[go: up one dir, main page]

DE202006004456U1 - Test device for surfaces, in particular of welding electrodes - Google Patents

Test device for surfaces, in particular of welding electrodes Download PDF

Info

Publication number
DE202006004456U1
DE202006004456U1 DE200620004456 DE202006004456U DE202006004456U1 DE 202006004456 U1 DE202006004456 U1 DE 202006004456U1 DE 200620004456 DE200620004456 DE 200620004456 DE 202006004456 U DE202006004456 U DE 202006004456U DE 202006004456 U1 DE202006004456 U1 DE 202006004456U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radiation
optics
detector
test device
examined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE200620004456
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pepperl and Fuchs SE
Original Assignee
Pepperl and Fuchs SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pepperl and Fuchs SE filed Critical Pepperl and Fuchs SE
Priority to DE200620004456 priority Critical patent/DE202006004456U1/en
Priority to DE102007013038.6A priority patent/DE102007013038B4/en
Publication of DE202006004456U1 publication Critical patent/DE202006004456U1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30Features relating to electrodes
    • B23K11/3063Electrode maintenance, e.g. cleaning, grinding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Testvorrichtung für Oberflächen, insbesondere von Schweißelektroden (70),
mit einer Strahlungsquelle (20) zum Aussenden von Strahlung,
mit einer Sendeoptik (22) zum Leiten der Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche (72), welche die Strahlung in charakteristischer Weise reflektiert und/oder streut,
mit einem Detektor (40) zum Nachweis der von der Oberfläche (72) reflektierten und/oder gestreuten Strahlung und mit einer Detektoroptik (24) zum Leiten der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung auf den Detektor (40),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendeoptik (22) und die Detektoroptik (24) ein und dieselbe Autokollimationsoptik (30) ist,
dass zum Leiten der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung auf den Detektor (40) ein Strahlteilermittel (60) vorhanden ist und
dass zum platzsparenden Anordnen der Strahlungsquelle (20), der Autokollimationsoptik (30) und des Detektors (40) im Bereich der zu untersuchenden Oberfläche (72) ein Strahlumlenkmittel (50) zum Umlenken der Strahlung quer zu einer optischen Achse der Autokollimationsoptik (30) vorhanden ist.
Test device for surfaces, in particular of welding electrodes (70),
with a radiation source (20) for emitting radiation,
with a transmission optics (22) for guiding the radiation onto a surface (72) to be examined, which reflects and / or scatters the radiation in a characteristic manner,
with a detector (40) for detecting the radiation reflected and / or scattered by the surface (72) and with detector optics (24) for directing the reflected and / or scattered radiation onto the detector (40),
characterized,
the transmission optics (22) and the detector optics (24) are one and the same autocollimation optics (30),
that for directing the reflected and / or scattered radiation onto the detector (40) a beam splitter means (60) is present, and
in that in order to space the radiation source (20), the autocollimation optics (30) and the detector (40) in the region of the surface (72) to be examined, there exists a beam deflection means (50) for deflecting the radiation transversely to an optical axis of the autocollimation optics (30) is.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testvorrichtung für Oberflächen, insbesondere von Schweißelektroden, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a test device for surfaces, in particular of welding electrodes, according to the preamble of claim 1.

Eine gattungsgemäße Testvorrichtung ist beispielsweise aus DE 100 23 894 C1 bekannt und weist eine Strahlungsquelle zum Aussenden von Strahlung und eine Sendeoptik zum Leiten der Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche auf, wobei die Oberfläche die einfallende Strahlung in charakteristischer Weise reflektiert und/oder streut. Zum Nachweis der von der Oberfläche reflektierten und/oder gestreuten Strahlung weist die gattungsgemäße Testvorrichtung außerdem einen Detektor auf und zum Leiten der von der Oberfläche reflektierten und/oder gestreuten Strahlung auf den Detektor ist eine Detektoroptik vorgesehen.A generic test device is for example off DE 100 23 894 C1 and has a radiation source for emitting radiation and emitting optics for guiding the radiation onto a surface to be examined, wherein the surface reflects and / or scatters the incident radiation in a characteristic manner. To detect the radiation reflected and / or scattered by the surface, the generic test device also has a detector and a detector optics is provided for guiding the radiation reflected and / or scattered by the surface onto the detector.

Solche Testvorrichtungen werden beispielsweise für Schweißgeräte und Schweißautomaten in der Automobilindustrie eingesetzt. Hierbei werden zum elektrischen Punktschweißen Metallelektroden, insbesondere Kupferelektroden, verwendet. Nach typischerweise einigen hundert Schweißpunkten treten Degradationen dieser Schweißelektroden auf, welche ein Abfräsen oder einen Austausch notwendig machen. Um eine Information über den Zustand der Schweißelektroden, genauer deren Oberfläche, zu erhalten, werden optische Testvorrichtungen der in DE 100 23 894 C1 beschriebenen Art eingesetzt. Die Untersuchung kann dabei sowohl vor als auch nach einem Fräsvorgang der Schweißelektroden durchgeführt werden.Such test devices are used, for example, for welding machines and welding machines in the automotive industry. In this case, metal electrodes, in particular copper electrodes, are used for electrical spot welding. After typically a few hundred spot welds, degradation of these welding electrodes occurs, necessitating milling or replacement. In order to obtain information about the state of the welding electrodes, more precisely their surface, optical test devices of the type described in US Pat DE 100 23 894 C1 used type described. The investigation can be carried out both before and after a milling operation of the welding electrodes.

Optische Schalter mit einer energetischen Auswertung gibt es für verschiedene Anwendungsbereiche. Energetische Taster erfassen ein nachzuweisendes Objekt, welches auch als Tastgut bezeichnet wird, wenn sich dieses nahe genug am Sensor befindet. Dies hängt in der konkreten Situation von den gewählten Einstellungen und dem Gerätetyp ab. Für solche energetischen Taster ist eine Entfernungsabhängigkeit des Signals gerade erwünscht und für eine Auswertung notwendig.optical Switches with an energetic evaluation are available for different Applications. Energetic buttons detect a detected Object, which is also called Tastgut, if this close enough to the sensor. This depends on the specific situation from the chosen ones Settings and the device type from. For such energetic push-buttons is a distance-dependence of the signal just desired and for one Evaluation necessary.

Kontrasttaster werden eingesetzt, um eine Kontrastmarke, auf welche das Gerät eingelernt wird, zu erkennen. Diese Geräte können mit einer getrennten Sende- und Empfangsoptik oder auch mit einer koaxialen Optik versehen sein. Um eine möglichst scharfe Abbildung, also eine Fokussierung auf eine bestimmte Tastweite, zu erhalten, muss bei einem solchen Kontrasttaster in der Regel ein genau definierter Abstand des zu untersuchenden Objekts zum Gerät eingehalten werden. Eine scharfe Abbildung ist bei diesen Vorrichtungen notwendig, um einen exakten Schaltpunkt zu erhalten, was im Hinblick auf beispielsweise eine Kantenerkennung und eine schnelle Reaktionszeit erwünscht ist.contrast Sensors are used to create a contrast mark on which the device is taught will, to recognize. These devices can with a separate transmitting and receiving optics or with a coaxial Optics be provided. To be as sharp as possible Illustration, ie a focus on a specific range, To obtain such a contrast scanner usually needs a well-defined distance of the object to be examined adhered to the device become. Sharp imaging is necessary with these devices in order to obtain an exact switching point, in view of, for example edge detection and fast response time is desired.

Bei der in DE 100 23 894 C1 beschriebenen Anordnung sind als Sende- und Detektoroptik jeweils separate Linsen nebeneinander in einem Gehäuse angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich eine vergleichsweise hohe Empfindlichkeit bezüglich des Abstands zu der zu untersuchenden Schweißelektrode.At the in DE 100 23 894 C1 described arrangement are arranged as transmitting and detector optics separate lenses side by side in a housing. Due to this arrangement results in a relatively high sensitivity to the distance to the welding electrode to be examined.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Testvorrichtung für Oberflächen, insbesondere von Schweißelektroden, zu schaffen, mit welcher eine Abhängigkeit eines auszuwertenden Signals im Hinblick auf Tastweitenschwankungen möglichst weitgehend ausgeschlossen ist. Die Vorrichtung soll außerdem einfach aufgebaut sein und zusätzlich unter beengten räumlichen Bedingungen einsetzbar sein.task The invention relates to a test device for surfaces, in particular of welding electrodes, to create, with which a dependence of an evaluable Signal as far as possible excluded with regard to range fluctuations is. The device should also be simple be built and in addition under cramped spatial Conditions can be used.

Diese Aufgabe wird durch die Testvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the test device having the features of the claim 1 solved.

Die Testvorrichtung der oben angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass die Sendeoptik und die Detektoroptik ein und dieselbe Autokollimationsoptik ist, dass zum Leiten der von der Oberfläche reflektierten und/oder gestreuten Strahlung ein Strahlteilermittel vorhanden ist und dass zum Platz sparenden Anordnen der Strahlungsquelle, der Autokollimationsoptik und des Detektors im Bereich der zu untersuchenden Oberfläche ein Strahlumlenkmittel zum Umlenken der Strahlung quer zu einer optischen Achse der Autokollimationsoptik vorhanden ist.The Test device of the type indicated above according to the invention thereby further developed that the transmitting optics and the detector optics one and the same Autocollimation optics is that for guiding the reflected off the surface and / or scattered radiation, a beam splitter means is present, and that for space-saving arrangement of the radiation source, the autocollimation optics and the detector in the area of the surface to be examined Beam deflecting means for deflecting the radiation transversely to an optical Axis of the autocollimation optics is present.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Testvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.preferred Further developments of the test device according to the invention are the subject the dependent claims.

Als erster Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, die Strahlung mit denselben optischen Komponenten auf die zu untersuchende Oberfläche und, nach Reflexion und/oder Streuung an der zu untersuchenden Oberfläche, auf den Detektor zu leiten. Dies wird mit einer Autokollimationsoptik und einem Strahlteilermittel bewerkstelligt.When The first basic idea of the invention can be regarded as the radiation with the same optical components on the surface to be examined and, after reflection and / or scattering on the surface to be examined, on to guide the detector. This is done with an autocollimation optics and a beam splitting means.

Ein weiterer wesentlicher Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Strahlung nicht auf derselben optischen Achse, auf welcher die Strahlung von der Strahlungsquelle abgestrahlt wird, auf die zu untersuchende Oberfläche eingestrahlt wird. Vielmehr wird zwischen Strahlungsquelle und Oberfläche ein Strahlumlenkmittel positioniert, welches die Strahlung quer zu einer optischen Achse der Autokollimationsoptik umlenkt. Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln eine sehr Platz sparende Anordnung von Strahlungsquelle, Autokollimationsoptik und Detektor im Bereich der zu untersuchenden Schweißelektrode möglich.Another essential core idea of the present invention is that the radiation is not irradiated onto the surface to be examined on the same optical axis on which the radiation is radiated from the radiation source. Rather, a Strahlumlenkmittel is positioned between the radiation source and the surface, which deflects the radiation transversely to an optical axis of the autocollimation optics. In this way, a very space-saving arrangement of radiation source, autocollimation optics and detector in the area to be examined by simple means possible welding electrode possible.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Aufbau insgesamt mit wenigen optischen Komponenten auskommt und deshalb kostengünstig zu realisieren ist.One Another significant advantage of the invention is that the structure altogether manages with few optical components and therefore inexpensive to realize.

Bei einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Testvorrichtung ist das Strahlumlenkmittel ein Spiegel. Alternativ könnte auch ein Prisma verwendet werden. Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen Umlenkens des Strahls quer zur Achse der Autokollimationsoptik können besonders vorteilhaft zwei erfindungsgemäße Testvorrichtungen zu einer Doppeltestvorrichtung für Schweißelektroden kombiniert werden, wobei dann ein Doppelspiegel als gemeinsames Strahlumlenkmittel für beide Testvorrichtungen eingesetzt werden kann. Mit einem solchen Gerät können zwei gegenüberliegende Schweißelektroden paarweise getestet werden.at a preferred variant of the test device according to the invention is the Beam deflecting a mirror. Alternatively, a prism could be used become. Due to the inventively provided deflection of the Beams across the axis of the autocollimation optics can be particularly Advantageously, two test devices according to the invention to a double test device for welding electrodes be combined, in which case a double mirror as a common Beam deflection for both test devices can be used. With such a Device can be two opposite welding electrodes be tested in pairs.

Durch die Verwendung eines koaxialen Systems, das heißt eines Systems, welches im Grundsatz mit einer Linse oder einer Optik pro System auskommt, im Vergleich zu den sogenannten zweiäugigen Systemen, bei denen für Sender und Empfänger jeweils separate Optiken verwendet werden, kann die Abhängigkeit der Messergebnisse von einer möglichen Lageungenauigkeit der zu untersuchenden und zu erfassenden Oberflächen deutlich verringert werden. Insbesondere können die bei den sogenannten zweiäugigen Systemen grundsätzlich vorhandenen Triangulationseffekte vermieden werden. Sowohl ein möglicher und ungewollter Seiten versatz, also eine Fehlpositionierung des zu untersuchenden Objekts quer zur optischen Achse des eingestrahlten Lichts, als auch ein Tastweitenversatz, also eine Fehlpositionierung in Richtung der optischen Achse der eingestrahlten Strahlung, wirkt sich erheblich geringer auf das Messergebnis aus als bei zweiäugigen Systemen. Die Wiederholgenauigkeit des Systems ist deshalb erheblich verbessert. Im Unterschied zum Stand der Technik ist bei der erfindungsgemäßen Testvorrichtung die Abstandsabhängigkeit also weitestgehend reduziert.By the use of a coaxial system, that is, of a system used in the Principle with one lens or one optic per system, compared to the so-called two-eyed systems in which for stations and receiver respectively Separate optics can be used, depending on the measurement results from a possible Position inaccuracy of the surfaces to be examined and recorded clearly be reduced. In particular, in the so-called binocular Systems basically existing triangulation effects are avoided. Both a possible and unwanted page offset, so a mispositioning of object to be examined transverse to the optical axis of the incident light, as well as a scanning distance offset, so a mispositioning in Direction of the optical axis of the irradiated radiation acts Significantly lower on the measurement result than in two-eyed systems. The repeatability of the system is therefore significantly improved. In contrast to the prior art is in the test device according to the invention the distance dependence thus largely reduced.

Weiterhin kann durch die spezielle Anordnung der optischen Komponenten, insbesondere durch das Strahlumlenkmittel, das System bautiefenoptimiert gestaltet werden. Durch das Umlenken des Sende- beziehungsweise Empfangsstrahls kann die Tiefe des Gehäuses besonders gering gehalten werden. In diesem Fall sind beide optoelektrischen Bauelemente, also Sender und Empfänger, nicht in der Verlängerung der optischen Achse der Autokollimationsoptik positioniert. Auf diese Weise wird ein Doppel-Sensor-System ermöglicht.Farther can by the special arrangement of the optical components, in particular by the Strahlumlenkmittel, the system designed depth-optimized become. By redirecting the transmit or receive beam can the depth of the case be kept particularly low. In this case, both are opto-electrical Components, so transmitter and receiver, not in the extension the optical axis of the autocollimation optics positioned. On This way will be a double sensor system allows.

Zweckmäßig ist diese Doppeltestvorrichtung deshalb in einem zwischen zwei Schweißelektroden einführbaren Gehäuse untergebracht. Dies gestaltet sich aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Strahlumlenkung quer zur Achse der Autokollimationsoptik besonders einfach. Mit der erfindungsgemäßen Doppeltestvorrichtung können auch besonders dicht beieinander liegende Schweißelektroden untersucht werden. Da für zahlreiche Anwendungen, insbesondere in der Automobilindustrie, Parkpositionen der Schweißgeräte mit dicht beieinander liegenden Schweißelektroden bevorzugt sind, ist dies ein besonders wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung.Is appropriate Therefore, this double tester device can be inserted in a space between two welding electrodes casing accommodated. This is due to the inventively provided beam deflection transverse to the axis of the autocollimation optics particularly simple. With the double test device according to the invention can Also particularly closely spaced welding electrodes are examined. Therefore numerous applications, especially in the automotive industry, Parking positions of the welding machines with tight lying welding electrodes This is a particularly important advantage of the present invention Invention.

Grundsätzlich können mit der erfindungsgemäßen Testvorrichtung beliebige Oberflächen, insbesondere hochreflektive Oberflächen mit einem hohen Anteil an gerichteter und einem geringen Anteil an diffuser Reflexion untersucht werden. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Testvorrichtung zur Untersuchung der Oberflächen von Schweißelektroden, beispielsweise von Kupferkappen eingesetzt werden.Basically you can with the test device according to the invention any surfaces, especially highly reflective surfaces with a high proportion at directed and a small amount of diffuse reflection examined become. Particularly advantageous, the test device according to the invention for Examination of the surfaces of welding electrodes, For example, be used by copper caps.

Mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen koaxialen Optik in Form einer Autokollimationsoptik kann insbesondere eine optische energetische Auswertung durchgeführt werden. Hierbei werden die gemessenen Intensitäten mit vorgegebenen und/oder eingelernten Schwellen verglichen.With Help inventively provided Coaxial optics in the form of an autocollimation optics can in particular an optical energy evaluation can be performed. Here are the measured intensities compared with predetermined and / or learned thresholds.

Das Strahlteilermittel, welches zum Leiten der von der zu untersuchenden Oberfläche reflektierten und/oder gestreuten Strahlung auf den Detektor notwendig ist, kann grundsätzlich ein Spiegel mit einem mittig angebrachten Loch oder einer Bohrung zum Durchtritt des von der Strahlungsquelle kommenden Lichts sein. Durch geeignetes Auf weiten der von der Oberfläche reflektierten Strahlung kann bei einer solchen Variante sichergestellt werden, dass ausreichend Strahlungsintensität zum Detektor geleitet wird.The Beam splitting means, which for guiding the of the to be examined surface reflected and / or scattered radiation to the detector necessary is, basically a mirror with a centered hole or hole to the Passage of the light coming from the radiation source his. By suitable on wide of the radiation reflected from the surface can be ensured in such a variant that sufficient radiation intensity is passed to the detector.

Bei einer besonders bevorzugten Variante ist das Strahlteilermittel aber ein halbdurchlässiger Spiegel, welcher einen Teil der von der Oberfläche reflektierten und/oder gestreuten Strahlung in Richtung des Detektors leitet. Bevorzugt ist bei diesem halbdurchlässigen Spiegel außerdem eine Blende vorgesehen. Diese kann ein separates Bauteil sein, es kann sich aber auch um eine Beschichtung des Strahlteilers handeln.at a particularly preferred variant is the beam splitter means but a half-transparent mirror, which a part of the surface of the reflected and / or scatters scattered radiation in the direction of the detector. Prefers is at this semi-permeable Mirror as well a screen provided. This can be a separate component, it but can also be a coating of the beam splitter.

Um eine möglichst weitgehende Unabhängigkeit von einer Tastweite, das heißt von einem Abstand der zu untersuchenden Oberfläche zu der Testvorrichtung, zu erzielen, wird der optische Aufbau bevorzugt so gewählt, dass eine senderseitige Fokussie rung stärker ist als eine Fokussierung auf die zu untersuchende Oberfläche. In diesem Zusammenhang spricht man auch davon, die senderseitige Fokussierung größer als den sogenannten Tastweitenbereich zu wählen.In order to achieve the greatest possible independence from a scanning distance, that is to say from a distance of the surface to be examined from the test device, the optical structure is preferably selected so that a transmitter-side focusing is stronger than a focusing on the surface to be examined. In this context, one also speaks of the transmitter-side focusing greater than the so-called detection ranges area to choose.

Eine besonders weitgehende Tastweitenunabhängigkeit wird erreicht, wenn die Strahlung in einem im Wesentlichen parallelen Strahlengang auf die Oberfläche auftrifft.A particularly extensive scanning distance independence is achieved when the radiation in a substantially parallel beam path the surface incident.

Um außerdem einen Winkelversatz der zu untersuchenden Oberfläche gegenüber der optischen Achse der Testvorrichtung ausgleichen zu können, ist es zweckmäßig, wenn der Detektor im Bereich einer Brennebene der Autokollimationsoptik oder näher zu der Autokollimationsoptik angeordnet ist. Bei geringfügigem Verkippen des im Wesentlichen parallelen Strahlengangs wird dieses Strahlenbündel dann weiterhin in der Brennebene fokussiert. Die Größe des Detektors wird im Hinblick darauf so gewählt, dass ein gewisser geringfügiger Winkelversatz der zu untersuchenden Oberfläche noch nicht dazu führt, dass der Fokus aus der aktiven Fläche des Detektors herauswandert. Andererseits soll der Detektor nicht so groß sein, dass eine schräg abgefräste Oberfläche einer Schweißelektrode immer noch zu einem nahezu unveränderten Nachweissignal führt. Als zweckmäßig hat sich eine Detektorgröße von etwa 5 × 5 mm2 erwiesen. Die empfangsseitige Fokussierung ist also vorzugsweise so zu gestalten, dass sich das Empfangselement oder der Detektor im Bereich der Scharfabbildung, also des kleinsten Lichtstrahls befindet, um die Winkelabhängigkeit des Objekts, das heißt der zu untersuchenden Oberfläche, zu minimieren. Aufgrund der Strahlengeometrie wandert der Lichtfleck auf dem Detektor umso weniger und ein Winkelversatz wirkt sich umso weniger aus, je kleiner der Abstand zwischen Autokollimationsoptik und Detektor ist. Bevorzugt ist deshalb der Abstand zwischen der Autokollimationsoptik, die in einem einfachen Fall eine Linse sein kann, und dem Detektor geringfügig kleiner als die Brennweite, der Detektor also kurz vor der Brennebene positioniert. Dann könnte auch mit einem flächenmäßig kleineren Detektor gearbeitet werden.In order to be able to compensate for an angular offset of the surface to be examined relative to the optical axis of the test device, it is expedient if the detector is arranged in the region of a focal plane of the autocollimation optics or closer to the autocollimation optics. With slight tilting of the substantially parallel beam path of this beam is then further focused in the focal plane. In view of this, the size of the detector is chosen such that a certain slight angular offset of the surface to be examined does not yet cause the focus to migrate out of the active area of the detector. On the other hand, the detector should not be so large that an obliquely milled surface of a welding electrode still leads to a nearly unchanged detection signal. As appropriate, a detector size of about 5 × 5 mm 2 has proved. The reception-side focusing is therefore preferably to be designed so that the receiving element or the detector is in the range of sharp imaging, ie the smallest light beam to minimize the angular dependence of the object, that is, the surface to be examined. Due to the beam geometry, the smaller the distance between the autocollimation optics and the detector, the less the light spot on the detector moves, and the less the angular offset is, the less the effect. Preferably, therefore, the distance between the autocollimation optics, which may be a lens in a simple case, and the detector is slightly smaller than the focal length, the detector thus positioned just before the focal plane. Then you could work with a smaller area detector.

Die Strahlung kann grundsätzlich jede Art von elektromagnetischer Strahlung, welche von den typischerweise verwendeten Schweißelektroden, im häufigsten Fall Kupfer-Elektroden, hinreichend charakteristisch reflektiert und/oder gestreut wird, verwendet werden. Beispielsweise kann Infrarot- oder UV-Strahlung eingesetzt werden. Wegen der besonders leichten Justierbarkeit der Optik, insbesondere des Tastguts relativ zum Sensor, wird aber bevorzugt sichtbares Licht verwendet. Als Detektoren können insbesondere übliche Fotodioden eingesetzt werden.The Radiation can basically any kind of electromagnetic radiation, which is typical of used welding electrodes, most often Case copper electrodes, sufficiently characteristic reflected and / or scattered. For example, infrared or UV radiation be used. Because of the particularly easy adjustment of the Optics, in particular of the Tastguts relative to the sensor, but is preferably visible Light used. In particular conventional photodiodes can be used as detectors be used.

Als Strahlungsquelle können grundsätzlich alle bekannten Strahlungsquellen, insbesondere Laser, eingesetzt werden. Bei besonders bevorzugten, einfach aufgebauten und kostengünstigen Varianten werden jedoch Leuchtdioden eingesetzt. Vorteilhaft ist insbesondere eine Anordnung von Sender, Blende, Autokollimationsoptik und sonstigen optisch wirksamen Bauelementen, die einen möglichst homogenen Lichtstrahl zum zu untersuchenden Objekt bewirken. Die Oberfläche soll also möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Hierfür sind insbesondere Leuchtdioden geeignet, bei denen ein Bond-Kontakt am Rand positioniert ist, also die üblichen "dips" in der Winkelemissionscharakteristik von Leuchtdioden nicht auftreten. Außerdem ist hierfür beispielsweise eine ovale Blende auf dem Strahlteiler zweckmäßig.When Radiation source can basically all known radiation sources, in particular lasers, are used. In particularly preferred, simple and inexpensive Variants, however, LEDs are used. Is advantageous in particular an arrangement of transmitter, aperture, autocollimation optics and other optically active components, the one possible cause homogeneous light beam to the object to be examined. The surface should be as possible evenly lit. become. Therefor In particular light emitting diodes are suitable in which a bonding contact on Edge is positioned, so the usual "dips" in the angle emission characteristic of LEDs do not occur. In addition, this is for example a oval aperture on the beam splitter appropriate.

Im Hinblick auf eine möglichst gute Signalauswertung und Unabhängigkeit von einem eventuellen Strahlungsuntergrund kann es außerdem von Vorteil sein, der Strahlung eine zeitliche Struktur aufzuprägen, beispielsweise gepulstes Licht zu verwenden.in the Regard to one as possible good signal evaluation and independence it may also be advantageous from a possible radiation background be to impose on the radiation a temporal structure, for example to use pulsed light.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren beschrieben. Hierin zeigen:Further Advantages and features of the invention will be with reference to below on the attached schematic Figures described. Herein show:

1 in einer schematischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Testvorrichtung; 1 in a schematic view of a first embodiment of the test device according to the invention;

2 eine weitere Ansicht in Richtung des Pfeils A der in 1 gezeigten Testvorrichtung; 2 another view in the direction of arrow A of in 1 shown test device;

3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Doppeltestvorrichtung mit zwei erfindungsgemäßen Testvorrichtungen. 3 An embodiment of a double test device according to the invention with two test devices according to the invention.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung 10 wird mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. 1 zeigt die Testvorrichtung 10 in Blickrichtung des Pfeils B aus 2. 2 zeigt die Testvorrichtung 10 in Richtung des Pfeils A in 1 gesehen. Für die entsprechenden Komponenten sind in den 1 und 2 jeweils dieselben Bezugszeichen eingesetzt.A first embodiment of a test device according to the invention 10 will be related to the 1 and 2 described. 1 shows the test device 10 in the direction of arrow B off 2 , 2 shows the test device 10 in the direction of the arrow A in 1 seen. For the corresponding components are in the 1 and 2 each used the same reference numerals.

Als wesentliche Bestandteile weist die Testvorrichtung 10 eine Strahlungsquelle 20, eine Autokollimationsoptik 30, einen Detektor 40 und einen halbdurchlässigen Spiegel 62 als Strahlteilermittel 60 auf. Eine zu untersuchende Oberfläche einer Schweißelektrode ist mit dem Bezugszeichen 72 versehen. Gemäß einem wesentlichen Kerngedanken der Erfindung ist außerdem ein Spiegel 52 als Strahlumlenkmittel 50 vorhanden.As essential components, the test device 10 a radiation source 20 , an autocollimation optics 30 , a detector 40 and a half-transparent mirror 62 as a beam splitter 60 on. A surface to be examined of a welding electrode is denoted by the reference numeral 72 Mistake. According to an essential core idea of the invention is also a mirror 52 as Strahlumlenkmittel 50 available.

Die Strahlungsquelle 20, bei der es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode handeln kann, sendet gepulstes Licht zunächst in Richtung des halbdurchlässigen Spiegels 62. Der Strahlverlauf und die Ausbreitungsrichtung der Strahlung sind in den Figuren durch Pfeile jeweils schematisch angedeutet. Vom halbdurchlässigen Spiegel 62 gelangt das gepulste Licht über den Spiegel 52 durch die Autokollimationsoptik 30, bei welcher es sich im hier bezeigten Beispiel um eine einfache Linse 30 handelt, auf eine zu bewertende und zu untersuchende Oberfläche 72 eines Objekts. Hierbei handelt es sich um die Kontaktoberfläche einer Schweißelektrode 70. Der Lichtstrahl wird dabei durch die Autokollimationsoptik 30, die hier sowohl die Funktion einer Sendeoptik 22 als auch diejenige einer Detektoroptik 24 erfüllt, möglichst so geführt, dass ein weitgehend paralleles Strahlenbündel auf die Oberfläche 72 der Schweißelektrode 70 auftrifft. Auf diese Weise wird eine weitgehende Unabhängigkeit des Reflexionssignals gegenüber einem Versatz der Schweißelektrode 70 in Richtung der auftreffenden Strahlung erreicht.The radiation source 20 , which may be, for example, a light-emitting diode, sends pulsed light first in the direction of the semi-transparent mirror 62 , The beam path and the propagation direction of the radiation are schematically indicated in the figures by arrows. From the semi-transparent mirror 62 the ge pulsed light over the mirror 52 through the autocollimation optics 30 , which in the example shown here is a simple lens 30 acts on a surface to be evaluated and examined 72 an object. This is the contact surface of a welding electrode 70 , The light beam is thereby through the autocollimation optics 30 , here both the function of a transmission optics 22 as well as that of a detector optics 24 fulfilled, if possible so guided, that a largely parallel bundle of rays on the surface 72 the welding electrode 70 incident. In this way, a substantial independence of the reflection signal with respect to a displacement of the welding electrode 70 reached in the direction of the incident radiation.

Die im Hinblick auf ihren Reflexionsgrad zu untersuchende und zu bewertende Oberfläche 72 der Schweißelektrode 70 reflektiert das eingestrahlte Licht zurück durch die Linse 30 über den Spiegel 52 und den halbdurchlässigen Spiegel 62 auf den Detektor 40. Der Detektor 40 kann beispielsweise eine einfache Fotodiode sein. Die Signale des Detektors 40 werden verstärkt und die Signalhöhe, die im Wesentlichen proportional zur Intensität der einfallenden Strahlung ist, wird energetisch ausgewertet, das heißt mit vorgegebenen Schwellen verglichen. Im Allgemeinen handelt es sich bei den zu untersuchenden Oberflächen 72 der Schweißelektroden 70 um hochreflektive Oberflächen. Durch das annähernd parallel auf das Objekt auftreffende Licht wird eine weitgehende Unabhängigkeit des auszuwertenden Signals hinsichtlich Tastweitenschwankungen ermöglicht. Außer dem können Effekte durch Seitenversatz des Objekts durch Verwendung einer möglichst großen Linse 30 vermindert werden.The surface to be examined and evaluated with regard to its reflectance 72 the welding electrode 70 reflects the incident light back through the lens 30 over the mirror 52 and the half-transparent mirror 62 on the detector 40 , The detector 40 may be, for example, a simple photodiode. The signals of the detector 40 are amplified and the signal level, which is substantially proportional to the intensity of the incident radiation is evaluated energetically, that is compared with predetermined thresholds. In general, the surfaces to be examined are 72 the welding electrodes 70 around highly reflective surfaces. Due to the approximately parallel incident on the object light, a substantial independence of the signal to be evaluated in terms of range fluctuations is possible. Besides that, effects can be caused by page displacement of the object by using a lens as large as possible 30 be reduced.

Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Doppeltestvorrichtung 100 ist in 3 dargestellt. Äquivalente Komponenten tragen hier jeweils dieselben Bezugszeichen wie in den 1 und 2.An example of a double test device according to the invention 100 is in 3 shown. Equivalent components here each bear the same reference numerals as in the 1 and 2 ,

Im Wesentlichen handelt es sich bei der Doppeltestvorrichtung um zwei identische Testvorrichtungen der in den 1 und 2 dargestellten Art, wobei statt des Einfachspiegels 52 zur Strahlumlenkung ein Doppelspiegel 54 eingesetzt ist. Die Detektoren 40 sind in der in 3 gezeigten Ansicht jeweils von den halbdurchlässigen Spiegeln 62 verdeckt.Essentially, the dual test device is two identical test devices in the 1 and 2 illustrated type, wherein instead of the single mirror 52 For beam deflection, a double mirror 54 is used. The detectors 40 are in the in 3 shown each view of the semi-transparent mirrors 62 covered.

3 illustriert besonders deutlich, wie der erfindungsgemäße Aufbau auch die Untersuchung von dicht beieinander liegenden Schweißelektroden 70 durch die Umlenkung des Strahl quer zur Achse der Autokollimationsoptik ermöglicht. Dies erlaubt insbesondere die Untersuchung von Schweißelektroden 70 in einer Stellung der Schweißzange oder des Schweißautomats mit einem definierten, geringen Abstand zwischen den Schweißelektroden 70. Eine solche Stellung wird auch als Vorhubstellung bezeichnet. 3 illustrates particularly clearly how the inventive structure and the investigation of closely spaced welding electrodes 70 made possible by the deflection of the beam transverse to the axis of the autocollimation optics. This allows in particular the investigation of welding electrodes 70 in a position of the welding gun or the welding machine with a defined, small distance between the welding electrodes 70 , Such a position is also referred to as Vorhubstellung.

Claims (9)

Testvorrichtung für Oberflächen, insbesondere von Schweißelektroden (70), mit einer Strahlungsquelle (20) zum Aussenden von Strahlung, mit einer Sendeoptik (22) zum Leiten der Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche (72), welche die Strahlung in charakteristischer Weise reflektiert und/oder streut, mit einem Detektor (40) zum Nachweis der von der Oberfläche (72) reflektierten und/oder gestreuten Strahlung und mit einer Detektoroptik (24) zum Leiten der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung auf den Detektor (40), dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeoptik (22) und die Detektoroptik (24) ein und dieselbe Autokollimationsoptik (30) ist, dass zum Leiten der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung auf den Detektor (40) ein Strahlteilermittel (60) vorhanden ist und dass zum platzsparenden Anordnen der Strahlungsquelle (20), der Autokollimationsoptik (30) und des Detektors (40) im Bereich der zu untersuchenden Oberfläche (72) ein Strahlumlenkmittel (50) zum Umlenken der Strahlung quer zu einer optischen Achse der Autokollimationsoptik (30) vorhanden ist.Test device for surfaces, in particular of welding electrodes ( 70 ), with a radiation source ( 20 ) for emitting radiation, with a transmission optics ( 22 ) for directing the radiation onto a surface to be examined ( 72 ) which characteristically reflects and / or scatters the radiation, with a detector ( 40 ) for the detection of the surface ( 72 ) reflected and / or scattered radiation and with a detector optics ( 24 ) for directing the reflected and / or scattered radiation onto the detector ( 40 ), characterized in that the transmitting optics ( 22 ) and the detector optics ( 24 ) one and the same autocollimation optics ( 30 ) is that for directing the reflected and / or scattered radiation onto the detector ( 40 ) a beam splitter means ( 60 ) is present and that for space-saving arrangement of the radiation source ( 20 ), the autocollimation optics ( 30 ) and the detector ( 40 ) in the area of the surface to be examined ( 72 ) a beam deflecting means ( 50 ) for deflecting the radiation transversely to an optical axis of the autocollimation optics ( 30 ) is available. Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlumlenkmittel (50) ein Spiegel (52), ein Doppelspiegel (54) oder ein Prisma ist.Test device according to claim 1, characterized in that the beam deflecting means ( 50 ) a mirror ( 52 ), a double mirror ( 54 ) or a prism. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlteilermittel (60) ein halbdurchlässiger Spiegel (62) oder ein Spiegel mit einem mittig angebrachten Loch ist.Test device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the beam splitting means ( 60 ) a semipermeable mirror ( 62 ) or a mirror with a centrally located hole. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine senderseitige Fokussierung stärker ist als eine Fokussierung auf die zu untersuchende Oberfläche (72).Test device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a transmitter-side focusing is stronger than a focus on the surface to be examined ( 72 ). Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung in einem im Wesentlichen parallelen Strahlengang auf die zu untersuchende Oberfläche (72) auftrifft.Test device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the radiation in a substantially parallel beam path to the surface to be examined ( 72 ). Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (40) im Bereich einer Brennebene der Autokollimationsoptik (30) oder näher zu der Autokollimationsoptik (30) angeordnet ist.Test device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the detector ( 40 ) in the region of a focal plane of the autocollimation optics ( 30 ) or closer to the autocollimation optics ( 30 ) is arranged. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung sichtbares Licht ist.Test device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the radiation is visible light. Doppeltestvorrichtung für ein Paar von einander gegenüberliegenden Schweißelektroden mit zwei Testvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und mit einem Doppelspiegel (54) als gemeinsames Strahlumlenkmittel für beide Testvorrichtungen.Double test device for a pair of opposing welding electrodes with two test devices according to one of claims 1 to 7 and with a double mirror ( 54 ) as a common beam deflecting means for both test devices. Doppeltestvorrichtung nach Anspruch 8, welche in einem Gehäuse untergebracht ist, das zwischen zwei zu untersuchende Schweißelektroden (70) einführbar ist.Double test device according to claim 8, which is housed in a housing which is to be examined between two welding electrodes ( 70 ) is insertable.
DE200620004456 2006-03-21 2006-03-21 Test device for surfaces, in particular of welding electrodes Expired - Lifetime DE202006004456U1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200620004456 DE202006004456U1 (en) 2006-03-21 2006-03-21 Test device for surfaces, in particular of welding electrodes
DE102007013038.6A DE102007013038B4 (en) 2006-03-21 2007-03-19 Double test device for a pair of welding electrodes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200620004456 DE202006004456U1 (en) 2006-03-21 2006-03-21 Test device for surfaces, in particular of welding electrodes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202006004456U1 true DE202006004456U1 (en) 2007-08-02

Family

ID=38329621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200620004456 Expired - Lifetime DE202006004456U1 (en) 2006-03-21 2006-03-21 Test device for surfaces, in particular of welding electrodes

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202006004456U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015014404A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Fisher Smith Llp An optical device for detecting quality of welding gun electrodes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3706056A1 (en) * 1986-06-10 1988-05-11 Baeckmann Reinhard Process for generating and detecting optical spectra and a switching and sensor system, in particular for sewing and textiles automation
US6151124A (en) * 1998-08-31 2000-11-21 Visscher; Paul R. Inspection system
JP2005081364A (en) * 2003-09-05 2005-03-31 Daihatsu Motor Co Ltd Quality determining device for electrode for spot welding
DE102005023353A1 (en) * 2004-06-08 2006-01-05 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co Kg Hole bore internal inspection unit uses multicolour light source and adjustable chromatic aberration projection lens to allow distance determination from spectrum

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3706056A1 (en) * 1986-06-10 1988-05-11 Baeckmann Reinhard Process for generating and detecting optical spectra and a switching and sensor system, in particular for sewing and textiles automation
US6151124A (en) * 1998-08-31 2000-11-21 Visscher; Paul R. Inspection system
JP2005081364A (en) * 2003-09-05 2005-03-31 Daihatsu Motor Co Ltd Quality determining device for electrode for spot welding
DE102005023353A1 (en) * 2004-06-08 2006-01-05 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co Kg Hole bore internal inspection unit uses multicolour light source and adjustable chromatic aberration projection lens to allow distance determination from spectrum

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015014404A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Fisher Smith Llp An optical device for detecting quality of welding gun electrodes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2002208B1 (en) Device for optically measuring distance and method for operating said type of device
DE4343076C2 (en) Device for photothermal testing of a surface of an object in particular being moved
DE102015001421B4 (en) Device and method for beam diagnosis on laser processing optics (PRl-2015-001)
EP2485862B1 (en) Joining device for non-positive joining by means of a filler material using sensors
DE102009059245B4 (en) Method and device for detecting and adjusting the focus of a laser beam in the laser machining of workpieces
DE102007048471B4 (en) Method for determining the position of a laser beam relative to a nozzle opening, laser processing nozzle and laser processing head
DE102011113147B3 (en) Optical distance measuring device for high-pressure discharge lamp, has object beam moved in direction of optical axis of receiving optical unit and emitted from mirror element, where mirror element lies on outer side of optical unit
WO2011035888A1 (en) Laser machining head having a focal position adjustment unit, and a system and a method for adjusting a focal position of a laser beam
EP3583444B1 (en) Lidar sensor for detecting an object
EP0144732A2 (en) Device for automatically focusing optical implements
EP2616765A1 (en) Optical measurement system for determining distances
EP3583445A1 (en) Lidar sensor for detecting an object
DE102013008774B3 (en) Analysis device installed in laser processing machine for analyzing laser radiation, has beam sensor that analyzes laser radiation in main beam path, and optical devices that analyzes respective analysis beam aligned on beam sensor
DE10125885B4 (en) Sensor device for fast optical distance measurement according to the confocal optical imaging principle
DE102007013038B4 (en) Double test device for a pair of welding electrodes
DE3427838C2 (en) Roughness probe
EP2435852B1 (en) Objective device
DE102012012981B3 (en) Optical arrangement for laser processing surface of workpiece, enters backscattered lighting radiation detected on processing plane through lens, such that V-anti-reflective coating for center wavelength of processing beam is carried
DE102005022125A1 (en) Light pattern microscope with auto focus mechanism, uses excitation or detection beam path with auto focus for detecting position of focal plane
DE202006004456U1 (en) Test device for surfaces, in particular of welding electrodes
WO2024209029A1 (en) Observation device for an euv light system, and corresponding euv light system
EP1714109B1 (en) Confocal distance sensor
DE102008057096A1 (en) Near-field microscope for examination of sample, has objective arranged in light paths for microscopic observation of object, and concave mirror e.g. parabolic mirror, focusing excitation light that passed through objective, on object
DE102004053905B4 (en) Method for the contactless detection of geometric properties of an object surface
DE102011009158B3 (en) Gas detector system for detecting presence of gas component along measuring section, has moving unit moving light beam in predetermined pattern over surface of lens assembly, and detection unit detecting radiation striking on lens assembly

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R207 Utility model specification

Effective date: 20070906

R150 Term of protection extended to 6 years

Effective date: 20090428

R151 Term of protection extended to 8 years
R151 Term of protection extended to 8 years

Effective date: 20120410

R158 Lapse of ip right after 8 years
R158 Lapse of ip right after 8 years

Effective date: 20141001