DE3329375A1

DE3329375A1 - OPTICAL PROBE

Info

Publication number: DE3329375A1
Application number: DE19833329375
Authority: DE
Inventors: Douglas Scott 12866 Saratoga Springs N.Y. Steele
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1983-08-13
Publication date: 1984-05-24
Also published as: GB8321607D0; IT8322826A0; FR2536532A1; JPS5992310A; GB2130742A

Description

Optischer FühlerOptical sensor

Die Erfindung bezieht sich auf optische Fühler und insbesondere auf solche Fühler, die Oberflächenmerkmale eines Gegenstandes und die Stellung bzw. Lage der Oberflächenmerkmale durch optische Dreiecksmessung (Triangulation) abfühlen.The invention relates to optical sensors and more particularly on such sensors, the surface features of an object and the position or location of the surface features sense by means of optical triangular measurement (triangulation).

Eine Lichtquelle, die zum Beleuchten eines Gegenstandes für optische Prüfungen verwendet wird, erzeugt gewöhnlich Wärme. Die erzeugte Wärme kann für andere Einrichtungen nachteilig sein, die in Verbindung mit der optischen Prüfung verwendet werden. Derartige Einrichtungen können beispielsweise Kameras oder Photodiodenfelder und auch integrierte Schaltungen sein, die zur Signalverarbeitung verwendet werden. Somit kann es wünschenswert sein, die Lichtquelle und die anderen Einrichtungen physikalisch voneinander getrennt zu halten. Weiterhin wird die optische Prüfung häufig in der Umgebung einer Maschinenfabrik durchgeführt. Eine derartige Umgebung setzt die Einrichtung Extremwerten aus bezüglich Temperatur, Schmutz und rumliegenden Teilen, elektrischem Rauschen und Schwingungen. Es ist wünschenswert, die empfindliche Einrichtung vor diesen Extrembedingungen zu schützen. Wenn weiterhin die Lichtquelle einen Laser aufweist, so wurde gefunden, daß der von dem Laser abgegebene Lichtstrahl sporadisch von seiner vorgesehenen Bahn abweichen kann und somit der Lichtstrahl unbeabsichtigte Teile des geprüften Gegenstandes beleuchtet. Es ist somit wünschenswert, die Wirkung der sporadischen Abweichung auf ein Minimum zu senken.A light source used to illuminate an object for optical inspection usually generates heat. The heat generated can be detrimental to other equipment used in connection with optical inspection will. Such devices can, for example, be cameras or photodiode arrays and also integrated circuits, which are used for signal processing. Thus, it may be desirable to have the light source and other equipment physically separated from each other. Furthermore, the optical inspection is often carried out in the vicinity of a Machine factory carried out. Such an environment exposes the device to extreme values in terms of temperature and dirt and parts lying around, electrical noise and vibrations. It is desirable to keep the delicate establishment in front of this Protect extreme conditions. Furthermore, if the light source comprises a laser, it has been found to be that of the laser emitted light beam can sporadically deviate from its intended path and thus the light beam unintentional parts of the tested object illuminated. It is thus desirable to minimize the effect of the sporadic deviation to lower.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen neuen und verbesserten optischen Fühler zu schaffen. Dieser Fühler soll eine wärmeerzeugende Beleuchtungsquelle von einer wärmeempfindlichen Signal-It is an object of the invention to provide a new and improved optical sensor. This sensor should generate heat Illumination source from a heat-sensitive signal

Verarbeitungsschaltung trennen» Weiterhin sollen bei dem optischen Fühler dessen Beleuchtungsquelle und die Signalverarbeitungseinrichtung an einer von der schädlichen Umgebung entfernten Stelle angeordnet sein, in der die optische Prüfung durchgeführt wird. Ferner sollen die Wirkungen von sporadischen Änderungen in der Lichtstrahllage vermindert werden, die aus der Verwendung eines Lasers als Beleuchtungsquelle resultieren= Disconnect processing circuit »Furthermore, with the optical sensor, its source of illumination and the signal processing device be arranged at a point away from the harmful environment, in which the optical Test is carried out. Furthermore, the effects of sporadic changes in the position of the light beam are intended to be reduced resulting from the use of a laser as an illumination source =

Erfindungsgemäß empfängt ein erster optischer Wellenführer einen Lichtstrahl an einer entfernten Stelle und projiziert den Lichtstrahl auf eine Zielzone. Von der Zielzone reflektiertes Licht wird zu einem zweiten optischen Wellenführer übertragen und durch diesen zu einer weiteren entfernten Stelle übertragenοAccording to the invention, a first optical waveguide receives a light beam at a remote location and projects the light beam onto a target zone. Light reflected from the target zone is transmitted to a second optical waveguide and through this to a further distant location

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will now be described with further features and advantages on the basis of the description and drawings of exemplary embodiments explained in more detail.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.Figure 1 shows an embodiment according to the invention.

Figur 2 zeigt einen Lichtstrahl mit einem großen Durchmesser, der zum Beleuchten einer optischen Faser gemäß der Erfindung verwendet wird.FIG. 2 shows a light beam with a large diameter which is used for illuminating an optical fiber according to FIG Invention is used.

Figur 3 stellt die Reflexion eines Lichtstrahls durch einen Gegenstand dar, der an zwei verschiedenen Positionen angeordnet ist.Figure 3 shows the reflection of a light beam by an object at two different positions is arranged.

Figuren 4 und 5 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.Figures 4 and 5 show another embodiment of the invention.

Wie in Figur 1 gezeigt ist, projiziert eine Lichtquelle, die vorzugsweise eine Quelle für kollimiertes Licht ist, wie beispielsweise ein Laser 3, einen Lichtstrahl 4 auf einen elektro-optischen Dämpfer 6 und von dort auf ein Linsensystem 9,As shown in Figure 1, a light source projects, which is preferably a source of collimated light, such as a laser 3, a light beam 4 on an electro-optical Damper 6 and from there to a lens system 9,

das den Lichtstrahl 4 auf die Empfangsstirnfläche 11 eines ersten optischen Wellenführers, wie beispielsweise eine optische Faser 12, fokussiert. Im allgemeinen kann sich der durch Laser 3 erzeugte Lichtstrahl sporadisch in seiner Lage verschieben, so daß er unvorhersagbar eine der Bahnen einnehmen kann, die als 15, 16 oder 17 angegeben sind. Die Wirkungen dieser Positionsverschiebungen werden durch die Streueigenschaften der optischen Faser 12 vermindert. Das heißt, wenn der Lichtstrahl 4 durch die optische Faser 12 wandert, wird er intern reflektiert, so daß die sendende Stirnfläche 21 der optischen Faser 12 im wesentlichen gleichförmig beleuchtet ist, unabhängig davon, ob der Lichtstrahl 4, 15, 16 oder 17 auf die empfangende Stirnfläche 11 trifft. Die gleichförmig beleuchtete Stirnfläche 21 gibt einen Lichtstrahl 23 ab, der viele der Eigenschaften, wie beispielsweise Kohärenz und geringe Streuung, des Laserlichtstrahls 4 aufweist. Der Lichtstrahl 23 wandert zu einer Zielzone, die als gestrichelter Block 25 dargestellt ist, für eine Reflexion durch die Oberfläche eines Gegenstandes, wie beispielsweise einem Gegenstand 27 in der Zielzone 25. Der Lichtstrahl 23 ist mit einer Bahn gezeigt, die nicht senkrecht (d. h. nicht normal) zur Oberfläche des Gegenstandes 27 ist.that the light beam 4 on the receiving end face 11 of a first optical waveguide, such as an optical fiber 12, focused. In general, the light beam generated by laser 3 sporadically shift in its position, so that it unpredictably one of the paths which are indicated as 15, 16 or 17. the Effects of these positional shifts are reduced by the scattering properties of the optical fiber 12. That that is, when the light beam 4 travels through the optical fiber 12, it is internally reflected, so that the transmitting End face 21 of the optical fiber 12 is illuminated substantially uniformly, regardless of whether the light beam 4, 15, 16 or 17 hits the receiving end face 11. The uniformly illuminated end face 21 emits a light beam 23, which has many of the properties, such as coherence and low scattering, of the laser light beam 4. The light beam 23 travels to a target zone, which is shown as a dashed block 25, for reflection through the surface of an object, such as an object 27 in the target zone 25. The light beam 23 is shown with a trajectory that is not perpendicular (i.e., not normal) to the surface of article 27.

Der Lichtstrahl 4 ist in Figur 1 mit einem Durchmesser gezeigt, der kleiner als derjenige der optischen Faser 12 ist. Dies muß jedoch nicht so sein. Es kann auch ein Lichtstrahl 4A mit einem größeren Durchmesser verwendet werden, wie es in Figur 2 gezeigt ist. In diesem Fall beeinflußen zufällige Verschiebungen in der Strahllage nicht in ähnlicher Weise die Position bzw. Lage des Lichtstrahles 23, der auf die Zielzone 25 projiziert wird, solange der eintretende Strahl 4A sich nicht bis zu einer Position verschiebt, die bewirkt, daß der ankommende Strahl 4A nicht in den optischen Wellenführer 12 eintritt. The light beam 4 is shown in Figure 1 with a diameter which is smaller than that of the optical fiber 12. However, this does not have to be the case. It can also have a light beam 4A a larger diameter can be used, as shown in FIG. In this case, random shifts affect in the beam position, the position or location of the light beam 23 which projects onto the target zone 25 is not similar is, as long as the incoming beam 4A does not shift to a position that causes the incoming Beam 4A does not enter optical waveguide 12.

Gemäß Figur 1 wird der Lichtstrahl 23 in der Zielzone 25 in Richtungen reflektiert, die durch die OberflächeneigenschaftenAccording to FIG. 1, the light beam 23 is reflected in the target zone 25 in directions which are determined by the surface properties

des Gegenstandes 27 bestimmt sind, und diese Eigenschaften umfassen Faktoren wie Glattheit und Rauhigkeit, Glanz und Stumpfheit , Zusammensetzung das Materials und das Vorhandensein von Rissen bzw. Unebenheiten in der Oberfläche des Materials. Im allgemeinen jedoch wird der reflektierte Lichtstrahl 29 in Richtung auf einen zweiten optischen Wellenführer 31 projiziert. Sin zweites Linsensystem 34 ist vorzugsweise zwischen dem zweiten optischen Wellenführer 31 und der Zielzone 25 angeordnet, •sau das von der Oberfläche des Gegenstandes 27 reflektierte Licht auf eine Bildebene 36 zurichten. Da das reflektierte Ment informationen bezüglich dieser Oberfläche enthält, wird das reflektierte Licht so betrachtet, daß es ein Bild dieser Oberfläche enthält» Der zweite optische Wellenführer 31 ist aa der Bildebene 36 angeordnet, um das Bild zu empfangen und das Bild an eine entfernte Stelle zu übertragen, wo ein optischer Fühler, wie beispielsweise eine Kamera 38, angeordnet • ist« Der Kamera 38 ist eine Signalverarbeitungseinrichtung 41 ,zugeordnet, die sum Analysieren des Bildes verwendet wird.of the object 27 are determined and include these properties Factors such as smoothness and roughness, gloss and dullness , Composition of the material and the presence of Cracks or unevenness in the surface of the material. In general, however, the reflected light beam 29 in Direction projected onto a second optical waveguide 31. A second lens system 34 is preferably between the second optical waveguide 31 and the target zone 25 arranged, • sau the reflected from the surface of the object 27 Direct light onto an image plane 36. As that reflected If it contains information related to that surface, the reflected light is considered to be an image of it Surface contains »The second optical waveguide 31 is arranged aa of the image plane 36 to receive the image and transmit the image to a remote location where an optical sensor such as camera 38 is located The camera 38 is a signal processing device 41 , assigned, which is used to sum analyze the image.

Sins der Merkmale der Oberfläche des Gegenstandes 27, die durch die oben beschriebene Einrichtung analysiert werden können, ist die Verschiebung der gesamten Oberfläche oder eines Teils davon aus einer bekannten Position bzw. Stellung. Wenn beispielsweise die Oberfläche des Gegenstandes 27 in der Position ist, die in Figur 3 durch die ausgezogene Linie 27A dargestellt ist, folgt der reflektierte Lichtstrahl 29 der gezeigten Bahn. Wenn die Oberfläche des Gegenstandes 27 jedoch in eine Position verschoben ist, die durch die gestrichelte Linie 27B angedeutet ist, folgt der reflektierte Lichtstrahl einer Bahn, die Bit 29B feezeichnet ist. In diesem Fall ist das Bild, das auf ΐβ±& Bildebene 36 projiziert wird, in ähnlicher Weise verschoben mit dem Ergebnis, daß das durch die Kamera 38 gesehene Bild ebenfalls verschoben ist» Die Signalverarbeitungseinrich- *feuag 41 tastet eine derartige Verschiebung ab. Somit wird die Verschiebung der Oberfläche des Gegenstandes 27 von einer vorbestimmten Position weg durch die Kamera 38 als eine Verschiebung des Bildes der Oberfläche registriert. Wenn nur ein Teil der Oberfläche des Gegenstandes 27 verschoben wird, wie es beiOne of the features of the surface of the object 27 which can be analyzed by the means described above is the displacement of all or part of the surface from a known position. For example, when the surface of the object 27 is in the position shown in Figure 3 by the solid line 27A, the reflected light beam 29 follows the path shown. However, when the surface of the object 27 is shifted to a position indicated by the dashed line 27B, the reflected light beam follows a path which is marked with bit 29B. In this case, the image projected onto ΐβ ± & image plane 36 is similarly shifted with the result that the image seen by the camera 38 is also shifted. The signal processing device 41 senses such a shift. The displacement of the surface of the object 27 away from a predetermined position is thus registered by the camera 38 as a displacement of the image of the surface. If only part of the surface of the object 27 is displaced, as in

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- j/¹ - j / ¹

einem in der Oberfläche auftretenden Riß oder einer Vertiefung der Fall ist, dann wird der entsprechende Teil des Bildes, das von dem zweiten Wellenführer 31 empfangen wird, in ähnlicher Weise verschoben und durch die Kamera 38 registriert. Eine derartige Prüfung von Gegenständen wird üblicherweise optische Dreiecksmessung bzw. Triangulation genannt.a crack or a depression occurring in the surface is the case, then the corresponding part of the image, that is received by the second waveguide 31 is similarly shifted and registered by the camera 38. Such an inspection of objects is usually called optical triangular measurement or triangulation.

Die ersten und zweiten optischen Wellenführer 12 und 31 können in einem vorbestimmten Abstand und in einer vorbestimmten gegenseitigen Winkelstellung durch eine Halterung 44 gehalten werden, wie es in Figur 1 gezeigt ist. Die Halterung 44 positioniert die sendende Stirnfläche 21, um dadurch die Bahn des Lichtstrahls 23 festzulegen. Die Halterung 44 wird in der Umgebung angeordnet, in der der zu prüfende Gegenstand 27 angeordnet ist. Die optischen Wellenführer 12 und 31 erstrecken sich von der Umgebung bis zu geschützten Umgebungen, beispielsweise temperaturgesteuerten, staubfreien Gehäusen 46 und 48, die die Lichtquelle 3 in dem ersten Gehäuse 46 und die KameraThe first and second optical waveguides 12 and 31 can held at a predetermined distance and in a predetermined mutual angular position by a bracket 44 as shown in FIG. The bracket 44 positions the transmitting face 21 to thereby guide the path of the Set light beam 23. The holder 44 is arranged in the vicinity in which the object 27 to be inspected is arranged is. The optical waveguides 12 and 31 extend from the environment to protected environments, for example temperature-controlled, dust-free housings 46 and 48, the light source 3 in the first housing 46 and the camera

anderen 38 und die Signalverarbeitungsschaltung 41 in dem/Gehäuse 48 enthalten. Die Gehäuse 46 und 48 sind in Figur 1 als räumlich benachbart dargestellt, sie können aber, wie bereits ausgeführt wurde, vorzugsweise so positioniert sein, daß die durch die Lichtquelle 3 erzeugte Wärme die Kamera 38 oder die Signalverarbeitungsschaltung 41 nicht stört.other 38 and the signal processing circuit 41 in the / housing 48 contain. The housings 46 and 48 are shown in Figure 1 as spatially adjacent, but they can, as already stated was, preferably positioned so that the heat generated by the light source 3 the camera 38 or the signal processing circuit 41 doesn't bother you.

Die vorstehend beschriebenen optischen Wellenführer können als einzelne Lichtleiter, die aus transparenten Materialien aufgebaut sind, oder aus vielen, relativ kleinen optischen Glasfasern hergestellt sein, die zu Bündeln gepackt sind. Beispielsweise können zwischen 2 bis 5000 Fasern (Fibern) in ein Bündel mit einem Durchmesser von 1,27 cm (0,5 Zoll) gepackt sein. Vorzugsweise besteht der optische Wellenführer aus einer einzelnen optischen Faser mit einem Durchmesser von etwa 0,013 cm (0,005 Zoll). Somit kann der Abstand 76 zwischen den Halterungspunkten 44A und 44B auf der Halterung 44 nur 5 cm (2 Zoll) betragen. Die optischen Wellenführer 12 und 31 können dazu verwendet werden, die Innenräume von Löchern mit einem entsprechend kleinen Durchmesser zu prüfen. Die optischenThe optical waveguides described above can be used as individual light guides made from transparent materials are constructed, or made of many, relatively small optical glass fibers that are packed in bundles. For example, between 2 to 5,000 fibers (fibers) can be packed into a 1.27 cm (0.5 inch) diameter bundle be. Preferably the optical waveguide consists of a single optical fiber having a diameter of about 0.013 cm (0.005 inches). Thus, the distance 76 between the mounting points 44A and 44B on the mounting 44 can only 5 cm (2 inches). The optical waveguides 12 and 31 can be used to inspect the interiors of holes with a correspondingly small diameter. The optical

Wellenführer sollten geringe Verlusteigenschaften haben, d. h. sie sollten sich nicht verschlechtern. In gewissen Anwendungsfällen kann @s wünschenswert sein, modenfrei streuende Wellenführer zu verwenden. Die vorstehend beschriebene Kamera kann eine Abtastkamera mit fliegendem Punkt, eine Vidikon-Kamera, ©in Potodiodenfeld oder eine andere Art von fotoempfindlichen Vorrichtungen sein.Waveguides should have low loss properties; H. they shouldn't worsen. In certain application cases, @s can be desirable, mode-free scattering wave guides to use. The camera described above may be a flying point scanning camera, a vidicon camera, © be in a potentiometer field or some other type of photosensitive device.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren 4 und 5 gezeigt. Gemäß Figur 5 sind die ersten und zweiten optischen Wellenführer 12 und 31 durch eine Halterung 44 gehaltert, deren Arme 44A-B an Punkten 200, 202 und 204 gelenkig sind, damit die Halterung 44 von der größeren Form, die in Figur 4 gezeigt ist, in die kleinere Form gemäß Figur 5 zusammengeklappt oder gefaltet werden kann. In ihrer zusammengeklappten Form kann die Halterung 44, wie es in Figur 4 gezeigt ist, durch eine kleine öffnung, wie beispielsweise ein Loch 206, in das Gehäuse 207 eines Gasturbinentriebwerks eingesetzt werden, das einen Rotor 2O7A enthält. Die Halterung 44 kann an einer Reihe von Armen 2O8A-B befestigt sein, die durch Gelenkverbindungen 21OA-C verbunden sind, wodurch eine Einrichtung geschaffen wird, um die Halterung 44 in anderenfalls unzugängliche Bereiche zu bringen, um Arbeiten auszuführen, wie beispielsweise die Prüfung einer Turbinentriebwerksschaufel 214, die an dem Rotor 2O7A befestigt ist.A second embodiment of the invention is shown in FIGS. As shown in Figure 5, the first and second optical waveguides 12 and 31 supported by a bracket 44, the arms 44A-B of which are articulated at points 200, 202 and 204 so that the holder 44 changes from the larger shape, which is shown in FIG. 4, to the smaller shape according to FIG. 5 can be collapsed or folded. In its collapsed form, the holder 44, as shown in FIG is, through a small opening, such as a hole 206, inserted into the housing 207 of a gas turbine engine containing a rotor 2O7A. The bracket 44 may be attached to a series of arms 208A-B extending through Articulated connections 21OA-C are connected, whereby a Means are provided to bring the bracket 44 into otherwise inaccessible areas in order to carry out work, such as testing a turbine engine blade 214 attached to rotor 207A.

Wie bereits beschrieben wurde, können der Laser 3 (in Figur 4 nicht gezeigt) in dem Gehäuse 46 und die Kamera 38 zusammen mit der Signalverarbeitungsschaltung 41 (in Figur 4 ebenfalls nicht gezeigt) in dem Gehäuse 48 enthalten sein, um gegenüber der Umgebung geschützt zu sein und um den Inhalt des Gehäuses 48 vor der Wärme des Lasers 3 zu schützen, der in dem Gehäuse 46 enthalten ist. Für einen weiteren Schutz des Inhalts des Gehäuses 48 kann sich dieses Gehäuse in einer temperatur- und feuchtigkeitsgesteuerten Umgebung befinden, wie es durch die Kammer 218 an einer von dem Gehäuse 46 entfernten Stelle gezeigt ist, um für einen weiteren Schutz der Signalverarbeitungsschaltung 41 zu sorgen. Somit kann der Inhalt des Gehäu-As has already been described, the laser 3 (not shown in FIG. 4) in the housing 46 and the camera 38 can be combined with the signal processing circuit 41 (also not shown in Figure 4) be included in the housing 48 to opposite to be protected from the environment and to protect the contents of the housing 48 from the heat of the laser 3, which is in the housing 46 is included. For further protection of the contents of the housing 48, this housing can be in a temperature- and humidity controlled environment, as indicated by chamber 218 at a location remote from housing 46 is shown in order to further protect the signal processing circuit 41 to worry about. Thus, the contents of the housing

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ses 48 von dem Laser 3 und auch von der Umgebung, in der sich das Gehäuse 48 befindet/ thermisch isoliert bzw. getrennt sein.ses 48 from the laser 3 and also from the environment in which the housing 48 is located / be thermally insulated or separated.

Erfindungsgemäß wird also ein optischer Fühler geschaffen, bei dem die wärmeerzeugende Beleuchtungsquelle von den wärmeempfindlichen Bauteilen räumlich entfernt ist. Empfindliche Bauteile sind von der Umgebung, in der der optische Fühler arbeiten soll, entfernt und sie sind somit geschützt. Somit können diese Bauteile mit einer größeren Empfindlichkeit und Genauigkeit abgestimmt werden, indem sie sich in einer gesteuerten Umgebung befinden. Es gibt offenbar keine theoretische Grenze für die Länge der verwendeten optischen Fasern (Fibern) und somit für die Abstandsgrenze zwischen der gesteuerten Umgebung und dem Fühler/ in der Praxis jedoch hat sich gezeigt, daß dieser Abstand in der Größenordnung von 30 m oder weniger liegt. Weiterhin vermindert das beschriebene Ausführungsbeispiel die Wirkungen von sporadischen Änderungen in der Lichtstrahlposition, die auftreten, wenn ein Laser als Beleuchtungsquelle verwendet wird.According to the invention, an optical sensor is created in which the heat-generating lighting source of the heat-sensitive Components is spatially removed. Sensitive components are from the environment in which the optical sensor is to work, removed and you are thus protected. Thus, these components can be tuned with greater sensitivity and accuracy by being in a controlled environment. There is apparently no theoretical limit to that Length of the optical fibers (fibers) used and thus for the distance limit between the controlled environment and the In practice, however, it has been shown that this distance is on the order of 30 m or less. Farther the described embodiment reduces the effects of sporadic changes in the light beam position, which occur when a laser is used as a source of illumination.

Weiterhin kann der optische Fühler gemäß der Erfindung baulich vereinfacht werden, indem die Linse 34 durch eine Linse (nicht gezeigt) ersetzt wird, die am Ende des optischen Wellenführers 31 befestigt oder einstückig damit ausgeformt ist. Weiterhin ist der beschriebene optische Fühler klein, stabil und hat ein geringes Gewicht. Seine kleinen Abmessungen und die durch Verwendung der Faseroptik erhaltene Beweglichkeit erlauben, daß der Sensor in kleine Räume eingesetzt wird und daß darin enthaltene scharfe Krümmungen untersucht bzw. geprüft werden können.Furthermore, the optical sensor according to the invention can be structurally simplified in that the lens 34 is replaced by a lens (not shown) attached to the end of the optical waveguide 31 or formed integrally therewith. Farther the optical sensor described is small, stable and light in weight. Its small size and that due to its use The mobility obtained from the fiber optics allow the sensor to be inserted and contained in small spaces sharp curvatures can be examined or checked.

Es sind jedoch noch weitere Ausführungsbeispiele möglich. Beispielsweise ist ein einzelner optischer Sendewellenführer (erster Wellenführer 12 in Figur 1) in Verbindung mit einem einzelnen Empfangswellenführer (zweiter Wellenführer 31) beschrieben. Es können jedoch mit einem einzelnen sendenden Wellenführer mehr als ein empfangender Wellenführer verwendet werden, die das Bild der Oberfläche des Gegenstandes aus verschiedenen Positionen sehen.However, other exemplary embodiments are also possible. For example is a single optical transmit waveguide (first waveguide 12 in Figure 1) in conjunction with one individual receiving waveguide (second waveguide 31) described. However, it can be done with a single transmitting waveguide More than one receiving waveguide can be used, which differentiates the image of the surface of the object See positions.

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Claims

3399375 SOQO Frankfurt / Main 1 (0611) 235555 Γ »Horst Beiholer Kaiserstrasse 41 • 04-16759 mapat d PATiMTAKUAlLT phone main patent frankfurt Ϊ®IPIAM PATIKI? ΑΤΤΘ11ΜΙΥ Teiox (0611) 251615 telegram (CCITT group 2 and 3) Tete copier 225/0389 Deutsche Bank AG 282420-602 Frankfurt / M. Bank account Pest check account

Your reference / Your ref. :

Our sign / Our ref .: 9173-1 3DV-O7782

Date: 12. August 1983

Vo./he.

General Electric Company

1 River Road
See ectady _f NY / USA

Optical sensor

Claim®

1. iOptiseher sensor, characterized by: "■ '(a) a first optical waveguide (12) for receiving of light at a distant location and projecting the light as an essentially non-scattering one Beam, which is a substantially predetermined and im followed a substantial non-deviating path to a target zone (25) in order to be reflected there,

(b) a first lens system (34) which is in the path of the Target zone (25) reflected light is arranged, sum focusing the reflected light on a predetermined Image plane (36) for generating an image, and

(c) a second optical waveguide (31) for receiving of the image and to transfer the image to a remote location.

ο Sensor according to claim 1 "thereby geken-2-calibrated, that the first optical waveguide (12)

is flexible.

3. Sensor according to claim 2, characterized in that a source (3) for collimated Light is provided which provides light to the first optical waveguide (12).

4. Sensor according to claim 3, characterized in that that the source (3) for collimated light is a laser.

5. Sensor according to claim 4, characterized in that that a holder (44) holds the first and second wave guides (12, 31) in a predetermined, non-parallel relation to one another.

6. Sensor according to claim 5, characterized in that the first optical waveguide (12) having optical fibers (fibers).

7. Sensor according to claim 6, characterized in that the second optical waveguide (31) having optical fibers (fibers).

8. Sensor according to claim 7, characterized in that the optical fibers are substantially are modeless steering.

9. Sensor according to claim 8, characterized in that the wave guides (12, 31) each contain at least 1000 optical fibers.

) 0. A probe according to claim 9, characterized in that the first waveguide (12) consists of an optical fiber less than 0.013 cm (0.005 inches) in diameter.

11. Optical feeling methods,

marked by:

(a) Projecting a substantially non-divergent Light beam along a non-predetermined path among a plurality of possible paths,

(b) Reproject the light beam along a predetermined one Orbit * which is not perpendicular to the surface of a Object is to generate an image of part of the surface and

(c) Projecting the image onto a detector at a location on the detector that is a measure of the location of the image is when it is created.

ο Method according to Claim 11, characterized that the light beam is reprojected through an optical fiber »

13 "The method according to claim 12, characterized in that the image through several optical fibers is projected.

14. Sensor according to one or more of claims 1-10, characterized in that

(a) the first waveguide (12) having an optical fiber less than 0.013 cm (0.005 inches) in diameter comprises for receiving a laser beam and for projecting the laser beam as substantially one non-scattering beam on the surface of an object (27) along a non-perpendicular path,

(b) the lens system (34) that of the surface of the object (27) reflected image focused and

(c) the second waveguide (31) comprises a bundle of optical fibers (fibers) for receiving the image and for sending or forwarding the image to the camera (38) to generate an image at a location that the Point of reflection of the image on the surface.

-A--A-

15. Sensor according to one or more of claims 1 - 14, marked by

(a) an attenuator (6) which is arranged in the path of the laser light beam for attenuating the light beam,

(b) a further lens system (9), which is arranged in the path of the laser light beam, for focusing the Light beam on the receiving end face (11) of the first optical waveguide (12),

(c) a bracket (44) attached to the transmitting end face (21) of the first optical waveguide (12) is for holding the transmitting face in a predetermined position for directing a projected Light beam, which is derived from the laser light beam, onto the target zone (25) along a predetermined Path, which is essentially determined by the position of the transmitting end face and from the path of the Laser light beam is essentially independent, and

(d) the first lens system (34) on the second optical waveguide (31) part of the light of the projected Focused light beam passing through the object

(27) is reflected in the target zone (25) and to project the reflected light back to the camera (38).

16. Sensor according to claim 15, characterized in that that hinge means (208, 210) are provided for holding the holder (44).

17. Sensor according to claim 15, characterized in that that the holder (44) corresponding arms (44A-B) for holding the transmitting end face and the receiving end face and further comprises hinges (200, 202, 204) for folding or collapsing the arms.

18. Sensor according to claim 15 / characterized in, that the laser (3) in a first protective cover (46) and the camera (38) in a second Protective cover (48) is included, which is thermally insulated from the first protective cover (46).