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Die Erfindung betrifft eine Rauheitssonde zur optischen Mes-
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sung der Rauheit von Oberflächen mit insbesondere ausgeprägter Reflexionsstreukeule
mit einem aus einem ein Lichtbündel schräg auf die oberfläche sendenden Lichtsender
und innerhalb der Streukeule reflektiertes Licht empfangenden photoelektrischen
Lichtempfängern bestehenden Meßkopf.
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Zur optischen Messung der Rauheit einer Oberfläche wird beim am häufigsten
verwendeten Verfahren mit einem Sende strahl geringer Apertur ein Lichtfleck auf
der Oberfläche des Objektes erzeugt und die durch die Oberflächenstruktur verursachte
Streukeule photoelektrisch erfaßt. Als photoelektrische Empfangssysteme werden meistens
Diodenzeilen eingesetzt (DE-OS 28 20 910, DE-OS 30 37 622), mit denen ein Schnitt
durch die Streukeule aufgenommen wird.
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Diese Geräte erfassen bei gegebener Diodenzeile selbst bei austauschbarer
Kollimatoroptik nur einen eingeschränkten Winkelbereich, so daß bei sehr breit auf
streuenden Objektoberflächen ein zentraler Bereich der Streukeule erfaßt wird, der
noch keine auswertbare Information liefert. Berücksichtigt man, daß viele technische
Oberflächen, wie z.B. gewalzte Bleche, geschliffene Werkstücke (senkrecht zur Schleifrichtung
betrachtet), sandgestrahlte, gegossene oder geläppte Flächen eine ungeordnete, periodenfreie
Rauheitsprofilkurve zeigen, die zu einer etwa symmetrischen, monotonen Streukurve
führen und berücksichtigt man ferner, daß oft bei gleichbleibendem Fertigungsverfahren
nur graduelle Rauheitsunterschiede von Werkstück zu Werkstück oder am durchlaufenden
Material gemessen werden sollen, so besteht ein Bedürfnis nach einer vereinfachten
Rauheitssonde, mit der eine Information über die Breite der Streukeule mit nur zwei
Empfängern in geeigneten Positionen gewonnen wird. Die Erfindung will also eine
Rauheitssonde
der eingangs genannten Gattung schaffen, welche bei möglichst einfachem und kompaktem
Aufbau eine möglichst differenzierte Aussage über die Rauhigkeit der abgetasteten
Oberfläche ermöglicht, einfach und narrensicher in der Handhabung ist und sehr betriebssicher
arbeitet. Insbesondere sollen geringfügige Qualitätsunterschiede beim Schleifen
und Polieren von Metalloberflächen mit der erfindungsgemäßen Rauheitssonde problemlos
und genügend genau ermittelt werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Lichtempfänger
an eine eine Quotientenbildungsstufe enthaltende Auswerteelektronik angeschlossen
sind, die den Quotienten von Linearkombinationen der Empfangssignale der Lichtempfänger
von zwei unterschiedlichen Lichtempfängerkombinationen bildet und ein entsprechendes,
für die Rauheit der Oberfläche repräsentatives Ausgangssignal liefert.
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Im einfachsten Fall wird beispielsweise der eine Lichtempfänger in
den Winkel der regulären Reflexion, d.h. in das Maximum des gestreuten Lichtes gesetzt,
während der zweite Empfänger in einem geeigneten Winkelabstand (von z.B.10 bei gewalztem
Feinblech) gebracht wird. Die beiden Signale der Lichtempfänger werden verstärkt,
und der Quotient der beiden Ausgangssignale wird als Kennwert für die Rauheit angezeigt
bzw. zur Auswertung weitergegeben. [in von llSltliciht unabhängig zu sein, wird
die Strahlungsquelle im Bereich von Kilohertz intermittierend betrieben und die
Verstärkung auf die gleiche Frequenz abgestimmt. Das ergibt auch einen weiteren
Vorteil gegenüber den mit einer Diodenzeile arbeitenden Geräten.
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Unter welcher Winkeldifferenz gegen das Maximum der Streukeule d.h.
zum dort angeordneten Haupt-Lichtempänger der zweite Lichtempfänger angeordnet wird,
richtet sich nach der Rauheit und damit der Streubreite der zu messenden Oberfläche.
So ergibt
sich bei fast blanken bzw. spiegelnden Oberflächen ein
optimaler Winkeldifferenzwert von 20, bei rauhen Karosserieblechen dagegen von 150,
um die beste Differenzierungsmöglichkeit von Probe zu Probe zu erhalten.
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Besonders bei Oberflächen mit geringer Aufstreuung ist es zweckmäßig,
Fehlmessungen durch ein schiefes Aufsetzen des Meßkopfes dadurch zu vermeiden, daß
der zweite Lichtempfänger durch zwei symmetrisch auf beiden Seiten neben dem im
Maximum stehenden Haupt-Lichtempfänger angeordnete, parallel geschaltete photoelektrische
Lichtempfänger, z.B. Photodioden realisiert wird.
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Ein kleiner Winkelfehler beim Aufsetzen wird ebenso wie eine leichte
Schiefheit der Streukurve so durch Mittelwertbildung in erster Näherung kompensiert.
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Um einerseits mit der Rauheitssonde nach Möglichkeit jede zu messende
Fläche zu erreichen und andererseits die Forderung nach einer für die jeweilige
Objektoberfläche optimierten Winkelanordnung mit möglichst geringem Aufwand zu erfüllen,
wird die Rauheitssonde zweckmäßig in zwei durch Kabel und Stecker verbundene Einheiten
aufgespalten, nämlich den Meßkopf, der die Strahlungsquelle, die Lichtempfänger
und Vorverstärker enthält, und die als gesondertes Basisgerät ausgestaltete Auswerteelektronik,
in der der Hauptverstärker, die Quotientenbildungsstufe, die Anzeigeanordnung und
evtl.
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Zusatzfunktionen untergebracht sind.
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Im Meßkopf werden je nach beabsichtigter Verwendung die beiden bzw.
drei Empfänger quer durch die Reflexionskeule verschieblich angeordnet, um den Meßkopf
an verschieden stark auf streuenden Oberflächen anpassen zu können oder es wird
eine Reihe von Empfängern beispielsweise mit Winkelabständen
von
5, 10, 150 usw. zu beiden Seiten des unter dem Reflexionswinkel angeordneten Haupt-Lichtempfängers
angeordnet und für die Messung der für die jeweilige Rauheitsklasse des Objektes
optimale Meßwinkel durch eine elektronische Schaltung ausgewählt. Vorteilhaft ist
bei dieser Anordnung, daß bei den Vorversuchen zur Auswahl des optimalen Meßwinkels
keine mechanische Verstellung erforderlich ist.
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Neben den Meßköpfen mit veränderbarem Meßwinkel, die für die Messung
an verschiedenartigen Oberflächen, z.B. in einem Prüflabor geeignet sind, wirdauch
eine Reihe von Meßköpfen mit jeweils unter einem festen Winkel angeordneten Lichtempfängern
zum gleichen Basisgerät mit Auswerteelektronik konzipiert, so daß betriebliche Meßplätze
für die Messung an gleichbleibenden Objekten mit je einem passenden Meßkopf ausgerüstet
werden können.
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Um an einem Werkstück oder einer durchlaufenden Materialbahn gleichzeitig
an mehreren Stellen Rauheitsmessungen durchführen zu können, ist ein erweitertes,
mit der Auswerteelektronik ausgestattetes Basisgerät für eine Simultanmessung mit
bis zu sechzehn Meßköpfen vorgesehen, welches die Meßwerte der angeschlossenen Meßköpfe
parallel oder seriell erfaßt und an Auswertegeräte weitergibt.
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Im einfachsten Fall kann der Lichtfleck mit einer Kollimatoroptik
erzeugt werden, während die Lichtempfänger ohne zwischengeschaltete Optik in den
gewünschten Winkelpositionen in dem Abstand von beispielsweise 10 bis 20 mm vom
Lichtfleck angeordnet sind. Selbst bei Verwendung einer Leuchtdiode als Lichtquelle
und Photodioden als Empfänger lassen sich so ausreichende Signale und Winkelauflösung
besser als 100 erzielen. Für höhere Forderungen an die Winkelauflösung werden die
Lichtempfänger je in die Brennebene
eines Kollimators gebracht
oder gemeinsam in der Brennebene nur eines einzigen Kollimators angeordnet. Winkelauflösungen
von besser als 10 werden so erzielt, ohne die elektrischen Signale unzulässig zu
schwächen. Ein derartiger Meßkopf wird zwar etwas größer, bietet aber dafür den
Vorteil, daß er auch die von relativ blanken, d.h. wenig rauhen Oberflächen erzeugten,
sehr schmalen Streukeulen noch messend erfassen kann. Hier ist zur Erzielung einer
entsprechenden Winkelauflösung am Empfänger eine Einstrahlung mit Aperturwinkeln
unter 10 als Strahlungsquelle ein Laser erforderlich.
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Wählt man den Einfallswinkel kleiner als 100, so ist schließlich ein
Aufbau der Optik möglich, bei dem die gleiche Kollimatoroptik auf der einen Seite
ihrer Pupille für das einfallende Strahlungsbündel und auf der anderen Seite für
die ausfallende Strahlung der Streukeule benutzt wird.
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Soll zusätzlich die Forderung erfüllt werden, den Meßkopf möglichst
klein auszubilden, um auch an schwer zugänglichen Stellen noch messen zu können,
so ist vor allem für Messungen mit kleinen Winkeldifferenzen die Verwendung von
Lichtleitern zwischen Meßpositionen und Empfänger zweckmäßig. Im Extremfall kann
der Meßkopf aufgespalten werden in einen Fühler, der die Sende- und Empfangsstrahlung
vor Ort steuert und eine Relaisstation, in der Sender, Empfänger und Vorverstärker
untergebracht sind, wobei Fühler und Relaisstation mit Lichtleitern verbunden sind.
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Für alle Meßköpfe soll ein System von austauschbaren Adaptern vorgesehen
sein, um ein präzises Aufsetzen in der Fokusposition bei verschiedenen Werkstückformen
zu gewährleisten.
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Läßt man diese Ansätze weg, so kann der gleiche Meßkopf an ein Stativ
montiert werden, um für Messungen an laufendem Gut, z.B. unter dem Meßkopf vorbeilaufenden
Materialbahnen
eingesetzt zu werden. Eine zusätzliche Eichkappe
ermöglicht zwlschen den Messungen eine Kontrolle der Eichung der Rauheitssonde.
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Bei der praktischen Messung ist es vorteilhaft, wenn die den Empfänger
nachgeschalteten Verstärker sich automatisch dem angebotenen Lichtpegel anpassen,
so daß der Benutzer sich keine Gedanken über den Reflexionskoeffizienten des Meßobjektes
machen muß. Auch eine Selbstkontrolle der Sonde ist zweckmäßig als Zyklus in dem
die Auswerteelektronik enthaltenden Basisgerät eingebaut. In diesem Zyklus wird
sowohl der Reflexionswert Null ohne Probe und damit die Sauberkeit des Abdeckfensters
als auch der Reflexionswert eines weißen RePnissionsstandards und damit der Abgleich
der Empfängerempfindlichkeiten und Verstärker kontrolliert.
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In allgemeinster Form wird die Erfindungsaufgabe dadurch gelöst, daß
die Lichtempfänger an eine eine Quotientenbildungsstufe enthaltende Auswerteelektronik
angeschlossen sind, die den Quotienten von Linearkombinationen der Empfangs signale
der Lichtempfänger von zwei unterschiedlichen Lichtempfängerkombinationen bildet
und ein entsprechendes, für die Rauheit der Oberfläche repräsentatives Ausgangssignal
liefert.
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Die Empfänger werden zweckmäßig je nach Geometrie des Meßobjekts und
Vorzugsrichtung der Oberflächenstruktur einmal in einem Schnitt durch die Streukeule
in der Einfallsebene, ein anderes Mal in einem Schnitt senkrecht zur Einfallsebene
jeweils senkrecht zum regulär reflektierten Strahl angeordnet.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt Figur 1 eine schematische Ansicht eines Meßkopfes einer
erfindungsgemäßen Rauheitssonde illit in der Einfallsebene verschiebbaren Empfängern,
wobei
außerdem die das Basisgerät darstellende Auswerteelektronik
blockschaltbildartig angedeutet ist, Figur 2 eine schematisdh perseektivische Ansicht
einer weiteren Ausführungsform eines Meßkopfes einer erfindungsgemäßen Rauheitssonde
mit sieben schaltbaren lA?fängern in festen Winkelpositionen in einem Schnitt durch
die Reflexionskeule senkrecht zur Einfallsebene ohne Kollimator auf der Ertpfängerseite
Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Meßkopfes
einer erfindungsgemäßen Rauheitssonde mit ebenfalls sieben schaltbaren Lichtempfängern
und mit einem gemeinsamen Kollimator für die Strahlungsquelle und die Lichtempfänger,
Figur 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Rauheitssonde mit schematisch
angedeutetem, zwei Lichtempfänger aufweisendem Meßkopf und der damit verbundenen,
das Basisgerät darstellenden Auswerteelektronik, Figur 5 ein Blockschaltbild einer
weiteren Ausführungsform eines Meßkopfes für eine erfindungsgemäße Rauheitssonde
mit sieben Empfängern, Figur 6 eine schematische Seitenansicht einer baulichen Verwirklichung
einer erfindungsgemäßen Rauheitssonde, Figur 7 einen Schnitt nach Linie Vil-Vil
in Figur 6,
Figur 8 eine schematische Seitenansicht einer für die
Rauheitssonde nach den Figuren 6 und 7 geeigneten Eichkappe und Figur 9 ein Blockschaltbild
der das Basisgerät bildenden Auswerteelektronik für den Anschluß von bis zu sechzehn
Meßköpfen.
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Nach Figur 1 besteht der Meßkopf einer erfindungsgemäßen Rauheitssonde
aus einer Strahlungsqelle 23, z.B. einer Leuchtdiode, einer Kollimatoroptik 25 und
einem mit einer Kollimatoroptik 31 versehenen ersten Lichtempfänger 11. Das aus
der Kollimatoroptik 25 austretende konvergierende Lichtbündel 32 schließt mit seiner
Achse einen festen Winkel oG zur Senkrechten auf der Oberfläche 34 des zu untersuchenden
Materials 35 ein. Das Lichtbündel 32 erzeugt auf der Oberfläche 34 einen Lichtfleck
24. Der Lichtempfänger 11 ist nach Fig. 1 unter dem Reflexionswinkel oC angeordnet
und empfängt somit den Hauptteil des von dem Lichtfleck 24 rückgestreuten Lichtes.
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Ein weiterer Lichtempfänger 12 mit einer davor angeordneten Kollimatoroptik
36 ist unter einem wesentlich größeren Winkel n relativ zur Senkrechten 33 angeordnet
und in seiner Winkelposition gemäß dem Doppelpfeil f veränderbar.
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Die beiden Lichtempfänger 11, 12 geben entsprechend der Lichtbeaufschlagung
elektrische Ausgangssignale El bzw.
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E2 ab, die an eine Auswerteelektronik 13 angelegt sind, innerhalb
der eine Quotientenbildungsstufe 14 vorgesehen ist, die den Quotienten E2/E1 bildet
und an einer Anzeigevorrichtung 37 ein für Rauheit der Oberfläche 34 repräsentatives
Ausgangssignal abgibt.
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Durch Veränderung des Winkels 26 kann der Lichtempfänger 12
in
einen für das gerade untersuchte Material 35 optimal geeigneten Bereich der Reflexionsstreukeule
gelegt werden, so daß z.B. Abweichungen der Rauheit von einem gewünschten Normalwert
eine besonders starke Veränderung des Quotienten E2/E1 nach sich ziehen. Wir die
Rauheitssonde z.B. zur Kontrolle der Güte eines Schleif- oder Poliervorganges eingesetzt,
so kann die an der Anzeigevorrichtung 37 angezeigte Kennzahl als Mass für die Güte
des Schleif- oder Poliervorganges herangezogen werden.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der durch die Lichtempfänger
11, 12 abgetastete Schnitt durch die Reflexiansstreukeule mit der Einfallsebene
zusamaenfällt, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der ausgemessene Schnitt
15 durch die Streukeule senkrecht zur Einfallsebene gelegt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
erzeugt eine Strahlungsquelle 23 über einen Kollimator 25 einen Lichtfleck 24 auf
der Oberfläche 34 des Materials 35. Der Haupt-Lichtempfänger 11 ist wieder unter
dem Reflexionswinkel ol angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist
auf Kollimatoren in den Lichtempfangsstrahlengängen verzichtet worden.
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In Richtung senkrecht zur Einfallsebene sind zu beiden Seiten des
Haupt-Lichtempfängers 11 jeweils nebeneinander drei Lichtempfänger 12a, 12, 12b
bzw. 12a', 12', 12b' angeordnet, welche untereinander gleiche Winkelabstände von
z.B. 5° aufweisen.
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Die ersten beiden, dem Haupt-Lichtempfänger 11 benachbarten Lichtempfänger
12b und 12a' können jedoch zum Haupt-Lichtempfänger 11 einen größeren Winkel von
z.B. 10 oder 200 aufweisen.
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Sämtliche Lichtempfänger sind in einer Schnittfläche 15 angeordnet,
wobei die Berandung 38 dieser Fläche die Schnittfigur mit der Streukeule des Lichtflecks
24 darstellt.
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Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, liefert der Haupt-Lichtempfänger
11 wieder das Ausgangssignal'E1 während die Lichtempfänger 12 und 12' parallel geschaltet
sind und ein gemeinsames Ausgangssignal E2 liefern. Durch eine geeignete elektronische
Schaltung, die im folgenden anhand von Fig. 5 erläutert wird, können statt der Lichtempfänger
12, 12' auch andere Lichtempfänger, z.B. die Empfänger 12a, 12b' oder 12b, 12a'
parallel zueinander geschaltet werden, um das Ausgangssignal E2 zu bilden.
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Durch die Parallelschaltung der beiden symmetrisch zum Haupt-Lichtempfänger
11 angeordneten Lichtempfänger 12, 12' werden gewisse Fehlausrichtungen des Meßkopfes
ausgeglichen; weiter werden hierdurch gewisse Verzerrungen oder Schiefstellungen
der Streukeule 38 in ihrer Auswirkung auf das Meßergebnis kompensiert.
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In allen Ausführungen bezeichnen gleiche Bezugszahlen entsprechende
Bauelemente wie in den vorangehenden Figuren.
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Nach Fig. 3 wird ein und derselbe Kollimator 25' für die Konzentration
des Lichtes der Strahlungsquelle 23 auf der Oberfläche 34 des Materials 35 und zur
Konzentration des vom Lichtfleck 24 ausgehenden Lichtes auf die einzelnen Lichtempfänger
12a, 12, 12b, 11, 12a', 12', 12b' ausgenutzt. Die Zusammenschaltung der Lichtempfänger
bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind gerade die beiden äuße-Bei der Ausführungsform
nach Fig. 3 sind die beiden äußeren Lichtempfänger 12a, 12b' zur Bildung des Ausgangssignals
E2 parallel geschaltet. In jedem Fall, d.h. sowohl beim Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1 als auch bei dem nach Fig. 3 sind die Lichtempfänger im Abstand der Brennweite
von den Kollimatoren 31, 36 bzw. 25' angeordnet.
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Nach Fig. 4 sind die Strahlungsquelle 23 und die Lichtempfänger 11,
12 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 mit den Vorverstärkern 39, 40 in einem ein
einheitliches Bauteil bildenden Meßkopf 26 untergebracht. Der Meßkopf 26 ist über
ein Kabel 41 mit dem die Auswerteelektronik 13 enthaltenden Basisgerät verbunden.
Ein in dem Basisgerät enthaltenes Netzgerät 42 speist über eine Stabilisierungsstufe
43 und das Kabel 41 die Strahlungsquelle 23. Die Ausgänge der Vorverstärker 39,
40 sind über das Kabel 41 mit Wechselstromverstärkern 44, 45 verbunden, die über
Gleichrichter 46, 47 an die beiden Eingänge der Quotientenbildungsstufe 14 angelegt
sind. Die erfindungsgemäße Rauheitssonde wird also vorzugsweise mit Wechsellicht
betrieben, wobei auch eine IR-Strahlung Anwendung finden kann.
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An die Quotientenbildungsstufe 14 schließt sich ein Analog-Digitalwandler
48 an, an den wahlweise eine Anzeigevorrichtung 37 oder ein Mikroprozessor-Interface
49 angelegt sein kann, welches z.B. zur Speisung eines Canputers 50 Verwndung findet.
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Aufgrund der Quotientenbildung erscheinen auf der Anzeigevorrichtung
37 bzw. am Ausgang des Mikroprozessor-Interface 49 für die Rauheit der Oberfläche
repräsentative Kennzahlen bzw. Kennwerte.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind die sieben Lichtempfänger
der Meßköpfe nach den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt. Jeder der Lichtempfänger
11, 12, 12', 12a, 12b, 12a', 12b' ist über je einen Schalter 16, 17, 18, 19 ...
20, 21 sowohl mit dem Vorverstärker 39 als auch mit dem Vorverstärker 40 verbunden.
Sämtliche Schalter werden durch eine Umschaltelektronik 22 angesteuert, die ihrerseits
über
das Kabel 41 vom Basisgerät beaufschlagt werden kann.
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Von den jedem Lichtempfänger zugeordneten Schaltern ist stets einer
von beiden geöffnet. Der andere Schalter ist entweder ebenfalls geöffnet, wenn der
betreffende Lichtempfänger inaktiv ist, oder er ist geschlossen, wobei der Licht
empfänger durch Schließen des geeigneten Schalters an den Vorverstärker 39 oder
40 angelegt wird. Auch eine Parallelschaltung, wie sie in den Fig. 2 und 3 angedeutet
ist, kann mit der Schaltung nach Fig. 5 ohne weiteres verwirklicht werden. Auch
andere Kombinationen der Lichtempfänger, als sie in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht
sind, können mit der Schaltung nach Fig. 5 realisiert werden.
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Nach Fig. 6 und 7 besteht der Meßkopf aus einem flachen quaderförmigen
Gehäuse, an dessen unterer Schmalseite der hauptsächlich durch die Strahlungsquelle
23 gebildete Lichtsender unter einem solchen Winkel angeordnet ist, daß das Sendelichtbündel
32 unter dem Winkel o& (Fig. 7) auf die Oberfläche 34 auftrifft, welche bei
diesem Ausführungsbeispiel die Oberfläche einer Kurbelwelle 35 darstellt, deren
Oberflächenverarbeitung mittels der erf indungsgemäßen Rauheitssonde untersucht
werden soll. Unter dem Reflexionswinkel % (Fig. 7) ist die in Fig. 6 gestrichelt
angedeutete Schnittfläche 15 mit den Lichtempfängern 11, 12, 12' angeordnet. Der
mittlere Lichtempfänger 11 befindet sich im Zentrum der Streukeule 38, während die
Lichtempfänger 12, 12' nach Fig. 6 unter festen, entgegengesetzt gleichen Winkeln
in der Schnittfläche 15 angeordnet sind. Die Lichtempfänger 12, 12' sind analog
dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 parallel geschaltet.
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Die Signale von 11 und 12 und 12' werden, wie hier nicht dargestellt,
gemäß Blockschaltbild Fig. 4 in dem Meßkopf vorverstärkt und über Leitung 41 an
das Basisgerät 13 weitergegeben.
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Erfindungsgemäß weist das Gehäuse des Meßkopfes 26 in seinem unteren
Bereich einen Adapter 27 auf, welcher beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und
7 eine halbzylindrische Ausnehmung 51 aufweist, mit der der Adapter 27 passend so
auf die Kurbelwelle 35 aufsetzbar ist, daß das Sendelichtbündel 32 zur Bildung des
Lichtfleckes 24 optimal auf der Oberfläche 34 fokussiert ist. Der Adapter 27 ist
durch Steckmittel 52 am Gehäuse des Meßkopfes lösbar verbunden, so daß er durch
Abziehen entfernt und gegebenenfalls durch einen an ein anderes Werkstück angepaßten
Adapter ersetzt werden kann. Bei abgenommenem Adapter 27 befindet sich die untere
Grenzfläche 53 des Meßkopfes 26 exakt in der Höhe des Fokus des Sendelichtbündeis
32, so daß durch Aufsetzen des nicht mit dem Adapter 27 versehenen Meßkopfes 26
auf eine ebene Fläche ebenfalls problemlos eine Rauhigkeitsmessung vorgenommen werden
kann.
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Zum Zwecke der Eichung kann statt des Adapters 27 nach Fig.8 eine
mit entsprechenden Steckmitteln 52 versehene, passend ausgebildete Eichkappe 28
von unten auf den Meßkopf 26 aufgesteckt werden, wobei innerhalb der Eichkappe 28
ein Remissionsstandard 29 derart angeordnet ist, daß es sich bei aufgesteckter Eichkappe
28 genau im Fokus des Sendelichtbündels 32 befindet. Dieses Standard remittiert
das einfallende Licht in jedem Raumwinkel gleich stark und ermöglicht so einen Empfindlichkeitsabgleich
von Empfängern und Verstärkern.
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Im Bereich des Ein- und Austritts der Lichtbündel in bzw.
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aus dem Meßkopf 26 ist an dessen Boden im inneren Bereich
Lichtdurchtrittsfenster
30 vorgesehen. Der Adapter 27 ist in diesem Bereich oben mit einer Öffnung 54 versehen,
die an das Fenster 30 von unten angrenzt. Die Eichkappe 28 grenzt direkt an den
Freiraum 55 unterhalb des Fensters 30 an.
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Die Rauheitsmessung mit der Rauheitssonde nach den Fig. 6, 7 erfolgt
einfach dadurch, daß der Meßkopf 26 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise
auf die Kurbelwelle 35 aufgesetzt wird. Auf der Anzeigevorrichtung 37 erscheint
dann unmittelbar eine für die Rauheit der Oberfläche repräsentative Kennzahl.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 enthält die das Basisgerät bildende
Auswerteelektronik 13 wieder das Netzgerät 42 mit Stabilisierungsstufen 43 zur Speisung
der verschiedenen Strahlungsquellen über das Kabel 41. Im Unterschied zu der Ausführung
nach Fig. 4 sind jedoch an jedem Eingang viele Meßköpfe, z.B. sechszehn Stück, parallel
an Multiplexer 56, 56' angeschlossen, welche die einzelnen Meßköpfe seriell an die
beiden Meßkanäle anschließen, die analog Fig. 4 aufgebaut sind. Auf diese Weise
können nacheinander alle sechzehn Meßköpfe regelmäßig abgefragt werden, was z.B.
mittels eines Mikroprozessors 54 geschehen kann, an den die Anzeigevorrichtung 37,
ein Drucker 55 und ein Interface 49' angeschlossen sind.
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Eine automatische Verstärkungsregelung kann durch Einschaltung von
Regelverstärkern 57, 57' in die beiden Meßkanäle erfolgen, wobei als Steuergröße
ein von dem den Haupt-Lichtempfänger 11 enthaltenden Hauptkanal im Anschluß an den
Wechselstromverstärker
45 abgeleitetes Signal dient, welches über
einen Gleichrichter 58 eine Verstärkungsregelungsstufe 59 beaufschlagt, die die
beiden Regelverstärker 58, 57' ansteuert.
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Die Anordnung der Empfänger auf einer Linie senkrecht zur Einfallsebene
gemäß Fig. 2 und 3 bietet vor allen Dingen Platzvorteile, weil so sämtliche nebeneinander
angeordneten Lichtempfänger seitlich vom Lichtsendeteil liegen, so daß der Ort der
Lichtempfänger allein nach den optischen Gegebenheiten und unabhängig vom Lichtsendeteil
gewählt werden kann.
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Bei größeren Einfallswinkeln und vor allem bei Meßsonden mit einstellbaren
Meßwinkeln ist die Anordnung der Empfänger in der Einfallsebene günstiger.