CS206941B1 - Způsob bezdotykového kontinuálního měření vnějšího charakteristického rozměru těles, zvláště válcovaného materiálu - Google Patents

Description

(54) Způsob bezdotykového kontinuálního měření vnějšího charakteristického rozměru těles, zvláště válcovaného materiálu

Vynález se týká bezdotykového kontinuálního , měření vnějšího charakteristického rozměru těles, hlavně při válcování.

Průběžná znalost charakteristického rozměru je důležitá pro dosažení vysoké efektivity výroby. Charakteristickým rozměrem se zde rozumí ten z rozměrů tělesa, který je důležitý pro popis výrobku, například průměr u tyčového materiálu nebo šířka u pásového materiálu. Při průběžném sledování rozměrů je minimální možnost výroby zmetků následkem překročení rozměrové tolerance.

Současně je možné při přesném měření zvýšit výtěžnost materiálu dodržováním rozměru výřobi ků v dolní části tolerančního pole. Kontinuální j měření charakteristických rozměrů je i jednínj zé í základních požadavků pro automatizaci výrobriích procesů.

V současné době je známo několik způsobů měření charakteristického rozměru. Jedná se o métody bezdotykové, z nichž jsou nejrozšířenější zvláště metody ultrazvukové, vysokofrekvenční, metody založené na použití radioizotopů, metody optické a stále ještě používané metody dotykové.

Posledně uvedené metody nevyhovují zváště z důvodu setrvačnosti měřícího elementu, měri-li se rozměr objektu, který se pohybuje vyšší rychlostí, například při válcování. Má-li měřený objekt

-·( vysokou teplotu, například při tváření za tepla, jsou tyto metody téměř nepoužitelné.

Metody ultrazvukové nevyhovují současným požadavkům na přesnost měření, Navíc je obtížné použít tam, kde vysílač a přijímač ultrazvukového í vlnění nemohou být v přímém dotyku s měřeným objektem, což je všude tam, kde se měřený objekt pohybuje, kmitá, má zvýšenou teplotu a podobně. Vysokofrekvenční metody nejsou dostatečně citlivé na malé změny měřeného rozměru. Metody založené na použití radioizotopů sice umožňují dosažení téměř libovolné přesnosti, ale za cenu , neúnosného zvýšení doby, nutné pro získání jednoho výsledku měření.

Metody optické využívají koherentního nebo nekoherentního záření. Metody využívající koherentního záření, například metody difrakční, lzě s výhodou použít pouze pro měření malých rozměrů, například tenkých drátů, textilních a keramických vláken a podobně. Metody založené na využití rozmítaného svazku záření se vyznačují vysokou dosažitelnou přesností a rozlišovací schopností, jsou však velmi drahé z důvodu složitosti měřícího zařízení a jsou ekonomicky zdůvodnitelné jen tam, kde je nezbytné současně provádět kontrolu, například u plošných výrobků- Dále jsou ; známy metody, například pro měření vnějšího i průměru rour a tyčí, využívající stínu vytvořeného rovnoběžným svazkem paprsků. Poloha rozhraní světlo — sťín je kontinuálně sledována například pohyblivými fotoelementy. Tuto metodu nelze použít tam, kde se měřený předmět náhodně pohybuje ve směru měřeného rozměru větší rychlostí než kterou stačí sledovat pohyblivé fotoelementy. Metody založené na optickém zobrazení měřeného předmětu, například na citlivou vrstvu snímací elektronky, nedosahují dostatečné přesnosti vzhledem k vlastnostem snímacího elementu.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob bezdotykového kontinuálního měření vnějšího charakteristického rozměru těles podle vynálezu, jehož podstatou je vytvoření redukovaného obrazu měřeného předmětu optickou soustavou, která zobra! zuje dvě protilehlé okrajové oblasti předmětu, j mezi kterými se měří charakteristický rozměr, za j současného posunutí obrazů těchto oblastí o známou nastavitelnou vzdálenost.

Výhodou způsobu měření podle vynálezu je to, že měření je bezdotykové, bez ovlivnění měřeného předmětu, je vhodné do těžkých pracovních podmínek a umožňuje měřit předměty, které se yůči snímači pohybují v rovině kolmé k ose niěření anavíc ňáhodně kmitají ve všecíi směrech. K měření se může využívat jak vlastního záření předmětu, ; tak záření odraženého od předmětu, případně od pozadí. Z výše uvedeného vyplývá, že způsob ; měření podle vynálezu je zvláště vhodný pro měření příčného rozměru předmětů přímo ve výrobním procesu, například vývalků.

Příklad způsobu měření podle vynálezu je zobrazen na připojených výkresech, kde obr. 1 znázorňuje princip způsobu měření a obr. 2 příklad ' celkového uspořádání zařízení pro měření.

Předmět 1, znázorněný schematicky jako pás materiálu o šířce D, je sledován optickou snímací soustavou 7, která snímá vybrané okrajové oblasti 2a, 2b, mezi nimiž se měří charakteristický rozměr D. Optická snímací soustava 7 vytváří redukovaný obraz 3 předmětu 1 posunutím obrazů obou okrajových oblastí 2a, 2b o přesně známou nastavitelnou vzdálenost nazvanou konstanta posunutí d a jejich složením do jediného výsledného obrazu. Posunutím se přibližují řečené obrazy obou okrajových oblastí 2a, 2b k sobě podél jejich společné osy o vzdálenost d. Měří se pouze redukovaný

Claims (5)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob bezdotykového kontinuálního měřéní vnějšího charakteristického rozměru těles, zvláště válcového materiálu vyznačující se tím, že se snímací optickou soustavou obrazy dvou okrajových oblastí předmětu, mezi nimiž se měří charakteristický rozměr předmětu, přičemž je zajištěno jasové odlišení měřeného předmětu od pozadí, posunou k sobě podél jejich společné osy o přesně známou nastavitelnou vzdálenost, nazvanou konstanta posunutí a složí se do jediného redukovaného obrazu, který se promítne na citlivou vrstvu rozměr (a_t + a₂), z něhož se získá zjišťovaný charakteristický rozměr D předmětu 1 přičtením; kónstanty posunutí d, takže platí

   D = (aj + a₂) + d

   Z popsaného způsobu je zřejmé, že malá stranová posunutí, způsobená například příčným kmitáním provalků, nemají vliv na hodnotu redukovaného rozměru, (a! + a₂). Vliv posunutí ve směru optické osy soustavy na .redukovaný rozměr (a_t + a₂) závisí na konkrétním provedení této soustavy a vhodným uspořádáním ho lze téměř vyloučit. _ __f

   Redukovaný rozměr (a,, -h a₂) lze měřit například promítnutím redukovaného obrazu 3 na citlivou vrstvu optoelektronického snímače 4, jako je televizní kamera nebo podobně a elektronickým vyhodnocením elektrického signálu poskytnutého řečeným optoelektronickým snímačem 4. Elektro- i nické vyhodnocení se provede elektronickým vy- ΐ hodnocovacím zařízením 5. _______ _ ________ J * Pro získání obrazu měřeného předmětu 1 schopného vyhodnocení popsaným způsobem musí být zajištěno jasové odlišení měřeného předmětu 1 od pozadí 6, neboť k zjištění rozměru se používá světlejší — tmavší část redukovaného obrazu 3; Toho lze dosáhnout v zásadě dvěma způsoby. První způsob spočívá ve vytvoření obrazu světlého měře-? ného předmětu 1 na tmayém pozadí 6, druhý způsob spočívá ve vytvoření obrazu tmavého měřeného předmětu 1 na světlém pozadí 6. Zobrazení podle prvního způsobu nastane tehdy, jestliže bud měřený předmět 1 má tak vysokou teplotu, napří, klad žhavý vývalek, že sám září ve viditelné oblasti^ přičemž pozadí 6 je poměrně chladné a tím se jeví v obraze jako tmavé, nebo je měřený předmět.

   1 osvětlen pomocným světelným zdrojem, takže září odraženým světlem, zatímco pozadí 6 se neosvětluje, čímž se opět jeví v obraze jako tmavé, Zobrazení podle druhého způsobu nastává tehdy, jestliže pozadí 6 bud samo září ve viditelné oblasti, například otvor pece a měřený předmět 1 jé poměrně chladný, takže se jeví v obraze tmavší než pozadí 6, nebo se pozadí 6 osvětluje pomocným světelným zdrojem, takže září odraženým světlem, přičemž měřený předmět 1 osvětlen není a tudíž se opět jeví v obraze jako tmavý.

   VYNÁLEZU vhodného optoelektronického snímače, z jehož výstupního signálu se v elektronickém vyhodnocovacím zařízení získá redukovaný rozměr předmětu a charakteristický rozměr tohoto předmětu připočtením konstanty posunutí k redukovanému rozměru.
2. 2. Způsob bezdotykového kontinuálního měření charakteristického rozměru předmětu, podle bodu 1, vyznačující se tím, že se redukovaný obraz vyhodnocuje vizuálně tak, že se měří redukovaný rozměr, ze kterého se získá charakteristický rozměr přičtením konstanty posunutí.
3. 3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že se k vytvoření obrazu světlého měřeného předmětu na tmavém pozadí využívá vlastního záření měřeného předmětu.
4. 4. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že se k vytvoření obrazu světlého měřeného

   3 ' předmětu na tmavém pozadí využívá světla odraženého od povrchu měřeného předmětu.
5. 5. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že se k vytvoření obrazu tmavého měřeného předmětu na světlém pozadí využívá světla odraženého od pozadí měřeného předmětu.