CH411371A - Vorrichtung zur Prüfung geometrischer Abmessungen von Gegenständen - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zur Prüfung geometrischer Abmessungen von Gegenständen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Prüfung geometrischer Abmessungen von Gegenständen mittels einer Lichtquelle und einer   lichtemp-    findlichen Vorrichtung, wobei der zwischen diesen anzuordnende Gegenstand durch einen Lichtstrahl abgetastet und während der Abtastung ein Zählwerk zur Anzeige   dzr    Abmessungen betätigt wird.



   Die Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass Mittel vorgesehen sind, um   zwivM    sehen dem Lichtstrahl und dem Gegenstand eine Relativbewegung herbeizuführen, so dass der Lichtstrahl am Gegenstand die zu prüfende Abmessung überstreicht, wobei der Gegenstand den Lichtstrahl gegenüber der lichtempfindlichen Vorrichtung abdeckt, und ferner Mittel vorgesehen sind, um während der Relativbewegung eine Reihe von Impulsen zu erzeugen und zu zählen, derart, dass diese eine Anzeige der zu prüfenden Abmessungen liefern.



   Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der anliegenden Zeichnung erläutert, und zwar zeigen:
Fig. 1 ein Schema einer Ausführung zum Messen eines feststehenden Gegenstandes,
Fig. 2 eine Ansicht, gesehen von   Ider    Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 ein Schema einer weiteren Ausführung zum Messen eines sich bewegenden Gegenstandes,
Fig. 4 eine Ansicht, gesehen von der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 eine Aufsicht auf den Bereich, in welchem das Messen durchgeführt wird.



   Entsprechend Fig. 1 und 2 soll die Vorrichtung dazu dienen, einen ruhenden Gegenstand, z. B. einen Kolben, zu messen. Der Elektronenstrahl einer Kathodenstrahlröhre 1 erzeugt einen Lichtfleck,   Ider    gemäss den Linien 3 (Fig. 2) ein Zeilenraster auf einem fluoreszierenden Schirm 2 beschreibt. Die Ablenkung des Elektronenstrahles wird durch Ablenkgeneratoren 18, 19 und zugehörige Ablenkspulen 20, 21 bewirkt. Die Kathodenstrahlröhre liefert auch einen zweiten Elektronenstrahl, der in seiner horizontalen Bewegung synchron mit dem ersten Strahl gesteuert wird, der laber in vertikaler Richtung nicht abgelenkt wird. Dieser zweite Strahl   wind    längs einer einzigen Zeile über eine Gradskala oder ein Gitter 4 geführt. Die beiden Bereiche des Schirmes, in denen diese Strahlen arbeiten, sind durch einen optischen Schirm 5 voneinander getrennt.

   Undurchsichtige Schirme 2a und 2b legen die   Grenzen    fest, innerhalb welcher der   Leuehtfleck    als Lichtquelle wirksam ist.



   Der zu messende Kolben 6 wird zwischen dem Schirm 2 und einer Konvexlinse 7 angeordnet, hinter der in einer Entfernung gleich der der Brennweite der Linse 7 ein Schirm 9 mit einem Loch oder einem vertikalen Schlitz 8 im Brennpunkt der Linse angeordnet ist. Dieses Loch oder   Ider    Schlitz hat in der horizontalen Richtung die gleiche Abmessung wie die Grösse der Lichtflecke auf dem Schirm der   Kathodenstrahiröhre    1, und somit kann nur das von parallelen oder nahezu parallelen Lichtstrahlen zwischen Schirm und Linse herrührende Licht durch das Loch oder den Schlitz laufen.

   Hinter Idem Loch ist eine lichtempfindliche Vorrichtung angeordnet, die aus einem Fotovervielfacher 10 besteht, um das parallele Licht vom ersten Lichtfleck zu empfangen, der den Schirm längs des Zeilenrasters überstreicht, und auch aus einem   zweiten    Photovervielfacher 11 besteht, der paralleles Licht vom   zweiten    Lichtfleck empfängt, der die Skala oder das Gitter 4 überstreicht.



   Sobald der Lichtfleck, der das Raster auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erzeugt, hinter den Kolben 6 gelangt, wird das Licht, welches den Photo  vervielfacher 10 erreicht, abgesperrt, wobei die Schärfe Ider Absperrung und somit die Messgenauigkeit von der   Fleckgrösse,    der optischen Genauigkeit der Linse 7 und der Grösse des Loches oder Schlitzes 8 in horizontaler Richtung abhängen. Gleichzeitig überläuft der zweite Lichtfleck die Skala oder das Gitter 4 und erzeugt somit eine Reihe von Lichtunterbrechungen, die den Photovervielfacher 11 erreichen, dessen Ausgang Eichimpulse erzeugt, die die über die Oberfläche der Röhre von beiden Lichtflecken überfahrene Entfernung   tdefinieren.   



   Das Signal aus dem   Photovervielfacher    10 wird durch den Verstärker 12 verstärkt und der Auswertschaltung 14 zugeführt, solange als Licht den Photovervielfacher 10 erreicht. Diese Auswertschaltung lässt (wenn sie offen ist) die Eichimpulse hindurch, die von dem Photovervielfacher 11 empfangen und durch den Verstärker 13 verstärkt werden, und leitet sie zu der weiteren Auswertschaltung 15,   die    erst geöffnet wird, wenn die vertikale Abtastung des Rasters diejenige Stelle des Kolbens erreicht hat, an dem die Messung erfolgen soll.

   Dies wird mittels der Programmeinheit 23 gesteuert, die mit einer Information über die Auswertschaltungen 16 und 17 gespeist wird, welche sich öffnen, sobald das   Ober-    ende des Kolbens   dadurch    das Abtastmuster erreicht worden ist, und die alsdann durch den Zähler 22 gespeist wird, der den Pegel abwärts des Kolbens bestimmt, definiert durch das Zählen der Zahl der Abtastlinien, auf denen das Abtasten in jedem Augenblick stattfindet. Die Programmeinheit 21 öffnet dann die Auswertschaltung 15, und   der    Zähler 24 zählt die Zahl der Eichimpulse zwischen den beiden undurchsichtigen Schirmen 2a und 2b abzüglich der Zahl der Impulse, die während der Zeit auftreten, in der der Lichtstrahl durch den Kolben in dem Pegel abgedeckt ist, an welchem die Messung gefordert wird.



   In der Programmeinheit 23 wird die Zahl der Impulse entsprechend dem Sollwert der interessierenden Abmessung gespeichert, und während der Leerund Rücklaufperioden der Zeilenabtastung wird diese dem Sollwert entsprechende Impulszahl von Ider Programmeinheit 23 auf den Zähler 24 übertragen.



  Wenn die Sollwert-Impulszahl gleich der Impulszahl ist, die in der Zeit auftritt, in der der Abtastfleck verdunkelt ist, wird der Ausgang aus dem Zähler 24 auf die Gesamtzahl für die vollständige Abtastung zwischen   tden    Schirmen 2a und 2b gebracht. Eine niedrigere Zahl am Zähler zeigt an, dass die Abmessung grösser ist als der Sollwert, und eine höhere Zahl des Zählers zeigt an, dass die Abmessung kleiner ist als ihr Sollwert.



   Diese Information kann dann eine Steuerung eines Fehleranzeigers oder eine Sperrung üblicher Art erzeugen oder kann als sichtbares Bild auf   leiner    Kathodenstrahlröhre angezeigt werden, um die genaue Lage des Fehlers mittels eines Leuchtsignals anzuzeigen.



   Die Fig. 3, 4 und 5 geben eine Vorrichtung zum Messen eines bewegten Maschinenteils wieder, der auch hier als Kolben dargestellt ist. In dieser Vorrichtung wird der Kolben 36 an einem vertikalen Schlitz 33 eines undurchsichtigen Teiles 22 auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre 31 vorbeigeführt.



   Dieser Kolben 36 befindet sich auf einer bewegten Plattform 41, mit der der sich bewegende Abschnitt eines schwarz eingefassten Gittersystems 34 fest verbunden ist. Die Plattform wird durch einen Motor 53 angetrieben. Das Gitter 34 und der optische Ablesekopf 42 sind so angeordnet, dass sie genau die Bewegung der Plattform in Form einer Reihe von Impulsen wiedergeben. Jeder durch das Gittersystem erzeugte Impuls wird durch den Verstärker 35 verstärkt und stösst den vertikalen Abtastgenerator 48 an, der die Ablenkspulen 61 speist, um zu verursachen, dass der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre den Schlitz 33 abwärts austasten kann. Diese vertikale Spur wird an den Punkten 57 (die entsprechend der zu messenden Komponente gewählt werden) mittels Impulsen erleuchtet, die dem Gitter oder der Kathode der Kathodenstrahlröhre 31 zugeführt werden.

   Die Impulse werden von einer Impulseinheit 49 abgenommen, die durch den Generator 48 angestossen wird, und werden durch eine Auswähleinheit 50 geleitet, die ihrerseits durch die Programmeinheit 47 gesteuert wird, und werden dann der Kathodenstrahlröhre über den Verstärker 51 zugeführt. Die hellen Flecke 57 auf der Spur, die durch die Spule 60 fokussiert sind, zeigen daher die Pegel an, an denen die Messung am Kolben 36 durchzuführen ist. Ein Photovervielfacher 40 ist hinter einem Schirm 39 angeordnet, der einen vertikalen Schlitz 30 in Flucht mit dem Schlitz 33 besitzt, und eine Linse 37 und eine Blende 52 werden zwischen dem Schirm und dem Verstärker vorgesehen.

   Mit dieser Anordnung arbeiten die beiden Schlitze 30 und 33 als Kollimator und gewährleisten, dass nur von parallelen oder nahezu parallelen Lichtstrahlen herrührendes Licht von den Flecken 57 auf den Photovielfacher 40 fällt. Jeder Impuls, der von dem Ablesekopf 42 erzeugt wird, stellt einen bekannten Wert der Bewegung der Plattform 41 dar und beträgt z. B. 0,0025 mm.



   Der Ausgang des Photovervielfachers 40 wird über einen Verstärker 54 einem Eingang jeder der Koinzidenzauswertschaltungen 55 zugeführt, von denen je eine für jeden der Pegel an der Komponente vorgesehen ist, an denen eine Messung durchgeführt werden soll. In der gezeigten Ausführung sind sieben solche Pegel durch helle Flecken 57 dargestellt.



  Die Koinzidenzschaltungen werden ebenfalls mit gesonderten Signalen aus der Auswähleinheit 50 gespeist, wobei diese Signale zeitlich so eingestellt sind, dass sie an den verschiedenen Messpegeln auftreten, und zusätzlich werden diese Auswertschaltungen alle mit den Ausgangsimpulsen aus dem Ablesekopf 42 über den Verstärker 35 gespeist. Ein gesonderter Zähler 56 ist mit dem Ausgang jeder Koinzidenz  schaltung verbunden, um die Impulse zu zählen, die durch diese Schaltung hindurchlaufen.



   Jede Koinzidenzschaltung 55 ist so angeordnet, dass sie nur Impulse von dem Ablesekopf 45 hindurchlässt, wenn sich die Schaltung durch die Anwesenheit eines Impulses aus der Wähleinheit 50 im Betriebszustand befindet und wenn kein Ausgang aus dem Photovervielfacher 40 erzeugt wird. Somit befindet sich für irgend einen Messpegel eine der Auswertschaltungen in Betriebsbereitschaft durch einen Impuls aus der Wähleinheit 50, und zwar während der Periode, in der der Kolben 36 das Licht gegen Einfall auf den Photovervielfacher 40 sperrt, so dass die Impulse aus dem Kopf 42 durch diese Auswertschaltung zu ihren zugehörigen Zähler 56 laufen, um eine Anzeige für die Abmessung des Kolbens an diesem Punkt zu geben.

   Der Sollwert der Abmessung des Kolbens an diesem Punkt wird von der Programmeinheit 47 dem passenden Zähler als Impulsreihe zugeführt, die mit der Zahl aus dem Ablesekopf 42 verglichen wird.



   Eine kleinere Zahl aus dem Ablesekopf 42 zeigt an, dass die Dimension kleiner ist als ihr Sollwert, während eine höhere Zahl anzeigt, dass die Dimension grösser ist als der Sollwert. Diese Information kann benutzt werden, um eine Fehleranzeigeeinheit zu steuern, um den Kolben auszuscheiden, wenn sich seine Abmessungen ausserhalb der zulässigen Toleranzgrenzen befindet, oder dient dazu, eine geeignete Anzeigevorrichtung zu betätigen. Eine Druckvorrichtung 59 kann durch den Ausgang der Zähler 56 betätigt werden, um eine gedruckte Aufzeichnung der gemessenen Abmessungen auf Instruktionen aus der Programmeinheit 47 zu erzeugen. Die Programmeinheit kann zur Steuerung des Systems von Hand oder automatisch ausgebildet sein.



   Alternativ wird, nachdem die Zahlen für jeden Pegel festgelegt wurden, die den Kolben abstützende Plattform in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht, und es werden jedem Zähler 56 unter Steuerung der Programmeinheit 47 Impulse zugeführt, um die Zahlen auf die Anzahl Impulse zu erhöhen, die dem Vervielfältiger 40 zugeführt werden würde, wenn der Kolben 6 nicht auf der Plattform vorhanden wäre. Diese Gesamtzahlen stellen dann die genauen Abmessungen dar. Ein Fehler in der Abmessung wird dann durch eine hohe oder niedrige Zahl auf gleiche Weise angezeigt, wie oben beschrieben ist, und kann dazu benutzt werden, um einen Verwerfungsanzeiger oder einen Mechanismus zu steuern.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Prüfung geometrischer Abmessungen von Gegenständen mittels einer Lichtquelle und einer lichtempfindlichen Vorrichtung, wobei der zwischen diesen anzuordnende Gegenstand durch einen Lichtstrahl abgetastet und während der Abtastung ein Zählwerk zur Anzeige der Abmessung betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um zwischen dem Lichtstrahl und dem Gegenstand eine Relativbewegung herbeizuführen, so dass der Lichtstrahl am Gegenstand die zu prüfende Abmessung überstreicht, wobei der Gegenstand den Lichtstrahl gegenüber der lichtempfindlichen Vorrichtung abdeckt, und ferner Mittel vorgesehen sind, um während der Relativbewegung eine Reihe von Impulsen zu erzeugen und zu zählen, derart, dass diese eine Anzeige der zu prüfenden Abmessungen liefern.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zu messende Gegenstand während des Messvorganges zwischen zwei Schirmen (2, 9) angeordnet ist, die je einen Schlitz aufweisen und als Begrenzung für den Divergenzwinkel des Lichtstrahls wirken, der von einer Lichtquelle hinter einem der Schirme durch die Schlitze zu einer lichtempfindlichen Vorrichtung hinter dem anderen Schirm läuft.

   2. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtempfindliche Vorrichtung eine Auswertanordnung steuert, die ihrerseits die Zufuhr von Impulsen zu einer Zählvorrichtung während der Periode steuert, in der der Lichtstrahl gegen die lichtempfindliche Vorrichtung abgedeckt ist.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle der von einem Kathodenstrahl erzeugte Leuchtfleck dient.

   4. Vorrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Relativbewegung zwischen dem Lichtstrahl und dem Gegenstand in der Richtung der zu messenden Dimension der Lichtstrahl auch rechtwinklig zu dieser Richtung abgelenkt wird, so dass eine Mehrzahl von Dimensionen des Gegenstandes unmittelbar aufeinanderfolgend gemessen werden.

   5. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand feststehend ist und der Strahl der Kathodenstrahlröhre sowohl durch vertikale als auch horizontale Ablenkorgane ablenkbar ist, um ein Abtastmuster zu erzeugen.

   6. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenstrahl auf einer Linie senkrecht zu den zu messenden Dimensionen abgelenkt wird und dass der Gegenstand mechanisch in einer Richtung quer zu der Abtastlinie bewegbar ist, wodurch mehrere Dimensionen im wesentlichen gleichzeitig an verschiedenen Stellen entlang der Abtastlinie gemessen werden können.

   7. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulse, die beim Überstreichen des Lichtstrahles über eine Dimension des zu messenden Gegenstandes erzeugt werden, durch Erzeugung einer festen Anzahl Impulse während jedes vollen Zyklus der Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und dem Lichtstrahl in Richtung der zu messenden Dimension festgestellt und durch Austasten der Impulse ermittelt werden, die erzeugt werden, wenn der Lichtstrahl gegenüber der lichtempfindlichen Vorrichtung durch den dazwischenliegenden Gegenstand abgedeckt ist.

   8. Vorrichtung nach Unteranspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel, durch welche eine dem Sollwert der Abmessung entsprechende Anzahl von Impulsen mit derjenigen Anzahl von Impulsen, die während des Überstreichens des Lichtstrahls der die zu messende Dimension erzeugt werden, verglichen werden.

   9. Vorrichtung nach Unteranspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel, durch welche die Impulszahl, die während der Absperrung des Lichtstrahles gegen die lichtempfindliche Vorrichtung durch den zwischengeschalteten Gegenstand erzeugt wird, mit einer dem Sollwert der Abmessung entsprechenden Impulszahl verglichen wird.

   10. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, gekennzeichnet durch eine Programmiereinheit, die einen Impulswählkreis steuert, welcher seinerseits eine Reihe Tore steuert, um jeweils während der Zeit zum Durchlass der die Messung darstellenden Impulse betätigt zu werden, während welcher eine Messung in irgendeiner der verschiedenen Ebenen des zu vermessenden Gegenstandes bewirkt wird.

   11. Vorrichtung nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch eine Druckvorrichtung, die nach der Vermessung eines Teiles des Gegenstandes betätigt wird, um eine gedruckte Information der Messung oder Messungen zu geben.