CH677832A5

CH677832A5 -

Info

Publication number: CH677832A5
Application number: CH254889A
Authority: CH
Inventors: John Kyriakis
Original assignee: Beta Instr Co
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1991-06-28
Also published as: GB8816348D0; DE3922319A1; GB2220744A; GB8915616D0

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und der Länge eines sich bewegenden Objektes auf berührungs- oder kontaktlosem Wege. The invention relates to a method and to a device for measuring the speed and length of a moving object in a contactless or contactless manner.

in bestimmten industriellen Anwendungen ist es wünschenswert, die Geschwindigkeit und den Durchmesser eines Produktes während der Fertigung zu messen. in certain industrial applications, it is desirable to measure the speed and diameter of a product during manufacture.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Methoden für diesen Zweck bekannt, und zwar einschliesslich solcher Methoden, bei denen die Messung durch direkten Kontakt mit dem sich bewegenden Objekt oder aber mit optischen Mitteln erfolgen. Numerous methods for this purpose are known from the prior art, including methods in which the measurement is carried out by direct contact with the moving object or with optical means.

Alle diese bekannten Techniken weisen verschiedene Nachteile und Einschränkungen auf. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile und Unzulänglichkeiten auszuräumen, und zwar durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und der Länge eines sich bewegenden Objektes mit Hilfe einer Wiedererkennungs-technik bzw. -methode, die eine spezielle Charakteristik des Objektes verwendet. All of these known techniques have various disadvantages and limitations. The object of the invention is to overcome these disadvantages and shortcomings, specifically by means of a method and a device for measuring the speed and length of a moving object with the aid of a recognition technique or method which uses a special characteristic of the object.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur berührungs- bzw. kontaktlosen Bestimmung der Geschwindigkeit eines sich ständig bewegenden Objektes erfindungsgemäss so ausgebildet, dass an einer ersten Position der Bewegungsbahn des Objektes eine kennzeichnende oder typische Charakteristik dieses Objektes erfasst, dass die Charakteristik bei Erreichen einer zweiten Position der Bewegungsbahn identifiziert und die Zeitdauer, die die Charakteristik für die Bewegung von der ersten Position an die zweite Position benötigt hat bestimmt wird, und dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes als Quotient aus dem Abstand zwischen den beiden Positionen und der Zeitdauer ermittelt wird. To achieve this object, a method for contactless or contactless determination of the speed of a constantly moving object is designed according to the invention in such a way that a characteristic or typical characteristic of this object is detected at a first position of the movement path of the object, that the characteristic when a second is reached Position of the trajectory is identified and the period of time that the characteristic for the movement from the first position to the second position has been determined, and that the speed of movement of the object is determined as a quotient from the distance between the two positions and the period of time.

Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines sich ständig bewegenden Objektes ohne eine Berühung oder einen Kontakt mit diesem Objekt ist erfindungsgemäss so ausgebildet, durch erste Mittel zur Identifizierung bzw. Erfassung einer für das Objekt kennzeichnenden bzw. typischen Charakteristik an einer ersten Position der Bewegungsbahn dieses Objektes, durch zweite Mittel zur Identifizierung dieser Charakteristik an einer zweiten Position, die ebenfalls an der Bewegungsbahn des Objektes vorgesehen ist und einen vorgegebenen Abstand von der ersten Position aufweist, durch dritte Mittet zur Bestimmung derjenigen Zeitdauer, die zwischen der Identifizierung der Charakteristik durch die ersten und die zweiten Mittel vergangen ist, um hierdurch eine Berechnung der Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes als Verhältnis bzw. Quotient des erwähnten vorbestimmten Abstandes und der Zeitdauer zu ermöglichen. According to the invention, a device for determining the speed of a constantly moving object without contact or contact with this object is designed by first means for identifying or detecting a characteristic characteristic or typical of the object at a first position of the movement path of this object , by second means for identifying this characteristic at a second position, which is also provided on the path of movement of the object and has a predetermined distance from the first position, by third means for determining the period of time between the identification of the characteristic by the first and the second means has passed in order to thereby enable a calculation of the speed of movement of the object as a ratio or quotient of the aforementioned predetermined distance and the time period.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.

in den Figuren ist 1 ein langgestreckter Gegenstand bzw. ein langgestrecktes Objekt, welches die in the figures, 1 is an elongated object

Form eines Stabes, Streifens, Kabels, Drahtes oder dergleichen aufweist und sich in Richtung seiner eigenen Achse bewegt. Kameras 2 und 3 sind so positioniert, dass sie auf die Oberfläche des Objektes 1 gerichtet sind, wobei die Oberfläche mit Hilfe von Lichtquellen 4 und 5 beleuchtet ist, die jeweils Licht in Richtung der Kameras aussenden, und zwar bei dazwischenliegendem Objekt 1. Die Oberfläche 6 des Objektes 1 weist geringfügige Unregelmässigkeiten bzw. Unebenheiten 6, die von der Kamera 2 erfasst werden, sowie Unregelmässigkeiten 7 auf, die von der Kamera 3 erfasst werden. Die Kamera 2 erfasst die Oberfläche zur Zeit tt = Ö und ein Bildsignal der Oberfläche 6 wird an eine Einrichtung bzw. an einen Schaltkreis 8 übertragen, der zur Musterbzw. Bilderkennung dient und das Bild speichert. Has a shape of a rod, strip, cable, wire or the like and moves in the direction of its own axis. Cameras 2 and 3 are positioned such that they are directed towards the surface of the object 1, the surface being illuminated with the aid of light sources 4 and 5, each of which emits light in the direction of the cameras, with the object 1 in between. The surface 6 of the object 1 has slight irregularities or unevenness 6, which are recorded by the camera 2, and irregularities 7, which are recorded by the camera 3. The camera 2 detects the surface at the time tt = Ö and an image signal of the surface 6 is transmitted to a device or to a circuit 8 which is used for the pattern or Image recognition is used and the image is saved.

Die Kamera 3 wird dann für die Aufnahme von Oberflächenbildern des Objektes 1 aktiviert und führt kontinuierlich einen Bild- bzw. Mustervergleich zur Wiedererkennung so lange aus, bis sie das gleiche Muster bzw. die gleiche Struktur wiedererkennt, das bzw. die von der Kamera 2 zum Zeitpunkt ti = 0 erkannt bzw. erfasst wurde. The camera 3 is then activated for the recording of surface images of the object 1 and continuously carries out an image or pattern comparison for recognition until it recognizes the same pattern or the same structure that is used by the camera 2 Time ti = 0 was recognized or recorded.

Es wird angenommen, dass die Kamera 3 das Oberflächenmuster zum späteren Zeitpunkt iz erkennt und dass D die Länge des Weges ist, die das Objekt zwischen den Kameras 2 und 3 zurückgelegt hat. Damit ergibt sich die Geschwindigkeit des Objektes als S = D/tz - ti, was der Geschwindigkeit des Objektes zum Zeitpunkt ta entspricht. It is assumed that the camera 3 recognizes the surface pattern at a later point in time iz and that D is the length of the path that the object has traveled between the cameras 2 and 3. The speed of the object is thus S = D / tz - ti, which corresponds to the speed of the object at time ta.

Diese Messung wird dann mehrfach pro Sekunde wiederholt, wobei eine Tabelle von Ergebnissen gespeichert und ein Mittelwert einer vorgewählten Anzahl von Ergebnissen wird in dem Schaltkreis 8 verarbeitet und an einen Prozessor 9 weltergeleitet. Der Prozessor 9 mittelt diese Ergebnisse in bezug auf die Zeit, und eine mittlere Geschwindigkeit z.B. eines Produktes (z.B. eines Kabels) während eines bestimmten Produktionsabschnitfes kann hiermit ermittelt werden. Unter Berücksichtigung einer vorbestimmbaren Gesamtzeit für einen speziellen Produktionsabschnitt ist es dann auch möglich, die Länge des Kabels in diesem Produktionsabschnitt zu bestimmen. Da der mittlere Querschnitt des Objektes während der Produktion durch nicht beschriebene Mittel eingehalten wird bzw. festgelegt ist, kann auch die tatsächliche Menge an Material, die in dem Produktionsabschnitt verwendet wird, aus der in der vorbeschriebenen Weise ermittelten Länge berechnetwerden. This measurement is then repeated several times per second, a table of results being stored and an average of a preselected number of results being processed in the circuit 8 and being forwarded to a processor 9. The processor 9 averages these results in terms of time, and an average speed e.g. of a product (e.g. a cable) during a certain production section can be determined with this. Taking into account a predeterminable total time for a special production section, it is then also possible to determine the length of the cable in this production section. Since the mean cross section of the object is maintained during production by means not described, the actual amount of material used in the production section can also be calculated from the length determined in the manner described above.

Ein ähnliches Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung kann dadurch erhalten werden, dass die Kapazität des sich in linearer Richtung bewegenden Objektes bzw. Produktes gemessen wird. Dieses Verfahren ist generell auf spezielle Produkte einschliesslich isolierter Kabel und Metalibänder beschränkt, jedoch auch für eine Anwendung unter Wasser geeignet. Fig. 2 zeigt einen Metallstreifen 11, der sich in einer linearen Richtung bewegt. 12 und 13 sind kapazitive oder induktive Sensoren, die die örtliche Kapazität oder Induktivität des sich bewegenden Produktes 11 messen. In ähnlicher Weise gibt 14 die Wellenform bzw. den zeitlichen Verlauf der Kapazität bzw. Induktivität wieder, und zwar am Befestigungspunkt bzw. Ort der Sonde 12, und die5 A similar method for speed measurement can be obtained by measuring the capacitance of the object or product moving in the linear direction. This method is generally limited to special products including insulated cables and metal strips, but is also suitable for use under water. Fig. 2 shows a metal strip 11 which moves in a linear direction. 12 and 13 are capacitive or inductive sensors that measure the local capacitance or inductance of the moving product 11. 14 shows the waveform or the time profile of the capacitance or inductance, specifically at the attachment point or location of the probe 12, and FIG

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ser zeitliche Verlauf wird einer Einheit 16 für eine Wellenform Wiedererkennung zugeführt, die die Wellenform am Anfangszeitpunkt Null speichert. Die Sonde 13 sucht dann nach dieser speziellen Wellenform. Dann, wenn diese Wellenform die Sonde 13 passiert, wird die bis dahin vergangene Zeit gemessen. Die von dem Schaltkreis 15 gelieferten Informationen bzw. Ergebnisse werden in der Einheit 16 ausgewertet und das Ausgangssignal wird integriert und an eine Einheit 17 weitergeleitet, die die Produktionslänge des Produktes 11 sowie die Bewegungsgeschwindigkeit dieses Produktes anzeigt. This temporal course is fed to a unit 16 for a waveform recognition, which saves the waveform at the start time zero. The probe 13 then searches for that particular waveform. Then, when this waveform passes the probe 13, the elapsed time is measured. The information or results provided by the circuit 15 are evaluated in the unit 16 and the output signal is integrated and passed on to a unit 17 which indicates the production length of the product 11 and the speed of movement of this product.

Ein drittes Verfahren ist mit Fig. 3 dargestellt. Ein sich bewegendes Objekt in Form einer flachen oder gewölbten Oberfläche 18 bewegt sich linear. Eine Laser-Lichtquelle 19 sendet einen feinen bzw. gebündelten Lichtstrahl aus, der auf die sich bewegen* de Oberfläche des Objektes 18 gerichtet ist. Der Laserstrahl 20 passiert eine Einrichtung 21, die diesen Laserstrahl aufspaltet, d.h. die Einrichtung 21 bewirkt, dass 50 Prozent des Lichtes direkt auf das Objekt 18 auftrifft und 50 Prozent des Lichtes an einen Spiegel 22 umgelenkt wird, der seinerseits diese weiteren 50 Prozent auf eine sich bewegende Fläche 18 umlenkt, jedoch in einem gewissen Abstand D von der Einrichtung 21. Die vom Punkt 23, an dem der Laserstrahl 20 direkt auf die Oberfläche des Produktes 18 auftrifft, ausgehende Reflexion wird mit der Reflexion bzw. dem Reflexionsmuster 24 verglichen, welches von einem zweiten Punkt ausgeht, an dem die zweite Hälfte des Laserstrahls auf das Produkt auftrifft. Die beiden vom Produkt 18 reflektierten Lichtstrahlen werden einem optischen Komparator 25 zur Wiedererkennung von Mustern zugeführt. Dieser Komparator 25 vergleicht die von den Punkten 23 und 24 stammenden Reflexionsmuster. Der Komparator 25 speichert ein optisches Muster, das vom Punkt 23 zum Zeitpunkt Null ausgesandt wird und vergleicht dieses Muster mit einem Muster, welches von der Reflexion 24 einige Zeit später erhalten wird. Auch hier wird wiederum durch den Quotienten aus dem Abstand D zwischen der Einrichtung 21 bzw. dem direkt auf das Objekt 18 auftreffenden Lichtstrahl und dem Spiegel 22 bzw. dem dortigen auf das Objekt 18 auftreffenden Lichtstrahl und aus der zeitlichen Verzögerung ein Messwert für das Objekt 18 erhalten. Die Information wird in einem Prozessor 26 verarbeitet und dann an eine Anzeigeeinrichtung 27 geliefert, um die Geschwindigkeit anzuzeigen, von der dann die Gesamtlänge des in einer bestimmten Produktionsphase hergestellten Kabels ermittelt werden kann. A third method is shown in FIG. 3. A moving object in the form of a flat or curved surface 18 moves linearly. A laser light source 19 emits a fine or bundled light beam, which is directed onto the moving surface of the object 18. The laser beam 20 passes through a device 21 which splits this laser beam, i.e. the device 21 causes 50 percent of the light to strike the object 18 directly and 50 percent of the light is deflected to a mirror 22, which in turn deflects this further 50 percent onto a moving surface 18, but at a certain distance D from it Device 21. The reflection emanating from the point 23 at which the laser beam 20 strikes the surface of the product 18 is compared with the reflection or the reflection pattern 24 which emanates from a second point at which the second half of the laser beam is incident the product hits. The two light beams reflected by the product 18 are fed to an optical comparator 25 for recognizing patterns. This comparator 25 compares the reflection patterns originating from points 23 and 24. The comparator 25 stores an optical pattern which is emitted from point 23 at time zero and compares this pattern with a pattern which is obtained from the reflection 24 some time later. Here, too, the quotient from the distance D between the device 21 or the light beam directly hitting the object 18 and the mirror 22 or the light beam hitting the object 18 there and the time delay results in a measured value for the object 18 receive. The information is processed in a processor 26 and then supplied to a display device 27 in order to display the speed, from which the total length of the cable produced in a specific production phase can then be determined.

Claims

1. A method for the contactless or contactless determination of the speed of a continuously moving object, characterized in that a characteristic or typical characteristic of this object is detected at a first position of the movement path of the object, that identifies the characteristic when a second position of the movement path is reached and the period of time that the characteristic for the movement from the first position to the second position required is determined, and that the speed of movement of the object is determined as a quotient from the distance between the two positions and the period of time.

2. The method according to claim 1, characterized in that a first information or response corresponding to the detected or identified characteristic is generated, that a sequence of responses is generated that correspond to different characteristics following the identified characteristic that the first response is compared with the sequence of responses until a corresponding response in that sequence is equal to the first response, and that the first response and the corresponding response are used to determine the amount of time that the label is used to move from the first to the second position needed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the characteristic is an optical image corresponding to an identifiable surface configuration or structure of the object.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the characteristic is a capacitive or inductive value of the object, in the form of a wave or a time profile.

5. The method according to claim 3, characterized in that a laser light beam is directed onto the object and is divided so that a first partial beam of the laser beam onto the moving object at the first position and a second partial beam of the laser light beam onto the the moving object strike at the second position, that an optical image corresponding to a special surface configuration of the object is recorded, which is contained in the reflection emanating from the object at the first position, that the reflection emanating from the object at the second position is so long is monitored or checked until an optical image characterizing the special surface section is found in this reflection, and then the period of time that has elapsed between the observation of the mentioned optical image in the reflection from the first position and the observation of this is calculated Image in the reflection of the two position.

6. Device for contactless or contactless determination of the speed of a continuously moving object, characterized by first means for identifying or detecting a characteristic characteristic or characteristic of the object at a first position of the movement path of this object, by second means for identification this characteristic at a second position, which is also provided on the movement path of the object and is at a predetermined distance from the first position, by third means for determining the period of time that has passed between the identification of the characteristic by the first and the second means, to thereby calculate the speed of movement of the object as

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To enable the ratio or quotient of the above-mentioned predetermined distance and the period of time,

7. The device according to claim 6, characterized in that the first and second means are cameras, that the third means are formed by a circuit or a device for image recognition, the one corresponding to a surface structure or a surface pattern of the object, which on the first position was recorded by one of the cameras, and for a comparison with images obtained from the other camera until the other camera detects the same corresponding image and that computing means are provided to determine the length of time until the same is recognized to calculate the corresponding image.

8. The device according to claim 6, characterized in that the first and second means are either capacitive or inductive sensors, and that the third means are formed by a device or a circuit for detecting a waveform or a time course, the or which stores a waveform corresponding to the capacitance or inductance of the object at the first position for a comparison with the capacitance or inductance corresponding waveforms obtained from the object at the mentioned second position, this comparison being carried out until at the second position, the same stored waveform is obtained and that means are provided for calculating the time elapsed before the recognition of the same, typical waveform by the device or the circuit for recognizing a waveform.

9. The device according to claim 6, characterized by a laser light source, by a device for splitting the light beam to a partial beam of the beam of the laser light source at the first position on the object and a further partial beam at the second position aimed at the object by means for storing an image corresponding to the mentioned characteristic in the form of a surface pattern of the object at the first position, which is contained in the reflection of the laser light emanating from this first position, said means also comprising monitoring means which monitor the reflection of the laser light emanating from the second position up to a point in time at which the mentioned stored image is identified in this reflection and which calculate the time period required for the image to be present in the reflection emanating from the second position has been.

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