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Die
Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Lichtleitern. Insbesondere
betrifft die Erfindung die Überprüfung von
End-, beziehungsweise Stirnflächen
von Lichtleitern.
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Lichtleiter
werden nicht nur für
die Telekommunikation zur langreichweitigen Übertragung von Datensignalen,
sondern auch für
verschiedenste Beleuchtungszwecke oder zur Ein- und Auskopplung von Licht in optoelektronische
Bauelemente eingesetzt.
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Um
Abschnitte von Glasstangen für
Lichtleiter herzustellen, ist es bekannt, zunächst Abschnitte durch Ritzen
und Brechen herzustellen. Bei diesem Ritz-Brechen können jedoch
unter Umständen
nicht parallele, sowie nicht senkrecht zur optischen Achse liegende
Stirnflächen
entstehen. Auch können
unter Umständen
Langenvariationen auftreten. Letzteres ist insbesondere auch bei
kürzeren
Lichtleitern in Form von Glasstangenabschnitten für präzise Bauteile,
in welchen diese Lichtleiter eingesetzt werden, nachteilig. Unter
Umständen
passen derartige zu lange oder auch zu kurze Lichtleiter nicht mehr
für die vorgesehenen
Anwendung, so daß auch
in nachfolgenden Fabrikationsschritten die Gefahr besteht, daß Ausschuß produziert
wird.
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An
sich lassen sich aber mittels Ritz-Brechen im allgemeinen qualitativ
sehr gute Stirnflächen
erzeugen, die nur eine geringe Absorption bei hoher Parallelität und Ebenheit
der Oberfläche
aufweisen. Es wäre
daher wünschenswert,
dieses Verfahren für die
Herstellung von Lichtleitern einsetzen zu können und gleichzeitig die Uniformität der hergestellten Lichtleiter
zu verbessern.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Lichtleiter, insbesondere
in Form von Glasstangenabschnitten mit verbesserten Stirnflächen bereitzustellen,
ohne die Herstellungskosten wesentlich zu erhöhen.
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Diese
Aufgabe wird bereits in höchst überraschend
einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen
abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Der
Erfindung liegt die Idee zugrunde, nicht die Herstellung von Glasstangen-Abschnitten,
insbesondere für
Lichtleiter, selbst hinsichtlich der Genauigkeit und Definiertheit
der Stirnflächen
zu verbessern, sondern die im allgemeinen nur in geringer Zahl auftretenden
fehlerhaften oder qualitativ schlechteren Glasstangen-Abschnitte, wie sie
insbesondere beim Abtrennen durch Ritz-Brechen auftreten können, zu erkennen und aussortieren
zu können.
Auf diese Weise kann eine kostenintensive Nachbearbeitung, wie etwa
ein Ablängen,
Schleifen und Polieren der Stangenenden, um die geforderten Anforderungen
hinsichtlich des Abstands, der Parallelität und Ebenheit der Stirnflächen entfallen.
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Dazu
ist ein Verfahren zur Überprüfung von Glasstangen,
insbesondere von Lichtleitern vorgesehen, bei welchem die Glasstangen
vor zwei Kameras angeordnet werden, wobei die Kameras die Stirnflächen der
Glasstangen seitlich unter zwei verschiedenen radialen Blickrichtungen
bezogen auf die Längsachse
der Glasstangen aufnehmen und anhand der Aufnahmen die Ebenheit
und Winkeligkeit der Kontur der Stirnflächen optisch und berührungsfrei
mit beiden Kameras bestimmt wird, und wobei bei Abweichung der Ebenheit
oder Winkeligkeit der Stirnflächen
einer Glasstange von einem. jeweils vorgegebenen Sollbereich die
Glasstange automatisch mittels einer Aussortier-Einrichtung aussortiert
wird.
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Das
Aufnehmen der Bilder und Ermitteln von Ebenheit und Winkeligkeit,
sowie gegebenenfalls weiterer Parameter zur Charakterisierung der
Qualität
der Glasstangen erfolgt dabei besonders bevorzugt vollautomatisch,
um einen großen
Durchsatz zu erreichen.
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Die
Erfindung sieht zur Durchführung
des Verfahrens auch eine Vorrichtung zur Überprüfung von Glasstangen, insbesondere
von Lichtleitern vor, welche dementsprechend zwei Kameras und eine Einrichtung
umfasst, um die Glasstangen vor den zwei Kameras so anzuordnen,
daß die
Kameras die Stirnflächen
seitlich unter zwei verschiedenen radialen Blickrichtungen bezogen
auf die Längsachse
der Glasstangen betrachten, wobei die Vorrichtung ein Bildverarbeitungssystem
umfasst, mit welchem anhand der Aufnahmen die Ebenheit und Winkeligkeit der
Kontur der Stirnflächen
optisch und berührungsfrei
mit beiden Kameras bestimmt wird, und wobei die Vorrichtung eine
Aussortier-Einrichtung
auweist, mit welcher einer Glasstange bei Abweichung der Ebenheit
oder Winkeligkeit der Stirnflächen
der Glasstange von einem jeweils vorgegebenen Sollbereich aussortiert
wird. Insbesondere ist es dabei zweckmäßig, die Kameras mit rechtwinklig
zueinander liegenden Blickrichtungen, beziehungsweise optischen
Achsen anzuordnen.
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Im
Sinne der Erfindung ist unter einer berührungsfreien Messung weiterhin
selbstverständlich nicht
zu verstehen, daß die
Glasstangen keinerlei Kontakt mit anderen Teilen der Vorrichtung
haben. Es soll lediglich verdeutlicht werden, daß die Stirnflächen nicht
wie etwa bei einem Tastschnittverfahren aufgrund der Messung berührt werden.
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Als
Winkeligkeit wird weiterhin die Abweichung von einer zur Längsachse
senkrechten Ebene oder Fläche
verstanden. Diese Winkeligkeit kann insbesondere als Längenmaß bestimmt
oder angegeben werden, wobei die Winkeligkeit in diesem Fall als Maß entsprechend
der maximalen Distanz der Stirnfläche von einer zur Längsachse
senkrechten Ebene oder Fläche
angegeben werden kann, wobei die Ebene oder Fläche die Stirnfläche berührt, beziehungsweise
an dieser anliegt.
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Als
Ebenheit wird insbesondere eine Gestaltabweichung erster und/oder
zweiter Ordnung im Sinne der DIN 4760 verstanden. Die Ebenheit kann ebenfalls
als Distanzmaß bestimmt
werden, wobei hier ein Maß entsprechend
des Maximalabstands der Oberfläche
der Stirnfläche
zu einer gedachten ebenen Fläche
ermittelt werden kann, die auf der Stirnfläche aufliegt.
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Zur
Bestimmung der Winkeligkeit oder Ebenheit einer Stirnfläche kann
vom Bildverarbeitungssystem eine zur aus den Aufnahmen bestimmten
Kontur der Mantelfläche
der Glasstange senkrechten Linie als Referenz ermittelt und die
Abweichung der Kontur der Stirnfläche zu dieser Linie bestimmt
werden. Eine solche senkrechte Linie läßt sich aus den Aufnahmen mit
sehr hoher Genauigkeit berechnen, da sich aus der Kontur die Lage
und der Verlauf der Mantelfläche der
im allgemeinen zylindrischen Glasstangen ebenfalls mit sehr hoher
Genauigkeit extrahieren läßt, welche
sogar die Auflösung
der jeweiligen Kamera übertrifft.
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Eine
einfache Bestimmung der Winkeligkeit und/oder Ebenheit kann weiterhin
mittels einer Anpassung von Linien an die Konturen der Stirnflächen erfolgen.
So kann zur Bestimmung der Ebenheit zunächst eine solche Linie an die
Kontur der Stirnfläche angepaßt und die
maximalen Abweichungen der Kontur zu dieser Linie bestimmt werden.
Die Differenz der maximalen positiven und negativen Abweichung kann
dann als Maß für die Ebenheit
verwendet werden. Erkennt das Bildverarbeitungssystem dann eine Überschreitung
dieses Maßes über einen
vorbestimmten Wert, beziehungsweise einen durch diesen Grenzwert
definierten Sollbereich, wird die Glasstange dann mittels der Aussortier-Einrichtung
aussortiert.
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Mittels
der beiden Kameras, welche die Kontur einer Stirnfläche aus
zwei verschiedenen Richtungen, besonders bevorzugt unter 90° versetzt
betrachten, kann eine Stirnfläche
unabhängig
von der Richtung der Formabweichung vollständig hinsichtlich ihrer Ebenheit
und Winkeligkeit charakterisiert werden. Dazu können insbesondere auch die
Ebenheit und Winkeligkeit der Stirnflächen durch Verrechnung der aus
den Aufnahmen bestimmten Werte der Ebenheiten und Winkeligkeiten
der beiden Konturen jeweils einer Stirnfläche errechnet werden. Liegt
beispielsweise die Neigungsrichtung der Winkeligkeit zwischen den
Blickrichtungen der Kameras, so würde sich aus den Werten der
Winkeligkeit der Kontur aus den beide Aufnahmen der Kameras jeweils
zu geringe Werte der Winkeligkeit der Stirnfläche ergeben. Aus den Konturen
der Aufnahmen beider Kameras, beziehungsweise deren Winkeligkeit
läßt sich
aber auf die tatsächliche
Winkeligkeit der Fläche
zurückrechnen.
Zur Bestimmung der Ebenheit der Stirnfläche kann weiterhin jeweils
für beide
Kameras, beziehungsweise deren Blickrichtungen die maximale Abweichung
von einer an die Kontur angepassten Referenzlinie bestimmt und dann
der größere der
beiden Werte zum Vergleich mit dem vorgegebenen Sollwert oder Sollbereich
herangezogen werden.
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Die
Bilder der Kameras können
außerdem noch
zur Bestimmung weiterer Meßgrößen zur
Charakterisierung der Glasstangen eingesetzt werden. So kann beispielsweise
mit dem Bildverarbeitungssystem die Länge der Glasstangen mit zumindest
einer der Kameras bestimmt werden. Weiterhin können aus den Aufnahmen der
Kameras die Längen
der Konturlinien des Umfangs in den Aufnahmen bestimmt und Längendifferenzen
aus den bestimmten Längen
an den Randlinien ermittelt werden.
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Ebenso
ist es möglich,
mit zumindest einer der Kameras Durchmesser der Glasstangen anhand der
aufgenommenen Konturen zu bestimmen. Ein Vergleich der von Bildern
beider Kameras erhaltenen Durchmesserwerte kann außerdem ein
Maß für eine elliptische
Verformung der Glasstangen liefern. Weiterhin kann auch die Krümmung, beziehungsweise die
Geradheit der Glasstangen geprüft
werden. Dieser Wert gibt die Abweichung der Mittenachse des Lichtwellenleiters
von einer idealen geraden Mittenachse an.
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Zusätzlich können noch
weitere Messungen und Überprüfungen der
Glasstangen vorgenommen werden. Insbesondere ist gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung eine Messung der Lichttransmission durch
die Glasstangen mittels einer geeigneten Einrichtung. Da die Lichttransmission
durch die Stangenabschnitten im allgemeinen sehr gut sein wird,
ist eine Meßeinrichtung
besonders geeignet, mit welcher Licht mehrfach durch die Glasstange
transmittiert wird. Dazu kann beispielsweise eine Lichtschleife,
vorzugsweise eine Faserschleife vorgesehen sein, um Lichtpulse zu
verzögern,
sowie einer geeigneten Lichtschalteinrichtung, welche Licht zwischen verschiedenen
Richtungen schalten kann, um die durch die Lichtschleife gelaufenen
Pulse erneut in die Glasstange zu koppeln. Beispielsweise ist ein
akustooptischer Schalter dazu geeignet.
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Eine
weitere mögliche
Charakterisierung der Qualität
der Glasstangen ist die Bestimmung der Rauhtiefe der Stirnflächen. Eine
solche Messung kann beispielsweise mittels eines Weißlicht-Interferometers
oder mittels Laserabtastung durch ein Laserabtastsystem erfolgen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist eine Transporteinrichtung für die Glasstangen vorgesehen.
Mit dieser Transporteinrichtung werden die Glasstangen nacheinander
von einer Aufnahmeposition zu zumindest einer Meßposition transportiert.
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Weiterhin
ist bevorzugt, die Glasstangen auf einem Rundläufer entlang eines kreisförmigen Transportweges
zu transportieren. Mittels eines Rundläufers kann eine besonders kompakte
Prüfvorrichtung realisiert
werden.
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Um
die Glasstangen aufzunehmen, könnten mechanische
Greifer verwendet werden. Um höchste Genauigkeit
bei der Überprüfung der
Glasstangen zu erreichen, hat es sich aber als besonders günstig erwiesen,
wenn die Glasstangen von einer Ablage mittels eines Saugers aufgenommen
werden. Dementsprechend ist die Vorrichtung gemäß dieser Weiterbildung der
Erfindung mit zumindest einem, vorzugsweise einer Vielzahl von Sauggreifern
zum Aufnehmen der Glasstangen und Haltern während der Überprüfung ausgestattet. Diese Art
und Weise der Aufnahme und Halterung durch ein Ansaugen der Glasstangen
vermindert Erschütterungen
und ergibt so eine exaktere Überprüfung.
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Ebenfalls
hat sich dazu ein Servo-Linearantrieb für die Transporteinrichtung
als besonders vorteilhaft erwiesen. Ein solcher Antrieb kommt besonders
bevorzugt auch bei einem Rundläufer
zum Einsatz. In diesem Fall verläuft
der Servo-Linearantrieb entlang eines Kreises um den Drehpunkt.
Ein solcher Servo-Linearantrieb ermöglicht eine äußerst exakte Positionierung
der Glasstangen vor, beziehungsweise in der oder den Meßeinrichtungen.
Bevorzugt erfolgt die Positionierung dabei auf einem Rundläufer mit
einer Winkelgenauigkeit von zumindest 5·10–3 Grad,
vorzugsweise zumindest 1·10–3 Grad.
In Bezug auf die Position der Glasstangen kann insbesondere mit
einer derartigen Winkelgenauigkeit eine Positioniergenauigkeit von
besser als 10 Mikrometern, vorzugsweise von besser als 6 Mikrometern
erreicht werden.
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Weiterhin
kann die Vorrichtung auch mehrere Ablagen und eine Aussortier-Einrichtung
aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, Glasstangen mit Abweichung
eines Maßes
von einem vorgegebenen Sollbereich in Abhängigkeit von der Art der Abweichung
in verschiedene Ablagen auszusortieren. Beispielsweise können Glasstangen
mit Abweichung eines Maßes
von einem vorgegebenen Sollbereich in Abhängigkeit von der Art der Abweichung
in verschiedene Ablagen aussortiert werden, um eine Sortierung in
verschiedene Qualitätsstufen
vorzunehmen. Auch können
die in verschiedene Klassen eingeteilten derart aussortierten Glasstangen
dazu verwendet werden, den Herstellungsvorgang der Glasstangen zu
optimieren.
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Die
Erfindung wird nachfolgend genauer anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
und unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert. Dabei
verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
Teile.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht und
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2 eine
Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Überprüfung von Glasstangen,
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3 eine
schematische Ansicht der Kameraanordnung,
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4 eine
Aufnahme einer Kamera von einer Glasstange,
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5 eine
Illustration zur Bestimmung der Winkeligkeit einer Stirnfläche einer
Glasstange,
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6 eine
Illustration zur Bestimmung der Ebenheit einer Glasstange,
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7 eine
schematische Darstellung des Servo-Linearantriebs der in den 1 und 2 gezeigten
Vorrichtung, und
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8 eine
Querschnittansicht einer Glasstange mit Angaben von Toleranzbereichen,
wie sie mit der Vorrichtung überprüft werden.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Vorrichtung 1 zur Überprüfung von
Glasstangen, die durch Ritzen und Brechen von einer längeren Glasstange
abgetrennt wurden. Die Vorrichtung 1 umfasst eine auf einem
Tisch 9 montierte Transporteinrichtung, mit welcher die
Glasstangen nacheinander von einer Aufnahmeposition zu zumindest
einer Meßposition transportiert
werden. Bei dem in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel
umfasst dabei die Transporteinrichtung einen Rundläufer 5,
mit welchem die Glasstangen entlang eines kreisförmigen Transportweges transportiert
werden. Um die Glasstangen auf dem Rundläufer zu haltern, sind dazu
am Rundläufer 5 befestigte
Sauggreifer 7 vorgesehen. Die Sauggreifer greifen dabei
die Glasstangen bevorzugt so, daß deren Längsache radial zur Drehachse des
Rundläufers
liegt.
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Die
zu prüfenden
Glasstangen sind auf Tabletts 11 abgelegt, die in ein Magazin 3 eingelegt
sind. Die Tabletts 11 weisen dazu eine Vielzahl paralleler Rillen
auf, in welchen die Glasstangen liegen. Die Tabletts werden mittels
einer Zuführeinrichtung,
die bei dem gezeigten Beispiel eine Verfahreinrichtung in zwei waagerechten
Richtungen aufweist, nacheinander unter die Sauggreifer geführt und
dort weiterbewegt, so daß jeweils
eine Glasstange unter einen der auf dem Rundläufer 5 vorbeirotierenden
Sauggreifer 7 positioniert wird und diesem aufgenommen
wird.
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Die
an den Sauggreifern 7 gehalterten Glasstangen werden dann
an einer Reinigungseinheit 13 vorbeigeführt. Die Reinigungseinheit 13 reinigt
die Glasstangen durch Abblasen von Staubpartikeln. Als nächstes gelangen
die Glasstangen dann zu einer Ausrichteeinheit 15. Diese
Ausrichteeinheit 15 richtet die am Sauggreifer hängenden
Glasstangen in Längsrichtung
aus, so daß die
Endflächen
der Glasstangen reproduzierbar und gleich positioniert sind.
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Anschließend werden
die Glasstangen jeweils mit dem Rundläufer an einer Kameraeinheit 17 mit
zwei Kameras 19, 21 vorbeigeführt. Mit den Kameras 19, 21 werden
Bilder der Stirnflächen
seitlich unter zwei rechtwinklig zueinander liegenden radialen Blickrichtungen
bezogen auf die Längsachse
der Glasstangen aufgenommen. Mittels einer mit der Vorrichtung kommunizierenden übergeordneten Steuerung
mit einem selbständig
arbeitenden Bildverarbeitungssystem wird anhand der Aufnahmen beider
Kameras die Ebenheit und Winkeligkeit der Kontur der Stirnflächen bestimmt,
so daß eine
automatische optische und berührungsfreie Überprüfung der
Glasstangen realisiert wird. Es erfolgt anhand der Aufnahmen zusätzlich eine
Prüfung
der Länge
und der Geradheit der Lichtwellenleiter.
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Zusätzlich wird
mittels einer in diesem Beispiel entlang des Transportweges der
Kameraeinheit nachfolgenden Transmissions-Meßeinheit 25 die Transmission
von Licht durch die Glasstangen gemessen, wozu eine sogenannte japanische
Schleife eingesetzt wird, um das Licht. Die Transmissions-Meßeinheit
ist in 1 durch die Traverse 27 verdeckt. Die
Traverse 27 dient unter anderem zur Lagerung des Rundläufers 5.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst außerdem eine Aussortier-Einrichtung zum Aussortieren
der Schlechtteile. Dazu ist nachfolgend zur Transmissions-Meßeinheit 25 entlang
des kreisförmigen
Transportweges eine Behälteranordnung 29 angebracht. Diese
Behälteranordnung 29 weist
mehrere Behälter auf,
in welche bei Abweichung Ebenheit und/oder Winkeligkeit der Stirnflächen einer
Glasstange und/oder der Transmission, beziehungsweise der Dämpfung von
einem jeweils vorgegebenen Sollbereich die Glasstange automatisch
aussortiert wird. Je nach Fehler wird dazu der zugeordnete Behälter unter
den Sauggreifer gefahren und die betreffende Glasstange in diesen
Behälter
fallen gelassen.
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Die übrigen Glasstangen,
deren Werte für die
Ebenheit, Winkeligkeit, Geradheit, Länge und Transmission innerhalb
der vorgegebenen Toleranzbereiche liegen, werden wieder auf den
Tabletts 11 entsprechenden Tabletts 12 abgelegt.
Dazu wird ein Tablett 12 mit Verfahreinrichtung, die ebenfalls
wie die Verfahreinrichtung für
die Zuführung
der Glasstangen zweidimensional verfahrbar ist, unter den Sauggreifern
positioniert, so daß die
Glasstangen nebeneinander, vorzugsweise auch neben- und hintereinander
in zweidimensionaler Anordnung auf dem Tablett abgelegt werden können.
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Die
Tabletts 12 werden dann in einem weiteren Magazin 31 zwischengelagert
und können
dann, beispielsweise für
den Versand entnommen werden.
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3 zeigt
eine schematische Ansicht der Kameraanordnung der Kameraeinheit 17 mit
den beiden Kameras 19, 21 und einer zu prüfenden Glasstange 50.
Die Anordnung ist in 3 so dargestellt, daß die Glasstange 50 in
Aufsicht auf eine End-, beziehungsweise Stirnfläche gezeigt ist. Die Vorschubrichtung
der Glasstange 50 durch die hier nicht dargestellte Transporteinrichtung
ist durch den Pfeil dargestellt. Wie anhand von 3 zu
erkennen ist, sind die Kameras 19, 21 so angeordnet,
daß sie
eine in Meßposition
positionierte Glasstange 50 jeweils seitlich unter zwei
verschiedenen radialen Blickrichtungen bezogen auf die Längsachse
der Glasstange betrachten. Insbesondere sind die beiden Kameras
so angeordnet, daß deren
Blickrichtungen, beziehungsweise deren optische Achsen des Objektivs
rechtwinklig zueinander stehen.
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Weiterhin
sind die Blickrichtungen auch schräg zur Vorschubrichtung angeordnet,
wobei die Kameras vorteilhaft bei dem in 3 gezeigten
Beispiel jeweils unter einem Winkel von 45°, beziehungsweise 135° zur Vorschubrichtung
auf die Glasstange 50 blicken. Bei einer Transporteinrichtung
in Form eines Rundläufers
sind dabei die Kameras 19, 21 entsprechend auch
in einem Winkel von jeweils 45° zur
Drehachse angebracht. Diese Anordnung mit schrägen Blickrichtungen bezogen
auf die Vorschub- oder Transportrichtung ist vorteilhaft, weil die
Glasstangen so auf der Transporteinrichtung gehaltert werden können, daß deren
Bewegung nicht durch die Kameras behindert wird. So können bei
der in 3 gezeigten Anordnung die Glasstangen mit einem Greifer
so gehaltert werden, daß sich
der Greifer mit der Glasstange bei der Bewegung der Transporteinrichtung
nicht gegen die Kameras stößt.
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4 zeigt
eine Aufnahme einer Glasstange 50 mit Stirn- oder Endflächen 51, 52 und
Mantelfläche 53 mittels
einer der Kameras. In der Aufnahme sind Vermessungsdaten eingeblendet,
die mit dem Bildverarbeitungssystem anhand der Aufnahme ermittelt
wurden. Im speziellen wurde bei der dargestellten Glasstange eine
Längendifferenz
der oberen zur unteren Randlinie der Mantelfläche 53 von –5 Mikrometern
ermittelt. Die anhand der Aufnahme bestimmte mittlere Länge der
Glasstange 50 beträgt 6,92
Millimeter und der linke und rechte Durchmesser beträgt 1,5,
beziehungsweise 1,51 Millimeter.
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Um
die Winkeligkeit der Stirnflächen 51, 52 zu
bestimmen, wird zunächst
zumindest eine Linie 55 als Referenz bestimmt, welche eine
Kontur der Mantelfläche
repräsentiert
und eine dazu senkrechte Linie 56 errechnet. Außerdem werden
Linien 57 ermittelt, welche die beste Anpassung an die
Kontur einer Stirnfläche 51,
beziehungsweise 52 darstellen. Die Winkeligkeit einer Stirnfläche 51, 52 für die im
jeweiligen Bild sichtbare Projektion der Glasstange 50 ergibt
sich dann aus der Abweichung der beiden Linien in Längsrichtung
der Glasstange am Ort der Konturlinie der Mantelfläche, wenn
die beiden Linien so übereinandergelegt
werden, daß sie
sich an der gegenüberliegenden
Konturlinie der Mantelfläche
schneiden.
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Dieses
von der entsprechend eingerichteten Bildverarbeitungseinrichtung
durchgeführte
Verfahren ist nochmals anhand von 5 näher erläutert. An
die Kontur der Stirnfläche 51 einer
Glasstange 50 wird eine Linie 57 angepasst. Zusätzlich wird
eine zur Kontur 55 der Mantelfläche senkrechte Linie 56 errechnet
Die Linien 56, 57 sind hier zur besseren Sichtbarkeit
entlang der Längsachse
der Glasstange 50 verschoben dargestellt. Beide Linien 56, 57 werden
so übereinandergelegt,
daß sie
sich an einer der beiden Konturlinien 55 der Mantelfläche kreuzen.
An der Stelle, wo die Linien 56, 57 die gegenüberliegende
Kontur 55 kreuzen, wird der Abstand der beiden Linien 56, 57 ermittelt.
Dieser Abstand 58 ist die aus der betreffenden Aufnahme
für die
jeweilige Stirnfläche,
hier also für
Stirnfläche 51 ermittelte
Winkeligkeit.
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Das
Verfahren, wie es anhand von 4 skizziert
wurde, muß selbstverständlich nicht
rein graphisch erfolgen. Beispielsweise kann die Bestimmung der
Winkeligkeit auch rein rechnerisch anhand der Daten für die Linien 56, 57 durchgeführt werden, beispielsweise,
indem die Differenz der Steigungen der beiden Linien ermittelt und
diese mit dem Durchmesser der Glasstange 50 multipliziert
wird.
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Um
eine an die Kontur der Stirnfläche 51 angepasste
Linie 57 zu bestimmen, kann beispielsweise eine Anpassung
unter Minimierung der mittleren quadratischen Abstände der
Linie zu den Konturpunkten, beziehungsweise die Bestimmung einer Regressionsgeraden
durch die Konturpunkte eingesetzt werden.
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Die
Bestimmung der Ebenheit wird nachfolgend anhand von 6 näher erläutert. Auch
zur Bestimmung der Ebenheit einer Stirnfläche wird die an die Kontur
der Stirnfläche 51 angepasste
Linie 57 verwendet. Anschließend werden die maximalen Abstände der
Konturpunkte zu dieser Linie bestimmt. Bei dem in 6 gezeigten
Beispiel wurde die Linie 57 in ihrer Lage so die Kontur
gelegt, daß eine
beste Anpassung an die Form der Kontur erreicht ist. Dann werden
die Maximalabstände
der Konturpunkte beidseitig zur Linie ermittelt. Die Maximalabstände sind
in 6 dabei durch die zu Linie 57 parallelen
gestrichelten Linien angedeutet. Die Maximalabstände, die den Abständen der
beiden gestrichelten Linien zur Linie 57 entsprechen, werden
dann zusammenaddiert und ergeben den Abstand 59, der die
Ebenheit der Stirnfläche
angibt.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung des Servo-Linearantriebs der in den 1 und 2 gezeigten
Vorrichtung. Der Servo-Linearantrieb umfasst einen Läufer 40,
welcher sich entlang eines zur Drehachse des Rundläufers konzentrischen
Kreises erstreckt. Der Läufer 40 und
damit der Rundläufer 5 wird
durch ein oder mehrere Statoren 42 angetrieben. Um ein
hohes Drehmoment und eine hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen,
ist der Läufer
entlang eines Kreises mit möglicht
großem
Durchmesser angeordnet. Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung eines Linearmotors für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann
der Motor in 614400 verschiedene Stellungen positioniert werden.
Bei einem Rundläufer
mit einem Durchmesser von etwa 75 Zentimetern wird dabei in Umfangsrichtung
eine Positioniergenauigkeit für
die am äußeren Umfang gehalterten
Glassangen von besser als 6 Mikrometern erreicht.
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Die
Glasstangen, wie sie mit einer wie vorstehend beschriebenen Vorrichtung,
beziehungsweise mit dem mit dieser Vorrichtung durchgeführten Verfahren
geprüft
werden, kommen beispielsweise in Glasfaser-Steckverbindern zum Einsatz.
Bisher wurden dabei zumeist Kunststoff-Lichtleiter eingesetzt. Glasstangen
als Kopplungselemente bieten demgegenüber jedoch unter anderem den
Vorteil, deutlich temperaturstabiler zu sein und ihre optischen
Eigenschaften auch über
einen langen Zeitraum hinweg unverändert beizubehalten. Die Lichtleiter
eignen sich daher insbesondere auch für optische Steckverbinder für den Automobilsektor.
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8 zeigt
eine solche Glasstange 50 mit Toleranzbereichen verschiedener
Maße,
anhand welchen ein Aussortieren von Schlechtteilen mittels einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfolgen kann.
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Bei
diesem Beispiel erfolgt eine Aussortierung bei zumindest einer der
Abweichungen von einem vorgegebenen Toleranzbereich:
- – einer
Längenabweichung
vom Sollmaß von mehr
als 6 Mikrometern,
- – einer
Abweichung der Mittellinie von einer Geraden gemäß der Toleranzangabe 60 von
mehr als 4 Mikrometern (entsprechend einer Geradheit schlechter
4 Mikrometer oder einer Krümmung größer 4 Mikrometer),
- – einer
Abweichung des Durchmessers vom Sollmaß um mehr als 5 Mikrometer,
- – einer
Winkeligkeit einer der Stirnflächen 51, 52 gemäß Toleranzangabe 61 von
mehr als 6 Mikrometern, sowie
- – gemäß Toleranzangabe 62 einer
Ebenheit schlechter als 4 Mikrometern.
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Die
Transmission oder Dämpfung
ist bei dem in 8 gezeigten Beispiel nicht angegeben.
Auch anhand einer vorgegeben Maximaldämpfung, beispielsweise höchstens
0,5 dB pro Stirnfläche
wird aber vorzugsweise eine Aussortierung vorgenommen.
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Es
ist dem Fachmann ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die
vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist,
sondern in vielfältiger
Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der Figuren
auch miteinander kombiniert werden.
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- 1
- Vorrichtung
- 3
- Magazin
für Träger
- 5
- Rundläufer
- 7
- Sauggreifer
- 9
- Tisch
- 11
- Tablett
- 13
- Reinigungseinheit
- 15
- Ausrichteeinheit
- 17
- Kameraeinheit
- 19,
21
- Kameras
- 25
- Transmissions-Meßeinheit
- 27
- Traverse
- 29
- Behälteranordnung
- 50
- Glasstange
- 51,
52
- Stirnflächen von 50
- 53
- Mantelfläche von 50
- 55
- Konturlinie
der Mantelfläche
von 50
- 56
- zu 55 senkrechte
Linie
- 57
- an
die Kontur von 51 oder 52 angepasste Linie
- 58
- Winkeligkeit
- 59
- Ebenheit
- 60
- Toleranzbereich
für Krümmung
- 61
- Toleranzbereich
für Winkeligkeit
- 62
- Toleranzbereich
für Ebenheit