Zentrierprüfgerät VP 30508 mit USB-2.0-Kamera mvBlueFox von Matrix Vision

Auf den Punkt gebracht

Die Herstellung von optischen Linsen ist durch mechanische Fertigungsschritte wie Schleifen, Polieren, Zentrieren und Beschichten extrem aufwendig und führt nicht selten zu sogenannten Zentrierfehlern. Jedoch bedeutet ein Zentrierfehler keineswegs, dass die Linse zum Ausschuss wird. Wichtig ist es, die Abweichung exakt zu bestimmen. Dafür bietet Dr. Heinrich Schneider, Bad Kreuznach, das Zentrierprüfgerät VP 30508 an, das auf die Modulvariante der USB-2.0-Kamera mvBlueFOX von Matrix Vision, Oppenweiler, setzt.

Der Zentrierfehler, auch Flächenkippfehler genannt, ist ein Maß für die Abweichung der optischen Achse von der geometrischen Achse und ein Fertigungsfehler bei der Randverarbeitung einer Linse. Die geometrische Achse ist die Symmetrieachse der zylindrischen Linsenberandung, während die optische Achse zum Beispiel bei Linsen mit sphärischen Flächen aus einer Geraden durch die beiden Krümmungsmittelpunkte der sphärischen Linsenoberflächen resultiert.

Messgeräte, die mit einer geeigneten Vorsatzoptik und einem Kollimator – einem Gerät zur Erzeugung eines parallelen Strahlenverlaufs – ein Strichkreuz in den Krümmungsmittelpunkt der zu untersuchenden Prüffläche fokussieren, sind weit verbreitet. Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie bei ständig wechselnden Linsentypen schlecht zu handhaben sind. Der Gerätehersteller suchte daher eine Lösung mit einer höheren Genauigkeit sowie besseren Handhabbarkeit und entwickelte ein Messgerät auf Basis des Reflexbildverfahrens.

Bei diesem Verfahren wird zunächst die zu messende Linse auf einer Linsenaufnahme gelagert und durch einen Antrieb gedreht. Eine Beleuchtungseinrichtung, bestehend aus Lichtquelle und Linse, beleuchtet Blende 1. Die Projektionsoptik fokussiert Blende 1 auf die reflektierende Prüflingsoberfläche. Von dort gelangen die reflektierten Lichtstrahlen in die Empfängeroptik, die das Bild der Blende 1 in Blende 3 fokussiert.

In Lichtrichtung hinter Blende 1 ist eine weitere Blende angeordnet. Diese Blende 2 weist eine größere Blendenöffnung auf als die erste Blende. In Lichtrichtung hinter Blende 3 ist ein bildgebender Kamerasensor so angeordnet, dass sich der Kamerasensor in der Ebene eines reellen Bilds der Blende 2 befindet. Als nächster Schritt wird die Verlagerung des Energieschwerpunkts im Bild der Blende 2 auf dem Kamerasensor, während der Rotation der Linse, gemessen.

Liegt eine Verkippung der Oberfläche der zu prüfenden Linse gegenüber der Rotationsachse der Linse vor, führt diese Verkippung zu einer Auslenkung des Lichtpunkts auf dem Kamerasensor.

Die erste Generation des Messgeräts verwendete als Basis die klassische Kamera/Framegrabber-Lösung. Diese wurde durch eine digitale USB-Kamera ersetzt. Um das Grunddesign des Geräts nicht ändern zu müssen, benötigte der Gerätehersteller eine kleine, flexible Lösung mit bester Bildqualität und fand diese in der Modulvariante der mvBlueFOX-Kamera. Mit jeweils 38,8 mm Länge und Breite und einer maximalen Tiefe von 34 mm passte das Modul in die vorgegebene Form. Neben dem zusätzlichen Bildspeicher von 8 MB für eine garantierte Bildübertragung überzeugte auch die Qualität der rauscharmen Bilder.

Das Messgerät und die Kamera erfüllen laut Hersteller mit einer Genauigkeit von 0,01 Winkelminuten selbst höchste Ansprüche. Zentrierfehler werden direkt nach ISO 10110 gemessen, ohne dass Linsendaten wie Radius oder Brennweite wie bei anderen Verfahren bekannt sein müssen. Die Anordnung von Projektor und Empfänger in einem Winkel von ± 20° in Verbindung mit Blende 3 als wirksamem Raumfilter ermöglicht eine hohe Trennschärfe bei der Antastung der optischen Flächen. Es lassen sich Linsen mit einer Mittendicke von 0,4 mm vermessen. Da das Prüfgerät mit zwei Messköpfen ausgestattet ist, kommen auch zwei mvBlueFOX-M-Module zum Einsatz. Somit lassen sich Linsen mit zwei Linsenflächen beidseitig vermessen, ohne dass die Linse gewendet werden muss.