DD204314A1 - Anordnung zum beruehrungslosen messen ebener koerperbewegungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist fuer die Untersuchung des in einer Ebene stattfindenden Bewegungsablaufs fester Koerper anwendbar, insbesondere bei Bewegungsablaeufen geringeren Ausmasses. Mit der erfindungsgemaessen Anordnung ist es erreicht, die mehr oder weniger hemmenden Einfluesse auf einen in einer Ebene bewegten festen Koerper zu untersuchen, ohne dabei den Bewegungsablauf zu stoeren. Es lag die Aufgabe zugrunde, insbesondere den Bewegungsablauf fester Koerper auf Wegen zwischen 0,1 und 2mm beruehrungslos mit geringem technischen Aufwand zu messen. Das wird erreicht, indem die Halterung des Koerpers, dessen Bewegungsablauf untersucht werden soll, z. B. eines Skalpells mit einer oder mehreren Schablonen, deren Lichtdurchlaessigkeit sich in der Bewegungsrichtung aendert, starr verbunden ist. Die Schablonen bewegen sich innerhalb der Schaerfeebene einer Projektionseinrichtung, die eine vergroesserte Abbildung eines Teils der Schablone auf in der Projektionsbildebene angeordnete lichtempfindliche Sensoren projeziert, die ueber eine geeignete elektrische Schaltung mit ein-oder mehrkanaliges registrierenden Messgeraeten, z. B. Lichtlinienschreiber verbunden sind.

Description

Erfinders Berlin, 27. Okto 1981

Dipl.-Phys. Hans-Joachim Huebsclier Dipl.-Phys· Klaus Gerisch

Zustellungsbevollmächtigters Städtisches Klinikum Berlin Buch Büro für Neuererwesen

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Anordnung zum berührungslosen Messen ebener Körperbewegungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar für die Untersuchung des in einer Ebene stattfindenden Bewegungsablaufs fester Körper, wobei die Bewegung durch die Messung selbst nicht beeinflußt wird, jedoch unter der Wirkung aller möglichen, die Bewegung beeinflussenden Kräfte stattfinden kann· Die Erfindung ist damit nicht auf ein bestimmtes Gebiet der Technik beschränkt·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind berührungslose Geschwindigkeitsmeßanordnungen bekannt, mit denen auf optoelektronischer Basis das Weg- Zeit-Verhalten bewegter Objekte untersucht werden kann· Dabei bewegen sich an den Objekten befindliche Marken nacheinander an Meßpunkten vorbei. Die mittleren Geschwindigkeiten werden aus Meßweg und Meßzeit ermittelt· Es werden auch Marken oder Oberflächenrauigkeiten auf optische Gitter abgebildet, hinter denen mit Fotoempfänger eine für die jeweilige Objektbewegung charakteristische Frequenz im verrauschten Signal erhalten und ausgewertet werden kann» Ein weiteres Verfahren arbeitet mit dem optischen Doppler-Effekt und der Beugung von monochromatischem kohärentem Licht (optisches Heterodyn-Verfahren)· Bekannt ist auch die Spaltabdeckiaethode mit verschiedenen schaltungstechnischen Varianten« Dabei wird im wesentlichen ein zeitlich konstanter Lichtstrom von der Meßobjektkante bei Bewegung mehr oder weniger schnell abgeblendet· Der Restlichtstrom hinter dem Meßobjekt wird nach geeigneter schaltungstechnischer Verarbeitung auf einem Oszillografen angezeigt· Alle diese Verfahren sind verhältnismäßig aufwendig und lassen Messungen bei geringen Ortsveränderungen nicht zu»

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Ziel der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es erreicht, die mehr oder weniger hemmenden Einflüsse auf einen in einer Ebene "bewegten festen Körper zu untersuchen, ohne dabei den Bewegungsablauf zu. stören. Insbesondere ist die Anwendung bei geringen Ortsveränderungen wie z.B. von 0,1 "bis 0,5 mm mit vertretbarem technischen Aufwand möglich.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bewegungsablauf eines in einer Ebene bewegten festen Körpers insbesondere für Ortsbewegungen zwischen 0,1 und 2 mm berührungslos mit geringem technischen Aufwand zu messen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mit dem festen Körper, dessen Bewegungsablauf untersucht werden soll, eine Art ebene Schablone verbunden wird, die sich dadurch auszeichnet, daß sich ihre Lichtdurchlassigkeit in den beabsichtigten Bewegungsrichtungen in geeigneter Weise ändert. Weiterhin ist eine Art Projektor so angebracht, daß sich die Schablone bei Bewegung des festen Körpers in der Schärfeebene des Projektors bewegt. Ein oder zwei lichtempfindliche, in einer geeigneten elektrischen Schaltung fixierte Sensoren sind so justiert, daß die Schablone geeignet vergrößert scharf auf ihnen abgebildet wird. Die Lichtdurchlässigkeitsunterschiede bewirken bei der Bewegung des festen Körpers auf den Sensoren Helligkeitsänderungen. Diese Helligkeitsänderungen bewirken in den Sensoren Veränderungen ihrer elektrischen Daten. Die zeitliche Änderung der elektrischen Daten, primär hervorgerufen durch die zeitliche Ortsänderung des mit der Schablone gekoppelten festen Körpers, wird mit einem digital oder analog registrierenden Meßgerät ein- oder zweikanalig aufgezeichnet« Nach der statischen und dynamischen Eichung bezw. Justierung der Anordnung ist die Untersuchung der Ortsveränderung und auch der zeitlichen Ortsveränderung der festen Körper mit der durch die Schablonenausbildung und die gewählte Vergrößerung eingerichtete Genauigkeit durchzuführen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

werden. . ~

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Die Zeichnung zeigt die Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Schneidwerkzeuges beim Materialtrennvorgang. S¹Ur die Untersuchung der Schneidbarkeitseigenschaften eines Materials bzw» der Schnitteingeschaften eines Werkzeuges ist die Bestimmung der zeitlichen Änderung der Größe des unter bestimmten Bedingungen erzeugten Schnitts erforderlich» Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt z, B. die Bestimmung der zeitlichen Schnittlängenänderung in biologischem Gewebe 5 aiit einem zu untersuchenden Skalpell 4. Das Skalpell 4 befindet sich in einer Halterung 3 t an der parallel zur Bewegungsrichtung die Schablone 2 bef e- stigt ist.. Die Schablone 2 bewegt sich bei Ortsveränderung des Skalpells 4 in der Schärfeebene der Projektionseinrichtung 1.So ist die z. B, zu untersuchende Schnittlänge von 2 mm auf der Schablone in 40 Teile zu gliedern und mit der Projektionseinrichtung ca· 100-fach zu vergrößern· In der Projektionsbildebene 7 befindet sich der lichtempfindliche Sensor 6 (Fotowiderstand)· Der Sensor ist elektrisch mit einem Lichtlinienschreiber 8 verbunden· Die Bewegung des Skalpells 4 im Gewebe 5 bewirkt mit der Bewegung der Schablone 2 im Lichtweg der Projektionseinrichtung 1 entsprechende Helligkeitsänderungen am Sensor 6. Mittels der durch den Lichtlinienschreibea? 8 aufgezeichneten Zeitmarken und Kurve läßt sich unter Berücksichtigung einer vorherigen Eichung der Anordnung die Geschwindigkeit bzw» die Geschwindigkeitsänderung des Skalpells 4 in der Gewebeprobe 5 ermitteln· Während die Gewebeprobe 5 ortsfest angeordnet ist, ist die Halterung 3 mit dem Skalpell 4 und der Schablone 2 an ein nicht näher dargestelltes Bewegungssystem angeordnet, daß die erforderlichen Bewegungen mit einstellbaren Schnifctkräften zuläßt·

Claims (2)

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   Erfindungsanspruch

   Anordnung zum berührungslosen Messen von Körperbewegungen in einer Ebene, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung (3) des Körpers, dessen Bewegungsablauf untersucht werden soll, z.B. eines Skalpells (4) mit einer oder mehreren Schablonen (2), deren Lichtdurchlässigkeiten sich in den Bewegungsrichtungen andern, starr verbunden ist und sich die Schablonen (2) innerhalb der Schärfeebene einer Projektionseinrichtung bewegen, die eine vergrößerte Abbildung eines Teils der Schablonen (2) auf die in der Projektionsbildebene angeordneten lichtempfindlichen Sensoren (6) projeziert, die über eine geeignete elektrische Schaltung mit ein- oder mehrkanalig digital oder analog registrierenden Meßgeräten wie z.B. Zählfrequenzmesser oder Lichtlinienschreiber (8) verbunden sind.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen
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