DD256752A1

DD256752A1 - Verfahren zur hochgenauen faserdickenmessung in zueinander senkrechten richtungen

Info

Publication number: DD256752A1
Application number: DD28410385A
Authority: DD
Inventors: Armin Schwerdtner; Volkmar Klee; Dieter Eberlein
Original assignee: Dresden Ing Hochschule
Priority date: 1985-12-11
Filing date: 1985-12-11
Publication date: 1988-05-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hochgenauen Faserdickenmessung in zueinander senkrechten Richtungen, die Anwendung findet zur Produktionskontrolle beim Ziehen von duennen Draehten und Lichtwellenleitern. Das Ziel der Erfindung ist die hochgenaue Dickenmessung von Fasern in zwei zueinander senkrechten Richtungen fuer grosse Ziehgeschwindigkeiten. Alternierend wird mit einer der beiden Strahlrichtungen die axiale Lage bezueglich der anderen Richtung ermittelt, mit der die Faserdicke bestimmt wird. Liegt die Faser bezueglich der axialen Lage innerhalb eines vorgegebenen Intervalls, so wird in dieser Richtung eine Dickenmessung ausgeloest. Zur Erhoehung der Genauigkeit wird eine Differenzierfilter eingesetzt. Die Integrationszeit des Detektors wird dadurch erhoeht, dass die Faser mit einem schmalen Lichtbuendel beleuchtet wird. Das Verfahren ist besonders geeignet fuer Messungen der Elliptizitaet von Fasern.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hochgenauen Faserdickenmessung in zueinander senkrechten Richtungen, die beispielsweise Anwendung findet bei der Messung von dünnen Drähten und Lichtwellenleitern.

Charakteristik der bekannten Lösungen

Bekannt sind Verfahren, die eine vergrößerte Abbildung der Faser auf ein Detektorarray verwenden (B.Richter: Digitale Erfassung von Meßwerten und ihre Aufbereitung zur Prozeßbeeinflussung in Extruderanlagen für Kabel und Telefonadern.

Draht 31 [1980] 3,147-151). Mit Hilfe des Detektorarrays wird die Ausdehnung des Schattenbereichs ermittelt, die ein Maß für den Faserdurchmesser darstellt.

Für die Faserdickenmessung ist ein kohärent-optisches Filterverfahren bekannt (Schwerdtner A., Eberlein D.: Anordnung zur berührungslosen optischen Faserdickenkontrolle in Echtzeit. DDR WP G01 B 11/10, Nr. 222109). Das Filter enthält äquidistant angeordnete streifenförmige Bereiche, die alternierend die Transmissionen ± 1 aufweisen. Zum Abblocken des Gleichlichtanteils enthält das Filter auf der optischen Achse einen Hochpaß.

WeitverbreitetsindLaserscanning-Verfahren(Rev. Sei. Instrum. 44 [1973], pp 1949 und Draht 31 [1980], S. 147-151 (.Hierbei wird ein gebündelter Laserstrahl quer zu sich selbst durch rotierende Ablenkspiegel verschoben. Aus der Zeit, in der die Faser den Laserstrahl abdeckt, wird die Dicke ermittelt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die hochgenaue Dickenmessung von Fasern in zwei zueinander senkrechten Richtungen für große Ziehgeschwindigkeiten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dicke von Fasern in zwei zueinander senkrechten Richtungen mit großer Genauigkeit zu messen.

Die bekannten Laserscanning-Verfahren erfordern innerhalb eines Meßfensters einen dünnen Laserstrahl, dessen Durchmesser die Genauigkeit bei der Bestimmung dünner Fasern begrenzt. Der Strahldurchmesser kann nicht beliebig klein gehalten werden. Außerdem ist ein erheblicher mechanischer Aufwand für die Versetzung des Laserstrahls über das Meßgut durch rotierende Spiegel erforderlich. ^s

Die anderen aufgeführten bekannten Lösungen verwenden eine Abbildung des Drahtes auf ein Detektorarray, wobei in der Anordnung zur berührungslosen optischen Faserdickenkontrolle in Echtzeit mit kohärentem Licht eine Ortsfrequenzfilterung durchgeführt und das entstehende Korrelationssignal ausgewertet wird. Die Genauigkeit der Messung ist daher am größten, wenn die Bildebene genau in der Detektorebene liegt. Bei axialen Verschiebungen der Faser, die bei laufendem Meßgut nicht zu umgehen sind, verringert sich die Meßgenauigkeit.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur hochgenauen Faserdickenmessung in zueinander senkrechte Richtungen dadurch realisiert, daß in zwei Richtungen quer zur Faser eine Abbildung und/oder eine Ortsfrequenzfilterung durchgeführt wird, wobei eine der beiden Richtungen zur Ermittlung der axialen Lage der Faser bezüglich der anderen Richtung verwendet wird, mit der die Faserdicke bestimmt wird. Wird mit der einen Strahlrichtung festgestellt, daß die axiale Lage bezüglich der anderen Strahlrichtung in einem vorgegebenen Intervall liegt, so wird eine Messung der Faserdicke veranlaßt. Weicht die axiale Lage der Faser vom exakten Wert ab, so läßt sich die entstehende Abweichung der ermittelten Faserdicke von der tatsächlichen aus der Kenntnis der axialen Lage korrigieren. Im Falle einer reinen Abbildung kann sich die Korrektur auf eine Maßstabsänderung reduzieren.

Im besonderen lassen sich die Querbewegungen der Faser dahingehend ausnutzen, daß jeweils dann eine Messung in einer Strahlrichtung ausgeführt wird, wenn in der anderen Strahlrichtung eine hinreichend präzise axiale Lage der Faser festgestellt wurde.

Für die schnelle Auswertung der axialen Lage der Faser sind symmetrische Intensitätsverteilungen in der Detektorebene besonders geeignet. Im Falle der einfachen Abbildung ist das Bild zwar symmetrisch, läßt jedoch nur eine begrenzte Genauigkeit bei der Dickenmessung zu.

Zur Verbesserung der Genauigkeit der Faserdickenbestimmung wird daher ein Ortsfrequenzfilter eingesetzt, das erfindungsgemäß die Transmissionen +1 bzw. -1 für die positiven bzw. negativen Ortsfrequenzen aufweist sowie einen Hochpaß enthält. Die Wirkung dieses Filters besteht in einer Differentiation derart, daß in der Bildebene zwei Intensitätspeaks auftreten, die den beiden Rändern des Drahts entsprechen.

Die Messung der Faserdicke in beiden Richtungen ermöglicht erfindungsgemäß die Elliptizität der Faser zu bestimmen.

Zur Vergrößerung der Intensität des die Faser beleuchtenden Lichts wird dieses erfindungsgemäß mit Hilfe einer Zylinderlinse in ein schmales Bündel fokussiert. Damit wird die notwendige Integrationszeit des Detektors verringert, wodurch höhere Meßfrequenzen erzielt werden.

Ausführungsbeispiel

Anhand von in Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1: Schematische Darstellung des Verfahrens zur hochgenauen Faserdickenmessung in zueinander senkrechte Richtungen Fig. 2: Erzeugung eines schmalen Lichtbündeis zur Beleuchtung der Faser

In Fig. 1 ist das Verfahren zur hochgenauen Faserdickenmessung in zueinander senkrechten Richtungen schematisch dargestellt. Durch die Linse L1 wird die Faser F auf das Detektorarray D1 abgebildet. Da die Faser in ihrer axialen Lage etwas verschoben ist, erscheint das Bild des Drahts entsprechend verwaschen und verbreitert. Die axiale Lage wird über die Linse L2 mit dem Detektor D2 bestimmt. Damit läßt sich die Korrekturfürdieaus D1 ermittelte Faserdicke zuweisen.

Fig. 2 zeigt, wie ein kreisförmiger Lichtstrahl in ein schmales Lichtbündel in der Ebene der Faser F mit Hilfe einer Zylinderlinse ZL umgeformt wird.

Claims

1. Verfahren zur hochgenauen Faserdickenmessung in zueinander senkrechten Richtungen, wobei in zwei Richtungen eine Abbildung und/oder Ortsfrequenzfilterung realisiert wird, gekennzeichnet dadurch, daß alternierend eine der beiden Richtungen zur Ermittlung der axialen Lage der Faser bezüglich der anderen Richtung verwendet wird, mit der die Faserdicke bestimmt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß aus der Bestimmung der axialen Lage mit Hilfe der einen Strahlrichtung eine Korrektur des Meßwertes für die Faserdicke aus der anderen Strahlrichtung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Messung in der Strahlrichtung nur dann erfolgt, wenn die axiale Lage der Faser in dieser Richtung innerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt. , -

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Ortsfrequenzfilter die Transmissionen +1 bzw. -1 für positive bzw. negative Ortsfrequenzen aufweist sowie einen Hochpaß enthält.

5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß aus den Meßwerten für die Faserdicke in beiden Richtungen die Elliptizität ermittelt wird.

6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Faser mit Hilfe einer Zylinderlinse durch ein schmales Lichtbündel beleuchtet wird.