lichtleitfaser abgegebenen

Lichtmenge durch die lichtaufnehmende Linse 6 aufgenom- Lichtes in ähnlicher Weise beschränkt werden kann, wie mit men. Ein Abschirmteil 7 ist vorgesehen zwischen der lichtpro- der vorgesehenen Anordnung.

jizierenden Seite und der lichtaufnehmenden Seite jedes Prüf- ln diesem Falle ist es nicht stets erforderlich, dass die kopfes, um die Ausbreitung von Licht aufzuhalten, das sonst Stablinse 14 (einstückig) mit der Stirnfläche der Lichtleitfaser direkt von der lichtprojizierenden Linse zur lichtaufnehmen- 25 11 verbunden ist. Daraus ergibt sich, dass eine Technik mit den Linse gelangen könnte, ohne durch die Oberfläche des Erfolg angewendet werden kann, in welcher eine Lichtleitfa-

Drahtes A reflektiert zu sein. Dies ist in Fig. 1 durch die ge- Ser fest an einem Halter 15 befestigt ist und an welcher die strichelten Linien angedeutet. Stablinse 15 seitlich oder winkelrecht zur Längsachse der

In der Fig. 3 ist dargestellt, dass, wenn der Einfallwinkel a Lichtleitfaser angeordnet ist unter Freilassen eines äusserst des projizierten Lichtes am zu prüfenden Draht kleiner ist als 30 engen Spaltes zwischen der Stablinse und der Stirnfläche der der Grenzwinkel für Totalreflexion, welcher dem lichtdurch- Lichtleitfaser.

lässigen Isolierüberzug b des Drahtes A eigen ist, das proji- Nach dem vorliegenden Vorschlag der Inhaberin ist ein zierte Licht gebrochen wird beim Eintritt in den Isolierüber- Lichtleitfasersensor ausgebildet wie eben beschrieben. Vorzug b, danach durch die Oberfläche des Stromleiters a reflek- dem musste, falls mehrere Lichtleitfasern verwendet wurden tiert wird und anschliessend wieder durch den Überzug hin- 35 für den Prüfvorgang, für jede Lichtleitfaser auch eine Stablin-durchtritt, um nach Austreten aus demselben im Prüfkopf Se vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform aufgenommen zu werden. Falls an der geprüften Stelle der der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine einzige Stablinse Stromleiter a eine Ritze hat, so wird das Licht an derselben einer Mehrzahl von Lichtleitfasern zugeordnet. Eine solche unregelmässig reflektiert mit der Folge, dass die im Prüfkopf Ausbildung ist unzweifelhaft wirtschaftlicher als eine heraufgenommene Lichtmenge vermindert ist, wodurch es er- 10 kömmliche Ausbildung des Lichtleitfasersensors.

möglicht ist, das Vorhandensein einer solchen Ritze wahrzu- Es ist ferner darauf hinzuweisen, dass, falls in der vorbenehmen. kannten Ausbildung der Durchmesser der Lichtleitfasern Deshalb sind in der hier vorgeschlagenen Vorrichtung die kleiner sein sollte als derjenige der zugehörigen Stablinsen Lage und die Richtung der Projektionslinse so gewählt, dass, (Fig. 6), Zwischenräume zwischen den benachbarten Licht-wie in Fig. 4 gezeigt, der Einfallwinkel des projizierten Lichtes 15 leitfasern unvermeidlich waren. In der hier vorgeschlagenen grösser ist als der Grenzwinkel für Totalreflexion, der dem Ausbildung können die Lichtleitfasern demgegenüber äus-Isolierüberzug eigen ist. Wenn z.B. dieser Grenzwinkel 78° be- serst eng nebeneinander angeordnet sein (Fig. 8), wodurch trägt, so soll der Einfallwinkel vorzugsweise etwa 80° be- sich eine verbesserte Raumausnützung ergibt.

tragen. In der hier beschriebenen Ausführangsform der Erfin-

Bei so getroffener Wahl des Einfallwinkels wird das proji- dung werden Lichtleitfasern benützt sowohl für die Lichtpro-zierte Licht durch die Oberfläche des Isolierüberzuges b total- jektion wie auch für die Lichtaufnahme. Es ist aber eine Abreflektiert, mit dem Erfolg, dass dann nur Oberflächenerha- änderung möglich, in welcher ein lichtprojizierender Ab-benheiten dieses Überzuges wahrgenommen werden, dagegen schnitt gebildet ist durch Vorsehen von Lichtquellen für die das Prüfergebnis durch das allfällige Vorhandensein von Rit- prüfköpfe 1,1', 2 und 2', so dass der Einfallwinkel des Lichtes zen in der Oberfläche des Leiters nicht beeinträchtigt bzw. be- auf den Isolierüberzug b grösser gewählt ist als der Grenzwin-einflusst wird. kel der Totalreflexion, und in welcher ein Lichtempfangsab-Die Längsachsen der zylindrischen Linsen 5 und 6 stehen schnitt vorgesehen ist, in welchem beispielsweise fotoelektri-im rechten Winkel zu den ihnen benachbarten Endabschnit- sehe Zellen auf der lichtaufnehmenden Seite vorgesehen sind ten der Lichtleitfasern, so wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der Grund 60 zum Aufnehmen des reflektierten Lichtes. Falls ausserdem die hiefür ist der folgende: wie in Fig. 5 gezeigt ist, hat das vom Prüfvorrichtung so abgeändert ist, dass das projizierte Licht Ende der Lichtleitfaser 11 emitierte Licht einen Ausbreitungs- durch ein optisches System fokussiert ist, so kann der lichtab-winkel von etwa 70 bis 80°. In einer Prüfvorrichtung, in wel- schirmende Teil 7 weggelassen werden.

eher Licht auf einen Prüfling 12 geworfen wird in der oben be- In gewissen Anwendungen kann es vorkommen, dass der schriebenen Weise und in welcher das reflektierte Licht aufge- 65 Prüfvorgang beeinträchtigt wird durch Vibrationen, die mit nommen und verarbeitet wird zur Ermittlung einer Oberflä- der Vorbewegung des Drahtes A einhergehen. Dieser Schwie-

chenerhabenheit 13 auf dem den Prüfling bildenden drahtför- rigkeit kann begegnet werden durch Anwendung der nachfol-

migen Körper 12, sollte der Abstand zwischen diesem draht- gend beschriebenen Technik. Die Prüfköpfe 1,1', 2 und 2'

förmigen Körper 12 und der Stirnfläche der Lichtleitfaser 11 werden oben, unten, rechts und links des Durchlasses für den

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Draht belassen, wie schon beschrieben und in Fig. 2 gezeigt. Jedoch werden die von den einander gegenüberliegenden Köpfen 1 und 1' bzw. 2 und 2' aufgenommenen Lichtmengen durch Addition weiterverarbeitet. Dies wird nachfolgend in den Einzelheiten beschrieben. Das aus den unten bzw. oben angeordneten Prüfköpfen 1 und 1' gebildete Prüfkopfpaar wird zunächst in Betracht gezogen. Falls der Draht in der Vertikalrichtung vibriert, so wie dies durch den Pfeil in Fig. 2 angedeutet ist, so wird die Lichtmenge, die aufgenommen wird durch denjenigen dieser Köpfe, zu dem hin der Draht A zu einem gegebenen Zeitpunkt sich bewegt, abnehmen, wogegen die Lichtmenge, die zugleich durch den gegenüberliegenden Prüfkopf aufgenommen wird, zunimmt. Wie in den Fig. 9 A und 9 B gezeigt ist, die Diagramme sind in welchen die

Schwankungen der von den beiden Prüfköpfen aufgenommenen Lichtmengen über der Zeit aufgetragen sind, beträgt der Phasenunterschied zwischen den Schwankungen 180°. Somit kann durch Addieren der durch die beiden Prüflcöpfe emp-5 fangenen Lichtmengen erreicht werden, dass die Schwankungen der Lichtmenge, die auf die Vibration des Drahtes zurückzuführen sind, einander gegenseitig aufheben, so wie dies in Fig. 9 C gezeigt ist, mit dem Ergebnis, dass nur die Schwankungen der auf die Rauhigkeit der Ungleichmässig-io keit der Oberfläche des Überzuges am Draht A durch die empfangenen Lichtmengen zur Geltung kommen. Auf diese Weise kann die Rauhigkeit oder Ungleichmässiglceit der Oberfläche dieses Überzuges genau ermittelt werden, sogar wenn der Draht bei seinem Vorschub vibriert.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. 646 521 2

   PATENTANSPRÜCHE unregelmässig reflektiert, mit der Folge, dass die Menge von

   1. Verfahren zum Nachweis feinster Oberflächenerhaben- empfangenem Licht weiter vermindert wird. Somit werden heiten an einem drahtförmigen Körper, der einen Überzug nicht nur Erhabenheiten an der Oberfläche des Überzuges, aus Isolierlack besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass man sondern auch Ritzen in der Oberfläche des Leiters wahrge-mindestens einen Lichtprojizierabschnitt und mindestens ei- 5 nommen.

   nen Lichtempfangsabschnitt längs des drahtförmigen Kör- Im allgemeinen liegen die Erhabenheiten an der Oberflä-

   pers so anordnet, dass der Einfallwinkel des von dem bzw. je- che des Überzuges als Blasen oder als Staub- oder sonstige dem Projizierabschnitt auf die zu prüfende Oberfläche gewor- Partikelchen vor, die sehr fein sind, wogegen die Ritzen an der fenen Lichtes kleiner ist als der Grenzwinkel der Totalrefle- Oberfläche des Stomleiters meistens bedeutend grösser sind,

   xion des Isolierlackes, und die Schwankungen der empfange- io Deswegen wurde schon eine Nachweistechnik benützt, die ein nen Lichtmenge bei der Bewegung des Körpers in seiner geometrisches Differentialsystem aufweist, dank welchem Rit-

   Längsrichtung misst, um daraus auf das Vorliegen von Erha- zen und Erhabenheiten voneinander unterschieden werden benheiten zu schliessen. können, aufgrund der unterschiedlichen Abmessungen. Eine
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach andere Nachweistechnik benützt ein Zeitdifferentialsystem, in Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Projizier- is welchem Abmessungsunterschiede durch Zeitunterschiede er-und jeder Empfangsabschnitt mindestens eine Lichtleitfaser setzt wurden.

   aufweist. Jedoch liegen die Ritzen an der Oberfläche des Stromlei-
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- ters nicht immer in der Längsrichtung desselben vor; vielmehr net, dass jeder Projizier- und jeder Empfangsabschnitt einen kommen auch solche vor, die sich in Umfangsrichtung er-Lichtleitfasersensor aufweist, der eine Stablinse umfasst, die 20 strecken. Falls solche Umfangsritzen vorhegen, können die rechtwinklig zur zugehörigen Lichtleitfaser angeordnet ist. bekannten Nachweistechniken nicht zwischen Ritzen im
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- Stromleiter und Erhabenheiten an der Oberfläche des Übernet, dass zwischen Lichtleitfasersensor und der daraufgerich- zuges unterscheiden.

   teten Lichtleitfaser ein Spalt vorgesehen ist. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn- 25 Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gat-zeichnet, dass sie Mittel zum Fokussieren des projizierten tung zu schaffen, bei denen die Ergebnisse des Nachweisvor-Lichtes aufweist. ganges nicht durch das Vorliegen von Ritzen irgendwelcher
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn- Art an der Oberfläche des Stromleiters beeinflusst werden, zeichnet, dass ein Lichtabschirmteil zwischen dem Projizier- Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, wie es im kenn-und dem Empfangsabschnitt angeordnet ist. 30 zeichnenden Teil des Anspruches 1 umschrieben ist. Primär
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn- ergibt sich daraus auch eine entsprechende Ausbildung der zeichnet, dass sie mehrere Projizier- und Empfangsabschnitte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. In einer beaufweist, die in Detektierkopfbereichen so angeordnet sind, vorzugten Ausführung dieser Vorrichtung weist jeder Proji-dass ein Projizierabschnitt diesseits und ein Empfangsab- zier- und jeder Empfangsabschnitt mindestens eine Lichtleitschnittjenseits eines zentralen Durchlasses für den zu prüfen- 35 faser auf. Weitere Besonderheiten von Ausführungsformen den Körper gelegen sind, wobei die Projizierrichtungen von der erfindungsgemässen Vorrichtung ergeben sich aus den auf der einen bzw. anderen Seite des Durchlasses gelegenen Ansprüchen 3 bis 8.

   Projizierabschnittes in Längsrichtung des Durchlasses gegen- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden einander gerichtet sind (Fig. 1). Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn- 40 Fig. 1 einen schematisierten Aufriss einer Ausführungs-zeichnet, dass sie mehrere Projizier- und Empfangsabschnitte form der Vorrichtung,

   aufweist, die in Detektierkopfbereichen so angeordnet sind, Fig. 2 eine Teilstirnansicht zu Fig. 1 in grösserem dass ein Projizierabschnitt diesseits und ein Empfangsab- Massstab,

   schnitt jenseits eines zentralen Durchlasses für den zu prüfen- die Fig. 3 und 4 je einen Längsabschnitt eines zu prüfenden Körper gelegen sind, und dass sie des weiteren Mittel auf- .45 den Drahtes, mit Darstellungen von einfallendem Licht,

   weist zum Addieren von Signalen, die erzeugt werden in Emp- die Fig. 5 und 6 Darstellungen von herkömmlichen Ausfangsabschnitten, die gegeneinander angeordnet sind. führungen eines Lichtleitfasersensors,

   Fig. 7 einen Seitenriss einer für die erfindungsgemässe

   Vorrichtung entwickelten neuen Ausführung eines Lichtleit-

   50 fasersensors,

   Fig. 8 einen Aufriss zu Fig. 7, und