Kanten mit optischen Eigenschaften dürfen oft keine Ausbrüche aufweisen. Bei Wischern und anderen Gummileisten sowie bei Dichtringen hängt die Wisch-bzw.. Dichtfunktion ebenfalls von der Kantenschärfe und deren Freiheit von Ausbrüchen oder Unre- gelmäßigkeiten ab.

Es sind bereits Arbeiten bekannt, die sich mit optischen Me- thoden für die Messung der Schärfe von Schneidkanten befassen (Tang, W. : Optische Messung der Kantenschärfe von Schneidwerk- zeugen, Dissertation Universität Kaiserslautern, 1990). Im Rahmen von Forschungsprojekten sind aus den hier gewonnenen Erkenntnissen Messgeräte zur Bestimmung der Kantenschärfe entstanden und veröffentlicht worden. Optische Messgeräte zur Bestimmung der Kantenposition sind kommerziell erhältlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zuverlässige Möglichkeit der Bestimmung von Ei- genschaften von Kanten, insbesondere von Schneidkanten, zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung des Radi- us, der Schärfe oder der Form von Kanten, insbesondere von Schneidkanten, oder das Vorhandensein von Ausbrüchen oder dergleichen gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Beleuchtungsstrahl auf die Kante gerichtet und die von ihr re- flektierte Strahlungsleistung gemessen und daraus der Radius, die Schärfe, die Form der Kante oder das Vorhandensein oder die Größe von Ausbrüchen oder Verschleißmarken bestimmt wird.

Ist die Kante stumpf, weist also einen großen Radius auf, so wird das auf der Kante auftreffende Licht stark gestreut, das heißt die von der Kante reflektierte Strahlungsleistung ist hoch. Je geringer also die reflektierte Strahlungsleistung, desto schärfer muss die Kante sein. Auch durch Ausbrüche in der Kante entstehen veränderte Streuungen des Beleuchtungs- strahls. Auch solche Ausbrüche können also durch die Messung der von der Kante reflektierten Strahlungsleistung detektiert werden. Insbesondere werden dabei Abweichungen von der mitt- leren Strahlungsleistung herangezogen. Vorzugsweise kann zur Bestimmung der Kanteneigenschaften die in Einstrahlrichtung sowie in einem gewissen Winkel um diese Richtung herum von der Kante zurückreflektierte Strahlungsleistung gemessen werden.

Dabei lässt sich das reflektierte Streulicht mittels eines Strahlteilers aus dem die Kante beleuchtenden Strahlengang auskoppeln.

Um einen möglichst kleinen Beleuchtungsstrahldurchmesser zu erzielen, was insbesondere bei scharfen Kanten vorteilhaft ist, kann der Beleuchtungsstrahl durch eine Fokussiereinrich- tung auf die Kante gerichtet werden. Das reflektierte Streu- licht lässt sich dann durch dieselbe Fokussiereinrichtung, durch die auch der Beleuchtungsstrahl passiert, wieder aufneh- men und abbilden. Selbstverständlich kann das reflektierte Streulicht jedoch auch durch eine separate Abbildungseinrich- tung aufgenommen werden.

In der Regel reicht die Bestimmung der Kantenschärfe oder Kantenform an einzelnen ausgewählten Messpunkten der Schneid- kante, die besonderen Beanspruchungen ausgesetzt sind, aus, um auf die Form und Schärfe der gesamten Kante schließen zu kön- nen. Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen die Kante in ihrem gesamten Verlauf auf ihre Schärfe und Form bzw. auf Ausbrüche hin untersucht werden muss. In einem solchen Fall kann der Beleuchtungsstrahl relativ zur Kante derart bewegt werden, dass er sie der Länge nach überstreicht.

Die Intensität des Beleuchtungsstrahls ist nicht über seinen gesamten Durchmesser konstant. Für eine hohe Genauigkeit der Messung ist es daher von Vorteil, den Strahl so auf die Kante zu richten, dass das Intensitätsmaximum auf der Schneide zu liegen kommt und das vom Intensitätsmaximum des Beleuchtungs- strahls zurückreflektierte Streulicht auszuwerten. Das Inten- sitätsmaximum liegt in der Regel in der Strahlmitte.

Die Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Ver- fahrens zur Bestimmung des Radius, der Schärfe oder der Form von Kanten ist gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, einen Detektor zur Aufnahme des von der Kante reflektierten Licht- anteils und Messung seiner Strahlungsleistung und durch eine Auswerteeinrichtung. Außerdem kann sie eine Fokussiereinrich- tung zur Bündelung des Beleuchtungsstrahls auf die Kante und/- oder zur Aufnahme des Streulichts sowie einen Strahlteiler aufweisen.

Der Detektor kann ebenfalls auf verschiedene Weise ausgestal- tet sein. Er kann beispielsweise eine oder mehrere Fotodioden aufweisen.

Bei einer anderen Ausgestaltung kann er eine Vier-Quadranten- Fotodiode, einen Sekundärelektronenvervielfacher, eine Avalan- che-Fotodiode, eine Pin-Diode oder eine Diodenzeile aufweisen.

Es ist auch möglich, den Detektor mit einem CCD-Chip oder einem anderen Pixelmatrix-Fotodetektor auszurüsten.

Zur Anpassung an unterschiedliche geometrische Gegegenheiten kann der Detektor vorzugsweise verstellbar in der Vorrichtung angeordnet sein. Als Lichtquelle lässt sich ein Laser oder auch eine andere, annähernd punktförmige Lichtquelle einset- zen. Um eine Verfolgung der Kante zu ermöglichen, kann die Lichtquelle und/oder die Kante verfahrbar und/oder verdrehbar und/oder verschwenkbar angeordnet sein. Die Vorrichtung lässt sich dann beispielsweise zur Überwachung der Kantenschärfe von Kreismessern oder von linearen Schneidkanten einsetzen. Die Überwachung kann dabei während des laufenden Betriebs von Kreismessern oder rotierenden Umformwerkzeugen stattfinden.

Auch die Überwachung von Sägebändern, Kreissägen, Hobel-und Fräswerkzeugen ist mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Durchmesser des Be- leuchtungsstrahls oder des Fokusflecks im Strahlengang nach der Fokussiereinrichtung variierbar sind. Dadurch lassen sich die Messbedingungen optimal an die Form der Kante anpassen.

Die Auswerteeinrichtung kann in Abhängigkeit von den Messsi- gnalen des Detektors auch die Relativbewegung von Lichtquelle und Kante und/oder den Abstand von Lichtquelle und Kante und/- oder die Verstellung des Strahldurchmessers steuern. Dadurch ist eine vollautomatische Nachführung der Vorrichtungsparame- ter insbesondere bei Abtastung einer Kante über ihre gesamte Länge hinweg möglich.

Um eine Störung der Regelung der Intensität der Lichtquelle durch das von der Kante zurückreflektierte Licht zu verhin- dern, kann ein weiterer Detektor zur Regelung der Strahlungs- leistung der Lichtquelle an geeigneter Stelle vorgesehen sein.

Er wird dann vor allem vom von der Lichtquelle ausgehenden Licht beleuchtet und nicht oder nur geringfügig vom Steulicht von der Kante.

Außerdem kann vor dem Detektor für die von der Kante reflek- tierte Strahlungsleistung eine Blende angeordnet sein, die Licht, das nicht von der Schneidkante kommt, ausblendet.

Für die Herstellung der Vorrichtung ist es außerdem von Vor- teil, wenn sie modular aufgebaut ist und dabei mindestens ein Lasermodul, ein Objektivmodul und ein Detektormodul aufweist.

Zusätzlich kann auch ein Strahlteilermodul und ein Intensi- tätsmodul zur Regelung der Intensität der Laserdiode vorgese- hen sein.

Im Objektivmodul kann bevorzugt beispielsweise ein Mikroskop- objektiv oder ein anderes korrigiertes System zur Erzeugung von sehr kleinen Fokusflecken und guter Abbildung der Schneide angeordnet sein. Es können auch eine oder mehrere asphärische Linsen eingesetzt werden.

Das Detektionsmodul enthält vorzugsweise eine Fokussierein- richtung, eine Blende und mindestens einen Fotodetektor.

Im Lasermodul kann eine Korrekturzylinderlinse oder eine An- ordnung aus einem oder mehreren Prismen der Laserdiode nachge- schaltet sein, um den meist leicht elliptischen Durchmesser des Laserdiodenstrahls wieder in eine Kreisform zu korrigie- ren.

Ist ein Strahlteilermodul vorgesehen, so kann dieses zum Bei- spiel einen Strahlteilerwürfel, eine Strahlteilerplatte oder eine Strahlteilerfolie aufweisen. Das Strahlteilermodul stellt bei einer Bauform der Vorrichtung, bei der das reflektierte Licht durch das Objektivmodul wieder aufgenommen wird, das zentrale Modul dar, an dem die anderen Module bevorzugt befe- stigt werden.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung näher beschrie- ben.

Es zeigen.

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Schärfe einer Schneid- kante ; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vier-Quadran- ten-Fotodiode zur Detektion einer vertikalen Kan- te ; Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Vier-Quadranten-Fotodiode zur Detektion einer ho- rizontalen Kante ; Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Vier-Quadranten-Fotodiode zur Detektion einer schräg zum Detektor verlaufenden Kante. Mit der optischen Anordnung gemäß Fig. 1 zur Vermessung der Kantenform, insbesondere des Kantenradius, der mit der Kanten- schärfe in Verbindung gebracht werden kann, können außerdem Fasen, Ausbrüche und Verschleißmarken erkannt werden. Dabei entsteht ein Messergebnis, das nicht explizit die geometri- schen Verhältnisse beschreibt, sondern das die geometrischen Verhältnisse in ein eindimensionales Messergebnis abbildet, sodass dieses einen verfahrensspezifischen Wert für die Kan- tenform darstellt. Dessen Interpretation ist durch Kalibration mit Werkstücken mit bekannten Eigenschaften oder durch theore- tische Berechnung der Anordnung möglich.

Die Anordnung weist mindestens eine Lichtquelle 4 mit einem Kollimator oder einem Laser oder eine Strahlfokussierung, einen Strahlteilerspiegel 7, eine Linse oder eine andere fo- kussierende Anordnung 8, zum Beispiel Fresnel-Linsen, Hohl- spiegel oder holografische Linsen, wodurch auch die Strahl- richtung geändert werden kann, sowie einen lichtempfindlichen Wandler 11 auf. Der Wandler 11 kann zum Beispiel eine einfache Fotodiode, eine Vier-Quadranten-Fotodiode oder eine Fotodiode mit mehr als vier voneinander unabhängigen lichtempfindlichen Messflächen oder einen CCD-Chip aufweisen. Diese Bauteile können auch als Fototransistor oder Fotowiderstand ausgeführt sein. Es kann auch ein Sekundärelektronenvervielfacher oder ein anderer hochempfindlicher Photonendetektor verwendet wer- den.

Das aus der Lichtquelle 4 austretende Licht wird kollimiert.

Durch die anschließende Fokussierung kann der Strahl vor Er- reichen des Strahlteilers 7 einen Fokuspunkt 12 durchlaufen.

In diesen Fokuspunkt 12 kann optional eine Pinhole 6 einge- bracht werden, die die nicht ausreichend kollimierten Anteile aus dem Strahl eliminiert. Mit einer optional anzubringenden Blende 5 kann davon unabhängig die Apertur verringert werden.

Der Strahl fällt dann auf den Strahlteiler 7. Der durchtreten- de Strahl fällt auf die Linse 8 oder eine andere fokussierende Einrichtung, während der vom Strahlteilerspiegel 7 abgelenkte Anteil 13 auf eine absorbierende, schwarze Oberfläche 18 ge- lenkt oder aus der Messapparatur ausgekoppelt wird. Wenn ein separater Detektor für die Regelung der Strahlungsleistung der Lichtquelle verwendet wird, so wird dieser vorzugsweise von diesem Strahl beleuchtet. Der durch die Linse 8 fokussierte Strahl fällt dann auf die zu vermessende Kante 9. Der Ein- fallswinkel des Strahls muss dabei nicht zwingend in der win- kelhalbierenden Ebene der die Kante bildenden Ebenen liegen.

Die beleuchtete Stelle sendet Streulicht aus, das von der Linse 8 oder einer anderen fokussierenden Einrichtung aufge- fangen und auf den Strahlteiler 7 gelenkt wird. Es ist von Vorteil, wenn sich die Kante 9 in Beleuchtungsrichtung hinter dem Fokuspunkt der Fokussiereinrichtung 8 befindet, da hier keine reelle Abbildung der Kante entsteht. Eine Messung ist jedoch auch möglich, wenn die Fokussierung mäßig ist. Ein Teil des reflektierten Lichts durchtritt den Strahlteiler 7 ohne Reflexion an ihm und ist für die Messung verloren. Wenn die Kante 9 vor dem Fokuspunkt der Fokussiereinrichtung 8 angeord- net ist, kann eine zusätzliche Fokussiereinrichtung 14 in den Strahlengang nach dem Strahlteiler 7 gesetzt werden und so für eine Abbildung auf dem Detektor 11 sorgen. Der abgelenkte Teil des Strahls fällt auf einen optional angebrachten Bandpass- filter 10, der auf die Wellenlänge der Lichtquelle abgestimmt ist. Dadurch wird Licht anderer Wellenlänge reflektiert oder absorbiert und Fremdlichtstörungen auf dem Detektor 11 hinter dem Bandpassfilter 10 verringert. Der Detektor 11 kann als einzelne Fotodiode oder als Empfänger mit lateral getrennten fotoempfindlichen Flächen aufgebaut sein. Der Empfänger liegt in oder in der Nähe der Bildebene der Abbildung der beleuchte- ten Stelle der Kante 9, sodass die mehr oder minder scharfe Abbildung der Kante 9 auf der oder den fotoempfindlichen Flä- chen zu liegen kommt.

Der Effekt, der für die verfahrensspezifische Messung der Kantenform genutzt wird, besteht darin, dass von einer stump- fen Kante 9, einer Fase oder einem Ausbruch mehr Streulicht reflektiert wird als von einer scharfen Kante. Eine stumpfe Kante hat einen größeren Kantenradius als eine scharfe Kante.

Die Fläche der Kante, die sich dem einfallenden Licht senk- recht oder mit geringem Winkel geneigt entgegenstellt, ist bei einem größeren Kantenradius größer, weshalb ein größerer Lichtstrom reflektiert wird. Bei einem Ausbruch zeigt sich ein ähnliches Verhalten. Verschleißmarken weichen üblicherweise in ihrem Winkel vom Winkel der Fläche, auf der sie sich befinden, ab. Dadurch kann das Messgerät so angeordnet werden, dass im Wesentlichen nur die Reflexion von der Verschleißmarke vom Messgerät wieder aufgenommen wird. Dann wird die einfallende Strahlungsleistung von der Größe der Verschleißmarke bestimmt.

Die auf dem Detektor 11 einfallende Strahlungsleistung wird daher als Maß für die Kantenschärfe bzw. das Vorhandensein einer Fase, Rundung, eines Ausbruchs oder einer Verschleißmar- ke herangezogen.

Mit der bisher beschriebenen Einrichtung kann ein Punkt einer Kante 9 vermessen werden. Da jedoch häufig Ausbrüche vorhanden sind, ist es sinnvoll, die Kante 9 abzutasten, indem die opti- sche Messeinrichtung der Kante 9 nachgeführt wird. Dazu wird sie relativ zur Kante lateral beweglich befestigt und die Messeinrichtung oder die Kante 9 bewegt.

Eine Möglichkeit, die Nachführung zu erreichen, ist es, die Kante 9 auf eine Vier-Quadranten-Diode 100 (Fig. 2 bis 4) oder einen anderen Detektor 11 mit mehreren voneinander unabhängi- gen fotoempfindlichen Messflächen abzubilden. Wird nun die optische Messanordnung verschoben, so verschiebt sich auch die Abbildung 9'der Kante 9 auf dem Detektor 11. Voraussetzung für die Messbarkeit dieses Vorganges ist es, dass die Abbil- dung des relevanten Teils der Kante 9 den Detektor 11 maximal vollständig ausleuchtet. Dann kann bei Verschiebung der Kante 9 relativ zur Messeinheit vom Detektor 11 eine Verschiebung der Abbildung 9'der Kante 9 gemessen werden. Anhand der Reak- tion der einzelnen fotoempfindlichen Flächen 101,102,103 und 104 kann festgestellt werden, in welcher Richtung bezüglich der Bewegungsrichtung des optischen Messkopfs die Schneidkante 9 verläuft.

Die Bewegung kann entlang oder quer zur Kante 9 stattfinden (Fig. 2, Fig. 3) oder eine Kombination dieser beiden Fälle sein (Fig. 4). Die Größe der beleuchteten Stelle auf der und um die Kante 9 wird durch die Blende 5 oder mittels Verändern des Abstandes von der Linse 8 so eingestellt, dass die Kante 9 auf diesem Stück als annähernd gerade betrachtet werden kann. Die Zuordnung zwischen der Bewegungsrichtung der Abbil- dung 9'der Kante 9 auf dem Detektor 11,100 und den Quadran- ten 101,102,103 und 104 ergibt sich aus deren lateraler Orientierung und der relativen Bewegungsrichtung des Messkop- fes bezüglich der Kante 9.

Wenn gemäß Fig. 2 die Abbildung 9'der Kante 9 auf der Foto- diode 100 liegt und die Relativbewegung des Messkopfs quer zur Kante 9 stattfindet, so bewegt sich die Abbildung von den Quadranten 102 und 103 auf die Quadranten 101 und 104 und umgekehrt, wenn die Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist.

Wenn die Kante 9 bezüglich des Messkopfs um 90 ° verdreht ist, so verdreht sich auch die Abbildung 9'auf der Vier-Quadran- ten-Fotodiode 100 um 90 ° (Fig. 3). Die Abbildung bewegt sich dann von den Quadranten 101 und 102 auf die Quadranten 103 und 104 bzw. umgekehrt bei umgekehrter Bewegungsrichtung. Wenn die Abbildung 9'der Kante schräg zu den Quadranten 101,102,103 und 104 orientiert ist, so bedeutet dies eine Kombination der beiden vorher beschriebenen Fälle, wobei die Abbildung der Kante 9'schräg über den Quadranten 101,102,103,104 liegt (Fig. 4). Besondere Bedeutung hat dabei die Form der fotoemp- findlichen Flächen. Besonders vorteilhaft ist eine kreisrunde Gesamtform der Anordnung der Flächen, weil damit die Länge einer abgebildeten Kante 9'annähernd von ihrer Winkellage zum Detektor unabhängig ist, solange sie in der Nähe des Mittel- punkts der vier Quadranten 101,102,103,104 verläuft. Die Winkellage der Abbildung der Kante 9'muss dann nicht kompen- siert werden. Dies ist zum Beispiel bei quadratischen Flächen erforderlich.

Die Erkennung der Bewegung der Abbildung der Kante 9'lässt sich realisieren, indem die Messwerte jeweils zweier benach- barter Quadranten 101,102,103,104 addiert und diese beiden Summen voneinander subtrahiert werden. Dies stellt einen Wert für die Verschiebung quer zu den Quadranten 101,102,103, 104, deren Messergebnisse addiert wurden, dar. Durch zweifache Ausführung dieses Vorgehens bezüglich der zwei lateralen Hauptrichtungen kann eine beliebige laterale Querbewegung der Kante 9 in die Hauptrichtungen der Quadranten 101,102,103, 104 aufgespalten werden. Besonders vorteilhaft ist es, diesen Wert außerdem durch die Summe aller vier Messwerte zu dividie- ren, da die so errechnete Größe für die Abweichung von der Intensität der Abbildung 9'unabhängig wird. Die Erkennung der Querbewegung ist damit für scharfe und stumpfe Kanten iden- tisch.

Man erhält dadurch Werte, die von der lateralen Winkellage der Quadranten 101,102,103,104 in Bezug auf die Hauptbewegungs- richtungen der Kantenverfolgung abhängig sind. Durch Verdrehen der Diode lässt sich deshalb die Richtung der Bewegungsachsen mit der Richtung der Bewegungsachsen in Übereinstimmung brin- gen, wenn diese in demselben Winkel zueinander stehen wie die Quadranten 101,102,103,104 der Diode 100. Dies vereinfacht die weitere Regelung, da so eine rechnerische Winkelkorrektur entfallen kann, die außerdem den Verdrehwinkel zwischen Diode 100 und Bewegungsrichtung der Abbildung 9'der Kante bei Bewe- gen der jeweiligen Achsen als Rechenvorgabe benötigen würde.

Im Falle der Bewegung entlang der Kante 9 ist keine Änderung der Messwerte der Quadranten 101,102,103,104 zu erwarten, solange die Kante 9 als homogenes Lichtband 9'abgebildet wird. In der Praxis weist die Kante 9 jedoch häufig Ausbrüche oder andere Fehlstellen auf, die in der Abbildung 9'zu Punk- ten mit höherer oder niedrigerer Intensität führen. Dies stellt sich beim Übergang dieser Stellen von einem Quadranten 101,102,103,104 zum nächsten zunächst genauso dar wie eine Querbewegung einer zur wirklich vorhandenen Kante 9 quer orientierten Kante. Der Unterschied ist jedoch, dass bei Aus- brüchen beim kontinuierlichen Verschieben nur einzelne Sprünge auftreten, die auf einem oder zwei Quadranten 101,102,103, 104 positiv und bei einem oder zwei anderen negativ ausfallen, während bei einer echten Querverschiebung über eine im Ver- gleich zur Breite der Fehlstelle größere Strecke eine kontinu- ierliche Intensitätsänderung stattfindet. Durch entsprechende Auswertung der Messergebnisse zum Beispiel mit elektronischer Datenverbeitung können Ort und Größe von Ausbrüchen bestimmt werden. Die Software erkennt in diesem Fall die Diskontinuität der Änderung des einfallenden Lichtstroms beim Verschieben zum Beispiel durch Quotientenbildung aus den Änderungen der gemes- senen Strahlungsleistung und dem Verschiebungsweg.

Das gewünschte Ergebnis der Messung ist im allgemeinen die maximale, als Streulicht reflektierte Strahlungsleistung, die beim Bewegen der Messeinrichtung quer über die Kante 9 auf- tritt. Sie wird durch Summenbildung der Messergebnisse der einzelnen Quadranten 101,102,103,104 ermittelt. Die Mess- einrichtung muss für eine vollständige Vermessung der Kante 9 deshalb so nachgeführt werden, dass die vermessenen Punkte auf der Kante 9 eine lückenlose Reihe bilden. Eine nicht kontinu- ierliche Vermessung an einzelnen Punkten oder Abschnitten der Kante 9 ist ebenfalls möglich und kann Vorteile in der Mess- geschwindigkeit haben.

Ein mögliches Vorgehen bei der Abtastung wird im Folgenden be- schrieben. Zunächst wird der Messkopf grob auf die Kante 9 oder in deren Umgebung vorpositioniert. Durch Bewegen der Positioniereinrichtung und Auswerten der Summe der Messergeb- nisse der Quadranten 101,102,103,104 kann festgestellt werden, ob ein maximaler Messwert erreicht wird, der anzeigt, dass die Mitte der Kante 9 erreicht ist. Um die Kante 9 mit der Messeinrichtung zu treffen, ist es erforderlich, eine festgelegte Strecke mit der Messeinrichtung in eine vorgegebe- ne Richtung zu fahren. Wenn die Kante 9 nicht getroffen wurde, wird eine andere Richtung versucht, bis entweder ein eindeuti- ges Streulichtmaximum einer Kante 9 detektiert wurde oder alle Richtungen kein Ergebnis gebracht haben. Im letzteren Fall muss die Vorpositionierung verbessert werden, oder es ist keine messbare Kante 9 vorhanden, oder das Messsystem arbeitet nicht einwandfrei. Wenn die Kantenmitte erreicht ist, wird die Kantenrichtung festgestellt. Dazu wird in Richtung jeder Bewe- gungsachse ein in Richtung und Größe definierter Schritt aus- geführt und die daraus resultierende Querbewegung der Kante 9 in zwei Richtungen gemessen. Aus der Größe der beiden Mess- ergebnisse lässt sich durch Verwendung der Formel : Alpha = atan (Ergebnis 2/Ergebnis 1) die Richtung der Kante bezüglich der Achse, an der das Ergeb- nis erzielt wurde, berechnen. Ebenso ist es möglich, dass die Fehler in der Messung der Querbewegung durch Ausbrüche oder andere Unregelmäßigkeiten der Kante 9 entstehen. Deshalb soll- te ein Testschritt in die errechnete Richtung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Berechnung der Kanten- richtung das richtige Ergebnis geliefert hat. Vorteilhaft ist es, die Weite des Testschritts in Größenordnung des Beleuch- tungsflecks vorzusehen. Die Messvorrichtung muss in ihrer Position nach dem Schritt immer noch den maximalen Streulicht- strom messen. Dazu wird der Messkopf quer zur vorher errech- neten Kantenrichtung bewegt und das Maximum der Strahlungs- leistung des Streulichts erneut gesucht. Dann kann entschieden werden, ob die Richtung richtig berechnet wurde oder eine Korrektur erforderlich ist.

Um nun weitere Messergebnisse entlang der Kante 9 zu erhalten, wird die Messeinrichtung in die errechnete Richtung weiter verschoben. Dabei wird die Summe der Messergebnisse der Quad- ranten 101,102,103,104 als Messergebnis herangezogen sowie überprüft, ob sich die Kante 9 quer zur Bewegungsrichtung bewegt hat. Dies ist mit dem oben beschriebenen Vorgehen zur Bestimmung der Querbewegung der Kante 9 möglich. Wenn eine Abweichung festgestellt wird, muss die Richtung mit dem oben beschriebenen Verfahren erneut bestimmt werden. Außerdem muss hin und wieder überprüft werden, ob die Regelung die Messein- richtung auf der Mitte der Kante 9 bzw. im Maximum der Strah- lungsintensität des Streulichts hält. Dies kann ebenso wie beim erstmaligen Überprüfen der richtigen Berechnung der Kan- tenrichtung durch Bewegen der Messeinrichtung quer zur Kante 9 und anschließende Neubestimmung des Maximums der Strahlungs- leistung des Streulichts geschehen. Der Abstand dieser Prüfun- gen hängt vor allem mit der geforderten Messgenauigkeit zu- sammen. Für maximale Messgenauigkeit wird die Prüfung nach jedem Schritt durchgeführt. Dies entspricht einer vollständi- gen Abtastung des Streulichtprofils der Kante 9, wenn die vermessenen Punkte lückenlos auf der Kante 9 liegen. Für die beschriebenen Operationen kann vorteilhaft eine elektronische Steuerung in Form eines Mikrocontrollers implementiert werden.

Eine weitere Möglichkeit der Lagebestimmung der Kante 9 ist die Verwendung eines CCD-Chips, auf den die Kante 9 abgebildet wird. Dafür lässt sich beispielsweise ein Algorithmus einset- zen, der untersucht, ob in der Nachbarschaft eines Pixels ein weiteres beleuchtet ist. Dadurch lässt sich die Abbildung der Kante 9'in ihre lateralen Positionen digitalisieren. Aus diesen Daten kann zum Beispiel mittels linearer Regression die Kantenrichtung bestimmt werden. Bei Bewegung der Kante 9 oder der Messeinrichtung und wiederholter Ausführung des Algorith- mus lässt sich die Bewegungsrichtung bestimmen. Weitere Ver- fahren sind denkbar.

Eine andere Möglichkeit zur Verfolgung der Kante 9 besteht darin, zur Beleuchtung einen Strahl mit nicht gleichmäßiger, zum Beispiel gaußscher Intensitätsverteilung zu verwenden.

Wenn man die Beleuchtung auf die Kante 9 richtet und die opti- sche Messeinrichtung verfährt, so wird in Querrichtung zur Kante 9 die reflektierte Strahlungsleistung abnehmen, da an der Stelle mit dem höchsten Reflexionsanteil nur eine schwä- chere Intensität einfällt. In Längsrichtung ist die Differenz beim Verfahren im Allgemeinen geringer. Auf dieser Basis kann die Richtung der Kante durch probeweises Verfahren in Bezug auf die Achsen der Verfahreinrichtung bestimmt werden und in diese Richtung die Kante abgetastet werden. Nach einigen Schritten ist im Allgemeinen erneut probeweises Verfahren der optischen Messeinrichtung quer zur Kantenrichtung erforder- lich, um Biegungen und Fehler in der Richtungsbestimmung sowie Fehler der Verfahreinrichtung, zum Beispiel Schrittweitenfeh- ler, Abweichung von der idealen, zum Beispiel rotationssym- metrischen Intensitätsverteilung des Strahls auszugleichen.

Ein Vorteil der Variante mit nur einem Fotodetektor ist es, dass das Streulicht vollständig auf den Detektor 11 fällt und keine inaktiven Stege zwischen mehreren Detektorflächen exis- tieren.

Das Verfahren ist auch mit einem Strahl mit gleichmäßiger Intensität und rundem Strahlprofil möglich. Die maximale Re- flexion entsteht dabei durch den Effekt, dass die Kante auf einem längeren Stück beleuchtet wird, wenn die Strahlmitte auf der Kantenmitte liegt. Selbstverständlich ist auch eine Kom- bination aus runder, elliptischer oder ovaler Strahlform und ungleichmäßiger Intensitätsverteilung mit einem Maximum mög- lich.

Eine weitere Möglichkeitn, eine Kante abzutasten, besteht darin, dass der Beleuchtungsfleck die Kante quer oder schräg überstreicht, während Kante und Beleuchtungsfleck eine Rela- tivbewegung in Kantenrichtung ausführen. Die Bewegungen können gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden. Aus den so erhaltenen Daten werden die Maximalwerte als Messergebnis ermittelt. Diese sind der Lage der maximalen Intensität des Beleuchtungsflecks auf der Schneidenmitte zugeordnet.

Dieses Vorgehen kann beispielsweise bei der Abtastung von tau- melnden oder in axialer Richtung welligen kreis-oder sichel- förmigen Messern oder verbogenen oder quer zur Kante welligen oder schräg zur Vorschubrichtung des Beleuchtungsflecks ste- henden Kanten verwendet werden. Die Amplitude des Über- streichens ist dabei vorzugsweise so groß, dass die Stelle maximaler Intensität des Beleuchtungsflecks alle Stellen der Kante erreichen kann.

Damit der Beleuchtungsfleck die Kante überstreicht, können verschiedene Prinzipien zu seiner Bewegung eingesetzt werden.

Der Messkopf kann beweglich befestigt werden. Das Messer kann quer zur Schneide beweglich befestigt werden. Der Messkopf kann kippbar befestigt werden, sodass beim Kippen die Kante vom Beleuchtungsfleck quer überstrichen wird. Die Kippwinkel sind dabei vorzugsweise so klein, dass die Messfehler durch den veränderten Winkel vernachlässigbar sind.

Taumelnde kreis-oder sichelförmige Messer oder wellige, gebo- gene oder schräge Kanten können auch vermessen werden, indem der Beleuchtungsfleck und der Bereich, von dem Streulicht auf den oder die Detektoren gelenkt wird, so groß gewählt wird, dass bei einer Relativbewegung zwischen Kante und Beleuch- tungsfleck die Kante den beleuchteten und abgebildeten Bereich nicht verlässt.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das zur Beleuchtung der Kante verwendete Licht und/oder das von der Kante in das Messgerät reflektierte Licht über einen oder mehrere kipp- oder verschiebbare Umlenkspiegel abzulenken und so ein Über- streichen der Kante zu ermöglichen. Die einfachste Variante ist ein einzelner kippbarer Umlenkspiegel, der vor einem Mess- kopf positioniert wird, bei dem der Beleuchtungsstrahl das- selbe Objektiv passsiert, durch das das reflektierte Licht wieder aufgenommen wird.

Die Querbewegung des Beleuchtungsflecks über die Kante kann beispielsweise mittels Schwingungen bei Resonanzfrequenz, er- zwungenen Schwingungen und/oder entlang einer Führung erfol- gen. Der Antrieb bzw. die Schwingungsanregung kann z. B. durch einen Linear-Elektromotor oder einen rotierenden Elektromotor mit einer Übersetzung der Rotation in eine Längsbewegung, z. B. mittels einer Spindel, einer Kulisse auf oder in einem Zylinder, einem Exzenter oder einer Taumelscheibe, oder durch elektromagnetische, elektrostatische oder piezoelektrische Kräfte realisiert werden.

Die Frequenz der Querbewegung wird bezüglich der Vorschubge- schwindigkeit vorzugsweise so gewählt, dass die Kante zwischen zwei Schwingungen um die Größe des Beleuchtungsflecks vorge- schoben wird. Andere Frequenzen, die eine vollständige oder teilweise Vermessung der Kante zur Folge haben, können eben- falls sinnvoll sein. Die Frequenz kann z. B. bei Kreismessern so gewählt werden, dass beim nächsten Überstreichen der Kante diese eine Umdrehung und die Breite des Beleuchtungsflecks vorgeschoben wurde. Dadurch kann die Frequenz des Überstrei- chens gesenkt werden. Die Frequenz kann variieren, wenn z. B. einzelne Bereiche der Kante eine genauere Abtastung erfordern.

Eine weitere Möglichkeit der Abtastung von Kreismessern be- steht darin, den Beleuchtungsfleck während der Rotation in axialer Richtung mit maximal der Größe des Beleuchtungsflecks in axialer Richtung pro Umdrehung des Kreismessers zu ver- schieben. Dann werden die Teile der z. B. taumelnden Kante aufgenommen, die sich in der jeweiligen Position des Messkop- fes vor dem Messkopf befinden. Indem der gesamte Bereich der vorkommenden Positionen der Kante überstrichen wird, kann die Kante vollständig vermessen werden.

Analog hierzu kann der Beleuchtungsfleck mehrfach entlang einer welligen oder schrägstehenden Kante geführt werden, wobei der Beleuchtungsfleck zwischen den Durchgängen quer zur Schneide verfahren wird. Auf diese Weise kann die Schneide vollständig erfasst werden.

Wenn die Kante 9 nicht in einer Ebene liegt, kann eine weitere Bewegungsachse (Fokusachse) eingesetzt werden, die die opti- sche Messeinrichtung in Strahlrichtung bewegt. Ferner wird ein Fokusdetektor benötigt, der erkennt, wenn die Abbildung auf dem Detektor 11 unscharf wird. Dazu wird ein Teil des reflek- tierten Streulichts zum Beispiel mit einem Strahlteiler 15 (Fig. 1) ausgekoppelt und auf den Fokusdetektor 17 gelenkt.

Dieser ist so ausgelegt, dass er erkennen kann, ob die Abbil- dung der Kante 9 auf oder in der Nähe des Fotodetektors 11 zu liegen kommt. Die Fokusachse wird anhand des Signals des Fo- kusdetektors 17 so geregelt, dass die Abbildung auf dem Detek- tor 11 oder in seiner Nähe zu liegen kommt. Dadurch kann eine dreidimensionale Verfolgung und Vermessung einer Kante 9 vor- genommen werden. Der Fokusdetektor 17 kann zum Beispiel mit einer schräggestellten astigmatischen Linse 16 und einer Vier- Quadranten-Diode, auf der sich bei Verschiebung des Fokus je nach Richtung eine ovale Verzerrung des einfallenden Strahls in sagittale oder meridionale Richtung ergibt, ausgerüstet sein. Die Fokusabweichung lässt sich durch die Differenz der Summen der Strahlungsleistungen auf den diagonal gegenüber- liegenden Quadranten bestimmen. Dies ist ein in der CD-Spie- ler-Technik gebräuchliches Verfahren. Ein anderes Verfahren zur Fokusdetektion, welches hier eingesetzt werden kann, ist die Verwendung von zwei Prismen, die das einfallende Licht in Abhängigkeit des Einfallswinkels brechen. Der so geteilte Lichtstrahl wird auf zwei positionsempfindliche Detektoren (PSDs) gelenkt. Da der Winkel des einfallenden Lichtes mit Fokusänderungen einhergeht, werden deren Messergebnisse als Maß für die Fokusabweichung herangezogen. Die Ausgangssignale des Fokusdetektors dienen als Regelgröße für eine Fokuslagere- gelung mittels der Fokusachse. Die Regelung kann zum Beispiel elektronisch als analoge oder digitale Regelung ausgeführt sein. Das Stellglied ist der Antrieb der Fokusachse, der zum Beispiel mit Schritt-oder Servomotoren und einer Gewindespin- del oder mit Linearmotoren realisiert werden kann. Die Reihe der Positionen des Fokusflecks kann zur Bestimmung der dreidi- mensionalen Form des Kantenverlaufs genutzt werden.

Eine weitere Möglichkeit der Regelung der Lage des Fokus und/- oder des Bereichs, der auf den Detektor abgebildet wird, in Richtung der Beleuchtng und/oder in Richtung der optischen Achse der Aufnahmeoptik für das reflektierte Licht besteht darin, eine Messung der Lage der Kante in Richtung der Be- leuchtung und/oder in Richtung der optischen Achse der Auf- nahmeoptik mit anderen Mitteln durchzuführen und aufgrund dieser Messergebnisse die relative Position der Kante zum Messgerät zu regeln. Bei getrennter Beleuchtungs-und Aufnah- meoptik und gleichmäßiger, nicht oder schwach fokussierter Beleuchtung ist dabei vor allem die Richtung der optischen Achse der Aufnahmeoptik relevant. Bei Verwendung einer Version mit Beleuchtung und Aufnahme des reflektierten Lichts durch die selbe Optik fallen die optischen Achsen zusammen.

Für die geregelte Positionierung können die Kante oder das Messgerät vorzugsweise mittels Elektromotor bewegt werden. Als Messmittel zur Bestimmung der relativen Kantenposition kann beispielsweise eine Lichtschranke verwendet werden, die mecha- nisch mit dem Messgerät verbunden ist und die von der Kante je nach deren Position mehr oder weniger stark unterbrochen wird.

Vorteilhaft ist es, die Regelung so auszulegen, dass die Be- leuchtung der Kante trotz lateraler Abtastung gleichmäßig beleuchtet bleibt und die mehr oder weniger scharfe Abbildung der beleuchteten Stelle der Kante weitgehend vollständig auf den Detektor abgebildet wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung wird als Licht- quelle 4 ein Diodenlaser und als Fokussiereinrichtung eine Linse 8 verwendet. Zur Einstellung der Größe des Beleuchtungs- flecks wird eine Blende 5 verwendet. Als Detektor kommt eine kreisrunde Vier-Quadranten-Fotodiode 100 zum Einsatz. Die Kantenverfolgung wird von einem Mikrocontroller geregelt.

Außerdem kann die gesamte in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung modu- lar aufgebaut werden. Die Einrichtungen 4,5 und 6 lassen sich in einem Lasermodul zusammenfassen, die Fokussiereinrichtung 8 in einem Fokussiermodul und die Einrichtungen 10,11 und 14 in einem Detektionsmodul. Auch der Fokusdetektor 17 mit den weiteren Einrichtungen 15 und 16 kann in das Detektionsmodul integriert werden. Zur Steuerung der Intensität der Laserdiode 4 kann außerdem ein separates Intensitätsmodul vorgesehen werden, das beispielsweise die vom Strahlteiler 7 abgelenkten Strahlen 13 auswertet. Der Strahlteiler 7 ist Teil eines zen- tralen Strahlteilermoduls.