Anordnung zur getrennten Erfassung von Spiegeireflexion und Streureflexion
bei optischer Abtastung von glatten Oberflächen Die Erfindung betrifft eine Anordnung
zur getrennten Erfassung von Spiegelreflexion und Streurefiexion bei optischer Abtastung
von glatten, insbesondere glänzenden Oberflächen, wie Papier, Blechen, Folien, zur
Abtrennung der Reflexionen, die von Unebenheiten und Falten einerseits sowie Flecken,
Punkten und Farbunterschieden andererseits verursacht werden. Arrangement for the separate detection of mirror reflection and scattered reflection
with optical scanning of smooth surfaces The invention relates to an arrangement
for the separate detection of specular reflection and scattered reflection with optical scanning
of smooth, especially shiny surfaces, such as paper, sheet metal, foils, for
Separation of reflections from bumps and folds on the one hand and spots,
Dots and color differences on the other hand.
Es ist bereits vorgeschlagen, den die zu inspizierende Oberfläche
(z. B. Papier, Bleche, Folien usw.) abzutastenden Lichtstrahl mit optischen Mitteln,
z. B. einer Zylinderlinse, so umzulenken, daß Unebenheiten und Falten kontrastreicher
erkennbar sind. Eine derartige Anordnung hat, wenn man sie gleichzeitig zum Erfassen
von in der Oberfläche liegenden Flecken und Punkten ausnutzen will, den Nachteil,
daß bei an sich hochreflektierender Oberfläche die »Hell«-»Dunkel«-Kontraste die
von den Fehlern hervorgerufen werden, relativ schwach sind. It has already been suggested that the surface to be inspected
(e.g. paper, sheet metal, foils, etc.) the light beam to be scanned with optical means,
z. B. a cylindrical lens, so that bumps and wrinkles are more contrasting
are recognizable. Such an arrangement has, if they are used at the same time for detection
wants to take advantage of spots and dots lying in the surface, the disadvantage
that with a surface that is highly reflective in itself, the "light" - "dark" contrasts the
caused by the errors are relatively weak.
Da es nicht nur wünschenswert ist, beide Fehlerarten (Unebenheiten,
Falten einerseits bzw. Flecken und Punkte andererseits) zu erfassen, sondern unter
Umständen auch unterscheiden zu können, ist eine Anordnung der obengenannten Art
dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung an sich bekannter optischer Elemente
bei Winkelabtastung, z. B. der Oberfläche durch eine Zylinderlinse in dem primären,
von der Lichtquelle kommenden Strahlengang ein unter einem Winkel von etwa 450 zur
Strahlenachse halbdurchlässiger Spiegel angeordnet ist, der wegen der Schräganleuchtung
der abzutastenden Oberfläche nur die refiexfreien Helligkeitsunterschiede (Streureflexion)
erfaßt und diese im Autokollimationsverfahren auf einen lichtelektrischen Empfänger
zur Einwirkung bringt, während der Lichtstrahlenanteil gerichteter Reflexion (Spiegeireflexion),
beeinflußt durch Unebenheiten und Falten, getrennt auf einen zweiten elektrischen
Empfänger geworfen wird und daß die beiden Strahlenbündel durch eine Blende eindeutig
getrennt sind. Der optische Teil dieser Abtasteinrichtung, dem der Erfindungsgedanke
zugrunde liegt, besteht also aus einer Kombination einer geometrischen Lichtteilung
mit Winkelabtastung und einer physikalischen Lichtteilung in ein und demselben optischen
System in Autokollimation. Since it is not only desirable to eliminate both types of defects (bumps,
Wrinkles on the one hand or spots and dots on the other), but under
To be able to differentiate between circumstances is an arrangement of the kind mentioned above
characterized in that using optical elements known per se
with angular scanning, e.g. B. the surface through a cylindrical lens in the primary,
coming from the light source beam path at an angle of about 450 to
Beam axis semi-transparent mirror is arranged, because of the oblique illumination
of the surface to be scanned only the refiex-free differences in brightness (scattered reflection)
detected and this in the autocollimation process on a photoelectric receiver
brings about action, while the light beam portion is directed reflection (mirror reflection),
influenced by bumps and wrinkles, separated on a second electrical
Receiver is thrown and that the two bundles of rays clearly through a diaphragm
are separated. The optical part of this scanning device, which the idea of the invention
is based on, thus consists of a combination of a geometric light division
with angular scanning and a physical light division in one and the same optical
System in autocollimation.
Es sind zwar sowohl Anordnungen bekannt, bei denen nur die Streureflexion
einer Oberfläche erfaßt wird. Weiterhin sind auch Anordnungen bekannt, bei denen
lediglich das Lichtbündel gemessen wird, das in strenger Spiegelrefiexion zurückgeworfen
wird. Mit keiner dieser bekannten Anordnungen ist es jedoch möglich, beide Reflexionsarten
gleichzeitig erfassen
und so eine Abtrennung bzw. Unterscheidung der obengenannten
Fehlerarten vornehmen zu können. Both arrangements are known in which only the scattered reflection
a surface is detected. Furthermore, arrangements are also known in which
only the bundle of light is measured that is reflected in strict mirror reflection
will. However, with neither of these known arrangements it is possible to achieve both types of reflection
capture at the same time
and so a separation of the above
To be able to make types of errors.
Die bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendeten Lösungsmittel
sind im wesentlichen bekannt. Das gilt insbesondere auch für die Verwendung einer
Zylinderlinse und ihre teilweise Ausleuchtung durch die beiden Bündel. The solvents used in the arrangement according to the invention
are essentially known. This also applies in particular to the use of a
Cylindrical lens and its partial illumination by the two bundles.
An Hand der Figur, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, sei die erfindungsgemäße
Anordnung näher erläutert. Der Lichtstrahl 1 fällt in Pfeilrichtung von der Lichtquelle
(über bekannte Zwischenoptiken und Dreh- bzw. Schwenkspiegel) durch den in einem
Winkel von etwa 450 zur Lichtachse stehenden halbdurchlässigen Spiegel 2 auf die
rechte Hälfte der Zylinderlinse 3 und wird durch die Zylinderlinse punktförmig auf
die zu prüfende Oberfläche 4 fokussiert. On the basis of the figure, which shows an embodiment, is the invention
Arrangement explained in more detail. The light beam 1 falls in the direction of the arrow from the light source
(via known intermediate optics and rotating or swiveling mirrors) through the in one
Angle of about 450 to the light axis standing semitransparent mirror 2 on the
right half of the cylinder lens 3 and is punctiform through the cylinder lens
the surface to be tested 4 is focused.
Bei Auftreten von Flecken oder Punkten erhält man bei Winkelabtastung
keine gerichtete Reflexion im Sinne der geometrischen Lichtoptik, wenn man wiederum
durch die rechte Hälfte der Zylinderlinse 3 »betrachtet«, sondern lediglich Helligkeitsunterschiede.If spots or dots appear, angular scanning is used
no directional reflection in the sense of geometric light optics when you turn
"viewed" through the right half of the cylindrical lens 3, but only differences in brightness.
Diese reflexfreien Lichtstrahlen werden im Autokollimationsverfahren
auf den halbdurchlässigen Spiegel 2 zurückgeworfen und von diesem mittels einer
Optik 5 auf den lichtelektrischen Empfänger 6 geworfen und dann nach den üblichen
Verfahren ausgemessen. Der Lichtstrahl, der auf glänzende Unebenheiten und Falten
fällt. wird jedoch so reflektiert, daß derStrahl7 durch die linke Hälfte der Zylinderlinse3
in Pfeilrichtung, eventuell über einen schräggestellten Vollspiegel 8, durch die
Optik 9 auf einen weiteren lichtelektrischen
Empfänger 10 geworfen
wird. Zum eindeutigen Trennen der beiden Lichtstrahlen ist die Blende 11 vorgesehen.These reflection-free light rays are generated in the autocollimation process
reflected back on the semi-transparent mirror 2 and from this by means of a
Optics 5 thrown onto the photoelectric receiver 6 and then according to the usual
Process measured. The ray of light that hits shiny bumps and wrinkles
falls. however, it is reflected so that the beam 7 passes through the left half of the cylindrical lens 3
in the direction of the arrow, possibly via an inclined full mirror 8, through the
Optics 9 on another photoelectric
Receiver 10 thrown
will. The diaphragm 11 is provided to clearly separate the two light beams.
PTENTANSPRUC: Anordnung zur getrennten Erfassung von Spiegelreflexion
und Streureflexion bei optischer Abtastung von glatten, insbesondere glänzenden
Oberflächen, wie Papier, Blechen, Folien, zur Abtrennung der Reflexionen, die von
Unebenheiten und Falten einerseits sowie Flecken, Punkten und Farbunterschieden
andererseits verursacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung an
sich bekannter optischer Elemente bei Winkelabtastung, z. B. der Oberfläche durch
eine Zylinderlinse in dem primären, von der Lichtquelle kommenden Strahlengang ein
unter einem Winkel von etwa 450 zur Strahlenachse halbdurchlässiger
Spiegel angeordnet
ist, der wegen der Schräganleuchtung der abzutastenden Oberfläche nur die reflexfreien
Helligkeitsunterschiede (Streureflexion) erfaßt und diese im Autokollimationsverfahren
auf einen lichtelektrischen Empfänger zur Einwirkung bringt, während der Lichtstrahlenanteil
gerichteter Reflexion (Spiegelreflexion), beeinfluß durch Unebenheiten und Falten,
getrennt auf einen zweiten elektrischen Empfänger geworfen wird und daß die beiden
Strahlenbündel durch eine Blende eindeutig getrennt sind. PTENTANSPRUC: Arrangement for the separate detection of mirror reflection
and scattered reflection when optically scanning smooth, particularly shiny ones
Surfaces such as paper, sheet metal, foils, to separate the reflections from
Unevenness and folds on the one hand as well as spots, dots and color differences
otherwise caused, characterized in that using on
known optical elements in angular scanning, e.g. B. the surface
a cylinder lens in the primary beam path coming from the light source
semi-transparent at an angle of about 450 to the beam axis
Mirror arranged
is, which because of the oblique illumination of the surface to be scanned, only the reflection-free
Differences in brightness (scattered reflection) detected and these in the autocollimation process
acts on a photoelectric receiver, while the light beam component
directed reflection (mirror reflection), influenced by unevenness and wrinkles,
is thrown separately on a second electrical receiver and that the two
Beams are clearly separated by a diaphragm.