DE3325522A1

DE3325522A1 - Messvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE3325522A1
Application number: DE19833325522
Authority: DE
Inventors: Charles Wayne 45107 Blanchester Ohio Donaldson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-07-28
Filing date: 1983-07-15
Publication date: 1984-02-02
Also published as: IL69033A0; FR2531206B1; GB2124365A; JPH0426042B2; GB8316376D0; FR2531206A1; JPS5952704A; SE8304180L; SE8304180D0; US4518257A; GB2124365B; SE461115B; IT1167564B; IT8321995A0

Description

914O-13DV-O78O5

GENERAL ELECTRIC

Meßvorrichtung und -verfahren

Die Erfindung definiert eine Grenze im Raum und bestimmt optisch die Durchquerung derselben durch ein Objekt und mißt zur Zeit der Durchquerung den Abstand zwischen einem Punkt, der sich auf dem Objekt befindet, und der Grenze.

In Fabriken, in denen Fräs- und Schneidautomaten eingesetzt werden, kommt es zur Vergeudung von Zeit, Arbeit und Material, wenn unabsichtlich Schneidwerkzeuge und Schneideinsätze unkorrekter Größe benutzt werden. Solche Werkzeuge und Einsätze werden typisch durch eine Bedienungsperson in die Kammern eines Vorratsrragazins geladen, wobei jede Kammer ein Werkzeug bestimmter Größe enthalten soll. Ein Fehler durch die Bedienungsperson kann zur Folge haben» daß ein Werkzeug falscher Größe in eine der Kammern eingeführt wird. Wenn die Werkzeuge durch automatische Vorrichtungen aus dem Magazin herausgezogen werden, um sie in das Spannfutter einer Fräsmaschine einzusetzen, kann es

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sein, daß die fehlerhafte Werkzeuggröße nicht erkannt wird. Sogar wenn kein Fehler hinsichtlich der Größe der Werkzeuge vorhanden ist, können Ereignisse im Ar ^chluß an deren Entnahme bewirken, daß Werkzeuggrößenveränderungen auftreten. Zu solchen Ereignissen gehören die natürliche Abnutzung sowie zufälliges Abplatzen und Brechen. Wenn diese Veränderungen nicht erkannt werden, wird der Fräsautomat die Werkstücke, die er bearbeitet, auf falsche Abmessungen fräsen, wodurch die Werkstücke unbrauchbar gemacht werden.

Es gibt zahlreiche Methoden, mit denen versucht wird, diese Veränderungen der Werkzeuggröß« zu erkennen. Bei einer Methode werden mechanische Finger benutzt, die ein zu messendes Werkstück einspannen und dadurch einen kaliberartigen Meßvorgang ausführen. Mechanische Finger haben den Nachteil, daß sie selbst der Abnutzung unterliegen und sich somit bei ihnen selbst das Problem von eigenen Abmessungsänderungen stellt. Weiter müssen mechanische Finger, um richtig zu arbeiten, das zu messende Werkzeug berühren und infolgedessen werden sie Kräfte auf das Werkzeug ausüben, durch die das Werkzeug in eine unerwünschte Position bewegt werden kann. Weiter können mechanische Fühlerlehren heikle Präzisionsvorrichtungen enthalten, die wie alle mech mischen Vorrichtungen störungsanfällig sind.

Eine weitere Methode besteht darin, eine Lichtquelle zu benutzen, um das betreffende Werkzeug zu beleuchten und dadurch einen Schatten auf lichtempfindliche Elemente zu werfen, die die Größe des Schattens messen und so eine Anzeige über die Größe des Werkzeuges liefern. Ein Problem, das bei dieser Methode auftreten kann, besteht darin, daß es an den Kanten des Werkzeuges zur Beugung oder Brechung kommt und somit Lichtstrahlen, die sich aus diesen Gebieten an dem Werkzeug vorbeibewegen, di ^.rgieren und so ein unscharfes Bild an der Schattenkante werfen. Je größer der

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Abstand des Schattens von dem Werkzeug ist, um so größer ist dieser Effekt. Wenn dieser Abstand verringert wird, um diesen Effekt zu minimieren, so stellt sich das Problem des Positionierens der lichtempfindlichen Elemente in der Nähe des Schneidgebietes des Werkzeuges, wobei es sich um ein Gebiet handelt, das Schwingungen, Rauschen und herumfliegenden Spänen ausgesetzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue und verbesserte optische Meßvorrichtung und ein Meßverfahren zu schaffen.

Es wird eine neue und verbesserte optische Meßvorrichtung geschaffen, die einen Abstand von einer im Raum definierten Grenze zu einem auf einem Objekt befindlichen Punkt mißt, wenn das Objekt die Grenze durchquert.

Ferner wird eine neue und verbesserte optische Meßvorrichtung geschaffen, die eine beleuchtete Untersuchungszone durch doppeltes Bestrahlen der Zone mit einem Lichtbündel erzeugt.

Außerdem wird eine neue und verbesserte optische Meßvorrichtung geschaffen, die eine Grenze im Raum definiert und ein Signal erzeugt, welches angibt, daß ein Objekt die Grenze durchquert, wobei das Signal eine zeitliche Änderung hat, die größer ist als die zeitliche Änderung der Position des Objekts.

Schließlich wird eine neue und verbesserte optische Meßvorrichtung geschaffen, bei der Feindseligkeiten der Umgebung, wie Schwingungen und Späne, und eine Fehlausrichtung ihrer Komponenten zulässig sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung

in Verbindung Mt einem Schneidwerkzeug, einem Werkstück und einem beweglichen Werkstücksupport,

Fig. 2 die optischen Komponenten der Er

findung,

die Fig- 3 und 4 Bereiche einer D"shtahlausrichtung,

die von zwei der optischen Komponenten in Fig. 2 toleriert werden,

die Fig. 5 und 6 die Querschnitte eines uninvertierten und eines invertierten Lichtbündels,

Fig. 7 ein Objekt, das in die Untersuchungs

zone eintritt,

Fig. 8 die elektronische Schaltungsanordnung

nach der Erfindung und

c.ie Fig. 9 und 10 zwei verschiedene Objekte, die in

die Dntersuchungszone eintreten.

Gemäß der Erfindung wird ein Bündel elektromagnetischer Strahlung projiziert und ein darin enthaltener erster Punkt als von einem Objekt durchquert behandelt, wenn die durch einen Detektor empfangene Strahlung unter einem Grenzwert ist. Bei dieser Grenzwertdurchquerung wird gemäß der Erfindung der Abstand von dem ersten Punkt zu einem vorbestimmten Punkt auf dem Objekt gemessen.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Schneidwerkzeug 10, das eine Länge 1OA hat und in einem Spannfutter oder Support 13 gehalten ist und dessen Schneidwirkung erzielt werden kann, indem das Spannfutter 13 in Richtung eines Pfeils 16 gedreht wird. Die Schneidwirkung kann auch anders als durch Drehung erzielt werden, denn eine Hin- und Herbewegung kann ausreichend sein. Ein Werkstück 19, das durch einen Tisch 22 gehalten ist, kann in bezug auf das Schneidwerkzeug 10 bewegt werden, um ein Muster, wie beispielsweise eine Nut 25, in das Werkstück 19 zu schneiden. Der Tisch ist durch eine Transporteinrichtung in Form von Schienen 28 und 31 abgestützt, die ihm gestatten, sich in den durch Pfeile 34 und 36 angegebenen Richtungen zu verschieben. Die Schienen 28 und 31 sind ihrerseits durch eine Transporteinrichtung in Form von Schienen 38 und 40 abgestützt, die dem Tisch 22 sowie den Schienen 28 und 31 gestatten_f sich in durch Pfeile 43 und 45 gezeigten Richtungen zu verschieben. Die Erwähnung der Schienen erfolgt rein symbolisch, denn es können zahlreiche andere verfügbare Einrichtungen benutzt werden, um das Werkstück 19 in bezug auf das Schneidwerkzeug 10 zu bewegen.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben. Gehäuse 48 und 51 sind auf dem Tisch 22 befestigt, und ein Gehäuse 54 ist an einem äußeren Support (nicht dargestellt) befestigt. Diese Gehäuse enthalten optische Ausrüstung, die in Beziehung zur Erfindung steht. Das Gehäuse 54 enthält einen Projektor, der ein Lichtbündel 57 auf das Gehäuse 51 projiziert. Wenn das Gehäuse 51 richtig positioniert worden ist, indem der Tisch 22 längs der durch die Pfeile 43 und 45 angegebenen Richtungen bewegt worden ist, so daß eine öffnung 60 das Lichtbündel 57 empfängt, projiziert die Optik innerhalb des Gehäuses 51 das empfangene Lichtbündel 57 in der durch ein Lichtbündel 63 angegebenen Richtung. Das Lichtbündel 63 durchquert eine

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üntersuchungszone 65 und gelangt zu dem Gehäuse 48, das eine Optik: enthält, die das Lichtbündel 63 umkehrt (invertiert) und als Lichtbündel 68 reflektiert, *-»lches wieder die Untersuchungszone 65 durchquert, durch die Optik in dem Gehäuse 51 empfangen und als Lichtbündel 71 wieder zu dem Gehäuse 54 projiziert wird. Das Gehäuse 54 enthält einen Detektor, der das reprojizierte Lichtbündel 71 empfängt und ein Signal erzeugt, das dessen Intensität angibt. Die Arbeitsweise dieser optischen Elemente wird im folgenden ausführlicher beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine Quelle im wesentlichen nichtdivergenten Lichtes in Form eines Lasers 74, der ein Lichtbündel 76 zu einem Strahlenteiler 79 projiziert. Der Strahlenteiler 79 reflektiert einen Teil des Lichtbündels 76 als Lichtbündel 81 und läßt einen Teil 57 durch, der sich in einer ersten Achse 84 zu einer fehlerkompensierenden 90°-Reflexionseinrichtung 87 bewegt, die gewöhnlich als fünfeckiger Prismenreflektor bezeichnet wird. Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 3 reflektiert das fünfseitige Prisma (pentangular prism) 87 ankommende Lichtstrahlen rechtwinkelig, d.h. es biegt sie um 90°. Das ankommende Lichtbündel 57, das dem aus dem Strahlenteiler 79 in Fig. 2 smpfangenen Lichtbündel 57 entspricht, tritt in das fünfseitige Prisma 87 ein und verläßt es als Lichtbündel 63, das sich in einer zu der Ankunftsrichtung rechtwinkeligen Richtung bewegt. Das heißt, der Winkel 91 beträgt 90°. Das fünfeckige Prisma 87 ist fehlerkompensierend, weil das Austrittsbündel 63 immer rechtwinkelig zu dem ankommenden Bündel 57 ist, trotz Drehungen des fünfeckigen Prismas 87, vorausgesetzt, daß die Drehungen innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Beispielsweise kann das fünfeckige Prisma 87 zwischen Positionen gedreht werden, die durch gestrichelte Umrißlinien 93 unc 96 angegeben sind, vorausgesetzt, daß diese gestrichelten Umrißlinien eine

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Drehung darstellen, die innerhalb der bestimmten Grenzen liegt. Ein Beispiel für typische praktische Drehgrenzwerte, die vorgesehen werden, sind plus oder minus 20°, es sind aber theoretische Grenzwerte von plus oder minus 45° möglich.

Gemäß Fig. 2 wird das aus dem fünfeckigen Prisma 87 austretende Licht als Bündel 63 in einer zweiten Achse 99, die rechtwinkelig zu der ersten Achse 84 ist, zu einer ersten Linsenanordnung 101 reflektiert. Das Lichtbündel 63, das in die erste Linsenanordnung 101 gelangt, bewegt sich parallel zu der zweiten Achse 99, und die erste Linsenanordnung 101 lenkt und fokussiert dieses Lichtbündel 63 auf die Untersuchungszone 65. Das Lichtbündel 63 geht durch die Untersuchungszone 65 hindurch zu einer zweiten Linsenanordnung 105, die das Lichtbündel 63 wieder kollimiert und das Lichtbündel 63 so lenkt, daß es, wenn es die zweite Linsenanordnung 105 verläßt, d.h. in einem mit 107 bezeichneten Gebiet ist, sich wieder parallel zu der zweiten Achse 99 bewegt. Zwei Forderungen werden in diesem Zusammenhang bevorzugt erfüllt. Die eine ist, daß die erste Linsenanordnung 101 und die zweite LinsenanOrdnung 105 vorzugsweise äquidistant von einem Brennpunkt sind (wie z.B. 107A in Fig. 7), der in der Untersuchungszone 65 liegt. Daher sind die in Fig. 2 mit 109 und 111 bezeichneten Abstände vorzugsweise gleich. Die zweite Forderung ist, daß die erste und die zweite Linsenanordnung 101, 105 vorzugsweise dieselbe Brennweite haben und daß diese Brennweite gleich den Abständen 109 und 111 ist. Einer der Zwecke dieser Forderungen ist es, Positionierungsfehler der ersten und der zweiten Linsenanordnung 101, 105 zu tolerieren.

Das Lichtbündel 117, das die zweite Linsenanordnung 105 verläßt, wird durch einen fehlerkompensierenden 180°-Reflektor 115 empfangen, bei dem es sich um einen sog. Eckwürfel handelt. Die Funktion des 180"-Reflektors 115 kann anhand von

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Fig. 4 erläutert werden. Ein ankommendes Lichtbündel 117, das in den Eckwürfel 115 eintritt, wird durch diesen Reflektor reflektiert und wird zu einem abgeh-nden Lichtbündel 119, das sich parallel, aber entgegengesetzt zu der Ankunftsrichtung bewegt. Das heißt, die Richtung des Lichtbündels 117 wird um 180° geändert. Weiter wird das ankommende Lichtbündel 117 durch den Eckwürfel 115 um 180° um seine Ausbreitungsrichtung oder -achse gedreht. Das heißt gemäß Fig. 5, wenn der Querschnitt 117A des Lichtbündels 117 gemäß Fig. sitfei Pfeile 121 und 124 enthält, wenn es in fl.zii Eckwürfel 115 eintritt, wird beim Verlassen des Eckwürfels das Querschnittsbild sich umgekehrt, d.^. um 180° gedreht haben. Gemäß Fig. 6 enthält der Querschnitt 119A des reflektierten Bündels 119 die gedrehten Pfeile 121 und 124.

In Fig. 2 tritt das nun reflektierte und umgekehrte Lichtbündel 119 in dem Gebiet 107 wieder in die zweite Linsenanordnung 105 ein, aber von der entgegengesetzten Seite bezüglich der Seite, wo es zuerst eingetreten ist. Die zweite Linsenanordnung 105 lenkt und fokussiert das umgekehrte Lichtbündel 119 auf die untersuchungszone 65, so äaß ein zweites„ aber umgekehrtes Lichtbündel 68 durch die Ontersuchungszone 65 hindurchgeht. Nach dem Durchgang durch die untersuchungszone 65 tritt das umgekehrte Lichtbündel 68 in die erste Linsenanordnung 101 entgegengesetzt zu der Seite ein, auf der es zuerst eingetreten ist, und wird wieder durch die erste Linsenanordnung 101 kollimiert, so es diese Linsenanordnung als ein Bündel 127 verläßt, sich in zu der zweiten Achse 99 paralleler Richtung und somit parallel zu der Richtung bewegt, in der es in die erste Linsenanordnung 101 eingetreten ist.

Hach dem Austritt aus der ersten Linsenanordnung 101 tritt das umgekehrte Lichtbündel 127 in das "ünfeckige Prisma 87 ein und wird durch dieses reflektiert, so daß es das

fünfeckige Prisma 87 rechtwinkelig zu der Richtung verläßt, in der es zuvor eingetreten ist. Das heißt, das Lichtbündel 127 bewegt sich nun parallel zu der ersten Achse 84. Das ungekehrte Lichtbündel 127 bewegt sich zu dem Strahlenteiler 79, und ein Teil desselben wird als Lichtbündel 130 reflektiert, während ein Teil desselben durch den Strahlenteiler 79 als Lichtbündel 133 durchgelassen wird und verlorengeht. Das Lichtbündel 130 wird durch eine Linse 139 auf ein Brennpunktsgebiet 136 gelenkt und fokussiert. Das Lichtbündel 130 bewegt sich durch dieses Brennpunktsgebiet hindurch zu einer Linse 141, die eine kleinere Brennweite als die Linse 139 hat, um die Apertur der Vorrichtung der des Photodetektors 147 anzupassen. Das Lichtbündel 130 verläßt die Linse 141, wobei es sich parallel zu einer dritten Achse 144 bewegt und sich längs dieser Achse zu dem Photodetektor 147 bewegt. Selbstverständlich können der Photodetektor 147 und die Linsen 139, 141 auf der Seite des Strahlenteilers 79 angeordnet sein, zu der das Bündel 133 durchgelassen wird, und dieses Bündel empfangen. Der Photodetektor 147 enthält lichtempfindliche Elemente und erzeugt ein Signal, das die Intensität des empfangenen Lichtbündels 130 angibt.

An dieser Stelle seien zwei Dinge beachtet. Erstens, das Lichtbündel 57 tritt in eine Empfangseinrichtung ein, die vier Komponenten enthält, nämlich das fünfeckige Prisma 87, die erste Linse 101, die zweite Linse 105 und den Eckwürfel (corner cube) 115, und verläßt dann diese Empfangseinrichtung als Lichtbündel 127, Das ankommende und das austretende Lichtbündel 57 bzw. 127 an der Empfangseinrichtung folgen in der oben angegebenen Beschreibung nicht demselben Weg. Die Relativpositionen der vier Komponenten, aus denen die Empfangseinrichtung besteht, werden vorzugsweise so eingestellt, daß das ankommende Bündel 57 und das abgehende Bündel 127 tatsächlich demselben Weg folgen. Das heißt, das ankommende Bündel 57 wird ein Bündel sein, das sich exakt

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auf der ersten Achse 84 bewegt, durch des fünfeckige Prisma 87 reflektiert wird und sich dann exakt auf der zweiten Achse 99 bewegt. Seine Richtung wird durch den Eckwürfel 115 umgekehrt, und dann wird es exakt auf der zweiten und dann exakt auf der ersten Achse zurückk ren. Das wird als läealfall bezeichnet, und in der Praxis nähert man sich dem Idealfall so.nahe wie möglich durch Einstellen der vier Komponenten.

Komponenten, wie oben erwähnt, nämlich das fünfeckige Prisma 87 und der Eckwürfel 115 reflektieren das Licht auf Wegen, die um 90° bzw. 180° gegen die wege des ankommenden Lichtes abgebogen sind, und zwar trotz Drehfehlern. Das heiBt, diese Komponenten können die durch die gestrichelten ümrißlinien in den Fig. 3 und 4 gezeigten Positionen einnehmen und trotzdem richtig arbeiten. Da die erste und die zweite Linsenanordnung 101 bzw. 105 gleiche Brennweiten haben, können diese ebenfalls eine Drehfehlausrichtung haben und die in Fig. 2 gezeigten gestrichelten Umrißlinien 149 und 151 einnehmen. Diese Toleranz gegenüber einer Drehfehlausrichtung ist angesichts der Umgebung wichtig, der die Erfindung ausgesetzt wird, wie beispielsweise der in Fig. 1 gezeigten Umgebung.

In dieser Umgebung sind das fünfeckige Prisma 87 und die erste Linsenanordnung 101 vorzugsweise in dem Gehäuse 51 enthalten, während die zweite Linsenanordnung 105 und der Bekwfl £el 115 vorzugsweise in dem Gehäuse 48 enthalten sind. Der Strahlenteiler 79, die Linsen 139 und 141 und der Detektor 147 sind vorzugsweise in dem Gehäuse 54 enthalten. In dieser Umgebung sind die Gehäuse 48 und 51 Schwingungsunstabilitäten ausgesetzt, die bestrebt sind, die Komponenten in fehlausgerichtete Positionen zu drehen, wie sie durch die gestrichelten Umrißlinien in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt sind. Weiter können Fehler, die zur Zeit des Einbaus auftreten, zu ähnlic m Fehlausrichtungen

führen. Ferner können Abmessungsänderungen aufgrund von Änderungen der Temperatur ähnliche Ausrichtungsfehler verursachen. Außerdem kann sich das Laserbündel 57 aufgrund seiner möglicherweise vorhandenen Eigenunstabilität in Fig. 2 nach links und rechts verschieben. Angesichts dessen gestattet die besondere Anordnung der optischen Komponenten, die oben beschrieben ist, einen präzisen Grad an Kontrolle über die Position des Schnitts der Laserlichtbündel 63 und 68 selbst dann, wenn die Komponenten unkorrekt positioniert sind.

Die Untersuchungszone 65 ist in einer vergrößerten Ansicht in Fig. 7 dargestellt. Teile der Bündel 63 und 68 in Fig. 2 sind in Fig. 7 mit 63A, 63B, 68A bzw. 68B bezeichnet. Die Pfeile 121A und 124A zeigen den nichtumgekehrten Status der Bündelteile 63A und 63B, während die Teile 121B und 124B den umgekehrten Status der Bündelteile 68A und 68B zeigen, da letztere Bündelteile durch den Eckwürfel 115 (in Fig. 7 nicht gezeigt) umgekehrt worden sind.

Ein Probeobjekt 165, das dem Werkzeug 10 in Fig. 1 entspricht, kann abwärts in die Untersuchungszone 65 bewegt werden, um dadurch die Lichtbündel 63 und 68 zu verdunkeln. (Der Einfachheit halber ist das Objekt 165 in Fig. 7 sich abwärts und nicht nach links bewegend wie das Werkzeug in Fig. 1 gezeigt.) Gemäß Fig. 7 erfolgt eine gewisse Verdunkelung in dem Gebiet 168, so daß kein Licht in dem mit 171 bezeichneten Gebiet durchgelassen wird. Nach der Umkehrung durch den Eckwürfel (in Fig. 7 nicht gezeigt) kehrt das Lichtbündel 68 in Fig. 2 zu der Untersuchungszone 65 als ein Lichtbündel 68A in Fig. 7 zurück, und es bewegt sich weiterhin kein Licht in dem verdunkelten Gebiet 171. Eine zweite Verdunkelung erfolgt jedoch in dem Gebiet 175, so daß sich kein Licht in dem Gebiet 172 bewegt. Der Bündelteil 68B umfaßt somit zwei verdunkelte Gebiete: eines an der Oberseite (Gebiet 172) und eines an der Unterseite (Ge-

biet 171). Außerdem, wenn die Lichtbündel 63 und 68 wie in dem Idealfall ausgerichtet sind, wird die Kombination der Verdunkelung von beiden Gebieten 171 nn^A 172 doppelt so viel Licht verdunkeln wie in dem Gebiet 171 allein verdunkelt wird. Die Empfindlichkeit der Lichtintensität in dem nichtverdunkelten Gebiet 177 für die Position des Objekts 165 wird dadurch verbessert. Weiter ist die Geschwindigkeit, mit der die Lichtintensität in dem Gebiet 177 verringert wird, größer als die Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt selbst in die Untersuchungszone belogt.

Die Lichtbündel 63 und 68 sind in Fig. 7 nicht entsprechend dem oben erwähnten Idealfall positioniert gezeigt. Wenn sie so positioniert sind, werden sie einander nicht unter dem stark übertriebenen Winkel 181 kreuzen, der in Fig. 7 gezeigt ist, sondern sie werden sich unter einem viel kleineren Winkel kreuzen. Das heißt, sie werden sich der Koaxialität nähern und werden, in Fig. 7 von der Seite betrachtet, einen einzelnen Lichtzylinder bilden, der aus den beiden Bündeln 63 und 68 besteht. Daher wird das Verdunkeln, das dem Verdunkeln in den beiden Gebieten 168 und 175 gleichwertig ist, erfolgen, wenn irgendein einzelaer Punkt des Objekts 165 den Lichtzylinder berührt. Das hei^t, im Idealfall erzeugt das Verdunkeln in einem einzelnen Punkt an der Oberfläche des Lichtzylinders gleichzeitig zwei verdunkelte Gebiete ähnlich den verdunkelten Gebieten 171 und 172. Daher werden die Punkte 168 und 175 effektiv im Raum zusammenfallen.

Es ist eine Anordnung von optischen Komponenten beschrieben worden, die ein nichtdivergentes Lichtbündel auf eine präzise gelegene Untersuchungszone projiziert und die Lagepräzision trotz Positionierungsfehlern in manchen Komponenten aufrechterhält. Ob das Lichtbünde? die Untersuchungszone 65 auf eine Weise durchquert, die sich dem Idealfall

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nähert, kann ermittelt werden, indem zuerst die Bündel 63 und 68 in die Üntersuchungszone 65 projiziert werden. Dann kann eine visuelle überprüfung erfolgen, indem beispielsweise Rauch in die Üntersuchungszonge 65 geblasen und das Zusammenfallen der Lichtbündel 63 und 68, das durch den Rauch sichtbar gemacht wird, überprüft wird. Statt dessen kann auch das Lichtbündel 57 nach links und rechts bewegt werden, und, wenn die Intensität des RückkehrbundeIs 127 ein Maximum erreicht, kann der Idealfall als implementiert betrachtet werden. Zum Beispiel hat ein Laserbündel 76 mit einem Durchmesser von etwa 0,8 im<32 mils) eine Untersuchungszone 65 mit einem effektiven Durchmesser von etwa 0,25 bis 0,46 mm (10-18 mils) erzeugt. (Die Fokussierfunktion der Linsen 101 und 105 dient zum Reduzieren des Bündeldurchmessers.

Die Verwendung einer Grenze in der Üntersuchungszone 65 zum Messen der Länge eines Objekts wird nun beschrieben. An diese Beschreibung schließt sich eine Beschreibung der Erzeugung der Grenze an. Ein Referenzwerkzeug, das dem Werkzeug 10 analog ist und die bekannte Länge 1OA hat, wird in das Spannfutter 13 in Fig. 1 eingesetzt. Das Spannfutter 13 wird in bezug auf die üntersuchungszone 65 bewegt, bis das Werkzeug 10 in die Üntersuchungszone 65 eindringt und eine vorbestimmte Lichtmenge verdunkelt. Die vorbestimmte Lichtmenge bildet die Grenze. Das heißt, die Lichtmenge, die in dem nichtverdunkelten Gebiet 177 in Fig. 7 vorhanden ist, legt die Lage der Punkte 168 und 175 fest. Selbstverständlich wird die Grenze (ein eindimensionales Konzept) durch die verdunkelte Fläche (ein zweidimensionales Konzept) definiert. Es ist wichtig anzumerken, daß die Form des Verdunkelungswerkzeuges die Form der verdunkelten Fläche beeinflussen kann und es daher möglich ist, daß Fehler eingeführt werden, indem die Grenze mit einem Werkzeug einer

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Form festgelegt und dann mit einem Werkzeug anderer Form durchquert wird. Eine Positionsmeßausrüstung, wie beispielsweise eine numerische Steuerausrüstung (nicht gezeigt) zeichnet die exakte Position des \ .kstückes und des es tragenden Tisches 22 in bezug auf das Spannfutter 13 auf. Die Grenze nimmt eine feste Position in bezug auf den Tisch 22 ein, da das Werkzeug 10 eine feste Position in bezug auf das Spannfutter 13 einnimmt und da die Abmessungen von allen drei (dem Tisch 22, dem Referenzwerkzeug 10 und dem Spannfutter 13) im voraus bekannt sind. Der Abstand von der Grenze zu irgendeiner^ gewählten Punkt entweder auf dem Referenzwerkzeug 10 oder auf dem Spannfutter 13 kann deshalb aus dar Aufzeichnung in der numerischen Steuerausrüstung berechnet werden. Ebenso kann ein Probe\ferkzeug in derselben festen Position in das Spannfutter 13 eingesetzt und zu der Grenze gebracht werden. Wieder kann der Abstand von der Grenze zu dem gewählten Punkte auf dem Werkzeug oder dem Spannfutter 13 aus der numerischen Steuerausrüstung berechnet werden, und ein Vergleich dieses Abstands mit demjenigen, der in dem Fall des Referenzwerkzeuges 10 gefunden wird, gestattet die Berechnung der Länge des Probewerkzeuges.

Die Schaltungsanordnung, die die Grenze festlegt, hat folgenden Aufbau. Eine Leitung 251 ist gemäß Fig. 8 mit einem Ausgang des Detektors 147 nach Fig. 2 verbunden. Die Leitung 251 ist weiter mit einem Schaltungspunkt 254 über einan Widerstand 256 verbunden. Der Schaltungspunkt 254 ist über einen Widerstand 258 mit Masse verbunden und bildet die Eingangsklemme einer Tastspeicherschaltung 260. Die Widerstände 256 und 258 bilden eine Spannungsteilerschaltung 259. Der Ausgang 262 der Tastspeicherschaltung 260 ist mit einem Eingang (+) eines Komparators 264 verbunden, dessen anderer Eingang (-) mit einer Anzapfung 266 an einem einstellbaren Widerstand ^-8 verbunden ist.

Der einstellbare Widerstand 268 ist zwischen eine Stromquelle Vs und Masse geschaltet.

Der Ausgang 262 der Tastspeicherschaltung 260 ist weiter mit einem Eingang (-) eines Komparators 270 verbunden, dessen anderer Eingang (+) mit der Leitung 251 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 264 istmit einem Eingang eines UND-Gatters 272 Msrbunden. Der Ausgang des Komparators 264 ist weiter mit einem Eingang eines Verstärkers 276 verbundnen.

Der Ausgang des Komparators 270 ist mit dem anderen Eingang des UND-Gatters 272 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 272 ist mit einem Eingang eines Verstärkers 282 verbunden. Diese Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen.

Bevor das Referenzwerkzeug 10 in die Untersuchungszone 65 bewegt wird, wird die Intensität eines vorbestimmten Bruchteils des nichtverdunkelten Lichtbündels 130 in Fig. 2 als ein Spannungssignal durch die Tastspeicherschaltung 260 aufgezeichnet. Das heißt, das an der Leitung 251 vorhandene Spannungssignal gibt die Intensität des nichtverdunkelten Lichtes an, welches den Detektor 147 in dieser Situation erreicht. Die Spannungsteilerschaltung 259 legt einen vorbestimmten Bruchteil dieses Spannungssignals an den Eingang der Tastspeicherschaltung 260 an. Der Bruchteil hängt von dem Wert der Widerstände 256 und 258 ab. Dieses Bruchteilsspannungssignal wird durch die Tastspeicherschaltung 260 gespeichert und an den Eingang (-) des Komparators 270 angelegt.

Wenn das Referenzwerkzeug 10 in die Untersuchungszone 65 gebracht wird, wird Licht verdunkelt. Wenn ausreichend Licht verdunkelt ist, so daß das Spannungssignal an der Leitung 251 gleich der durch die Tastspeicherschaltung 260

gespeicherten Bruchteilsspannung ist, wird der Komparator 270 getriggert. Das Ausgangssignal des Komparators 270 wird an das UND-Gatter 272 angelegt ebenso wie das Ausgangssignal des Komparators 264. Das Ausgang jignal des Komparators 264 gibt an, ob das durch den Detektor 147 in Fig. 2 empfangene Licht über einem vorbestimmten Minimum ist, das für das richtige Arbeiten der Schaltungsanordnung benötigt wird. Dieses Minimum wird durch die Anzapfung 266 festgelegt. Wenn das Licht das Minimum übersteigt, erzeugt das UND-Gatter 272 auf das Ausgangssignal des Komparators 270 hin ein Signal, das an den Verstärker 282 und von diesem aus an die numerische Steuerausrüstung (nicht gezeigt) angelegt wird. In diesem Zeitpunkt zeichnet die numerische Steuerausrüstung die Tisch 22/Sparmfutter13-Positionsinformation auf. Aus dieser Information kann eine Abmessung des Referenzwerkzeuges bestimmt werden. Anders betrachtet, diese Tisch/Spannfutter-Positionsinformation zusammen mit der (im voraus gemessenen) Länge des Referenzwerkzeuges kann benutzt werden, um die Lage der Grenze zu berechnen.

Die in den beiden vorhergehenden Absätzen beschriebene Prozedur wird wiederholt, aber mit einem Probewerkzeug, welches das Referenzwerkzeug 10 in den Fig. 1 und 7 ersetzt. Die Tirch/Spannfutter-Positionsinformation, die aus der numerischen Steuerausrüstung erhalten wird, gestattet die Berechnung der Abmessung des Probewerkzeuges.

Es sei angemerkt, daß der vorbestimmte Bruchteil der an der Leitung 251 vorhandenen Spannung, der an den Eingang der Tastspeicherschaltung 260 angelegt wird, eine dynamische Selbstkalibrierung bewirkt. Das heißt, die Lage der Grenze in der Untersuchungszone 65 wird weder durch spätere Verschiebungen in der Intensität des Lasers 74 noch durch Schmutz, der sich auf den optischen Komponenten niederläßt, verändert. Der Grund dafür isc, daß die Grenze durch einen vorbestimmten Brue teil des Lichtbündels 130 in

Fig. 2 definiert ist. Änderungen in der Intensität des Lasers 74 und das Absetzen von Staub auf den optischen Komponenten werden im allgemeinen diesen Bruchteil nicht ändern.

Die oben beschriebene pperation bildet ein Verfahren zum Bestimmen der Länge eines Probewerkzeuges, das in einem Halter enthalten ist. Die Erfindung kann außerdem benutzt werden, um den Durchmesser oder eine andere Querschnittsabmessung eines Werkzeuges zu bestimmen, und zwar folgendermaßen. Ein Referenzwerkzeug 10 wird so bewegt, daß es über der Untersuchungszone 65 liegt, wie es mit gestricheltem Umriß in Fig. 1 gezeigt ist, und dann in der Richtung des Pfeils 200 in die Untersuchungszone 65 abgesenkt, um eine Grenze festzulegen. Die numerische Steuerausrüstung liefert, wie oben beschrieben, Daten, die die Berechnung der Position einer Achse 202 des Werkzeuges gestatten. Wenn ein Probewerkzeug auf dieselbe Weise zu der Grenze gebracht und die Position seiner Achse 202 zu der Zeit notiert wird, zu der sie die Grenze durchquert, ist ein Vergleich seines Durchmessers mit dem des Referenzwerkzeuges möglich. Da der Durchmesser des Referenzwerkzeuges bekannt ist, kann der des Probewerkzeuges aus dem Vergleich ermittelt werden. Fig. 9 zeigt im Querschnitt ein elliptisches Werkzeug 205, das an der Grenze angeordnet ist. Wenn sich das Werkzeug 205 dreht, werden die exzentrischen Teile 205A und 205B die Grenze intermittierend durchqueren. Ein flackerndes Grenzdurchquerungssignal zeigt somit ein Werkzeug an, das unrund ist. Der effektive Schneidendurchmesser eines solchen Werkzeuges ist die Strecke 207 und kann auf obige Weise bestimmt werden.

Die Erfindung kann auch benutzt werden, um die Anzahl der Rippen und den Durchmesser eines gerippten Werkzeuges zu bestimmen. Fig. 10 zeigt im Querschnitt ein geripptes Werk-

zeug 21O, das mit der Grenze in Berührung gebracht wird. Die periodischen Grenzdurchquerungen, die durch Drehung des Werkzeuges verursacht werden, werden dazu führen, daß periodische Grenzdurchquerungssignale abgegeben werden. Die Drehgeschwindigkeit des Werkzeuges ist aus der numerischen Steuerausrüstung bekannt, so daß die Länge der Zeit einer Umdrehung ebenfalls bekannt ist. Das Zählen der Anzahl von Grenzdurchguerungen in diesem Zeitintervall ergibt eine Anzeige der Anzahl von Rippen des Werkzeuges.

Wenn eine Rippe abnorm lang ist, wird sie sich wie die exzentrischen Teile 205A und 205B verhalten und wird ein periodisches Grenzdurchquerungssignal erzeugen. Wenn das Werkzeug so positioniert ist, daß die abnorme Rippe die einzige Rippe ist, die ein Durchquerungssignal erzeugt, so zeigt das Erfassen dieses einzelnen Durchquerungssignals in dem Zeitintervall von einer Umdrehung die Abnormität an. Wenn die Werkzeugachse 202 näher zu der Grenze gebracht wird, bis eine weitere Rippe sie durchquert, kann die Differenz der Länge zwischen den beiden Rippen berechnet werden. Das Wiederholen dieses Prozesses, bis sämtliche Rippen Durchquerungssignale in dem obigen Zeitintervall erzeugen, gestettet die Berechnung des Abstands zwischen der längsten und der kürzesten Rippe.

Die obige Beschreibung befaßt sich mit dem Messen von rotierenden Werkzeugen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch weder auf das Messen von rotierenden Werkzeugen noch auf das Messen von Werkzeugen selbst. Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Messen von Objekten allgemein. In der obigen Beschreibung ist zwar von der Verwendung von numerischer Steuerausrüstung gesprochen worden, es können jedoch andere Arten von Positionsmeßausrüstung benutzt werden.

Nachdem das Werkzeug gemessen worden ist, stehen mehrere
Wahlmöglichkeiten zur Verfügung. Die Messung kann mit einer gewünschten Messung verglichen werden, und, wenn die beiden Messungen ungleich sind, kann ein Signal an eine Maschinenbedienungsperson abgegeben werden, das dieser die Ungleichheit meldet. Statt dessen kann das Werkzeug der unkorrekten Messung bei einem spanabhebenden BearbeitungsVorgang benutzt werden, durch den die Größendifferenz des Werkzeuges kompensiert wird.

Beschrieben ist eine Ausführungsform der Erfindung, in der
eine Abmessung eines Werkzeuges an Ort und Stelle optisch
gemessen wird. Im Rahmen der Erfindung sind aber Modifikationen oder Substitutionen möglich.

Jf.

Leerseite

Claims

D * * ·
Dr. Horst Schüler 6000 Frankfurt/Main 1 (0611) 235555 PATENTANWALT Kaiserstrasse 41 04-16759 mapat d EUROPEAN PATENTATTORNEY ^Teafon mainpatent frankfurt Te'ex (0611) 251615 T.^egramm (CCITT Gruppe 2 und 3) Telekopierer 225/0389 Deutsche Bank AG 282420-602 Frankfurt/M. Bankkonto Postscheckkonto

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Datum /Date

14. Juli Me/Dr.Sb/Vi

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Schenectady, N.Y./U.S.A.

Ansprüche :

1.)Meßvorrichtung, gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung zum Anzeigen der Position eines ersten vorbestimmten Punktes in einem Bündel elektromagnetischer Strahlung,

b) eine Detektoreinrichtung (147) zum Anzeigen der Verdunkelung der Strahlung in dem ersten vorbestimmten Punkt durch ein Objekt (165),

c) eine Einrichtung zum Anzeigen der Position eines vorbestimmten Punktes auf dem Objekt (165), und

d) Einrichtungen (256-282), die mit sämtlichen vorgenannten Einrichtungen verbunden sind, zum Erzeugen eines Signals, das den Abstand zwischen den beiden Punkten angibt, auf das durch die Detektoreinrichtung erzeugte Signal hin.

2. Vorrichtung zum Messen einer Abmessung eines Objekts, gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung (74, 87) zum Projizieren eines Lichtbündels (63) durch eine Unte uchungszone (65),

b) eine Einrichtung (115) zum Umkehren des Lichtbündels (63) und zum Zurückleiten des Lichtbündels (68) durch die Untersuchungszone (65),

c) eine Detektoreinrichtung (147) zum Erzeugen eines Erfassungssignals, das den Grad der Verringerung von durch die Untersuchungszone gehendem Licht angibt,

d) eine Objektpositionseinrichtung zum Erzeugen eines Positionssignals, aus dem die Position eines vorbestimmten Punktes (168, 175) auf dem Objekt gewonnen werden kann, und

e) Einrichtungen (256-282), die sowohl mit der Objektpositionseinrichtung als auch mit der Detektoreinrichtung (147) verbunden sind, zum Bestimmen des Abstands zwischen dem Punkt auf dem Objekt (165) und dem Erfassungspunkt, wenn der Grad der Verringerung des Lichtes einen vorbestimmten Wert erreicht.

3. Meßvorrichtungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert durch eine Tastspeicherschaltung (260) festgelegt wird.

4. Vorrichtung zum Messen einer Abmessung eines Objekts, gekennzeichnet durch:

a) einen Lichtbündelprojektor (74) zum Projizieren eines kollimierten Lichtbündels (57) längs einer ersten Achse (84),

b) eine bewegbare erste Reflexionseinrichtung (87) zum Empfangen des Lichtbündels (57) und Richten des Lichtbündels längs einer zweiten Achse (99) sowie zum Empfangen von Licht (127), das sich längs der zweiten Achse ausbreitet, und zum Richten des Lichtes auf den Projektor (74) immer dann, wenn die erste Reflexionseinrichtung (87) in irgendeiner Position in einem vorbestimmten Bereich von Positionen angeordnet ist,

c) eine zweite Reflexionseinrichtung (115), die in einer vorbestimmten, im wesentlichen festen Position in bezug auf die erste Refl^xionseinrichtung (87) angeordnet ist, zum Empfangen von Licht (117), das sich längs der zweiten Achse (99) ausbreitet, und zum Umkehren und Reflektieren des Lichtes (119) in einer Richtung, die zu der des empfangenen Lichtes (117) parallel ist, immer dann, wenn die zweite Reflexionseinrichtung (115) in irgendeiner Position in einem vorbestimmten Bereich von Posit-icnen angeordnet ist,

d) eine erste Linsenanordnusg (101), die zwischen den beiden Reflexionseinrichtungen (87, 115) angeordnet ist, zum Empfangen von Licht (63) von der ersten Reflexionseinrichtung (87) und zum Richten desselben durch einen Erfassungspunkt (65) und zum Empfangen von Licht (68) von dem Erfassungspunkt und zum Richten desselben parallel zu der zweiten Achse (99) zu der ersten Reflexionseinrichtung (87) ,

e) eine zweite Linsenanordnung (105), die zwischen den beiden Reflexionseinrichtungen (87, 115) angeordnet ist, zum Empfangen von Licht (63), das durch den Erfassungspunkt (65) hindurchgeht, und zum Richten desselben auf die zweite Reflexionseinrichtung (115) und zum Empfangen von Licht (119) von der zweiten Reflexionseinrichtung und zum Richten desselben durch den Erfassungspunkt,

f) eine erste Positionsdetektoreinrichtung (259, 260) zum Erzeugen eines Positionssignals, das die Position eines vorbestimmten Punktes (168, 175) auf dem Objekt (165) angibt,

g) eine Detektoreinrichtung (270) zum Erzeugen eines Verdunkelungssignals, das eine Verdunkelung des Lichtbündels in dem Erfassungspunkt *urch das Objekt (165) angibt, und

h) eine Nachrichteneinrichtung, die mit der ersten Positionsdetektoreinrichtung und mit der Detektoreinrichtung verbunden ist, um auf die Signale aus jeder hin den Abstand zwischen dem Punkt auf dem Objekt und dem Erfassungspunkt anzugeben.

5. Vorrichtung zum Messen einer Abmessung eines Objekts, gegekennzeichnet durch:

a) eine Projektionseinrichtung (74) zum Projizieren eines Lichtbündels (76) durch einen Strahlenteiler (79);

b) Einrichtungen (87, 101, 105, 115) zum Empfangen des Lichtbündels (57), um nacheinander das Lichtbündel (63) auf eine Untersuchungszone (65) zu projizieren, das Lichtbündel umzukehren, das umgekehrte Lichtbündel (63) auf die Untersuchungszone zu projizieren und das Lichtbündel (127) zu dem Strahlenteiler (79) zurückzuleiten; und

c) eine Detektoreinrichtung (147) zum Empfangen des Lichtbündels aus dem Strahlenteiler (79) und zum Erzeugen eines Intensitätssignals, das die Intensität des empfangenen Lichtes angibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (259, 260) zum Erzeugen eines Referenzsignals, das einen vorbestimmten Bruchteil der Intensität von Licht angibt, das durch die Detektoreinrichtung (147) empfangen wird, wenn sich das Lichtbündel unbehindert durch die Untersuchungszone (65) bewegt, und

eine Einrichtung (270) zum Vergleichen des Intensitätssignals mit dem Referenzsignal, wenn ein Objekt (165) in der Untersuchungszone (65) vorhanden ist, und zum Erzeugen eines Verdunkelungssignals, wenn das Intensitätssignal gleich dem Referenzsignal ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des Referenzsignals eine Tastspeicherschaltung (260) enthält.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch:

a) eine Objektpositionseinrichtung (259, 260) zum Erzeugen eines Objektpositionssignals, aus dem die Position eines vorbestimmten Teils des Objekts (165) gewonnen werden kann, und

b) eine mit der Objektpositionseinrichtung und mit der Vergleichseinrichtung (270) verbundene Einrichtung zum Berechnen einer Abmessung des Objekts auf das Verdunkelungssignal hin.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erkennen von sich wiederholenden Schwankungen in dem Intensitätssignal.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Erzeugen eines Signals, das die Position einer Grenze angibt, welche sich in der Untersuchungszone (65) befindet, mit

a) einer Einrichtung (259, 260) zum Erzeugen eines Objektpositionssignals, aus dem die Position eines vorbestimmten Punktes auf dem Objekt (165) durch Triggern gewonnen werden kann,

b) einer Einrichtung (270) zum Erzeugen eines Durchguerungssignals, das die Durchquerung der Grenze durch das Objekt (165) angibt, und

c) einer mit der Durchguerungssignalerzeugungseinrichtung und mit der Objektpositionssignalerzeugungseinrichtung verbundenen Einrichtung zum Bestimmen des Abstands zwischen der Gre :e und dem Punkt auf dem Objekt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (165) ein Schneidwerkzeug (10) ist.

12. Verfahren zum Messen einer Abmessung eines Werkzeuges, das sich in einem Werkzeughalter befindet, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Projizieren eines Lichtbündels auf eine Untersuchungszone,

b) Umkehren des Lichtbündels,

c) Projizieren des umgekehrten Lichtbündels auf die Untersuchungszone ,

d) Bewegen des Werkzeuges in die Untersuchungszone, um die Lichtbündel aus den Schritten (a) und (c) zu verdunkeln,

e) Bestimmen der Tiefe des Eindringens des Werkzeuges in die Untersuchungszone,

f) Erzeugen eines Positionssignals, aus welchem die Position des Werkzeuges gewonnen werden kann, und

g) Gewinnen der Abmessung des Werkzeuges aus dem Positionssignal und der Eindringtiefe.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens der Tiefe des Eindringens des Werkzeuges in die Untersuchungszone folgende Schritte beinhaltet:

Messen von unverdunkeltem Licht, das durch die Untersuchungszone hindurchgeht,

Bewegen eines Referenzobjekts in die Untersuchungszone, bis eine ausgewählte Lichtmenge unverdunkelt bleibt, und Bewegen eines Probeobjekts in die Untersuchungszone, bis die ausgewählte Menge unverdunkelt bleibt.

14. Verfahren nach Anspruch 12_f dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens der Tiefe des Eindringens des

Werkzeuges in die Untersuchungszone folgenden Schritt beinhaltet:

Erzeugen eines Signals aus mehreren Photofühlern in bekannten Positionen auf die Verdunkeluri₃ hin.

15. Verfahren zum Messen einer Abmessung eines Objekts in einem Halter, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Projizieren eines Lichtbündels auf eine Untersuchungszone,

b) Festlegen einer Referenzposition für ein Referenzobjekt durch Verdunkeln des Lichtbündels durch das Referenzobjekt und Aufzeichnen einer Menge verdunkelten Lichtes,

c) Aufzeichnen der Position des Halters zur Zeit der Festlegung der Referenzposition,

d) Bewegen eines Probeobjekts in die Referenzposition, bis im wesentlichen dieselbe Menge an Licht verdunkelt ist, und

e) Vergleichen der Position des Halters mit der aufgezeichneten Position.

16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den Schritt des Umkehrens des Lichtbündels, nachdem es auf die üntersuchungszone projiziert worden ist, und erneutes Projizieren desselben auf die Untersuchungszone.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Projizierens des Lichtbündels auf die Untersuchungszone beinhaltet, das Lichtbündel auf einen fehlerkoapensierenden 90°-Reflektor zu projizieren.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des erneuten Projizierens des Lichtbündels beinhaltet, das Lichtbündel auf einen f^hIerkompensierenden 180"-Reflektor zu projizieren.

19. Verfahren zum Ermitteln einer Abmessung eines Objekts in einem Halter, gekennzeichnet durch folgende Schritte;

a) Projizieren eines Bündels im wesentlichen nichtdivergierenden Lichtes durch einen Strahlenteiler, dann

b) Reflektieren des Lichtbündels mit einem fehlerkompensierenden 90°-Reflektor, dann

c) Fokussieren des Lichtbündels auf eine Untersuchungszone, dann

d) Kollimieren des Lichtbündels, nachdem es durch die Unter such ungs zone hindurchgegangen ist, dann

e) Reflektieren und Umkehren des Lichtbündels mit einem fehlerkompensierenden 180°-Reflektor, dann

f) Fokussieren des umgekehrten Lichtbündels auf die Untersuchungszone, dann

g) Kollimieren des umgekehrten Lichtbündels, nachdem es durch die Untersuchungszone hindurchgegangen ist, dann

h) Reflektieren des Lichtbündels auf den Strahlenteiler mit dem fehlerkompensierenden 90"-Reflektor, dann

i) Reflektieren des Lichtbündels durch den Strahlenteiler auf einen Detektor, der ein Signal erzeugt, das die Intensität des Lichtbündels angibt, dann

j) Festlegen einer Referenzposition für ein Referenzobjekt durch Festlegen einer Lichtmenge in der Untersuchungszone, die zu verdunkeln ist, dann

k) Bewegen eines durch den Halter getragenen Probeobjekts in die Untersuchungszone, bis das durch den Detektor erzeugte Signal anzeigt, daß die Lichtmenge verdunkelt worden ist, und dann

1) Vergleichen der Position des Halters mit einer Halterreferenzpositon.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Festlegens der Referenzposition beinhaltet, das Licht in der Untersuchungszone zu verdunkeln, um die zu

verdunkelnde Lichtmenge festzulegen.

21. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

Drehen des Probeobjekts mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und

Zählen, wie oft das sich drehende Probeobjekt die festgelegte Lichtmenge des Schrittes (j) in einem vorbestimmten Zeitintervall verdunkelt.