DE202008001018U1 - Sensor for the detection of objects by light diffraction - Google Patents
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Abstract
Sensor zum Nachweis von Objekten, insbesondere von Fäden oder Drähten, durch Lichtbeugung,
mit einer Lichtquelle (20) zum Beleuchten des Objekts (10),
mit einer Detektoreinheit (30) mit mindestens einem Detektor (40) zum Nachweis zumindest von an dem Objekt (10) gebeugtem Licht,
mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (60) zum Auswerten von Messsignalen der Detektoreinheit (30) und zum Ausgeben von mindestens einem Schaltsignal (62, 64),
dadurch gekennzeichnet,
dass genau ein Detektor (40) zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist und
dass ein Mittel (42) zum Ausblenden zumindest von Licht der nullten Beugungsordnung (27) und/oder von ungebeugtem Licht (28) vorhanden ist oder
dass ein Einzeldetektor (54) zum Nachweis von Licht der nullten Beugungsordnung (27) und/oder von ungebeugtem Licht (28) und mindestens ein weiterer Einzeldetektor (52, 56) zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist.Sensor for detecting objects, in particular threads or wires, by light diffraction,
with a light source (20) for illuminating the object (10),
with a detector unit (30) having at least one detector (40) for detecting at least light diffracted at the object (10),
with a control and evaluation unit (60) for evaluating measuring signals of the detector unit (30) and for outputting at least one switching signal (62, 64),
characterized,
that there is exactly one detector (40) for detecting light from at least one higher diffraction order, and
in that a means (42) for masking at least light of the zeroth diffraction order (27) and / or of non-diffracted light (28) is present or
in that a single detector (54) for detecting light of the zeroth diffraction order (27) and / or of non-diffracted light (28) and at least one further individual detector (52, 56) for detecting light of at least one higher diffraction order is present.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zum Nachweis von Objekten, insbesondere von Fäden oder Drähten, durch Lichtbeugung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a sensor for detection of objects, in particular of threads or wires, by diffraction of light according to the preamble of claim 1.
Solche
Sensoren sind beispielsweise aus
Solche
Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt zum kontinuierlichen Überprüfen
der Dicke eines Drahts. Um eine Information über die Dicke des
Drahts zu erhalten, wird dabei eine räumliche Verschiebung
des ersten Beugungsmaximums ausgewertet. Hierzu weist die in
Bei
zahlreichen Problemstellungen kommt es zunächst nur darauf
an, festzustellen, ob beispielsweise ein Draht oder ein Faden überhaupt
vorhanden ist oder nicht. Hierfür ist der in
Ein typischer Anwendungsfall betrifft beispielsweise die zum Kontaktieren eines Chips verwendeten Bond-Drähte. Diese Drähte sind im Allgemeinen aus Aluminium, Kupfer oder Gold gefertigt und haben einen Durchmesser von etwa 50 μm oder kleiner. Jeder dieser Bond-Drähte muss mit der Oberseite einer kleinen, typischerweise rechteckförmigen Anschlussfläche im Bereich des Chips verbunden werden. Am anderen Ende werden die Bond-Drähte mit einer ähnlich geformten größeren Gehäuseanschlussfläche verbunden. In den meisten Bonding-Maschinen ist das entsprechende Werkzeug so konstruiert, dass damit das Positionieren des Bond-Drahts über einer Anschlussstelle vor dem Durchführen des Bond-Vorgangs erleichtert wird. Solch ein Bonding-Werkzeug kann beispielsweise eine oben gewinkelte Unterseite hinter der Arbeitsfläche aufweisen und eine im Allgemeinen vertikal angeordnete Rückseite. Eine gewinkelte Bohrung oder eine Drahtführungshalterung mit einer Eingangsöffnung in der Rückseite und einer Austrittsöffnung in der gewinkelten Unterseite des Werkzeugs ermöglicht ein Ausgeben des Bond-Drahts durch eine Austrittsöffnung in der gewinkelten Unterseite des Werkzeugs. Typischerweise wird eine über Fernsteuerung bedienbare Klemme, welche hinter dem Eingang der Drahtführung angeordnet ist und gegenüber dem Werkzeug bewegbar ist, benutzt, um den Bond-Draht durch die Führungsöffnung einzuführen. Ein Problem, welches beim automatischen Bonden auftreten kann, besteht in einem zufälligen Brechen oder Abreißen eines Stücks des Bond-Drahts auf der Rückseite des Bond-Werkzeugs. Ein solcher Bruch kann verursacht werden durch Fehler bei der Beschickung mit dem Draht von einer Spule, wodurch der Draht geschwächt wird. Beispielsweise wenn eine zu hohe Spannung auf den Draht durch die Vorratsspule ausgeübt wird oder durch vergleichbare Gründe, wird der Draht geschwächt. Solch ein zufälliger Bruch des Drahts ist unerwünscht und problematisch.One Typical application, for example, relates to the contact of a chip used bond wires. These wires are generally made of aluminum, copper or gold and have a diameter of about 50 microns or smaller. Everyone this bond wires must be connected to the top of a small, typically rectangular pad be connected in the area of the chip. At the other end, the Bond wires with a similarly shaped larger Housing interface connected. In most Bonding machines is the appropriate tool designed so so that positioning the bond wire over one Connection point before performing the bonding process easier becomes. Such a bonding tool, for example, an angled above Underside behind the work surface and have a generally vertically arranged back. An angled Bore or a wire guide bracket with an inlet opening in the back and an exit opening in the Angled bottom of the tool allows for dispensing of the bond wire through an exit opening in the angled Bottom of the tool. Typically, an over Remote controllable terminal, which is behind the entrance of the wire guide is arranged and is movable relative to the tool, used the bond wire through the guide hole introduce. A problem with automatic bonding can occur in a random break or Tearing off a piece of bond wire on the Back of the bonding tool. Such a break can be caused are caused by errors in the wire feed of one Coil, which weakens the wire. For example if too high tension on the wire through the supply spool exercised or for similar reasons, the wire is weakened. Such a random one Breakage of the wire is undesirable and problematic.
Verfahren
zum Nachweis von abgerissenen oder in sonstiger Weise fehlenden
Drähten werden beispielsweise in
Eine Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, einen Sensor bereitzustellen, mit welchem auf Grundlage des Prinzips der Lichtbeugung zuverlässig Objekte, beispielsweise Drähte oder Fäden, nachgewiesen werden können und welcher außerdem einfach aufgebaut ist.A The object of the invention can be seen to provide a sensor, with which reliable on the basis of the principle of light diffraction Objects, such as wires or threads detected can be and which also easy to set up is.
Diese Aufgabe wird durch den Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the sensor having the features of claim 1 solved.
Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sensor sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden außerdem in der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den beiliegenden Figuren, beschrieben.preferred Embodiments of the sensor according to the invention are Subject of the dependent claims and also in the following description, in particular in conjunction with the accompanying figures.
Der Sensor der oben genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass genau ein Detektor zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist und dass ein Mittel zum Ausblenden zumindest von Licht der nullten Beugungsordnung und/oder von ungebeugtem Licht vorhanden ist oder dass ein Einzeldetektor zum Nachweis von Licht der nullten Beugungsordnung und/oder von ungebeugtem Licht und mindestens ein weiterer Einzeldetektor zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist.The sensor of the above type is inventively further developed in that there is exactly one detector for detecting light from at least one higher diffraction order and that means for hiding at least light of zeroth diffraction order and / or non-diffracted light is present or that a single detector for detecting light of the zeroth diffraction order and / or of non-diffracted light and at least one further individual detector for detection of light from at least one higher diffraction order is present.
Zum Nachweis von dünnen Drähten nutzt die vorliegende Erfindung die Beugung von Licht, insbesondere von Laserlicht. Dieses Prinzip beruht darauf, dass ein Draht oder ähnlich geformte Objekte, wie beispielsweise ein Faden, bei Beleuchtung mit einem Lichtstrahl, insbesondere einem Laserstrahl, ein Beugungsmuster auf einem geeignet positionierten fotoempfindlichen Element generiert.To the Detection of thin wires uses the present Invention, the diffraction of light, in particular laser light. This Principle is based on having a wire or similar shaped Objects, such as a thread, when illuminated with a light beam, in particular a laser beam, a diffraction pattern on a suitable positioned photosensitive element generated.
Als ein Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, dass bereits mit genau einem Detektor geprüft werden kann, ob ein solches Beugungsmuster vorhanden ist oder nicht. Hierauf bezieht sich die erste Anspruchsalternative des Anspruchs 1. Hierzu wird dann Licht der nullten Beugungsordnung oder ungebeugtes Licht ab- oder ausgeblendet. Beispielsweise kann ein effektiver Sensor zum Nachweis von dünnen Drähten bereitgestellt werden, welcher in einer Bonding-Maschine einen dort zugeführten dünnen Draht überwacht. Eine geeignete Abdeckung wird dabei verwendet, um ungebeugtes Licht oder Licht der ersten Beugungsordnung von dem fotoempfindlichen Element, also von dem Detektor fernzuhalten. Wenn also ein dünner Draht oder ein ähnliches Objekt im Laserstrahl vorhanden ist und der Laserstrahl hierdurch mindestens teilweise unterbrochen wird, werden Beugungsflecke auf die freie Fläche des Detektors abgebildet. Ein verstärktes Signal kann dann mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinheit analy siert und es können hieraus entsprechende Schaltsignale generiert werden, welche externe Komponenten, beispielsweise Aktoren, geeignet schalten.When a core idea of the invention can be considered that already with exactly one detector can be checked, if such Diffraction pattern is present or not. This refers to the first claim alternative of claim 1. This is then light the zeroth diffraction order or undiffracted light faded or hidden. For example, an effective sensor for detecting thin Wires are provided, which in a bonding machine monitors a thin wire supplied there. A suitable cover is used to prevent undiffracted light or light of the first diffraction order from the photosensitive one Element, so keep away from the detector. So if a thin wire or a similar object is present in the laser beam and the laser beam thereby at least partially interrupted will be, diffraction spots on the free surface of the detector displayed. An amplified signal can then help the control and evaluation unit analyzes and can From this corresponding switching signals are generated, which external Switch components, such as actuators, suitable.
Gemäß einem weiteren Grundgedanken der vorliegenden Erfindung, auf welchem die zweite Alternative des Anspruchs 1 beruht, wird auch die Information, welche in dem ungebeugten Licht oder dem in nullter Ordnung gebeugten Licht liegt, zur Auswertung herangezogen. Dies kann mit einfachen Mitteln durch einen bezüglich des Beugungsmusters zentral positionierten Einzeldetektor erreicht werden. Im Vergleich zum Stand der Technik kann bei der Erfindung ein Nachweis, beispielsweise eines Bond-Drahts, mit erheblich einfacheren Mitteln erzielt werden.According to one Another basic idea of the present invention, on which the second alternative of claim 1, the information, which diffracted in the undiffracted light or the zeroth order Light lies, used for the evaluation. This can be done with simple Means by a centrally positioned with respect to the diffraction pattern Single detector can be achieved. Compared to the state of the art can in the invention, a proof, for example, a bonding wire, be achieved with significantly simpler means.
Die Erfindung ist aber nicht auf den Nachweis von dünnen Drähten oder Fäden beschränkt. Auch Kanten, beispielsweise von transparenten Objekten, generieren Beugungsmuster, die prinzipiell zum Nachweis solcher Kanten herangezogen werden können. Insbesondere für transparente Objekte ist ein Nachweis der Kante mit Hilfe eines konventionellen Transmissionsverfahrens schwierig, da die relative Intensitätsänderung des Lichts nach dessen Durchtritt durch den transparenten Körper nur klein ist. An der Kante jedoch wird in bekannter Weise das Licht gebeugt und hierbei sind die Signaländerungen erheblich größer, so dass ein Nachweis auf diese Weise deutlich vereinfacht wird. Weiterhin können auch Verunreinigungen in transparenten Materialien nachgewiesen werden. Beispielsweise erfolgt auch an kleinen Bläschen oder sonstigen Herstellungsdefekten eine Lichtbeugung der oben beschriebenen Art, woraus sich wiederum eine entsprechende leicht auswertbare Signaländerung ergibt.The However, the invention is not based on the detection of thin wires or threads restricted. Also edges, for example of transparent objects, generate diffraction patterns, which in principle to Detection of such edges can be used. Especially for transparent objects is proof of edge with Help of a conventional transmission method difficult because the relative intensity change of the light after whose passage through the transparent body is only small. At the edge, however, the light is diffracted in a known manner and Here, the signal changes are significantly larger, so that proof in this way is greatly simplified. Furthermore, impurities in transparent Materials are detected. For example, also takes place small bubbles or other manufacturing defects Diffraction of light of the type described above, which in turn results in a corresponding easily evaluable signal change results.
Als Lichtquelle kommen grundsätzlich bekannte Lichtquellen in Betracht. Besonders bevorzugt werden als Lichtquelle eine oder mehrere Laserdioden eingesetzt. Bei dem Detektor oder den Einzeldetektoren kann es sich zweckmäßig um Fotodioden oder sonstige Halbleiter-Fotodetektoren, beispielsweise CCD-Arrays handeln.When Light source come basically known light sources into consideration. Particularly preferred as a light source or used several laser diodes. At the detector or single detectors It may be useful to photodiodes or other Semiconductor photodetectors, such as CCD arrays act.
Die Steuer- und Auswerteeinheit kann durch einen Mikrocontroller gebildet oder Teil eines Mikrocontrollers sein. Ergänzend oder alternativ können auch programmierbare Logikkomponenten, zum Beispiel FPGAs, CPLDs, GALs, verwendet werden.The Control and evaluation unit can be formed by a microcontroller or part of a microcontroller. Complementary or alternative can also be programmable logic components, for example FPGAs, CPLDs, GALs.
Bei einer besonders bevorzugten Variante sind genau drei optische Einzeldetektoren vorhanden. Dabei kann ein Nachweis eines Drahts durch Auswertung eines Differenzsignals erfolgen. Hierbei wird der mittlere der Einzeldetektoren verwendet, um das un gebeugte Licht oder Licht nullter Beugungsordnung nachzuweisen, und mit den außen liegenden Einzeldetektoren wird Licht der ersten Beugungsordnung nachgewiesen. Demgemäß ist die Steuer- und Auswerteeinheit bevorzugt zum Bilden einer Differenz zwischen einem zur nullten Beugungsordnung und/oder zu ungebeugtem Licht gehörenden Messsignal und einem zu höheren Beugungsordnungen gehörenden Messsignal eingerichtet. Grundsätzlich kann die Steuer- und Auswerteeinheit auch zum Bilden eines Quotienten zwischen einem zur nullten Beugungsordnung und/oder zu ungebeugtem Licht gehörenden Messsignal und einem zu höheren Beugungsordnungen gehörenden Messsignal eingerichtet sein.at a particularly preferred variant are exactly three optical single detectors available. In this case, a proof of a wire by evaluation a difference signal. Here, the middle of the individual detectors used to diffract the un-diffracted light or zero-order light and the outside single detectors light of the first diffraction order is detected. Accordingly the control and evaluation unit preferably for forming a difference between a zeroth order of diffraction and / or unbent Light belonging measurement signal and one to higher Diffraction orders belonging to the measurement signal set up. in principle the control and evaluation unit can also be used to form a quotient between a zeroth order of diffraction and / or unbent Light belonging measurement signal and one to higher Be arranged diffraction orders belonging to the measurement signal.
Mit der hier beschriebenen Differenzmethode kann auch beispielsweise die Dicke eines Drahts kontrolliert und überwacht werden. Eine bestimmte Drahtdicke generiert ein bestimmtes Differenzsignal, welches eingelernt werden kann. Wenn sich die Dicke des Drahts ändert, also beispielsweise während eines Fertigungsprozesses zunimmt oder abnimmt, wird sich auch das Differenzsignal oder gegebenenfalls der Signalquotient ändern und solch eine Änderung kann leicht nachgewiesen werden.With The differential method described here may also be, for example the thickness of a wire is controlled and monitored. A certain wire thickness generates a certain difference signal, which can be taught. When the thickness of the wire changes, for example, during a manufacturing process increases or decreases, will also be the difference signal or possibly the signal quotient will change and such a change can be easily detected.
Bei einer weiteren bevorzugten einfachen Variante ist als Mittel zum Ausblenden der nullten Beugungsordnung und/oder von ungebeugtem Licht eine mechanische Blende vorhanden. Beispielsweise kann ein Fotodetektor im entsprechenden Bereich durch eine Lackschicht passiviert sein.In a further preferred simple variant, a mechanical diaphragm is present as means for fading out the zeroth diffraction order and / or unbent light. Beispielswei a photodetector can be passivated in the corresponding area by a lacquer layer.
Bei einem weiteren einfachen Beispiel ist der optische Detektor oder einer oder mehrere der optischen Detektoren aus zusammen geschalteten Detektorteilen aufgebaut. Das Mittel zum Ausblenden der nullten Beugungsordnung oder von ungebeugtem Licht wird hierbei insoweit realisiert, als am entsprechenden Ort keine aktive Detektorfläche vorhanden ist. Die Auswertung kann bei diesen Ausführungsbeispielen vereinfacht werden, da weniger Messsignale ausgewertet und verarbeitet werden müssen. Beispielsweise können bei der Variante mit drei Einzeldetektoren die beiden äußeren Detektoren zusammengeschaltet und somit als Detektorteile eines einzigen Detektors angesehen werden. Für diese Variante sind dann nur zwei Signale, nämlich das Messsignal des innen liegenden Einzeldetektors und das kumulierte Messsignal der außen liegenden Einzeldetektoren, auszuwerten.at Another simple example is the optical detector or one or more of the optical detectors of interconnected Constructed detector parts. The means to hide the zeroth Diffraction order or unbieugtem light is hereby insofar realized than at the corresponding location no active detector surface is available. The evaluation can in these embodiments be simplified because fewer measurement signals evaluated and processed Need to become. For example, in the variant with three single detectors, the two outer detectors interconnected and thus be considered as detector parts of a single detector. For this variant, then only two signals, namely the measurement signal of the internal single detector and the cumulative Measurement signal of the external single detectors to evaluate.
Das Beugungsmuster erstreckt sich beispielsweise bei einem Draht in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Drahts. Damit ein Draht oder ein Faden auch dann noch zuverlässig nachgewiesen werden kann, wenn der Draht oder der Faden seine Position gegenüber dem erfindungsgemäßen Sensor geringfügig ändert, insbesondere verkippt, ist es zweckmäßig, wenn der Detektor eine Detektorfläche aufweist, deren Breite im Bereich des Mittels zum Ausblenden von Licht der nullten Beugungsordnung am Kleinsten ist und in Richtung von Auftreffpunkten von Licht höherer Beugungsordnungen zunehmend größer wird. Beispielsweise kann die Detektorfläche eine taillierte Form aufweisen, wobei sich die Taille im Bereich der Blende oder des sonstigen Ausblendmittels befindet. Für die Anspruchsalternative mit mehreren Einzeldetektoren ist im Hinblick auf den vorgenannten Gesichtspunkt bevorzugt, wenn die Einzeldetektoren zum Nachweis von Licht aus höheren Beugungsordnungen jeweils die Form von Kreisringsegmenten aufweisen.The Diffraction pattern extends, for example, with a wire in a direction substantially perpendicular to the direction of the wire. So that a wire or a thread is still reliably detected can be when the wire or thread is facing its position slightly changes the sensor according to the invention, in particular tilted, it is appropriate if the detector has a detector surface whose width in the region of the means for hiding zero-order diffraction light is smallest and higher in the direction of impinges of light Diffraction orders become increasingly larger. For example the detector surface may have a waisted shape, with the waist in the area of the aperture or other Ausblendmittels located. For the claim alternative with several single detectors is preferred in view of the above aspect, if the single detectors to detect light from higher Diffraction orders each having the form of circular ring segments.
Eine Positionierung des erfindungsgemäßen Sensors bezüglich eines nachzuweisenden oder zu überwachenden Drahts oder Fadens ist besonders einfach möglich, wenn der Sensor in einem gabel- oder U-förmigen Gehäuse untergebracht ist. An den Enden der Schenkel sind dann die Lichtquelle beziehungsweise die Detektoreinheit untergebracht.A Positioning of the sensor according to the invention a wire to be detected or monitored or Threading is particularly easy when the sensor is in housed a forked or U-shaped housing is. At the ends of the legs are then the light source or housed the detector unit.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Lichtquelle und die Detektoreinheit mechanisch entkoppelt. Beispielsweise können diese Komponenten in mechanisch entkoppelten oder separaten Gehäuseteilen untergebracht sein. Störungen, die durch mechanische Kopplung der Sende- mit der Empfängereinheit übertragen werden, können auf diese Weise reduziert werden. Solche Gehäuse werden auch als Satellitengehäuse bezeichnet.at Another particularly preferred embodiment is the light source and the detector unit mechanically decoupled. For example, you can these components in mechanically decoupled or separate housing parts be housed. Disturbances caused by mechanical coupling transmit with the receiver unit can be reduced in this way. Such Housings are also referred to as satellite housing.
Die Funktionalität des erfindungsgemäßen Sensors wird weiter erhöht, wenn eine optische Anzeige, insbesondere eine Mehrzahl von verschiedenfarbigen Leuchtdioden, zum Signalisieren von Betriebs- und/oder Schaltzuständen an einen Benutzer vorhanden ist. Beispielsweise können drei Leuchtdioden vorhanden sein, wobei eine grüne Leuchtdiode das ordnungsgemäße Vorhandensein einer Spannungsversorgung und eine rote Leuchtdiode eine Störung signalisiert und wobei eine gelbe Leuchtdiode leuchtet, wenn ein Objekt, beispielsweise ein Draht, im Nachweisbereich erkannt wurde.The Functionality of the sensor according to the invention is further increased when a visual display, in particular a plurality of differently colored LEDs, for signaling of operating and / or switching states available to a user is. For example, three light emitting diodes may be present be a green LED the proper Presence of a power supply and a red LED indicates a fault and where a yellow LED lights when an object, such as a wire, in the detection area was detected.
Ergänzend oder alternativ hierzu kann auch eine Einrichtung zum akustischen Signalisieren von Betriebs- und/oder Schaltzuständen an einen Benutzer vorhanden sein.additional or alternatively, a device for acoustic Signaling of operating and / or switching states a user exist.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren erläutert.Further Advantages and features of the present invention will be described below explained with reference to the accompanying schematic figures.
Hierin zeigt:Here in shows:
Ein
erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Sensors
Im
gezeigten Beispiel wird der erfindungsgemäße Sensor
Bevor
die Arbeitsweise des Sensors
Wenn in einen Strahlengang, mit welchem ein Schirm beleuchtet wird, ein lichtundurchlässiges Objekt eingeführt wird, erscheinen auf dem Schirm helle und dunkle Bereiche. Die Intensität der Beleuchtung an jedem hellen oder dunklen Punkt des Schirms ist proportional zum Amplitudenquadrat der einfallenden Lichtwelle an diesem Punkt. Die genannten hellen und dunklen Bereiche entstehen durch Beugung, deren grundlegende Phänomene auf Interferenz und dem Superpositionsprinzip beruhen.If in a beam path with which a screen is illuminated, a opaque object is introduced appear on the screen bright and dark areas. The intensity the lighting is at any bright or dark point of the screen proportional to the amplitude square of the incident light wave this point. The mentioned light and dark areas are created by Diffraction, whose fundamental phenomena on interference and based on the superposition principle.
Beugung
tritt immer dann auf, wenn eine Wellenfront einen Randbereich eines
Hindernisses im Strahlengang passiert. Dies kann man sich wie folgt
klar machen. Indem die Wellenfront den Randbereich passiert, treten
aus einer kleinen Umgebung in der Nähe des Randbereich
sekundäre Kugelwellen aus. In
Hierzu werden zwei Extrembeispiele betrachtet. Bei bestimmten Punkten addiert sich ein Wellenberg auf einen weiteren Wellenberg oder ein Wellental addiert sich zu einem weiteren Wellental, woraus eine insgesamt größere Amplitude, die positiv oder negativ sein kann, resultiert. Die Lichtintensität ist an diesen Punkten hoch, da die Lichtintensität durch das Amplitudenquadrat gegeben ist. Dieser Fall wird als konstruktive Interferenz bezeichnet. Bei bestimmten anderen Punkten addiert sich ein Wellenberg zu einem Wellental, woraus eine kleinere Amplitude entsteht, die grundsätzlich auch nahe oder gleich Null sein kann. Die Lichtintensität an diesem Punkt ist demgemäß fast Null. Dieser Fall wird als destruktive Interferenz bezeichnet. Alle anderen Interferenzeffekte bewegen sich zwischen diesen beiden Extremen. Eine direkte Konsequenz des Superpositions- oder Überlagerungsprinzips ist, dass die zu beobachtende Intensität des gebeugten Lichts, welche auf einen Schirm fällt, helle Bereiche, die durch konstruktive Interferenz verursacht sind, und außerdem dunkle, durch destruktive Interferenz bewirkte Bereiche oder Bänder aufweist.For this Two extreme examples are considered. Added at certain points a wave mountain on another wave mountain or a wave valley adds up to another wave trough, from which a total greater amplitude, which can be positive or negative can, results. The light intensity is at these points high, since the light intensity is due to the amplitude square given is. This case is called constructive interference. At certain other points, a wave crest adds up to one Wellental, from which a smaller amplitude arises, which basically can also be close to or equal to zero. The light intensity at this point is therefore almost zero. This Case is called destructive interference. All other interference effects move between these two extremes. A direct consequence of the superposition or overlay principle is that the observed intensity of the diffracted light, which on a screen falls, bright areas that by constructive Interference is caused, as well as dark, through destructive interference has affected areas or bands.
In
einem realen Beugungsexperiment weichen die Winkelpositionen der
hellen und dunklen Streifen etwas von der einfachen Erwartung ab.
Das reale Interferenzmuster entsteht aufgrund einer Superposition
von Kugelwellen von allen Punkten außerhalb des Hindernisses
und nicht nur aus einer kleinen Umgebung des Randbereichs. Die relative Position
und Verteilung dieser hellen und dunklen Bereiche können
berechnet werden und hängen ab von der Wellenlänge λ des
verwendeten Lichts, der Dimension des Hindernisses und dem Abstand
L des Schirms von dem beugenden Hindernis. Dies ist in
Es
wird nun die Arbeitsweise des in
Wenn
der Draht
Details
des Detektors
Der
Vorteil dieses Verfahrens ist, dass auch ein Draht mit sehr kleinem
Durchmesser nachgewiesen werden kann. Der Sensor
Ein
zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Sensors wird mit Bezug auf die
Äquivalente Komponenten sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.equivalent Components are provided with the same reference numerals in all figures.
Der
in den
Im
gezeigten Beispiel sind die Einzeldetektoren
Die
Funktionsweise des in
Wenn
sich, wie in
Auch
dieses Verfahren funktioniert gut für dünne Drähte.
Es kann jedoch auch angewendet werden, um dickere Drähte
nachzuweisen. In diesem Fall ist das Beugungsmuster aufgrund der
Anwesenheit des Drahts im Strahlengang vergleichsweise schwä cher.
Das ungebeugte Licht wird aber teilweise durch den Draht selbst
abgeblockt. Abhängig von der konkreten Position des Drahts
würde dann das Signal des mittigen Detektors
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiger Sensor bereitgestellt, mit welchen insbesondere dünne Drähte nachgewiesen werden können. Beispielsweise werden die erfindungsgemäßen Sensoren eingesetzt, um ein unbeabsichtigtes Abreißen oder einen Fehler beim Zuführen des Drahts zu einem Fertigungsautomat zu überwachen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Bonding-Maschinen, welche eingesetzt werden, um miniaturisierte elektronische Elemente, wie integrierte Schaltkreise oder magnetische Schreib/Lese-Köpfe, wie sie in Festplatten eingesetzt werden, zu kontaktieren.With the present invention provides a novel sensor, with which in particular thin wires detected can be. For example, the inventive Sensors used to prevent accidental tearing or an error when feeding the wire to a production machine to monitor. In particular, the invention relates on bonding machines which are used to miniaturized electronic Elements, such as integrated circuits or magnetic read / write heads, as they are used in hard drives to contact.
Anstelle der Strahleneigenschaften des Lichts wird hier die Beugung des Lichts an dem Objekt, beispielsweise dem dünnen Draht, ausgenutzt, die immer dann auftritt, wenn eine Wellenfront einen Wandbereich eines Hindernisses im Strahlengang passiert. Die hierbei festgestellten Signaländerungen sind hervorragend zum Nachweis kleiner Objekte geeignet.Instead of The radiation properties of light here become the diffraction of the light exploited on the object, such as the thin wire, the always occurs when a wavefront is a wall area of a Obstacle in the beam path happens. The hereby stated Signal changes are excellent for detecting smaller Suitable objects.
Vorstehend wurde demgemäß insbesondere ein Sensor für dünne Drähte beruhend auf dem Prinzip der Lichtbeugung offenbart, der ein Schalt- oder Alarmsignal bereitstellt, wenn ein Draht oder ein anderes nachzuweisendes Objekt nicht mehr vorhanden ist, sei es durch Abriss oder durch eine Fehlzuführung. Der Sensor besteht in einem Ausführungsbeispiel aus einem Laserkopf, einem elektronischen Nachweismodul und einer Steuereinheit. Der von der Steuereinheit angetriebene Laserkopf generiert einen Laserstrahl, dessen Fokus auf eine undurchsichtige Blende oder Abdeckung oder einen zentralen Einzeldetektor fällt.above Accordingly, in particular a sensor for thin wires based on the principle of light diffraction discloses that provides a switching or alarm signal when a Wire or other object to be detected no longer exists whether through demolition or misdirection. The sensor consists in one embodiment of a Laser head, an electronic detection module and a control unit. The laser head driven by the control unit generates one Laser beam whose focus is on an opaque aperture or cover or a central single detector falls.
Mögliche Anwendungen dieses Sensors umfassen den Kantennachweis von transparenten Objekten, den Nachweis von Verunreinigungen in transparenten Materialien und eine Dickenkontrolle von Materialien mit dem vorbeschriebenen Differenzmodul.Possible Applications of this sensor include edge detection of transparent ones Objects, the detection of impurities in transparent materials and a thickness control of materials with the above Difference module.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013020948A1 (en) | 2011-08-09 | 2013-02-14 | Tyco Electronics Amp Gmbh | Electric contact spring, electric spring contact device as well as electric contact zone |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3804529A (en) * | 1973-01-24 | 1974-04-16 | Gen Electric | Detection by laser diffraction of filament coils wound on a mandrel |
| JPH028152A (en) | 1988-06-27 | 1990-01-11 | Toray Ind Inc | Stopping device for rotation of winder |
| JPH05162666A (en) | 1991-12-15 | 1993-06-29 | Bridgestone Corp | Core metal for rubber crawler |
| JPH07167627A (en) | 1993-12-16 | 1995-07-04 | Ono Sokki Co Ltd | External dimension abnormality detection device |
| DE19626187A1 (en) * | 1996-06-29 | 1998-01-02 | Kjm Ges Fuer Optoelektronische | Method and arrangement for the detection of objects |
| US6179197B1 (en) | 1998-06-16 | 2001-01-30 | Kulicke & Soffa Investments Inc. | Missing wire detector |
| US6278409B1 (en) | 1998-03-11 | 2001-08-21 | Marc Zuta | Wire detection system and method |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60157066A (en) * | 1984-01-27 | 1985-08-17 | Omron Tateisi Electronics Co | Photoelectric switch for detecting yarn-like material |
| DD241643A1 (en) * | 1985-10-09 | 1986-12-17 | Narva Rosa Luxemburg K | MEASURING METHOD AND DEVICE FOR TOUCH-FREE DIAMETER DETERMINATION DUENNER WIRE |
| JPH01134245U (en) * | 1988-03-09 | 1989-09-13 | ||
| JPH02145940A (en) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Horiba Ltd | Diffracted light detector for laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus |
| US5015867A (en) * | 1989-08-30 | 1991-05-14 | Ppg Industries, Inc. | Apparatus and methods for measuring the diameter of a moving elongated material |
| JP2989380B2 (en) * | 1992-07-07 | 1999-12-13 | 株式会社小野測器 | Diffracted light detector |
| JPH0627042A (en) * | 1992-07-07 | 1994-02-04 | Ono Sokki Co Ltd | Diffracted light detector |
| DE10251350B4 (en) * | 2002-11-05 | 2006-07-20 | Leuze Electronic Gmbh & Co Kg | Optical sensor |
-
2008
- 2008-01-29 DE DE200820001018 patent/DE202008001018U1/en not_active Expired - Lifetime
-
2009
- 2009-01-26 WO PCT/EP2009/000474 patent/WO2009095193A1/en not_active Ceased
- 2009-02-02 TW TW98103185A patent/TW201000880A/en unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3804529A (en) * | 1973-01-24 | 1974-04-16 | Gen Electric | Detection by laser diffraction of filament coils wound on a mandrel |
| JPH028152A (en) | 1988-06-27 | 1990-01-11 | Toray Ind Inc | Stopping device for rotation of winder |
| JPH05162666A (en) | 1991-12-15 | 1993-06-29 | Bridgestone Corp | Core metal for rubber crawler |
| JPH07167627A (en) | 1993-12-16 | 1995-07-04 | Ono Sokki Co Ltd | External dimension abnormality detection device |
| DE19626187A1 (en) * | 1996-06-29 | 1998-01-02 | Kjm Ges Fuer Optoelektronische | Method and arrangement for the detection of objects |
| US6278409B1 (en) | 1998-03-11 | 2001-08-21 | Marc Zuta | Wire detection system and method |
| US6179197B1 (en) | 1998-06-16 | 2001-01-30 | Kulicke & Soffa Investments Inc. | Missing wire detector |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013020948A1 (en) | 2011-08-09 | 2013-02-14 | Tyco Electronics Amp Gmbh | Electric contact spring, electric spring contact device as well as electric contact zone |
| DE102011080645A1 (en) | 2011-08-09 | 2013-02-14 | Tyco Electronics Amp Gmbh | ELECTRIC CONTACT SPRING, ELECTRIC SPRING CONTACT DEVICE AND ELECTRIC CONTACT ZONE |
| US9184529B2 (en) | 2011-08-09 | 2015-11-10 | Tyco Electronics Amp Gmbh | Electric contact spring, electric spring contact device as well as electric contact zone |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| TW201000880A (en) | 2010-01-01 |
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