CN108885084A - 组合传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于无接触地自动检测比如线缆、电线或型材的细长物体(W)的装置。所述装置由针对壳体(2)中的物体(W)的至少一个感应测量系统(E)和至少一个第一光学测量系统(D)构成。感应测量系统(E)被设计为用于确定物体(W)的电磁特征的涡流传感器，其具有半线圈(E1a、E1b)，半线圈(E1a、E1b)卷绕在物体(W)周围并且其内部形成感应圆柱形测量空间(Ev)。半线圈(E1a、E1b)与电容(E2)一起形成连接于电子评估电路(E5)的并联振荡电路(E6)。第一光学测量系统(D)被设计为确定物体(W)的外径(Wdo)，为此，在两个半线圈(E1a、E1b)之间形成光学盘形测量空间(DCPv)。可选地，该装置还被设计为在测量空间(CDPv)中借助至少一个第二光学测量系统(C)来另外确定颜色并且可能借助另外的第三虚拟测量系统(P)来测量物体(W)在测量空间(DCPv)内的位置。

Description

组合传感器
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序的、用于使用针对共用壳体中的物体的至少一个感应测量系统和至少一个光学测量系统来自动检测比如线缆、电线或型材的细长物体的装置和根据权利要求21的前序的、使用这种装置的安装方法。
背景技术
在用于线缆、电线或类似的细长物体的加工机械中，必须通过可靠的物体识别来确保加工的类型、机械的设定及其参数针对相应的物体和使用者限定高的要求来调整。为此，测量系统优选布置在加工机械的前方或入口处，这会使得能够可靠地识别细长物体。由于识别的可靠性随着不同测量原理的数量而增加(因为例如具有相同外径和相同颜色的线缆可以具有不同的内部导电配置，或者具有不同的铜横截面、不同的结构-细织带、织带、电线-的线缆)的线缆可以具有相同的电磁特征，因此这些系统包括多个传感器装置。
DE10219848A1公开了包括光学测量装置的非接触式中心和直径测量系统，该光学测量装置用于确定位于垂直且横向于测量装置的中心轴线布置的光学测量平面中的细长物体的外径和位置。该物体包括导体和使导体绝缘的鞘，其中，导体在电感测量平面中的位置借助电感测量线圈装置来确定，该测量平面也布置为垂直并横向于测量装置的中心轴线。光学测量装置所确定的物体的位置与电感测量线圈装置所确定的导体的位置有关，并且由此计算出鞘中导体的中心。在这种情况下，测量线圈装置的测量线圈关于光学测量平面成对布置或均等布置，但不被细长物体穿过。测量物体自身总是停留在测量线圈之外。线圈的成对布置用于对源自导体中流动的交变电流的场强度进行差分测量，交变电流必须借助导体中的测量系统的附加电感器来感应。因此，线圈中感应的电压差是对导体关于线圈镜像轴线的偏心率的度量。因此，线圈并非受到铜阻尼的谐振电路的一部分。此外，没有设置另外的光学测量系统。
WO2009150620A1转而描述了这样的传感器的装置，其中，作为对线缆外径的测量结果，置于绝缘鞘内的金属导体以及可选的其他可外部检测的特征允许自动或半自动地识别提供来进行加工的相应线缆或者至少识别线缆类型。各种所述的传感器功能上彼此独立，不具有协同效应，不具有共同使用的元件或区域，并且因此不会形成测量系统的组合。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供改进的传感器装置，该传感器装置使用各种测量系统的协同效应，使得获得了紧凑、功能稳健的组合传感器设计，该组合传感器设计使得能够确定物体的多个特征，以便能够由此快速且可靠地识别物体。
为了解决该目的，首先描述的装置的特征在于，感应测量系统被设计为用于确定物体的电磁特征的涡流传感器，并且包括两个串联连接的同轴半线圈，半线圈沿相同方向定向，半线圈彼此沿轴向方向具有距离，半线圈与纵向轴线同轴地卷绕在物体周围，使得其内部限定感应圆柱形测量空间，其中，半线圈与并联电连接的电容一起形成用作感应测量系统的感应传感器的并联谐振电路，并联谐振电路连接于电子评估电路。此外，该装置的特征在于，形成至少一个第一光学测量系统来确定物体的外径，其中，光学盘形测量空间由半线圈与壳体的内壁的间距来限定，并且布置在感应圆柱形测量空间之内。因此，物体的各种测量值和特征可以借助相对紧凑的布置方式来检测，以便允许其高度可靠地快速识别。经由半线圈的间距所形成的间隙，细长物体容易接近，以进行至少光学直径测量、任何颜色测量和可能的其他光学测量以及基于除了电感测量之外的其他测量原理的测量。
优选地，半线圈的长度为其直径的至少一半大，结果是线圈或半线圈的壳体引起光学测量空间关于外部光线的光学阴影。因此，改进了致敬确定和颜色识别的精度。随着线圈的长度增大，导体横截面的测量也变得更加精确，这是因为线圈越长，其在横截面上的磁场就约均匀。感应圆柱形测量空间优选由线缆架限制并且另外优选径向限制的光学特征也有助于此。随着线圈长度增大，因而线圈内的即时线缆位置的测量结果的可信度减小。相应地，随着感应测量空间沿待识别物体的轴向方向的长度增大，所有测量系统的测量精度都增大，而无论此时这些系统是电感测量还是纯光学测量。
根据本发明的装置的另外的有利实施例特征还在于，感应测量系统的并联谐振电路连接于优选在其固有频率下运行的励磁电路，并且连接于用于测量电压幅值的电子电路。
对此的替代实施例设置为，感应测量系统的并联谐振电路与频率发生器形成用作感应测量系统的感应传感器的并联谐振电路，该并联谐振电路连接于用于测量幅值响应和/或相位响应的电子电路。
优选地，第一测量系统的光学盘形空间沿纵向方向定位在包围物体的感应圆柱形测量空间的中心处，并且优选与感应圆柱形测量空间同轴。因此，光学测量的区域最佳地从两侧屏蔽于来自外侧的干扰光线。
有利地，第一光学测量系统包括至少一个第一照射装置，第一照射装置具有至少一个第一光源和优选的屏以及在主轴上定位在半线圈的另一侧上的第一传感器阵列。这种装置使得能够使用常规和经过证实的部件以相对简单的构造设计非常精准地确定细长物体的直径。此外，光源可以有利地在半线圈与线缆架之间通过壳体中的间隙照射物体，其阴影也通过该间隙入射在第一传感器阵列上并且可以在此被检测到。优选地，针对此设置直线传感器阵列。
本发明的另外的有利实施例的特征在于，至少一个第二光学测量系统配置为确定物体的颜色。由于线缆的类型时常特征在于例如其鞘的颜色，因此这样的传感器装置允许快速且非常可靠地识别线缆的类型。
优选地，该第二光学测量系统包括第二照射装置，第二照射装置包括多个、优选三个并且还优选彼此靠近放置的光源以及针对从物体反射的光线的至少一个第二传感器阵列，该光源具有不同的波长光谱，其中，第二传感器阵列与第二照射装置处于盘形测量空间关于x-z平面的同一侧上。这些光源优选如此放置，并且其光锥形成有屏，使得其光线不入射在传感器壳体上，而是仅入射在待测量的物体上。
优选地，在第二光学测量系统中以如此方式实施驱动第二照射装置的光源的顺序，使得物体被依次照射，并且因此将顺序图像按照第二照射装置的光源的波长光谱依次投射到第二传感器阵列上。该第二传感器阵列的部分连接于评估单元，该评估单元针对通过具有不同波长光谱的第二照射装置进行照射期间所测量的强度并且用于后续确定物体颜色。
根据本发明，该装置的有利实施例的特征在于，反射长通滤波器布置在光学测量系统的所述主轴上，反射长通滤波器反射第二照射装置的波长光谱并且传送第一照射装置的波长光谱，并且反射长通滤波器将物体反射的光线偏转到第二传感器阵列上，第二传感器阵列定位在主光轴之外并且向着长通滤波器对齐以检测颜色。
本发明的另外的有利实施例设置为，透镜布置在盘形测量空间与长通滤波器之间，透镜作为准直透镜被第一照射装置的光线穿过一次，并且作为成像透镜被物体所反射的第二照射装置的光线穿过两次。由于这种准同轴布置，直径测量的准直装置也可以用作针对细长物体的颜色的测量装置的成像透镜，结果是装置总体的设计可以更简单其更紧凑，并且可以节省所需的部件。
优选地，根据本发明，用于确定直径和颜色的光学测量系统被组合以形成用于确定物体在盘形测量空间内的位置的第三虚拟测量系统。因此，各种光学测量和电感测量可以通过并入物体的位置信息来修正，以便获得更精确的测量结果。
优选地，光学测量系统的主平面及主光轴与感应测量空间的纵向轴线垂直布置。
根据本发明的有利装置还设置为，用于确定位置的第三测量系统包括具有优选两个光源的第三照射装置、第一传感器阵列和可选的用于三角测量确定物体(W)在测量空间(DCPv)内的位置的第一照射装置。
针对第二照射装置的替代实施例为，其中，第三照射装置的光源包括多个光源，这些光源各自具有不同的波长光谱，并且被设计为依次照射物体并因此将图像按照光源的波长光谱依次投射到第二传感器阵列上。
本发明的所有装置共有的有利特征在于，用于确定直径的第二传感器阵列的测量平面垂直于x-y平面延伸，但与x轴成小角度α与于x-y平面相交。如果用于确定位置的光源的两个位置也用作用于确定颜色的光源的位置，则这是尤其重要的。
替代实施例特征可以在于，第二传感器阵列是多色传感器，并且第二照射装置的光源同时运行或者被宽度或由多带的第二光源替代。
替代地或者另外地，为此也可以设置为，第二传感器阵列是多色传感器，并且第二照射装置的光源中的至少一个被宽度或多带的光源替代。
有利地，该装置也可以设置有用于修正温度引起的测量误差的温度传感器。
在这种情况下，优选地，在感应测量系统中实施修正程序，以便为其测量值提供根据温度的修正因数和根据线缆位置的修正因数。
为了使得线缆识别甚至更具信息或更清楚，如果有必要，可以额外包括使用不同于上述测量原理的测量方法的另外的测量系统。因此可行的是，将根据本发明的构思扩展为，将用于基于物理测量、优选在叶片导体接触时的叶片距离测量来确定电导体的直径的测量系统设置在物体内。
为了解决最初规定的目标，还为用于加工比如线缆、电线或型材的细长物体的安装方法提供了针对与其纵向延伸长度同轴的输入侧供应。根据本发明，设置如先前段落所述的用于自动检测的装置，其测量空间优选与针对细长物体的安装方法的供应同轴延伸。
附图说明
本发明的另外的优点、特征和细节从下面的描述中获得，其中，参照附图描述了本发明的示例性实施例。在本文中，权利要求中和说明书中提及的特征各自分别自身或结合地对本发明必要。
本专利权利要求和附图的技术内容是本公开的一部分。附图通过结合性且重叠的方式来描述。相同的附图标记表示相同的部件，具有不同角标的相同附图标记指示功能上相同或类似的部件。
在附图中：
图1示出沿x-y平面穿过根据本发明的用于线缆加工机械的示例性传感器装置的纵向剖面，
图2示出图1的装置的测量系统的示意图，
图3示出根据图1的测量系统沿y-z平面的示意图，
图4示出涡流传感器的简化电路图，
图5示出线缆横截面中涡流的形成，
图6示出沿x-y平面穿过根据本发明的涡流传感器的剖面，
图7示出沿x-z平面穿过根据本发明的涡流传感器的剖面，
图8示意性地示出根据本发明的用于确定线缆直径的传感器装置的功能图，
图9示出沿着光轴沿y-z平面穿过根据本发明的传感器装置的纵向剖面，
图10示出沿y-z平面穿过传感器装置的另一纵向剖面，
图11示出具有双透镜系统的传感器装置的光学关系，
图12示出具有带镜子的双透镜系统的传感器装置的光学关系，
图13示出图像宽度、物体宽度和图像比例随物体-图像距离变化的曲线图，
图14示出传感器装置的白平衡的曲线图，和
图15示出橙色线缆的测量值的曲线图。
具体实施方式
图1示出传感器装置的示例性实施例，该传感器装置例如优选定位在用于细长物体的加工机械(尤其是针对用于线缆等的加工机械)的前方或入口处，以便使得可靠地识别作为测量物体W的待加工线缆。壳体2以及管3和传感器装置的光学系统的一部分在入口侧紧固在加工机械上。细长物体W沿轴向方向被引导穿过壳体2中的线缆架4a、4b。
在物体W的穿过移动期间或者也在静止时间期间，使用第一测量系统E来测量电磁特征，进一步优选地，可以通过电磁特征确定物体W的导电部件的横截面、尤其是线缆的一个或多个导体的横截面。不久之前、在此之后或者甚至至少部分地与此同时，使用光学测量系统D来确定直径，并且使用光学测量系统C来确定颜色，并且可选地使用测量系统P来确定线缆架内物体的位置。根据本发明，用于确定这些测量量的传感器是基于不同的测量原理，但至少部分地使用传感器装置的共同区域或元件。
图1示出沿由光轴y和线缆架4a和4b的轴线x所限定的平面穿过传感器装置的剖面。定位在管3的最外端处的是第一光学测量系统D的第一照射装置DP1，第一光学测量系统D用于通过其光源DP2和屏DP3来确定直径。第一光学测量系统D也可以是用于确定物体W的位置的另一光学测量系统P的一部分。成像光学系统DCP5安装在物体W与该第一照射装置DP1之间，成像光学系统DCP5的长通滤波器C3(其用作用于可见光的镜子)反射被物体W反射的光线并将其引导到用于检测物体W的颜色的测量系统C的第二传感器阵列C4上。
作为用于确定物体W的导体的横截面-作为电磁特征的示例-的感应测量系统E的优选变体，用于涡流传感器的半线圈E1a、E1b容纳在线缆架4a和4b与壳体2之间。优选地，两个线圈E1a、E1b的总长度至少与它们的直径一样大。
如图2可见，由两个半线圈E1a、E1b形成的线圈E1内的线缆架4a、4b的线缆引导开口形成感应圆柱形测量空间Ev，其中，针对线圈E1a、E1b和/或线缆架4a、4b具有不同圆周形状的情况，测量空间Ev也可以产生不同的几何形状。特别地，壳体2容纳光学测量系统D的用于确定直径的检测器、尤其是第一传感器阵列DP4。优选地，该第一传感器阵列DP4设计为直线传感器阵列。
在图2和图3中，测量系统E、D、C、P的必要元件被再次示意性地示出并处于其有利的相互布置关系，并且下文将会详细解释。
作为感应测量系统E的涡流传感器包括两个同轴的半线圈E1a、E1b，半线圈E1a、E1b串联连接以形成完整的线圈E1并沿相同方向定向，半线圈E1a、E1b与并联连接于此的电容形成并联谐振电路。该谐振电路E6经由励磁电路E3来激发并且用作感应测量系统E的感应传感器，谐振电路E6优选在其固有频率下运行并且连接于用于测量电压幅值的电子电路E5。替代的实施例提供替代励磁电路E3的频率发生器。在这种情况下，电子电路E5被设计为测量幅值响应和/或相位响应。励磁电路E3也可以包括独立的输出电阻E4，或者可以以实现输出电阻的作用的方式构造。如图4中简化且示意性所示，并联谐振电路E6至少连接于励磁电路E3以及整流电路E5。
图5示出线缆横截面中涡流的形成：如果使电导体W1-这里为物体W的导体-进入线圈E1的振荡磁场B1-这里由单匝来象征，则在该导体W1中产生涡流i2，涡流i2转而生成磁场B2并且试图提高电导体W1中的该磁场，磁场B2与主磁场B1的方向相反。电流i2与导体W1的欧姆电阻一起引起功率损耗，功率损耗对LC谐振电路E6具有阻尼效应。这种阻尼取决于电导体W1的形状类型、尺寸和温度，但也取决于交变磁场的频率。如果LC谐振电路E6通过线圈E1中的电导体W1衰减，则这种衰减可以作为整流谐振电路电压U2的减小量而被测量到。
图6和图7示出穿过壳体2和感应测量系统E的涡流传感器的线圈装置E1a、E1b的放大比例的正交剖面。两个线缆架4a、4b以及半线圈E1a、E1b沿轴向方向彼此稍稍间隔开，这导致这两个部件之间的间隙9，间隙9在壳体2中连续并使得光学测量系统D、C、P能够接近线缆架4a、4b内的物体W。由于间隙9和线缆引导开口而获得的共同部分空间形成示意性的光学测量空间DCPv。从图2进一步推断出，优选地，主光轴y所处于的光学测量系统D、C、P的主平面y-z垂直于感应测量空间Ev的纵向轴线x定向。
线圈间隙9相对于线圈E1a、E1b的直径越窄，磁场均匀度受到的影响就越少，并且两个线圈E1a、E1b越长，磁场在线圈横截面上分布得就越均匀。磁场均匀度对于与位置无关的导体横截面测量是重要的。与最小线圈长度与直径相关一样，线缆架4a、4b的任务是，通过排除线圈横截面的近弯(near-turn)区域并增大来自测量空间Ev的磁通密度，使测量空间Ev中的磁场尽可能均匀。
对于物体W外径的光学测量，这通过间隙9照射在线缆架4a、4b之内光学测量空间DCPv的区域中。如图9清楚所示，第一照射装置DP1的光线被第一光学测量系统D的光学系统DCP5准直化，落在物体W上并引起S1所象征的阴影。如图8示意性所示，该阴影S1对第一传感器阵列DP4上的每个像素引起不同的电压水平，可以根据不同电压水平的分布推断出线缆直径。有利地，尤其在作为直线传感器阵列的有利设计中，第一传感器阵列DP4的测量平面垂直于x-y平面延伸，但可以与x轴成小角度α地与该平面相交(参见图2)。
光线的平行度和传感器DP4的像素宽度对于测量的准确度至关重要。具有光源DP2(优选被设计为红外线LED)的第一照射装置DP1的光线被透镜DCP2准直化，然而其穿过长通滤波器C3时未改变。然而，对于其他波长、尤其可见光波长范围中的波长，长通滤波器C3起到镜子的作用。
盘形光学测量空间DCPv用于确定直径，并且可选地用于检测物体W的颜色。如从图2和图3可以推断的，为此而设置的第二光学测量系统C包括第二照射装置C1，第二照射装置C1具有彼此靠近放置的、具有不同波长光谱的多个光源C1a、C1b、C1c。优选地，设置三个光源。这些光源例如被设计为彩色LED(例如，RGB-LED)。
在这种情况下，在第二光学测量系统C中，将顺序实施为例如该测量系统的控制和评估单元中的可执行程序，第二照射装置C1的光源C1a、C1b、C1c按照该顺序来驱动，使得依次照射物体W并且因此按照光源的波长光谱将图像依次投射到该测量系统C的第二传感器阵列C4上。在用于确定颜色的光学测量系统C的评估单元中，在使用具有不同波长光谱的光源照射物体W期间所测量的强度用来确定物体W的颜色。第二传感器阵列C4与第二照射装置C1关于x-y平面位于-关于此请参见图1和图2-盘形测量空间DCPv的同一侧。作为感应第二照射装置的所有三个光源的波长的第二传感器阵列C4的替代，可以设置包含分别感应不同波长的三个传感器的多色传感器。
定位在光学测量系统D、C、P的主轴y上的长通滤波器C3反射第二照射装置C1的光源C1a、C1b和C1c的波长，并且因此将从物体W所反射的光线反射到定位在主光轴y之外的第二传感器阵列C4上。因此，长通滤波器C3被第一照射装置DP1的光线穿透，该光线随后穿过透镜DCP2并且从而被准直化。然后，第二照射装置C1的光线两次穿过透镜DCP2-在被物体W反射之后并且也在长通滤波器C3处反射之后-使得其屈光力被使用两次，并且成像焦宽度几乎减半。因此，如果在第二测量系统C中进行反射的长通滤波器C3的接合部在x-y平面中与主光轴y成小角度β地布置，图像形成为稍稍横向于光轴y，使得第二传感器阵列C4不会干扰光束路径。
为了确定线缆颜色，优选借助第二传感器阵列C4通过各自不同的照射(例如在红色、绿色和蓝色光线下)依次形成三个图像。于是，可以在评估单元中通过投射的色彩强度计算出物体W的颜色。这里应当注意的是，第二传感器阵列C4所测量的色彩强度关于光源与物体W之间的距离成二次方并且关于物体W与第二传感器阵列C4之间的距离成二次方地减小。这种线缆位置相关性例如可以通过调整曝光时间来修正。可以借助如图10所示的具有两个阴影边缘的简单三角测量法来计算出线缆W在光学测量空间DCPv之内所处的位置。借助于线缆位置，可以通过在测量空间DCPv中借助经验确定的强度修正值之间进行插值，来针对物体W的相应波长对第二传感器阵列C4的输出信号进行修正。
对于位置相关的测量值补偿，优选将用于直径测量的第一光学测量系统D与第三照射装置P1的两个另外的光源P1a和P1b组合，以形成用于确定物体W在盘形测量空间DCPv之内的位置的第三虚拟光学测量系统P。该第三光学测量系统P使用第三照射装置P1的至少两个光源P1a、P1b，或者第一照射装置DP1连同第三照射装置P1的一个光源以及第一直线传感器阵列DP4。
替代地，当单独提供直径测量时，可以将光源中的一者、尤其是照射装置DP1的光源与附加光源组合。这里只有所使用的光源沿线缆架4a、4b或盘形光学测量空间DCPv的周向方向的间距是重要的。这两个光源产生不同角度的阴影S1、S2，这两个阴影的间距借助第一传感器阵列DP4来确定，并且可以基于已知的几何关系转换为物体W在线缆架4a、4b或感应测量空间Ev以及光学测量空间DCPv之内的位置信息。
下文提出根据本发明的用于检测线缆颜色的传感器装置的一个实施例的几何光学的具体设计示例。
图11示出具有两个相同透镜L1和L2的双透镜系统、两个透镜从属的焦点F1和F2、它们各自的焦宽度f1和f2、待成像的物体G和图像B。透镜L1和L2彼此相距距离d定位。为了简化光束路径和光学计算，双透镜系统可以被替换成具有其主平面H和H’和其从属的系统焦点FS和FS’的单透镜。从FS到L1的距离也被称为FFLS(前焦距)，而从FS’到L2的距离也被称为BFLS(后焦距)。
这里，其保持：
图12示出当镜子M被放置在主平面H中时的双透镜系统。其具有可将图像B投射在物体侧并且省略L2的功能，这是因为L1额外承担了L2的功能。因此，图12示意性地示出以上针对线缆颜色所解释的光学测量系统C(如图2和图3最清楚所示)中的光学情况。反射长通滤波器C3对应于镜子M，而透镜L1或L2对应于准直透镜DCP2。
通过镜子M与透镜L1之间的、图1中的光学系统DCP5的楔形管件，给出M和L1之间的距离k＝6.575mm。参照图11和图12，透镜L1与L2之间的距离d可以如下计算：
k＝fs(d)-FFLs(d) 7)
(2f-d)k＝fd 10)
fd+kd＝2fk 11)
使用公式6并且针对f＝71mm，现在计算系统的焦宽度fS：
在该设计(图1、图1和图3)中，获得了33.5mm的c值(从物体G到图像B、即从纵向轴线x到第二传感器阵列C4的距离)。现在出现的问题是，距离b(传感器-镜子)和g(纵向轴线x-镜子C3)必须是多大以使得在第二传感器阵列C4处获得清晰的图像。
其通过如下来获得(其中c＝33.5mm)：
g＝c+b 16)
(b-fs)(c+b)＝fsb
bc+b2-fsc-fsb＝fsb
b2+bc-2fsb-fsc＝0
b2+b(c-2fs)-fsc＝0
b＝22.037±42.249＝64.286
g＝33.5+64.286＝97.786 20)
由于现在给出了所有的尺寸，所以可以计算出成像比例M。
如果第二传感器阵列C4为具有400dpi的分辨率和128像素的直线传感器阵列，那么其给出了有效的传感器阵列长度ISA：
因此，得到待成像的最大物体尺寸为：
如图13所示，对于使用方程18的具体示例性实施例，使用来自公式14的透镜的系统焦宽度fS，图像宽度b和物体宽度g可以用曲线图绘制为随物体图像距离c(即纵向轴线x-第二传感器阵列C4的距离)变化。
当物体-传感器距离c趋近于0时，如图14可见，成像比例趋近于100％。这就是已知的g＝b＝2*fS的1/1成像。
在可以通过第二传感器阵列C4来测量线缆颜色之前，必须进行白平衡。为此，白色校准杆以使其尽可能靠近第二照射装置C1的方式放置在线缆架4a、4b中，使得传感器阵列C4测量最大亮度。在不同波长(红色、绿色、蓝色)下进行照射期间的最大允许照射时间被调整为使得测量出的幅值占据测量范围的大约90％。然后，校准杆被放置在纵向轴线x中，并且曝光时间被调整为使第二传感器阵列C4所测量的RGB整数值全部相同。如此，两个较高的整数值被调整为最低的整数值，使得任何颜色都不超出先前确定的最大曝光时间(参见图14)。由于图像的亮度随光源与物体W之间以及物体W与透镜DCP2之间的距离增大而减小，因此用于不同波长的亮度值必须根据线缆位置来加权。例如在图14中，绘制针对线缆架4a、4b之内六个线缆位置的RGB测量值：标出“中心/中心”的曲线对于线缆架4a、4b中心处的白色校准杆有效。如果校准杆位于靠近第二传感器阵列C4的线缆架4a、4b中，则应用标出“后部/中心”的曲线。在图10中，以位置信息后部、前部、底部、顶部为特征，使得可以正确理解图10中绘制的测量值。
通过校准杆测量的具体位置的RGB整数值与中心的RGB整数值的比率就是颜色修正值。颜色修正值取决于位置。图15最终示出作为处于线缆架中心的物体W的橙色线缆的RGB测量值。
除了光学测量系统D、C和P的准同轴布置的上述优点之外，无论真实还是虚拟，比如紧凑、稳健、机械和功能的同步使用式设计，另一个优点在于，电子设备的许多电路部件(比如通信接口、微控制器、供电器、LED显示器和抑制电路)都可以用于所有三个传感器。
用于准直化的透镜DCP2的焦宽度越大，准直性、即光线的平行度就越好，并且用于测量直径的阴影的边缘就越清晰。由于线缆-透镜距离g较大因此较大的焦宽度的透镜DCP2对于颜色确定也是有利的，并且因此即使物体W不在中心处延伸穿过线缆架4a、4b，用于颜色检测的图像清晰度也能得以维持。然而，对于直径测量以及对于颜色确定，随着焦宽度增大，光线强度减小，这必须通过更长的曝光时间来补偿，使得对于两种功能都必须在光线强度与图像清晰度之间找到折衷点。
如果需要，使用其感应测量系统E和多个光学测量系统D、C、P来自动检测细长物体的上述装置可以与其他测量系统链接。在线缆加工安装中，时常设置用于切割长度或绝缘线缆的设备，该设备包括可以相对于彼此移动的夹爪和刀片。对于这种安装，测量系统E、D、C、P可以与至少一个另外的测量系统组合，该另外的测量系统设置用于借助对夹爪间距的测量来确定物体的外径，或者用于基于在刀片导体接触时对刀片间距的测量来确定物体之内的电导体的直径。基于电学的、尤其通过监测电容和/或电感特征的测量装置是充分公知的。
温度传感器与测量系统E、D、C、P的组合使用具有补偿温度引起的测量误差的优点。在这种情况下，优选地，在相应测量系统中对自动补偿实施修正程序，以便为其测量值提供作为温度的函数的修正因数和作为线缆位置的函数的修正因数。

Claims (21)

1.一种用于自动地非接触式检测比如线缆、电线或型材的细长物体(W)的装置，所述装置包括用于共同壳体(2)中的所述物体(W)的至少一个感应测量系统(E)和至少一个第一光学测量系统(D)，其特征在于，所述感应测量系统(E)被设计为用于确定所述物体(W)的电磁特征的涡流传感器并且包括两个串联连接的、同轴半线圈(E1a、E1b)，所述半线圈(E1a、E1b)沿相同方向定向，所述半线圈(E1a、E1b)彼此沿轴向方向具有距离，所述半线圈(E1a、E1b)与纵向轴线(x)同轴地围绕所述物体(W)卷绕，使得其内部限定感应圆柱形测量空间(Ev)，其中，所述半线圈(E1a、E1b)与并联电连接的电容(E2)一起形成用作所述感应测量系统(E)的感应传感器的并联谐振电路(E6)，所述并联谐振电路(E6)连接于电子评估电路(E5)，并且形成至少一个第一光学测量系统(D)来确定所述物体(W)的外径(Wdo)，其中，光学盘形测量空间(DCPv)由所述半线圈(E1a、E1b)与所述壳体(2)的内壁的间距来限定并且布置在所述感应圆柱形测量空间(Ev)之内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述半线圈(E1a、E1b)的长度为其直径的至少一半大，并且所述感应圆柱形测量空间(Ev)优选由线缆架(4a、4b)来限制并且优选径向限制。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述感应测量系统(E)的所述并联谐振电路(E6)连接于优选在其固有频率下运行的励磁电路(E3)，并且连接于用于测量电压幅值的电子电路(E5)。
4.根据权利要求1或2之一所述的装置，其特征在于，所述感应测量系统(E)的所述并联谐振电路(E6)连接于频率发生器和用于测量幅值响应和/或相位响应的电子电路(E5)。
5.根据权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，所述第一测量系统(D)的所述光学盘形测量空间(DCPv)优选沿纵向方向定心地并且优选同轴地定位到包围所述物体(W)的所述感应圆柱形测量空间(Ev)。
6.根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，所述第一光学测量系统(D)包括至少一个第一照射装置(DP1)和第一传感器阵列(DP4)，所述第一照射装置(DP1)包括至少一个第一光源(DP2)和优选屏(DP3)，所述第一传感器阵列(DP4)定位在主轴(y)上在所述半线圈(E1a、E1b)的另一侧。
7.根据权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，形成至少一个第二光学测量系统(C)来测量所述物体(W)的颜色。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二光学测量系统(C)包括第二照射装置(C1)和针对从所述物体(W)反射的光线的至少一个第二传感器阵列(C4)，所述第二照射装置(C1)包括多个、优选三个并且还优选彼此靠近放置的光源(C1a、C1b、C1c)，所述光源(C1a、C1b、C1c)具有不同的波长光谱，其中，所述第二传感器阵列(C4)与所述第二照射装置(C1)关于x-z平面处于所述盘形测量空间(DCPv)的同一侧。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述第二光学测量系统(C)中执行顺序，以驱动所述第二照射装置(C1)的所述光源(C1a、C1b、C1c)使得依次照射所述物体(W)并且因此按照所述第二照射装置的所述光源的波长光谱将图像依次投射到所述第二传感器阵列(C4)上，其中，其连接于评估单元，所述评估单元针对通过不同波长光谱的光源进行照射期间所测量的强度并且用于后续确定所述物体(W)的颜色。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，反射长通滤波器(C3)布置在所述第一光学测量系统和第二光学测量系统(D、C)的所述主轴(y)上，所述反射长通滤波器(C3)反射所述第二照射装置(C1)的波长光谱并且传送所述第一照射装置(DP1)的波长光谱，并且所述反射长通滤波器(C3)将所述物体(W)反射的光线偏转到所述第二传感器阵列(C4)上，所述第二传感器阵列(C4)定位在所述主光轴(y)之外并且向着所述长通滤波器(C3)对准。
11.根据权利要求7至10之一所述的装置，其特征在于，透镜(DCP2)布置在所述盘形测量空间(DCPv)与所述长通滤波器(C3)之间，所述透镜(DCP2)作为准直透镜(DCP2)被所述第一照射装置(DP1)的光线穿过一次，并且作为成像透镜(DCP2)被所述物体(W)所反射的所述第二照射装置(C1)的光线穿过两次。
12.根据权利要求7至11之一所述的装置，其特征在于，用于确定所述直径(C)和用于确定所述物体(W)的颜色的所述光学测量系统(D)被组合以形成用于确定所述物体(W)在所述盘形测量空间(DCPv)内的位置的第三虚拟测量系统(P)。
13.根据权利要求1至12之一所述的装置，其特征在于，所述第一光学测量系统、第二光学测量系统和第三光学测量系统(D、C、P)的主平面(y-z)和所述主光轴(y)垂直于所述感应测量空间(Ev)的纵向轴线(x)布置。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述第三测量系统(P)包括具有两个光源(P1a、P1b)的第三照射装置(P1)、所述第一传感器阵列(DP4)和可选的所述第一照射装置(DP1)，所述第一照射装置(DP1)用于三角测量确定所述物体(W)在所述测量空间(DCPv)之内的位置。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第三照射装置(P1)包括多个光源，所述多个光源各自具有不同的波长光谱并且被设计为依次照射所述物体(W)并因此按照所述光源的波长光谱将图像依次投射到所述第二传感器阵列(C4)上。
16.根据权利要求6至15之一所述的装置，其特征在于，所述第一传感器阵列(DP4)的测量平面垂直于x-y平面延伸，但与x轴成小角度(α)地与所述x-y平面相交。
17.根据权利要求8至16之一所述的装置，其特征在于，所述第二传感器阵列(C4)是多色传感器，并且所述第二照射装置(C1)的光源(C1a、C1b和C1c)同时运行或者被宽带或多带的第二光源替代。
18.根据权利要求8至17之一所述的装置，其特征在于，所述第二传感器阵列(C4)是多色传感器，并且所述第三照射装置(P1)的光源中的至少一个被宽带或多带的光源替代。
19.根据权利要求1至18之一所述的装置，其特征在于，所述装置包括温度传感器(T)。
20.根据权利要求1至19之一所述的装置，其特征在于，在所述感应测量系统(E)中执行修正程序，以便为其测量值提供作为温度的函数的修正因数并且提供作为所述物体(W)的位置的函数的修正因数。
21.一种用于加工比如线缆、电线或型材的细长物体(W)的安装方法，其特征在于，输入侧的物体(W)被引导穿过根据权利要求1至20之一所述的用于自动检测物体的装置。
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