Einrichtung zum Bestimmen von Abmessungen an Körpern
Bei der Herstellung fester Gegenstände müssen sehr oft bestimmte Abmessungen derselben auf ihre Masshaltigkeit geprüft werden. Insbesondere dann, wenn es sich um die Produktion grosser Stückzahlen handelt, ist es wichtig, dass die Masskontrolle beim Verlassen der Produktions- oder Bearbeitungsmaschine ohne wesentliche Beeinträchtigung des Materialflusses durchgeführt werden kann. Als Beispiel sei die Herstellung von Massenprodukten erwähnt, wo es sich darum handelt, aus grossen Stückzahlen selbsttätig, rasch und mit hoher Genauigkeit jene Körper auszuscheiden, die bezüglich einer oder mehrerer Abmessungen den jeweiligen Toleranzbedingungen nicht entsprechen.
Zu überwachende Grössen sind beispielsweise der Durchmesser, die Länge, die Planität von Flächen, Flächenquerschnitte, Abweichungen von der Querschnittsform, die Konizität von Mantelflächen oder deren Winkellagen usw.
Eine mechanische Masskontrolle beispielsweise mittels Tastfühlern, Grenzlehren u. dgl. verträgt sich schlecht mit einer kontinuierlichen Fliessbandproduktion, da die Gegenstände hierfür in der Regel einzeln am Fliessband angehalten und nach der Prüfung wieder beschleunigt werden müssen. Es ist deshalb eine berührungslose Massbestimmung erforderlich, welche den freien Durchlauf der Körper durch die Messstelle in keiner Weise behindert und auch die Prüflinge keiner mechanischen Beanspruchung oder gar Schlägen aussetzt, wobei anderseits auch die Messeinrichtung keinerlei Abnützung unterIiegt.
Für gewisse Aufgaben der Produktionsüberwachung, z. B. die Überwachung der Breite von Blechbändern oder des Durchmessers von Kabeln, Drähten od. dgl., sind Messeinrichtungen bekannt, die mit zwei auf Konturbereiche des zu messenden Körpers zu richtenden Strahlenbündeln arbeiten, in denen der Körper einen seiner Abmessung entsprechenden Teil des Querschnittes der Strahlenbündel ausblendet; diese Messeinrichtungen sind ausserdem mit einer zwecks Abtastung der beiden Bündel relativ zu diesen bewegten Spaltanordnung mit zugeordneten Detektormitteln zur Erzeugung eines elektrischen Impulssignals sowie mit elektrischen Auswertemitteln für das Impulssignal versehen.
Die erforderliche Relativbewegung kann dabei entweder durch Bewegung der Spaltanordnung, der Körper oder der Strahlenbündel bzw. der Strahlenquellen erzeugt werden. Praktisch in allen Fällen ist hierbei eine mechanische Führung der Körper erforderlich, damit die erwähnte Relativbewegung in einem genau definierten Ausmass bleibt. Eine solche Führung widerspricht aber der genannten Forderung nach ungehindertem Durchlauf der Körper.
Eine besondere Schwierigkeit ergibt sich, wenn die zu messenden Körper unregelmässige und unkontrollierbare Querbewegungen ausführen oder wenn sie in der Richtung der zu bestimmenden Abmessung selbst, z. B. auf einem Förderband quer zu den Strahlenbün deln durch die Messeinrichtung transportiert werden.
In diesen Fällen versagen die bekannten Anordnungen vollständig, weil die Eigenbewegung der Körper sich in unbestimmter Weise der definierten Relativbewegung überlagert und das Messergebnis stark verfälscht.
Mit der vorliegenden Erfindung, die von einer Anordnung der vorgenannten Art ausgeht, werden Messungen an Körpern ermöglicht, die Eigenbewegungen in Richtung der zu bestimmenden Abmessung ausführen, und es wird gleichzeitig die Forderung nach völlig ungehindertem Durchlauf der Körper erfüllt.
Die erfindungsgemässe Messeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltanordnung mindestens ein Paar von einander zugeordneten und synchron bewegten Spalten aufweist und dass die Bewegung der beiden Spalte jedes Paares relativ zu den Strahlenbündeln gegensinnig, d. h. bei beiden Bündeln gleichzeitig vom verbleibenden Teil nach dem ausgeblendeten Teil des Bündelquerschnittes oder umgekehrt, gerichtet ist.
Wie weiter unten erläutert, werden bei dieser erfindungsgemässen Anordnung die Bewegungen der Körper während der Abtastung durch die Spaltanordnung zum grössten Teil oder sogar vollständig auskompen siert, so dass sie die Messung nicht beeinflussen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei welcher die beiden Strahlenbündel den Körper aus entgegengesetzten Richtungen beaufschlagen, kann ferner erreicht werden, dass das Messergebnis auch unabhängig ist von der Lage der Körper in Richtung der Strahlen, also quer zur vorerwähnten Bewegungsrichtung.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung wird nachstehend im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Anordnung in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ist eine Ansicht der Spaltanordnung mit den beiden Bündelquerschnitten,
Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch ein lichtleitendes Faserbündel in stark vergrössertem Masstab, und
Fig. 4 ist ein Impulsdiagramm zur Erläuterung des Prinzips der Impuls auswertung.
In Fig. 1 ist der Prüfling mit 10 bezeichnet, beispielsweise ein Zylinder, dessen Durchmesser bestimmt werden soll. Auf die Endbereiche des zu bestimmenden Durchmessers sind zwei Strahlenbündel 14a, 14b gerichtet, vorzugsweise parallele Lichtstrahlen aus den Strahlenquellen 12a, 12b, in welchen Glühlampe und Bündelungsoptik angedeutet sind. Beim vorliegenden Beispiel wird der Körper 10 durch die beiden Bündel 14a, 14b aus entgegengesetzten Richtungen beaufschlagt.
Entsprechend der zu bestimmenden Abmessung blendet der Prüfling 10 in jedem Strahlenbündel einen Teil des Bündelquerschnittes aus ( Schattenbildung durch Reflexion und Absorption), und anhand der verbleibenden Teile 15a, 15b der Bündelquerschnitte wird mittels einer Spaltanordnung 20 und zugeordneten Strahlendetektoren 32 in weiter unten erläuterter Weise der Durchmesser des Körpers 10 ermittelt. Vorzugsweise werden die Strahlenbündel in nicht näher dargestellter Weise in Richtung der Zylinderachse (senkrecht zur Zeichnungsebene) auf eine geringe Ausdehnung begrenzt, um den Durchmesser auf einer definierten Höhenlage abzutasten.
Die Spaltanordnung 20 weist eine rotierende Scheibe 22 auf, die auf einer Achse 26 sitzt und von einem Motor 24 mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Die Scheibe 22 weist eine Anzahl radialer Spalte 28, 30 auf, die paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet sind; gemäss Fig. 2 sind hier also zwei um 900 gegeneinander versetzte Spaltpaare 28, 30 vorhanden.
In bestimmter, weiter unten beschriebener Weise werden die beiden Bündel 14a, 14b bzw. die verbleibenden, nicht ausgeblendeten Teile 15a, 15b der Bündelquerschnitte auf der Spaltscheibe 22 abgebildet, und zwar im Radialbereich der Spalte 28, 30 an feststehenden, diametral gegenüberliegenden Stellen. An diesen Stellen, jedoch hinter der Scheibe 22 sind auch zwei Strahlendetektoren 32, im vorliegenden Fall zwei photoelektrische Wandler, angeordnet (Fig. 2). Beim Vorbeilauf eines Spaltes, z. B. 28, an einer dieser Stellen tritt Licht aus dem verbleibenden Querschnittsteil des betreffenden Bündels, z. B. 15a, auf den zugeordneten Detektor 32, welcher dadurch ein elektrisches Impulssignal abgibt. Die Dauer dieses Impulses entspricht bei vorgegebener Durchlaufgeschwindigkeit des Spaltes der Breite des betreffenden Teils 15a.
Bezeichnet man die Impulsdauer entsprechend dem einen Teil 15a mit p, die Impulsdauer entsprechend dem andern Teil 15b mit q und die Zeitdauer, welche der Gesamtbreite D (Fig. 1) über beide Strahlenbündel entspricht, mit T, so ergibt sich gemäss dem Diagramm nach Fig. 4 der gesuchte, der Abmessung d entsprechende Wert t aus der Beziehung t = T-(p + q) + K; der konstante Wert K berücksichtigt dabei den Umstand, dass die Abtastung sich räumlich und zeitlich nicht über die gesamte Länge der Abmessung erstreckt, sondern nur über deren Endbereiche. Die Summierung der Impulssignale p und q und die weitere Auswertung gemäss der obigen Beziehung erfolgt in einer elektrischen Auswerteschaltung 34. Die Berücksichtigung der Abtastgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Spaltscheibe 22 ist in Fig. 1 durch die punktierte Linie 36 angedeutet.
Je nach Bedarf kann das Messergebnis direkt in Längeneinheiten in einer Anzeigeeinrichtung 38 wiedergegeben werden. Es kann aber auch weiter verarbeitet werden, etwa in einer logischen Auswerteschaltung 40, welche auf Grund wählbarer Toleranzeingaben über Gut oder Ausschuss entscheidet und entsprechende Steuervorgänge beim Weitertransport des Prüflings auslöst.
Ausser sichtbarem Licht sind grundsätzlich auch andere Strahlenarten anwendbar, wie z. B. elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlänge, Partikelstrahlen usw., wobei selbstverständlich die Art der Detektoren 32 sich nach der gewählten Strahlenart zu richten hat.
Bei bekannten Einrichtungen ähnlicher Art erfolgt die Abtastung der beiden Endbereiche der Abmessung hintereinander und gleichsinnig, d. h. von der einen Hellzone in die ausgeblendete Dunkelzone und aus dieser heraus in die andere Hellzone. Dieser Umstand bewirkt die eingangs erwähnte Verfälschung der Messung, wenn der Prüfling während der Abtastung eine Eigenbewegung quer zu den Strahlenbündeln ausführt, also in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1. Die vorliegende erfindungsgemässe Messeinrichtung behebt nun diesen Messfehler dank der besonderen Gestaltung der Abtastanordnung, bei der die Abtastung der beiden Strahlenbündel jeweils paarweise gleichzeitig durch zwei einander zugeordnete, synchron bewegte Spalte 28 bzw. 30 erfolgt, und wobei die Bewegung der Spalte relativ zu den Strahlenbündeln gegensinnig, d. h. bei beiden Bündeln z.
B. vom verbleibenden Teil 15a, 15b (Hellzone) nach dem ausgeblendeten Teil (Dunkelzone) des Bündelquerschnittes gerichtet ist. Diese Anordnung geht aus der Fig. 2 klar hervor: Beim angegebenen Drehsinn treffen beide Spalte eines Paares, z. B. 28, gleichzeitig am äusseren Rand der Hellzone 15a bzw.
15b ein. Sie durchlaufen hierauf die Hellzone und anschliessend die ausgeblendete Dunkelzone.
Es sei nun angenommen, dass während dieses Abtastvorganges der Prüfling 10 sich in Richtung des' Pfeiles A in Fig. 1 von oben nach unten bewegt. Dabei wird die Hellzone 15a breiter, d. h. in Fig. 2 gesehen verschiebt sich die Grenze der Zone 15a (rechts) nach oben. Gleichzeitig wird die Hellzone 15b um den gleichen Betrag schmaler, und in Fig. 2 verschiebt sich die Grenze der Zone 15b (links) entsprechend ebenfalls nach oben. Die erwähnte Verschiebung der Grenze nach oben läuft aber im Falle der Zone 15a im gleichen Sinne wie die Bewegung des Spaltes 28 (rechts), während sie bei der Zone 15b der Bewegung des Spaltes 28 (links) entgegen läuft.
Dies bedeutet, dass bei der beschriebenen Anordnung die Eigenbewegung des Prüflings 10 kompensiert wird; die Kompensation ist vollständig, wenn beide Spalte des Paares die betreffende Zonengrenze gleichzeitig überschreiten, d. h. wenn der Prüfling in diesem Augenblick gleiche Teile in beiden Bündeln ausblendet. Die analoge Wirkung ergibt sich natürlich, wenn der Körper sich in Fig. 1 von unten nach oben bewegt, oder wenn der Drehsinn der Scheibe 22 gegenüber Fig. 2 umgekehrt ist, wenn also beide Spalte von der Dunkelzone in die Hellzone des betreffenden Bündels übertreten.
Die beschriebene, wirksame Kompensation schafft erst die Möglichkeit, die Messung bei freiem Durchlauf des Prüflings quer zu den Strahlenbündeln in Richtung des Pfeiles A vorzunehmen, oder bei Durchlauf z. B. eines Kabels senkrecht zur Zeichnungsebene, welches unkontrollierbare Querschwingungen ausführt.
Würde der Prüfling, entgegen der Darstellung in Fig. 1, in herkömmlicher Weise mit beiden Strahlenbündeln von der gleichen Seite her angestrahlt, so ergäbe sich ein weiterer Fehlereinfluss bei unbestimmter Lage des Prüflings in Richtung der Strahlen, d. h. in Richtung des Pfeiles B, Fig. 1. Der Grund liegt darin, dass mit üblichen Mitteln erzeugte Strahlenbündel nicht ideal parallel sind, sondern immer eine gewisse Divergenz aufweisen. Die Messunsicherheit lässt sich allenfalls durch Anwendung der Lasertechnik mit entsprechendem Aufwand klein genug halten.
Die dargestellte Anordnung bietet jedoch eine sehr vorteilhafte Möglichkeit, um bei geringeren Anforderungen an die Parallelität der Strahlenbündel den zuletzt genannten Fehler praktisch auszuschalten. Es sind zu diesem Zweck die Strahlenquellen 12a, 12b so aufgestellt, dass ihre Strahlenbündel 14a, 14b aus entgegengesetzten Richtungen auf den Körper 10 gerichtet sind. Unter der Voraussetzung, dass die Achsen der beiden Bündel parallel liegen, wird nun die Messung unabhängig von der Lage des Prüflings in bezug auf die Strahlenquellen. Eine weitere Möglichkeit ergibt sich, indem man, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, in beide Strahlengänge Abbildungsoptiken 16a, 16b einfügt.
Auf die Parallelität der Strahlen innerhalb der Strahlenbündel kann dann überhaupt verzichtet werden, da bei Verschiebung des Körpers 10 in Richtung B die Summe der Bildgrössen konstant bleibt.
Zur Abtastung der beiden Strahlenbündel bzw. deren Hellzonen könnten diese mit Hilfe von reflektierenden Flächen, z. B. von Spiegeln oder Prismen auf die gemeinsame Spaltanordnung gelenkt werden. Die Fig. 1 veranschaulicht eine andere, sehr elegante Möglichkeit hierfür. Es werden hier zwei lichtleitende Faserbündel 18a, 18b verwendet, deren eine End- oder Stirnfläche je von einem Strahlenbündel 14a bzw. 14b beaufschlagt wird und die mit ihrer andern Stirnfläche der Spaltscheibe 22 gegenüberliegen.
Fig. 3 zeigt schematisch in stark vergrössertem Massstab einen Ausschnitt aus einer solchen Stirnfläche. Die Lichtleiter 18a, 18b sind aus einer grossen Zahl von feinen, parallel ausgerichteten, durchgehenden Glasfasern aufgebaut, die je an den beiden Stirnflächen eines Faserbündels an einander entsprechenden Stellen des Bündelquerschnittes liegen. Durch Totalreflexion innerhalb der einzelnen Fasern wird bei dieser Anordnung die Lichtverteilung am Eingang der Bündel weitgehend unverändert auf den Ausgang übertragen, und die auf diese Weise mit unveränderter Breite übertragenen Hellzonen lassen sich durch die Spaltanordnung abtasten. Die Anwendung solcher lichtleitender Faserbündel macht die Aufstellung der Spaltanordnung praktisch unabhängig von der Lage der Strahlenquellen und vom Durchlauf der Körper 10.
In jedem Fall ist natürlich darauf zu achten, dass der eine Bündelquer schnitt bezogen auf die Drehrichtung der Spaltscheibe, gegenüber dem andern Querschnitt um 1800 verdreht auf der Scheibe abgebildet wird, damit die Abtastung gegensinnig entsprechend Fig. 2 erfolgt.
Für die elektrische Signalauswertung kann eine ört liche oder zeitliche Rasterung der beiden den Prüfling streifenden Strahlenbündel 14a, 14b vorteilhaft sein.
Die Impulssignale der Detektoren 32 bestehen dann aus Impulsfolgen mit bestimmter Wiederholungsfrequenz und variabler Impulszahl, und das Messresultat ergibt sich durch Auszählen der Impulszahlen bzw. der Rasterelemente .
Eine örtliche Rasterung kann man z. B. erreichen, indem an geeigneter Stelle eine Strichplatte (Gitter) in den Strahlengang eingefügt wird. Bei Verwendung von Lichtleitern 18a, 18b können deren einzelne Fasern direkt die Rasterelemente bilden, falls sie mit regelmässiger Teilung innerhalb des Bündelquerschnittes angeordnet sind. Im Falle dieser örtlichen Rasterung ist die Auszählung der Rasterelemente nicht an einen bestimmten zeitlichen Ablauf gebunden, es erübrigt sich somit die durch die Linie 36 in Fig. 1 angedeutete Beeinflussung der Auswertemittel in Abhängigkeit von der Spaltbewegung.
Zur zeitlichen Rasterung, die ebenfalls Impulsfolgen entsprechend der Breite der Hellzonen 15a, 15b ergibt, können impulsmodulierte Lichtquellen verwendet werden, oder es können die Strahlengänge periodisch, z. B. durch rotierende Blendenscheiben, unterbrochen werden. In diesen Fällen ist der Einheitswert der Rasterelemente bzw. der ausgezählten Impulse durch eine eindeutige zeitliche Abhängigkeit zwischen der Modulationsfrequenz und der Spaltbewegung bestimmt, d. h. es ist eine gegenseitige Synchronisierung erforderlich.
Die Scheibe 22 kann natürlich auch eine andere Zahl von Spaltpaaren aufweisen. Auch wäre eine Abtastung mit gleichförmig geradlinig bewegten Spaltpaaren anstatt mit der rotierenden Scheibe denkbar. Im übrigen kommt es nur auf eine Relativbewegung zwischen den Hellzonen und der Splaltanordnung an, es können also auch die Zonen gegenüber einem stillstehenden Spaltpaar bewegt werden.
Die beschriebene, berührungslos arbeitende Messeinrichtung lässt sich in vielfältiger Weise und insbesondere auch bei der Produktionsüberwachung in Fliessbandanlagen anwenden. An zylindrischen Körpern können durch mehrfache Bestimmung der Durchmesser bei rotierendem Prüfling auch Abweichungen vom Kreisquerschnitt festgestellt werden. Es können im gleichen Durchlauf auch zwei oder mehrere Abmessungen in verschiedener Höhenlage bestimmt werden, gleichgültig ob mit gleichem oder unterschiedlichem Sollwert.
Device for determining dimensions on bodies
In the manufacture of solid objects, certain dimensions of the same must very often be checked for dimensional accuracy. In particular when it comes to the production of large quantities, it is important that the dimensional control can be carried out when leaving the production or processing machine without significantly impairing the material flow. As an example, the manufacture of mass products should be mentioned, where it is a matter of automatically, quickly and with high accuracy separating those bodies from large quantities that do not correspond to the respective tolerance conditions with regard to one or more dimensions.
Variables to be monitored are, for example, the diameter, the length, the flatness of surfaces, surface cross-sections, deviations from the cross-sectional shape, the conicity of lateral surfaces or their angular positions, etc.
A mechanical dimensional control, for example by means of feelers, limit gauges, etc. The like. does not get along well with a continuous assembly line production, since the objects for this usually individually stopped on the assembly line and have to be accelerated again after the test. It is therefore necessary to determine the dimensions without contact, which in no way hampers the free passage of the bodies through the measuring point and also does not subject the test specimens to any mechanical stress or even to impacts, while on the other hand the measuring device is also not subject to any wear.
For certain production monitoring tasks, e.g. B. the monitoring of the width of sheet metal strips or the diameter of cables, wires or the like., Measuring devices are known that work with two beams to be directed to contour areas of the body to be measured, in which the body has a part of the cross section corresponding to its dimensions Hides the beam; These measuring devices are also provided with a gap arrangement that is moved relative to them for the purpose of scanning the two bundles with associated detector means for generating an electrical pulse signal and with electrical evaluation means for the pulse signal.
The required relative movement can be generated either by moving the slit arrangement, the body or the beam or the radiation sources. In practically all cases, mechanical guidance of the body is required here so that the aforementioned relative movement remains to a precisely defined extent. Such a guidance contradicts the mentioned requirement for unhindered passage of the body.
A particular difficulty arises when the body to be measured perform irregular and uncontrollable transverse movements or when they themselves in the direction of the dimension to be determined, z. B. be transported on a conveyor belt across the Strahlbün deln by the measuring device.
In these cases, the known arrangements fail completely because the proper movement of the body is superimposed on the defined relative movement in an indefinite way and the measurement result is greatly falsified.
With the present invention, which is based on an arrangement of the aforementioned type, measurements on bodies are made possible which carry out their own movements in the direction of the dimension to be determined, and at the same time the requirement for completely unhindered passage of the body is met.
The measuring device according to the invention is characterized in that the slit arrangement has at least one pair of mutually associated and synchronously moved slits and that the movement of the two slits of each pair is in opposite directions relative to the beam bundles. H. in both bundles is directed simultaneously from the remaining part to the hidden part of the bundle cross-section or vice versa.
As explained further below, in this arrangement according to the invention, the movements of the bodies during the scanning are largely or even completely compensated for by the gap arrangement, so that they do not influence the measurement. In a preferred embodiment in which the two bundles of rays impinge on the body from opposite directions, it can also be achieved that the measurement result is also independent of the position of the body in the direction of the rays, that is, transversely to the aforementioned direction of movement.
An embodiment of the device according to the invention is explained below in connection with the drawing.
Fig. 1 shows a preferred arrangement in a schematic representation,
Fig. 2 is a view of the gap arrangement with the two bundle cross-sections,
3 shows a partial section through a light-conducting fiber bundle on a greatly enlarged scale, and
Fig. 4 is a pulse diagram to explain the principle of pulse evaluation.
In Fig. 1, the test object is designated by 10, for example a cylinder, the diameter of which is to be determined. Two beam bundles 14a, 14b, preferably parallel light beams from the radiation sources 12a, 12b, in which the incandescent lamp and focusing optics are indicated, are directed onto the end regions of the diameter to be determined. In the present example, the body 10 is acted upon by the two bundles 14a, 14b from opposite directions.
According to the dimensions to be determined, the test object 10 fades out a part of the bundle cross-section in each beam (shadow formation through reflection and absorption), and on the basis of the remaining parts 15a, 15b of the bundle cross-sections by means of a slit arrangement 20 and associated radiation detectors 32 in the manner explained below The diameter of the body 10 is determined. The beam bundles are preferably limited to a small extent in the direction of the cylinder axis (perpendicular to the plane of the drawing) in a manner not shown in greater detail, in order to scan the diameter at a defined height.
The gap arrangement 20 has a rotating disk 22 which is seated on an axle 26 and is driven by a motor 24 at a constant speed. The disk 22 has a number of radial gaps 28, 30 which are arranged in pairs diametrically opposite one another; According to FIG. 2, there are two pairs of gaps 28, 30 offset from one another by 900.
In a certain manner, described below, the two bundles 14a, 14b or the remaining, non-masked parts 15a, 15b of the bundle cross-sections are imaged on the split disk 22, namely in the radial area of the gaps 28, 30 at fixed, diametrically opposite points. At these locations, but behind the pane 22, there are also two radiation detectors 32, in the present case two photoelectric converters (FIG. 2). When passing a gap, e.g. B. 28, at one of these points light emerges from the remaining cross-sectional part of the bundle in question, e.g. B. 15a, on the associated detector 32, which thereby emits an electrical pulse signal. The duration of this pulse corresponds to the width of the relevant part 15a for a given passage speed of the gap.
If one denotes the pulse duration corresponding to one part 15a with p, the pulse duration corresponding to the other part 15b with q and the time duration, which corresponds to the total width D (Fig. 1) over both beams, with T, then according to the diagram of Fig 4 the sought value t corresponding to dimension d from the relationship t = T- (p + q) + K; the constant value K takes into account the fact that the scanning does not extend spatially and temporally over the entire length of the dimension, but only over its end regions. The summation of the pulse signals p and q and the further evaluation according to the above relationship takes place in an electrical evaluation circuit 34. The consideration of the scanning speed or the rotational speed of the gap disk 22 is indicated in FIG. 1 by the dotted line 36.
Depending on requirements, the measurement result can be shown directly in length units in a display device 38. It can, however, also be processed further, for example in a logic evaluation circuit 40 which, on the basis of selectable tolerance inputs, decides on good or reject and triggers corresponding control processes when the test object is transported further.
In addition to visible light, other types of radiation can also be used, such as B. electromagnetic radiation of other wavelengths, particle beams, etc., the type of detectors 32 must of course be based on the selected type of radiation.
In known devices of a similar type, the scanning of the two end regions of the dimension takes place one behind the other and in the same direction, i. H. from one light zone into the hidden dark zone and out of this into the other light zone. This circumstance causes the above-mentioned falsification of the measurement when the test specimen executes its own movement transversely to the beam bundles during scanning, i.e. in the direction of arrow A in FIG. 1. The present inventive measuring device now eliminates this measurement error thanks to the special design of the scanning arrangement. in which the two bundles of rays are scanned in pairs at the same time through two associated, synchronously moving gaps 28 and 30, and the gaps are moved in opposite directions relative to the bundles of rays, i.e. H. in both bundles z.
B. from the remaining part 15a, 15b (light zone) after the hidden part (dark zone) of the bundle cross-section is directed. This arrangement is clear from Fig. 2: When the specified direction of rotation meet both columns of a pair, z. B. 28, at the same time on the outer edge of the bright zone 15a or
15b a. You then pass through the light zone and then the hidden dark zone.
It is now assumed that during this scanning process the test object 10 moves in the direction of the arrow A in FIG. 1 from top to bottom. The bright zone 15a thereby becomes wider, i. H. seen in Fig. 2, the limit of the zone 15a (right) shifts upwards. At the same time, the bright zone 15b becomes narrower by the same amount, and in FIG. 2 the boundary of the zone 15b (left) likewise shifts upwards accordingly. The above-mentioned shift of the limit upwards runs in the case of zone 15a in the same sense as the movement of gap 28 (right), while in zone 15b it runs counter to the movement of gap 28 (left).
This means that in the described arrangement, the proper movement of the test object 10 is compensated; the compensation is complete when both columns of the pair exceed the relevant zone boundary at the same time, i.e. H. if the test object fades out the same parts in both bundles at this moment. The analogous effect occurs, of course, when the body moves from bottom to top in FIG. 1, or when the direction of rotation of disk 22 is reversed compared to FIG. 2, i.e. when both gaps pass from the dark zone into the light zone of the bundle in question.
The described, effective compensation only creates the possibility of making the measurement with the test specimen freely passing transversely to the beam in the direction of arrow A, or when passing z. B. a cable perpendicular to the plane of the drawing, which executes uncontrollable transverse vibrations.
If, contrary to the illustration in FIG. 1, the test specimen were illuminated in the conventional manner with both beams from the same side, then there would be a further error influence if the test specimen was in an undefined position in the direction of the rays, i.e. H. in the direction of arrow B, FIG. 1. The reason is that beams generated by conventional means are not ideally parallel, but always have a certain divergence. The measurement uncertainty can at best be kept small enough by using laser technology with a corresponding effort.
However, the arrangement shown offers a very advantageous possibility of practically eliminating the last-mentioned error when there are fewer requirements for the parallelism of the beam. For this purpose, the radiation sources 12a, 12b are set up in such a way that their beam bundles 14a, 14b are directed onto the body 10 from opposite directions. Assuming that the axes of the two bundles are parallel, the measurement is now independent of the position of the test object in relation to the radiation sources. A further possibility arises in that, as indicated schematically in FIG. 1, imaging optics 16a, 16b are inserted into both beam paths.
The parallelism of the rays within the bundle of rays can then be dispensed with at all, since when the body 10 is displaced in direction B, the sum of the image sizes remains constant.
To scan the two bundles of rays or their bright zones, this could be done with the help of reflective surfaces such. B. be directed by mirrors or prisms on the common gap arrangement. Fig. 1 illustrates another, very elegant way of doing this. Two light-conducting fiber bundles 18a, 18b are used here, one end or end face of which is acted upon by a bundle of rays 14a or 14b, and the other end face of which is opposite the split disk 22.
3 shows schematically, on a greatly enlarged scale, a section of such an end face. The light guides 18a, 18b are made up of a large number of fine, parallel aligned, continuous glass fibers which each lie on the two end faces of a fiber bundle at corresponding points of the bundle cross section. Due to total reflection within the individual fibers, in this arrangement the light distribution at the entrance of the bundle is transmitted largely unchanged to the exit, and the bright zones transmitted in this way with unchanged width can be scanned through the slit arrangement. The use of such light-conducting fiber bundles makes the setting up of the gap arrangement practically independent of the position of the radiation sources and of the passage of the body 10.
In any case, it must of course be ensured that one bundle cross-section is mapped on the disk rotated by 1800 relative to the other cross-section, based on the direction of rotation of the split disk, so that the scanning takes place in the opposite direction as shown in FIG.
A local or temporal grid of the two beam bundles 14a, 14b grazing the test object can be advantageous for the electrical signal evaluation.
The pulse signals of the detectors 32 then consist of pulse trains with a specific repetition frequency and variable number of pulses, and the measurement result is obtained by counting the number of pulses or the raster elements.
A local grid can be used, for. B. can be achieved by inserting a reticle (grid) at a suitable point in the beam path. When using light guides 18a, 18b, their individual fibers can directly form the grid elements if they are arranged with regular division within the bundle cross-section. In the case of this local rasterization, the counting of the raster elements is not tied to a specific time sequence, so there is no need to influence the evaluation means as a function of the gap movement, as indicated by the line 36 in FIG.
For temporal rasterization, which also results in pulse sequences corresponding to the width of the bright zones 15a, 15b, pulse-modulated light sources can be used, or the beam paths can be periodic, e.g. B. be interrupted by rotating aperture disks. In these cases, the unit value of the grid elements or the counted pulses is determined by a clear time dependency between the modulation frequency and the gap movement, i.e. H. mutual synchronization is required.
The disk 22 can of course also have a different number of gap pairs. Scanning with pairs of gaps that are uniformly moved in a straight line would also be conceivable instead of the rotating disk. Otherwise, only a relative movement between the light zones and the split arrangement is important, so the zones can also be moved with respect to a stationary pair of slits.
The described, non-contact measuring device can be used in a variety of ways and in particular also in production monitoring in assembly line systems. On cylindrical bodies, by repeatedly determining the diameter while the test object is rotating, deviations from the circular cross-section can also be determined. It is also possible to determine two or more dimensions at different heights in the same run, regardless of whether they have the same or different target values.