DE102009015627A1

DE102009015627A1 - Method for determination of inner diameter, outer diameter and wall thickness of e.g. tube, involves reproducing parallel reflecting rays by telecentric light collector, at inner edges of body to be measured

Info

Publication number: DE102009015627A1
Application number: DE102009015627A
Authority: DE
Inventors: Hans Wiedenmann; Armin Eisner
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: DE102009015627B4

Abstract

The method involves radiating an outer contour-light source (20) parallel to an optical axis (42) of a telecentric light collector (40). An inner contour-light source i.e. line light source, and the telecentric light collector are arranged such that light rays of the inner contour-light source together with a parallel line of the optical axis of the light collector enable stretching of a level, which lies perpendicular to a rotation symmetrical axis (32) such that parallel reflecting rays are reproduced by the light collector, at inner edges of a body (30) to be measured. An independent claim is also included for a device for determination of inner diameter, outer diameter and wall thickness of the transparent rotation symmetrical body.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Messen von Innen- und Außendurchmessern, insbesondere von hohlen Körpern, wie etwa Rohren oder Flaschen. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein optisches Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Messen von Innen- und Außendurchmesser sowie zum Bestimmen von Wanddicken solcher Körper.The This invention relates generally to measuring inside and outside diameters, in particular hollow bodies, such as pipes or bottles. in the In particular, the invention relates to an optical method and a Device for the simultaneous measurement of inside and outside diameter and for determining wall thicknesses of such bodies.

Aus dem Stand der Technik sind optische Messvorrichtungen für transparente rotationssymmetrische Körper bekannt. Die DDR 213 285 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Messung des Innendurchmessers von transparenten hohlen Erzeugnissen. Das hohle Erzeugnis wird mit Licht einer diffus strahlenden Leuchtfläche bestrahlt, wobei die Leuchtfläche von je einer verstellbaren Abdeckkante parallel zur Erzeugnisachse begrenzt wird. Ein Teil des abgestrahlten Lichts durchdringt die Erzeugniswand und ein anderer Teil wird von der Erzeugniswand reflektiert. Bei zweckmäßigem Abstand der Abdeckkanten ergibt sich – aus der Messrichtung gesehen – im Bereich des Innendurchmessers rechts und links je ein Schattenstreifen. Der Abstand dieser Schattenstreifen stellt eine Kenngröße für den Innendurchmesser des Erzeugnisses dar.Optical measuring devices for transparent rotationally symmetrical bodies are known from the prior art. The DDR 213 285 describes, for example, a method for measuring the inside diameter of transparent hollow products. The hollow product is irradiated with light of a diffuse emitting luminous surface, wherein the luminous area is bounded by an adjustable cover edge parallel to the product axis. One part of the radiated light penetrates the product wall and another part is reflected by the product wall. With appropriate spacing of the cover edges results - seen from the measuring direction - in the region of the inner diameter right and left each have a shadow strip. The spacing of these shadow strips represents a parameter for the inner diameter of the product.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass einerseits nur der Innendurchmesser des Erzeugnisses, nicht aber Außendurchmesser und Wanddicke, ermittelt werden können. Andererseits ist für verschiedene Durchmesser der zu vermessenden Erzeugnisse jeweils eine aufwendige Kalibrierung der Messvorrichtung notwendig, da die Abbildung nur eine „Kenngröße” für den Innendurchmesser darstellt, nicht aber den tatsächlichen Innendurchmesser abbildet. Der tatsächliche Durchmesser muss mittels eines Kalibrierungsfaktors berechnet werden.This Process has the disadvantage that on the one hand only the inner diameter product, but not outside diameter and wall thickness can be. On the other hand, for different Diameter of the products to be measured each a complex Calibration of the measuring device necessary, since the figure only one "characteristic" for represents the inner diameter, but not the actual Inner diameter maps. The actual diameter must be calculated by means of a calibration factor.

Die DD 242 266 A1 offenbart dagegen eine Messeinrichtung, die zur Bestimmung sowohl von Innen- als auch Außendurchmesser und der Wanddicke von durchsichtigen zylindrischen Körpern geeignet ist. Die Hervorhebung der Begrenzungen für den Innen- und Außendurchmesser des Messobjektes als deutliche Hell-Dunkel-Übergänge wird durch eine geeignet geformte und hinsichtlich der Größe der lichtdurchlässigen und der abschattenden Bereiche auf das Messobjekt abgestimmten Blende erreicht, die zwischen Strahlungsquelle und Messobjekt angebracht wird.The DD 242 266 A1 On the other hand, discloses a measuring device which is suitable for determining both inner and outer diameter and the wall thickness of transparent cylindrical bodies. The highlighting of the boundaries for the inner and outer diameters of the measurement object as clear light-dark transitions is achieved by a suitably shaped aperture which is matched to the measurement object with regard to the size of the light-transmitting and shading areas and which is arranged between the radiation source and the measurement object.

Diese Messeinrichtung hat allerdings den Nachteil, dass für verschieden dimensionierte Messobjekte auch verschiedene Blenden eingesetzt werden müssen. Die Messeinrichtung muss jedes Mal neu kalibriert werden, wenn ein anders dimensioniertes Objekt vermessen werden soll.These However, measuring device has the disadvantage that for different dimensioned measuring objects also used different apertures Need to become. The measuring device has to be recalibrated every time when measuring a different sized object should.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, das die gleichzeitige Messung von Innen- und Außendurchmesser sowie der Wanddicke eines transparenten rotationssymmetrischen Körpers ohne aufwendige Kalibrierung bei Formatwechseln ermöglicht. Darüber hinaus soll die Abbildung durch verstärkte Kontrastierung zwischen beleuchteten und unbeleuchteten bzw. weniger beleuchteten Bereichen eine verbesserte Auswertbarkeit ermöglichen.Of the Invention is therefore the object of a method and a Device for carrying out the method available to provide that simultaneous measurement of inside and outside diameter and the wall thickness of a transparent rotationally symmetric body without complicated calibration during format changes. In addition, the illustration is reinforced by Contrast between illuminated and unlit or less illuminated areas allow improved readability.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ausgeführt.These The object is achieved by the subject matter of the independent claims solved. In the subclaims are advantageous Embodiments and developments of the invention carried out.

Gemäß Erfindung verwendet das optische Verfahren zum Messen von Innen- und Außendurchmesser sowie zur Bestimmung der Wandstärke transparenter, rotationssymmetrischer Körper verschiedene Beleuchtungen in Verbindung mit einer telezentrischen Empfangsoptik bzw. einer telezentrischen Abbildungsoptik zum Abbilden der Innen- und der Außenwandkontur bzw. der Innen- und der Außenkanten des zu vermessenden Körperssowie eine Auswerteeinheit zur Aufzeichnung der Abbildungen und Verwendung der aufgezeichneten Daten.According to the invention uses the optical method to measure inside and outside diameters and to determine the wall thickness transparent, rotationally symmetric Body different lights in conjunction with a telecentric receiving optics or a telecentric imaging optics for imaging the inner and the outer wall contour or the Inner and outer edges of the body to be measured, and an evaluation unit for recording the images and use the recorded data.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die gleichzeitige oder alternierende Messung von Außen- und Innendurchmesser von transparenten rotationssymmetrischen Körpern mittels einer telezentrischen Empfangsoptik. Für die Bestimmung des Außendurchmessers wird der zu vermessende Körper vorzugsweise mit kollimiertem Licht, für die Bestimmung des Innendurchmessers mit seitlich angeordnetem Licht, vorzugsweise Linienlicht, bestrahlt. Unter Linienlicht werden im Rahmen der Erfindung Lichtquellen verstanden, die eine langgestreckte lichtabstrahlende Oberfläche aufweisen. Beispielhaft werden nebeneinander angeordnete Lichtleitfasern, deren Lichtaustrittsflächen eine Linie bilden, genannt.The present invention enables the simultaneous or alternating measurement of outside and inside diameter of transparent rotationally symmetrical bodies by means of a telecentric receiving optics. For the determination of the outside diameter the body to be measured is preferably collimated Light, for the determination of the inside diameter with laterally arranged light, preferably line light, irradiated. Under line light In the context of the invention, light sources are understood to mean a have elongated light-emitting surface. By way of example, juxtaposed optical fibers whose Light exit surfaces form a line, called.

Wanddicken des zu vermessenden Körpers können bei gleichzeitiger Messung von Innen- und Außendurchmesser direkt abgelesen werden bzw. aus der Kombination der Signale, d. h. der Abbildungen von Innen- und Außenkonturen bestimmt werden. Bei alternierender Messung von Innen- und Außendurchmesser können die Wanddicken berechnet werden.wall thickness of the body to be measured while at the same time Measurement of inside and outside diameter read directly or from the combination of the signals, i. H. of the pictures be determined by inner and outer contours. When alternating Measurement of inside and outside diameter can the wall thicknesses are calculated.

Die Außenwandkontur, nachfolgend auch nur Außenkontur genannt, wird mittels kollimierten Lichts abgebildet, während die Innenwandkontur, nachfolgend auch nur Innenkontur genannt, vorzugsweise mittels parallel zur Rotationssymmetrieachse des zu vermessenden Körpers polarisiertem Linienlichts abgebildet wird.The outer wall contour, hereinafter also referred to as the outer contour, is imaged by means of collimated light, while the inner wall contour, hereinafter also referred to as the inner contour, preferably by means of lines polarized parallel to the rotational symmetry axis of the body to be measured light is shown.

Um eine naturgetreue, unverzerrte Abbildung der Konturen des zu vermessenden Körpers zu erreichen, wird vorteilhafter Weise eine telezentrische Empfangsoptik verwendet. Diese telezentrische Empfangsoptik läßt nur paraxiale Strahlen passieren; nicht-paraxial verlaufende Strahlen werden durch eine Blende im Brennpunkt der vorgeschalteten Linse ausgeblendet. Die telezentrische Empfangsoptik bildet also vorteilhafter. Weise die Konturen des zu vermessenden Körpers im 1:1-Maßstab ab. Sie bietet damit die Möglichkeit, die tatsächlichen Innen- und Außendurchmesser sowie die tatsächlichen Wanddicken anhand der Abbildung der Konturen zu bestimmen.Around a lifelike, undistorted image of the contours of the to be measured To reach the body is advantageously a telecentric one Reception optics used. This telecentric receiving optics leaves only paraxial rays pass; non-paraxial rays be through an aperture in the focal point of the upstream lens hidden. The telecentric receiving optics thus forms more advantageous. Make the contours of the body to be measured in 1: 1 scale from. It thus offers the possibility of the actual Inner and outer diameter as well as the actual wall thicknesses based on the image of the contours.

Darüber hinaus ist der Maßstab einer telezentrischen Empfangsoptik unempfindlich gegenüber unterschiedlichen Objektabständen. Wird also die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise in einen Produktionsprozess eingebunden, kann die Vorrichtung an die bereits vorhandene Geometrie der Produktionsmaschinen angepasst werden. Der Abstand zwischen Beleuchtung, zu vermessendem Körper und telezentrischer Empfangsoptik kann variabel gestaltet werden, ist also nicht durch feste Werte vorgegeben.About that In addition, the standard of telecentric receiving optics insensitive to different object distances. So if the device according to the invention, for example involved in a production process, the device can adapted the already existing geometry of the production machines become. The distance between lighting, body to be measured and telecentric receiving optics can be made variable, is therefore not given by fixed values.

Die Außenwandkonturen des zu vermessenden Körpers werden vorteilhafterweise mittels kollimierten Lichts, d. h. parallel verlaufenden Strahlen, die zumindest die Außenkonturen des zu vermessenden Körper senkrecht zu dessen Rotationssymmetrieachse bestrahlen, bestimmt. Dabei werden Strahlen erzeugt, die seitlich an dem zu vermessenden Körper vorbei direkt durch die telezentrische Empfangsoptik aufgefangen werden.The Outside wall contours of the body to be measured are advantageously by means of collimated light, d. H. parallel extending rays that at least the outer contours of the body to be measured perpendicular to its rotational symmetry axis irradiate, determined. In doing so, rays are generated, which are laterally passing the body to be measured right through the telecentric Receiving optics are collected.

Das kollimierte Licht strahlt dabei parallel zur optischen Achse der telezentrischen Empfangsoptik und in Richtung der telezentrischen Empfangsoptik, wobei die Rotationssymmetrieachse des zu vermessenden Körpers senkrecht auf der optischen Achse der telezentrischen Empfangsoptik steht. Anders ausgedrückt bedeutet das, dass die Beleuchtung, die kollimiertes Licht erzeugt, so ausgerichtet sein sollte, dass das erzeugte Licht in der telezentrischen Empfangsoptik abgebildet wird. Gleichzeitig sollten zumindest die Außenkanten des zu vermessenden Körpers senkrecht zu seiner Rotationssymmetrieachse innerhalb des von der Beleuchtung bestrahlten Bereichs liegen, so dass seine Außenkonturen in der telezentrischen Empfangsoptik als scharfe Hell-Dunkel-Übergänge abgebildet werden.The collimated light radiates parallel to the optical axis of the telecentric receiving optics and in the direction of the telecentric Receiving optics, wherein the axis of rotational symmetry of the to be measured Body perpendicular to the optical axis of the telecentric Receiving optics is. In other words, that means that the lighting, which produces collimated light, so aligned should be that the light generated in the telecentric receiving optics is shown. At the same time, at least the outer edges of the body to be measured perpendicular to its rotational symmetry axis within of the irradiated by the illumination area, so that his Outer contours in the telecentric receiving optics as sharp light-dark transitions are displayed.

Da die telezentrische Empfangsoptik nur paraxial verlaufende Strahlen zur Abbildung zuläßt, werden nur Strahlen, die den zu vermessenden Körper seitlich passieren und Strahlen, die in etwa senkrecht auf die Oberfläche des zu vermessenden Körpers treffen (d. h. Strahlen, die durch die Rotationssymmetrieachse des Körpers verlaufen oder aber den Körper nahe der Rotationssymmetrieachse durchlaufen) zur Abbildung zugelassen. Es ergibt sich also eine zweidimensionale Abbildung, die einen Schnitt entlang der Rotationssymmetrieachse des Körpers darstellt. Der zu vermessende Körper wird, mit Ausnahme des Bereichs der Rotationssymmetrieachse, dabei als Schatten darstellt, da die den zu vermessenden Körper treffenden kollimierten Strahlen stark gebrochen oder totalreflektiert werden. Sie verlaufen daher zwischen dem Körper und der telezentrischen Empfangsoptik nicht mehr paraxial und kommen somit nicht zur Abbildung. Kollimiertes Licht, das seitlich am zu vermessenden Körper vorbei strahlt wird als beleuchteter Bereich abgebildet. Die in der Abbildung erzeugten Hell-Dunkel-Übergänge oder -Kanten, die diese beleuchteten Bereiche rechts und links von den abgeschatteten Wandungsbereichen trennen, stellen die Außenkonturen des zu vermessenden Körpers dar. Der Abstand zwischen diesen Kanten kann direkt als Außendurchmesser des zu vermessenden Körpers bestimmt werden, da die telezentrische Empfangsoptik keine Maßstabsänderung in der Abbildung bewirkt.There the telecentric receiving optics only paraxial rays allows for imaging, only rays that pass the body to be measured laterally and rays, which is approximately perpendicular to the surface of the to be measured Body (i.e., rays passing through the rotational symmetry axis of the body or close to the body traversing the axis of rotational symmetry) allowed for imaging. This results in a two-dimensional image that is a cut represents along the axis of rotational symmetry of the body. The body to be measured is, except for the area the rotational symmetry axis, thereby representing as a shadow, since the the collimated rays striking the body to be measured strongly broken or totally reflected. They therefore run between the body and the telecentric receiving optics no longer paraxial and thus do not come to picture. Collimated light, which is radiated laterally past the body to be measured shown as illuminated area. The generated in the picture Light-dark transitions or edges that this illuminated areas to the right and left of the shaded wall areas Separate, set the outer contours of the to be measured The distance between these edges can be directly as the outer diameter of the body to be measured be determined because the telecentric receiving optics no scale change in the picture causes.

Einzelne Strahlen von Lichtbündeln des Linienlichts, welches zur Abbildung der Innenkontur des zu vermessenden Körpers verwendet wird, spannen erfindungsgemäß zusammen mit Parallelen der optischen Achse der telezentrischen Empfangsoptik Ebenen auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Rotationssymmetrieachse des zu vermessenden Körpers liegen. Nur Strahlen, die in diesen Ebenen verlaufen und im Idealfall im Grenzwinkel der Totalreflexion an den Innenkanten des zu vermessenden Körpers paraxial reflektiert werden, sollen erfindungsgemäß von der Empfangsoptik abgebildet werden. Es werden jedoch auch Strahlen abgebildet, die zwischen dem Brewster-Winkel und dem Grenzwinkel der Totalreflexion einfallen und im Wesentlichen paraxial reflektiert werden. Auch diese Strahlen tragen zur Abbildung in der telezentrischen Empfangsoptik bei.Separate Rays of light beams of the line light, which for Illustration of the inner contour of the body to be measured used is stretched according to the invention together with parallels the optical axis of the telecentric receiving optics planes, which is substantially perpendicular to the axis of rotational symmetry of the lying body. Only rays in these Layers run and, ideally, at the critical angle of total reflection at the inner edges of the body to be measured paraxial be reflected, according to the invention of the Receiving optics are displayed. But there are also rays imaged between the Brewster angle and the critical angle the total reflection occur and reflected substantially paraxial become. These rays also contribute to the image in the telecentric Receiving optics at.

Die Beschränkung der Abbildung auf Strahlen, die mit einem Winkel zwischen Brewster-Winkel und dem Grenzwinkel der Totalreflexion auf die Innenwand des zu vermessenden Körpers einfallen, ist darin begründet, dass diese Strahlen – bezogen auf den Idealfall des Einfallens im Grenzwinkel der Totalreflexion – paraxial reflektiert werden und die paraxiale reflektierten Strahlen in ihrer rückwärtigen Verlängerung eine zur optischen Achse der telezentrischen Empfangseinheit parallele Tangente mit der Innenkontur des zu vermessenden Körpers bilden. Anders ausgedrückt bilden nur diese Strahlen den tatsächlichen Innendurchmesser des zu vermessenden Körpers ab.The Restricting the image to rays that coincide with a Angle between Brewster angle and the critical angle of total reflection to invade the inner wall of the body to be measured, is due to the fact that these rays - related to the ideal case of incidence in the critical angle of total reflection - paraxial be reflected and the paraxiale reflected rays in their rearward extension one to the optical one Axis of the telecentric receiving unit parallel tangent with form the inner contour of the body to be measured. In other words Only these rays form the actual inner diameter of the body to be measured.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass parallel polarisiertes Licht für die Abbildung der Innenkontur verwendet wird. Das verwendete Licht ist dabei parallel zur Rotationsache des zu vermessenden Körpers oder anders ausgedrückt senkrecht zur Einfallsebene, die durch den Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und der Normalen auf die innere Oberfläche des zu vermessenden Körpers aufgespannt wird, polarisiert. Diese Polarisierung hat zur Folge, dass Lichtstrahlen, die in einem Winkel, der zwischen dem Brewster-Winkel und dem Grenzwinkel der Totalreflexion einfallen, nur in sehr geringem Maße transmittieren, aber sehr stark reflektiert werden. Die im Bereich des Grenzwinkels der Totalreflexion reflektierten Strahlen, die paraxial von der telezentrischen Empfangsoptik aufgefangen werden, sind besonders bevorzugt die Strahlen, die zur Abbildung der Innenkontur beitragen. Die besonders starke Reflexion der parallel polarisierten Strahlen, die zwischen dem Brewster-Winkel und dem Grenzwinkel der Totalreflexion auf die innere Wandung des zu vermessenden Körpers treffen, bewirkt eine hohen Lichtintensität in der Abbildung und damit eine starken Kontrastbildung. Starke Kontraste zwischen beleuchteten und nicht oder schwächer beleuchteten Bereichen der Abbildung ermöglichen wiederum eine sehr genaue Auswertung der Abbildung der Innenkonturen des zu vermessenden Körpers.A particularly preferred embodiment provides that in parallel polarized light used for imaging the inner contour becomes. The light used is parallel to the axis of rotation of the to be measured body or in other words perpendicular to the plane of incidence, by the angle between the incident Beam and the normal to the inner surface of the measuring body is polarized. This polarization As a result, light rays that are at an angle between the Brewster angle and the critical angle of total reflection, transmit only to a very small extent, but very strong be reflected. The in the range of the critical angle of total reflection reflected rays that are paraxial from the telecentric receiving optics are particularly preferably the rays that are used for Illustration of the inner contour contribute. The particularly strong reflection the parallel polarized rays that are between the Brewster angle and the critical angle of total reflection on the inner wall of the hit body to be measured, causes a high light intensity in the picture and thus a strong contrast formation. Strength Contrasts between lit and not or weaker illuminated areas of the picture in turn allow a very accurate evaluation of the image of the inner contours of the body to be measured.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Linienlicht-Beleuchtung parallel zur Rotationssymmetrieachse des zu vermessenden Körpers angeordnet, so dass in der Abbildung nicht nur ein Punkt die Innenkontur des Körpers markiert, sondern ein Linien- oder Streifen-förmiger Bereich erzeugt wird. Dieser streifenförmige Bereich dient der besseren Auswertbarkeit der erzeugten Abbildung.In a particularly preferred embodiment of the invention is the Line light illumination parallel to the rotational symmetry axis of the arranged to be measured body, so in the figure not just a point marks the inner contour of the body, but creates a line or strip-shaped area becomes. This strip-shaped area serves the better Evaluability of the generated image.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht die Positionierung der Lichtquelle des parallel polarisierten Linienlichts mittels Raytracings vor. Auf Basis der Soll-Wert-Abmessungen des zu vermessenden Körpers kann der Strahlengang durch die telezentrische Empfangsoptik und durch den zu vermessenden Körper hindurch „rückwärts gerechnet” werden und so die optimale Positionierung des Linienlichts bestimmt werden. Das Positionieren des Linienlichts mittels Raytracing ist insbesondere vorteilhaft, wenn verschiedene Geometrien vermessen werden sollen, die unterschiedliche Positionierungen des Linienlichts erfordern. Die Vorrichtung kann dann, beispielsweise gesteuert durch einen Computer, sehr schnell an die neue Geometrie angepasst werden.A sees further advantageous embodiment of the invention the positioning of the light source of the parallel polarized line light using raytracing. Based on the target value dimensions of the measuring body, the beam path through the telecentric Receiving optics and through the body to be measured through "calculated backwards" and so the optimal positioning of the line light can be determined. The positioning of the line light by means of ray tracing is in particular advantageous if different geometries are to be measured, which require different positioning of the line light. The device can then, for example, controlled by a Computer, very quickly adapted to the new geometry.

Besonders bevorzugt wird diese Positionierung durch einen Stellmotor vorgenommen, der insbesondere auch computergesteuert sein kann.Especially Preferably, this positioning is done by a servomotor, which in particular can also be computer-controlled.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Linienlicht-Beleuchtung Leuchtmittel umfasst, beipielsweise Lichtleitfasern, die einen gewissen Öffnungswinkel besitzen. Der Öffnungswinkel liegt vorzugsweise zwischen 30° und 70°, besonders bevorzugt zwischen 55° und 65°. Es können auch Leuchtmittel mit unsymmetrischem Öffnungswinkel verwendet werden. Ein gewisser Öffnungswinkel der Leuchtmittel hat den großen Vorteil, dass die Positionierung des Linienlichts mittels Raytracing an der Soll-Geometrie ausgerichtet werden kann. Die Abbildung des tatsächlichen Körpers ist jedoch auch bei starken Abweichungen von der Soll-Geometrie möglich, da durch den Öffnungswinkel der Leuchtmittel trotzdem Strahlen erzeugt werden, die im Grenzwinkel der Totalreflexion reflektiert und paraxial aus dem zu vermessenden Körper austreten. Der Öffnungswinkel erhöht somit die Toleranz des Messverfahrens. Allerdings sollte der Öffnungswinkel auch nicht zu groß gewählt werden, da ansonsten ein großer Anteil der abgestrahlten Lichtintensität nicht für den eigentlichen Messprozess genutzt wird.A Particularly preferred embodiment of the invention provides that the line light illumination comprises lighting means, for example Optical fibers that have a certain opening angle. The opening angle is preferably between 30 ° and 70 °, especially preferably between 55 ° and 65 °. It can also used bulbs with asymmetrical opening angle become. A certain opening angle of the bulbs has the big advantage that the positioning of the line light can be aligned by raytracing on the target geometry. The picture of the actual body, however, is even with strong deviations from the target geometry possible, because of the opening angle of the bulbs still rays be generated, which reflects in the critical angle of total reflection and emerge paraxially from the body to be measured. The opening angle thus increases the tolerance of the measuring method. Indeed The opening angle should not be too large otherwise, a large proportion of the radiated Light intensity not for the actual measurement process is being used.

Der Unterschied zwischen der vorgegebenen Soll-Geometrie und der tatsächlichen abgebildeten Geometrie kann vorteilhafter Weise als Kriterium für die Qualitätskontrolle – insbesondere auch während des Produktionsprozesses, also inline – der zu vermessenden Körper genutzt werden.Of the Difference between the given target geometry and the actual one mapped geometry can be used as a criterion for advantageous the quality control - especially during of the production process, ie inline - the one to be measured Body be used.

Darüber hinaus sollte bei der Ausrichtung des Linienlichts darauf geachtet werden, dass der horizontale Winkel, zwischen Linienbeleuchtung und optischer Achse der telezentrischen Beleuchtung nicht zu klein wird. Vorzugsweise ist die Linienlicht-Beleuchtung seitlich auf der der telezentrischen Empfangsoptik gegenüberliegenden Hälfte des zu vermessenden Körpers angeordnet, bestrahlt jedoch die der telezentrischen Empfangsoptik zugewandte Hälfte des Körpers. Diese Konstellation stellt sicher, dass Strahlen, die zwar paraxial aus dem zu vermessenden Körper austreten und deshalb in der Empfangsoptik abgebildet werden, aber den Hohlraum passiert haben und damit nicht die Innenkonturen des Körpers anzeigen, vermieden werden. Eine solche Anordnung der Linienlicht-Beleuchtung dient also vorteilhafter Weise der unverfälschten Abbildung der Innenkonturen des Körpers.About that In addition, care should be taken when aligning the line light be that horizontal angle, between line lighting and optical axis of the telecentric illumination not too small becomes. Preferably, the line lighting is on the side the opposite of the telecentric receiving optics Arranged half of the body to be measured, However, irradiated the telecentric receiving optics facing half of the body. This constellation ensures that rays, which, although paraxial exiting the body to be measured and therefore be imaged in the receiving optics but passes through the cavity and thus do not show the inner contours of the body, be avoided. Such an arrangement of the line light illumination Thus, it serves advantageously the unadulterated representation of Inner contours of the body.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafter Weise zwei Linienlicht-Beleuchtungen aufweisen, die gegenüberliegende Innenkonturen des zu vermessenden Körpers abbilden. Bei einem solchen Vorrichtungsaufbau kann der Innendurchmesser direkt aus der Abbildung in der telezentrischen Empfangsoptik bestimmt werden. Es ist darüber hinaus jedoch auch möglich, die Vorrichtung mit nur einer Linienlicht-Beleuchtung zu betreiben.A Device according to the invention can be more advantageous Way two line light illuminations, the opposite Imagine inner contours of the body to be measured. at Such a device structure, the inner diameter can directly determined from the figure in the telecentric receiving optics become. However, it is also possible operate the device with only one line light illumination.

Die Wandstärke oder Wanddicke des zu vermessenden Körpers kann erfindungsgemäß aus den Werten der Abbildungen der Innen- und Außenkonturen ermittelt werden. Werden Innen- und Außenkonturen gleichzeitig abgebildet, können die Wandstärken direkt gemessen werden. Werden Innen- und Außenkontur nacheinander abgebildet, können die Wandstärken berechnet werden. Jede Messung von Innen- und Außenkonturen des zu vermessenden Körpers liefert zwei Wandstärken, nämlich je eine von in etwa gegenüberliegenden Seiten des Körpers.The Wall thickness or wall thickness of the body to be measured can according to the invention from the values of the figures the inner and outer contours are determined. Become indoor and outer contours can be mapped simultaneously the wall thicknesses are measured directly. Be indoor and Outer contour shown one after the other, the wall thicknesses be calculated. Every measurement of inner and outer contours of the body to be measured provides two wall thicknesses, namely one each from approximately opposite Sides of the body.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht als Abbildungsfläche einen Zeilensensor vor, der mittels der Auswerteeinheit die Auswertung der erzeugten Abbildung ermöglicht.A advantageous development of the invention Device sees as a picture area a line sensor before, the evaluation of the generated by means of the evaluation Figure allows.

In noch einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, den zu vermessenden Körper in gedrehter Stellung durchzumessen. Damit können fehlerhaft bestimmte Innendurchmesser, die durch unrunde Geometrien verursacht werden, durch zusätzliche, an anderen Stellen des Körpers durchgeführten Messungen aufgedeckt werden. Die Rotation des Körpers und die Durchführung von mehreren Messungen kann zusätzlich auch als Qualitätssicherung eingesetzt werden, beispielsweise um konstante Wandstärken des Körpers sicher zu stellen. Damit ist ein Einsatz im Bereich der Prozess- oder Fertigungskontrolle ist möglich. Durch Rückkopplung können, beispielsweise in einem Rohrzug die Ziehparameter zum einen kontrolliert, zum anderen aber auch, wenn nötig, angepasst werden.In Still another embodiment of the invention, it is possible to measure the body to be measured in a rotated position. This can faulty certain inner diameter, the caused by non-circular geometries, by additional, at other body measurements performed measurements be revealed. The rotation of the body and the execution Of several measurements can also be used as quality assurance be used, for example, constant wall thicknesses of the body. This is an insert in the Area of process or production control is possible. By feedback, for example, in a Rohrzug controls the drawing parameters on the one hand, on the other hand also be adjusted if necessary.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht die Verwendung von gepulstem Linienlicht für die Abbildung des Innendurchmessers vor. Gepulstes Licht ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der zu vermessende Körper relativ klein ist, da die Beleuchtung für die Abbildung der Innenkontur die Abbildung der Außenkontur stört. Daher ist für solche Fälle vorgesehen, die Messungen für die Innen- und die Außenkonturen separat nacheinander oder alternierend durchzuführen. Die Außenkontur des Körpers wird dann abgebildet und aufgezeichnet, wenn die Linienlicht-Beleuchtung nicht aktiv ist.A Particularly preferred embodiment of the invention provides the use of pulsed line light for imaging the inside diameter. Pulsed light is particularly advantageous if the to be measured Body is relatively small, as the lighting for the illustration of the inner contour the illustration of the outer contour disturbs. Therefore, it is intended for such cases the measurements for the inner and outer contours separately in succession or alternately. The Outer contour of the body is then imaged and recorded when the line lighting is not active.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Gleiche und ähnliche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden.in the The invention will be described below with reference to exemplary embodiments and explained in more detail with reference to the drawings. The same and similar elements are given the same reference numerals provided, and the features of various embodiments can be combined with each other.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematische Aufsicht auf die Messanordnung und den Strahlengang für die Messung des Außendurchmessers, 1 schematic plan view of the measuring arrangement and the beam path for the measurement of the outer diameter,

2 schematische Aufsicht auf die Messanordnung und den Strahlengang für die Messung des Innendurchmessers, 2 schematic plan view of the measuring arrangement and the beam path for the measurement of the inner diameter,

3 schematische Aufsicht auf die Messanordnung und den Strahlengang für die gleichzeitige Messung von Innen- und Außendurchmesser sowie der Wandstärken. 3 schematic plan view of the measuring arrangement and the beam path for the simultaneous measurement of inner and outer diameter and the wall thicknesses.

In 1 ist eine schematische Aufsicht auf eine Messanordnung 1 zur Bestimmung des Außendurchmessers dargestellt. Der Strahlengang bei der Abbildung des Außendurchmessers des zu vermessenden Körpers 30 ist dargestellt. Die Aufsicht zeigt, dass eine Außenkontur-Lichtquelle 20, der zu vermessende Körper 30 und eine telezentrische Empfangsoptik 40 entlang der optischen Achse 42 der telezentrischen Empfangsoptik 40 angeordnet sind. Der zu vermessende Körper 30 ist rotationssymmetrisch und steht mit seiner Rotationssymmetrieachse 32 senkrecht auf der optischen Achse 42 der Empfangsoptik 40.In 1 is a schematic plan view of a measuring arrangement 1 shown for determining the outer diameter. The beam path when imaging the outside diameter of the body to be measured 30 is presented, layed out. The supervision shows that an outer contour light source 20 , the body to be measured 30 and a telecentric receiving optics 40 along the optical axis 42 the telecentric receiving optics 40 are arranged. The body to be measured 30 is rotationally symmetric and stands with its rotational symmetry axis 32 perpendicular to the optical axis 42 the receiving optics 40 ,

Die Innenkontur-Lichtquelle 20, die vorzugsweise kollimiertes Licht auf den zu vermessenden Körper 30 abstrahlt, ist bezüglich ihrer Breite so dimensioniert, dass sie die äußeren Kanten des zu vermessenden Körper 30 erfasst, so dass die Kanten mittels eines Schattenwurfs abgebildet werden können. Zu diesem Zweck können auch mehrere, vorzugsweise zwei, Lichtquellen 20 verwendet werden, die je eine der äußeren Kanten 34 beleuchten.The inner contour light source 20 that preferentially collimated light on the body to be measured 30 In terms of their width, they are dimensioned to be the outer edges of the body to be measured 30 detected, so that the edges can be imaged by means of a shadow. For this purpose, also several, preferably two, light sources 20 used, each one of the outer edges 34 illuminate.

Die telezentrische Empfangsoptik 40 umfasst eine Linse 44, ein in der Brennebene angeordnete Lochblende 46 und einen Abbildungsempfänger 48 in doppelter Brennweitenentfernung zur Linse 44. Der Abbildungsempfänger 48 kann als Zeilensensor ausgebildet sein. Die Blendenöffnung der Lochblende 46 befindet sich im Brennpunkt der Linse 44.The telecentric receiving optics 40 includes a lens 44 , an aperture plate arranged in the focal plane 46 and a picture recipient 48 in double focal distance to the lens 44 , The picture recipient 48 can be designed as a line sensor. The aperture of the pinhole 46 is at the focal point of the lens 44 ,

Zur optischen Achse 42 der Empfangsoptik 40 parallel verlaufende Strahlen 22 der Innenkontur-Lichtquelle 20, die den zu vermessenden Körper 30 seitlich passieren, werden auf belichteten Bereichen 49a des Zeilensensors 48 abgebildet. Wie auf der schematischen Darstellung zu sehen ist, kommen im Wesentlichen paraxiale Strahlen 22 zur Abbildung, die seitlich an dem zu vermessenden Körper 30 vorbeilaufen. Sie bilden zwei beleuchtete Bereiche 49a, deren Ausdehnung von der Ausdehnung und Positionierung der Leuchtfläche der Lichtquelle 20 und dem Durchmesser des zu vermessenden Körpers 30 abhängig ist. Die zum zentralen Bereich der Abbildungsfläche weisenden Hell-Dunkel-Übergänge 45 bilden dabei die äußeren Konturen 34 des zu vermessenden Körpers 30 ab. Da telezentrisch abgebildet wird, kann der äußere Durchmesser oder der Durchmesser der Außenwände direkt durch die Abstandsmessung zwischen diesen beiden Hell-Dunkel-Übergängen 45 ermittelt werden. Vorteilhafter Weise ist keine Fehlerkorrektur notwendig, die bei verzerrender oder nicht maßstabsgetreuer Abbildung durchgeführt werden muss.To the optical axis 42 the receiving optics 40 parallel rays 22 the inner contour light source 20 that the body to be measured 30 pass sideways, be on exposed areas 49a of the line sensor 48 displayed. As can be seen on the schematic illustration, essentially paraxial rays come 22 for illustration, the side of the body to be measured 30 pass. They form two illuminated areas 49a whose extension depends on the extent and positioning of the luminous area of the light source 20 and the diameter of the body to be measured 30 is dependent. The light-dark transitions pointing to the central area of the image area 45 form the outer contours 34 of the body to be measured 30 from. Since telecentric imaging is possible, the outer diameter or the Diameter of the outer walls directly by the distance measurement between these two light-dark transitions 45 be determined. Advantageously, no error correction is necessary, which must be performed with distorting or not true to scale mapping.

Darüber hinaus ist ein weiterer belichteter Bereich 49c zwischen den beiden abgebildeten Konturen zu erkennen. Dieser Bereich 49c entsteht durch Lichtstrahlen 22, die den zu vermessenden Körper 30 senkrecht durch seine Rotationssymmetrieachse 32 ungebrochen durchqueren, sowie durch parallele Strahlen 22, die den Körper 30 nahe seiner Rotationssymmetrieachse 32 durchqueren und nur wenig gebrochen werden. Diese Strahlen 22 verlaufen auch nach dem Durchqueren des Körpers noch paraxial und in Achsnähe und werden deshalb von der telezentrischen Empfangsoptik 40 zur Abbildung zugelassen. Da sie den zu vermessenden Körper 30 durchstrahlen, ist die Lichtintensität dieser Strahlen jedoch geringer als die der Strahlen, die den zu vermessenden Körper 30 seitlich passieren und abgebildet werden.In addition, another exposed area 49c to recognize between the two illustrated contours. This area 49c created by light rays 22 that the body to be measured 30 perpendicular through its rotational symmetry axis 32 traversing unbroken, as well as by parallel rays 22 that the body 30 near its rotational symmetry axis 32 cross and be broken only slightly. These rays 22 Even after passing through the body, they are still paraxial and close to the axis and are therefore of the telecentric receiving optics 40 allowed for illustration. Since she has the body to measure 30 however, the light intensity of these rays is lower than that of the rays that surround the body to be measured 30 pass and image laterally.

Strahlen 24, die beim Durchstrahlen des zu vermessenden Körpers 30 gebrochen oder auch totalreflektiert werden, verlaufen nach ihrem Austritt nicht mehr paraxial zur optischen Achse 42. Nicht paraxial verlaufende Strahlen 24, die in der Abbildung durch gepunktete Linien beispielhaft dargestellt sind, erreichen entweder die telezentrische Empfangsoptik 40 gar nicht oder werden nach Durchtritt durch die Linse oder das Linsensystem 44 mittels der Telezenterblende 46 von der Abbildung auf dem Abbildungsempfänger, hier dem Zeilensensor 48, ausgeschlossen.radiate 24 , while radiating the body to be measured 30 broken or even totally reflected, no longer run paraxial with the optical axis after their exit 42 , Non-paraxial rays 24 , which are exemplified by dotted lines in the figure, either reach the telecentric receiving optics 40 not at all, or after passing through the lens or the lens system 44 by means of the telecenter bezel 46 from the picture on the picture receiver, here the line sensor 48 , locked out.

2 zeigt eine Messanordnung 2, die den Strahlengang bei der Messung des Innendurchmessers in schematischer Aufsicht darstellt. Die Beleuchtung der Innenkonturen 36 des zu vermessenden Körpers 30 erfolgt mittels zweier Linienlichtquellen 50, deren Linienlicht parallel zur Rotationssymmetrieachse 32 ausgerichtet ist. Linienlichtquellen 50 beidseitig des zu vermessenden Körpers 30 ermöglichen die gleichzeitige Abbildung der beiden Innenkonturen 36. Grundsätzlich kann die Vorrichtung 2 jedoch auch mit nur einer verfahrbaren oder verschiebbaren Linienlichtquelle 50 betrieben werden. In diesem Fall werden dann die Innenkonturen nacheinander gemessen und der Innendurchmesser bzw. die Wandstärken aus den nacheinander gemessenen Werten berechnet. 2 shows a measuring arrangement 2 , which represents the beam path in the measurement of the inner diameter in a schematic plan view. The illumination of the inner contours 36 of the body to be measured 30 takes place by means of two line light sources 50 whose line light is parallel to the rotational symmetry axis 32 is aligned. Line light sources 50 on both sides of the body to be measured 30 allow the simultaneous imaging of the two inner contours 36 , Basically, the device can 2 but also with only one movable or movable line light source 50 operate. In this case, the inner contours are then measured one after the other and the inner diameter or the wall thicknesses are calculated from the successively measured values.

Die Linienlichtquellen 50 strahlen vorzugsweise polarisiertes Licht 52 ab, das parallel zur Rotationssymmetrieachse 32 bzw. senkrecht zur Einfallsebene polarisiert ist, wobei die Einfallsebene durch den einfallenden Strahl und die Normale dazu aufgespannt wird. Polarsiertes Licht ist für die Abbildung der Innenkonturen nicht zwingend erforderlich, erhöht jedoch die Lichtintensität des abbildenden Lichts. Lichtstrahlen 52, die zwischen Brewster-Winkel 59 und dem Winkel der Totalreflexion 58 auf die Innenwand des zu vermessenden Körpers 30 treffen verlaufen hinter dem Körper 30 paraxial und werden somit von der telezentrischen Empfangsoptik 40 abgebildet.The line light sources 50 preferably emit polarized light 52 which is parallel to the rotational symmetry axis 32 or polarized perpendicular to the plane of incidence, wherein the plane of incidence is spanned by the incident beam and the normal thereto. Polarized light is not mandatory for imaging the inner contours, but increases the light intensity of the imaging light. light rays 52 that's between Brewster's angle 59 and the angle of total reflection 58 on the inner wall of the body to be measured 30 Meetings are behind the body 30 paraxial and thus are from the telecentric receiving optics 40 displayed.

Die Linienlichtquellen 50 werden so positioniert, dass der paraxiale Strahl, der mit dem Grenzwinkel der Totalreflexion 58 an der Innenwand des zu vermessenden Körpers 30 reflektiert wurde (Strahl 56), in seiner gedachten rückwärtigen Verlängerung in Richtung auf den zu vermessenden Körper 30 die Innenkontur 36 tangiert. Genau diese Strahlen 56 bilden die Lage der beiden Innenkonturen in der telezentrischen Empfangsoptik ab. Sowohl die rückwärtig als auch die vorwärtig gedachte Verlängerung dieses Strahls 56 ist in 2 als gestrichelte Linie dargestellt.The line light sources 50 are positioned so that the paraxial ray, with the critical angle of total reflection 58 on the inner wall of the body to be measured 30 was reflected (beam 56 ), in its imaginary backward extension towards the body to be measured 30 the inner contour 36 affected. Exactly these rays 56 depict the position of the two inner contours in the telecentric receiving optics. Both the backward and the forward imaginary extension of this beam 56 is in 2 shown as a dashed line.

Diese geometrische Grundlage wird erfindungsgemäß auch für die computergestützte Positionierung der Linienlichtquellen 50 mittels Raytracings genutzt. Gemäß einer vorgegebenen Soll-Geometrie des zu vermessenden Körpers 30 kann genau der Strahlengang 56 berechnet werden, dessen rückwärtige Verlängerung eine Tangente mit der Innenkontur 36 des zu vermessenden Körpers 30 bildet und an der Innenwand im Grenzwinkel der Totalreflexion 58 reflektiert wird.This geometric basis is inventively also for the computer-aided positioning of the line light sources 50 used by ray tracing. According to a predetermined desired geometry of the body to be measured 30 can be exactly the beam path 56 be calculated, the rearward extension of a tangent to the inner contour 36 of the body to be measured 30 forms and on the inner wall in the critical angle of total reflection 58 is reflected.

Es kommt allerdings nicht nur zur Abbildung dieses bevorzugten Strahlengangs 56, sondern auch andere paraxiale reflektierte Strahlen 52 werden abgebildet. Diese Strahlen 52 fallen zwischen dem Brewster-Winkel 59 und dem Grenzwinkel der Totalreflexion 58 auf die Innenwand des zu vermessenden Körpers 30 ein. Der Winkelbereich zwischen Brewster-Winkel 59 und dem Grenzwinkel der Totalreflexion 58 ist besonders bevorzugt, weil senkrecht zur Einfallsebene polarisiertes Licht in diesem Winkelbereich besonders stark reflektiert wird. Nur ein geringer Anteil des einfallenden Lichts – in 2 als gestrichelte Linie 54 dargestellt – transmittiert und kommt nicht zur Abbildung in der Empfangsoptik 40. Der große Anteil an reflektiertem Licht führt zu einer hohen Lichtintensität bei der Abbildung, die wiederum eine gute Konstrastbildung zwischen beleuchteten und unbeleuchteten bzw. schwächer beleuchteten Bereichen ermöglicht. Gute Kontraste sind wichtig, da sie die exakte Auswertung der Abbildung unterstützen.However, it does not only come to the illustration of this preferred beam path 56 , but also other paraxial reflected rays 52 are shown. These rays 52 fall between the Brewster angle 59 and the critical angle of total reflection 58 on the inner wall of the body to be measured 30 one. The angle range between Brewster angle 59 and the critical angle of total reflection 58 is particularly preferred because perpendicular to the plane of incidence polarized light is particularly strongly reflected in this angular range. Only a small portion of the incident light - in 2 as a dashed line 54 shown - transmitted and does not come to the figure in the receiving optics 40 , The large amount of reflected light leads to a high light intensity in the imaging, which in turn allows a good contrast between illuminated and unlit or less illuminated areas. Good contrasts are important because they support the exact evaluation of the image.

Vorteilhafter Weise weist das von den Linienlichtquellen 50 abgestrahlte Licht einen gewissen horizontalen Öffnungswinkel auf. Dieser Öffnungswinkel liegt zwischen 30° und 70°, bevorzugt zwischen 55° und 65°. Grundsätzlich kann auch stark gebündeltes Licht verwendet werden. Licht, das mit einem gewissen Öffnungswinkel abgestrahlt wird, erhöht jedoch die Abbildungstoleranz, da auch wenn keine ideale Geometrie vorliegt und somit das Linienlicht eventuell nicht optimal positioniert ist, trotzdem Lichstrahlen zur Verfügung stehen, die im Grenzwinkel der Totalreflexion 58 paraxial reflektiert werden können und somit zu einer Abbildung der Innenkontur führen.Advantageously, this is indicated by the line light sources 50 radiated light on a certain horizontal opening angle. This opening angle is between 30 ° and 70 °, preferably between 55 ° and 65 °. In principle, strongly focused light can also be used. However, light that is emitted with a certain aperture angle increases the imaging tolerance, since even if there is no ideal geometry and thus the line light may not be optimally positioned, light beams are still available that are at the critical angle of total reflection 58 can be reflected paraxially and thus lead to an image of the inner contour.

Gleichzeitig ermöglicht der Öffnungswinkel auch die Vermessung von Körpern, die aus Material gefertigt sind, deren Brechzahl nicht genau bekannt ist. Eine veränderte Brechzahl führt zu einem veränderten Strahlengang, der jedoch über einen Öffnungswinkel in der Lichtabstrahlung des Linienlichts kompensiert werden kann.simultaneously The opening angle also allows the measurement of bodies made of material whose refractive index not exactly known. An altered refractive index leads to an altered beam path, but over compensates for an opening angle in the light emission of the line light can be.

Die Strahlen, die in einem Winkelbereich zwischen Brewster-Winkel 59 und dem Grenzwinkel der Totalreflexion 58 auf die Innenwand des zu vermessenden Körpers 30 einfallen, werden in Form von belichteten Innenkontur-Streifen 49b abgebildet, deren zum zentralen Teil der Abbildungsfläche 49 zeigenden Hell-Dunkel-Übergänge 47 die Innenkonturen 36 des zu vermessenden Körpers 30 anzeigen. Die Breite der belichteten Streifen wird durch die Winkeldifferenz zwischen Brewster-Winkel 59 und Grenzwinkel der Totalreflexion 58 bestimmt.The rays, which are in an angular range between Brewster's angle 59 and the critical angle of total reflection 58 on the inner wall of the body to be measured 30 come in the form of illuminated inner contour strips 49b whose image is the central part of the image area 49 showing light-dark transitions 47 the inner contours 36 of the body to be measured 30 Show. The width of the exposed strips is determined by the angular difference between Brewster angles 59 and critical angle of total reflection 58 certainly.

3 zeigt eine Messanordnung 3, die eine Kombination der Messanordnungen 1 und 2 darstellt. Damit ist die gleichzeitige Messung von Innen- und Außendurchmesser sowie der Wandstärken möglich. Die Strahlungengänge sind identisch zu denen in den 1 und 2 gezeigten Strahlengängen. Die schematisch dargestellte Abbildung 49 zeigt eine Kombination der Hell-Dunkel-Übergänge 45, 47, die durch die Abbildung 49a, 49b der Außen- und der Innenkonturen 34, 36 erzeugt werden. Die Abbildung der Innenkonturen 34 liefert breite belichtete Streifen 49b, die jedoch nur eine mittlere Lichtintensität aufweisen, da es durch mehrfache Brechung und Reflexion am zu vermessenden Körper 30 zu einem Intensitätsverlust kommt. Da die einzelnen Konturen jedoch gegenüber einem nicht belichteten Bereich abzugrenzen sind, ist die etwas geringere Lichtintensität nicht von Belang. Der Kontrast ist ausreichend, um eine exakte Bestimmung der Hell-Dunkel-Übergänge 47 vorzunehmen. 3 shows a measuring arrangement 3 that is a combination of measuring arrangements 1 and 2 represents. Thus, the simultaneous measurement of inner and outer diameter and wall thicknesses is possible. The radiation paths are identical to those in the 1 and 2 shown beam paths. The schematic illustration 49 shows a combination of the light-dark transitions 45 . 47 that through the picture 49a . 49b the outer and inner contours 34 . 36 be generated. The illustration of the inner contours 34 delivers wide illuminated stripes 49b , which, however, have only an average light intensity, as it is due to multiple refraction and reflection on the body to be measured 30 comes to a loss of intensity. However, since the individual contours are to be distinguished from an unexposed area, the slightly lower light intensity is not relevant. The contrast is sufficient to accurately determine the light-dark transitions 47 make.

Die Abbildung der Außenkonturen 34 des Körpers 30 fallen jedoch in die durch die Abbildung der Innenkonturen belichteten Bereiche 49b, deren Lichtintensität jedoch, wie bereits erklärt, etwas vermindert ist. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei den die Außenkonturen 34 abbildenden Lichtstrahlen 22 um Strahlen, die den zu vermessenden Körper 30 seitlich passiert haben und die somit keine Brechungs- oder Reflexionsverluste aufweisen. Die von den Lichtstrahlen 22 erzeugten Abbildungen 49a weisen folglich eine höhere Lichtintensität auf als die durch die Strahlen 52 und 56 erzeugten Abbildungen 49b. Dabei muss ein verringerter Kontrast beim Hell-Dunkel-Übergang 45 bewältigt werden. Um dies zu vermeiden, kann die Vermessung der Außen- und Innenkonturen 34, 36 alternierend durchgeführt werden, vorzugsweise durch die Verwendung von gepulstem Linienlicht 50. Die Abbildung 45 der Außenkonturen 34 wird dann mittels der Auswerteeinheit 60, vorzugsweise einem Computer ausgewertet, wenn das Linienlicht 50 nicht aktiv ist und infolge dessen der Hell-Dunkel-Kontrast der Außenkontur-Abbildung 49a hoch ist.The illustration of the outer contours 34 of the body 30 However, fall into the exposed by the image of the inner contours areas 49b However, the light intensity, as already explained, is somewhat reduced. In contrast, the outer contours are 34 imaging light rays 22 around rays, the body to be measured 30 have passed laterally and thus have no refractive or reflection losses. The light rays 22 generated pictures 49a consequently have a higher light intensity than that due to the rays 52 and 56 generated pictures 49b , There must be a reduced contrast in the light-dark transition 45 be dealt with. To avoid this, can the measurement of the outer and inner contours 34 . 36 be performed alternately, preferably by the use of pulsed line light 50 , The illustration 45 the outer contours 34 is then using the evaluation 60 , preferably a computer evaluated when the line light 50 is not active and as a result of the light-dark contrast of the outer contour image 49a is high.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt; vielmehr sind die einzelnen Merkmale frei miteinander kombinierbar.The Invention is not limited to the described feature combinations limited; Rather, the individual features are free with each other combined.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 213285 [0002]
- DD 242266 A1 [0004]

Claims

Method for determining the inner and outer diameters and the wall thickness of transparent, rotationally symmetrical bodies ( 30 ), characterized in that - both outer edges ( 36 ) of the body to be measured ( 30 ) by means of an outer contour light source ( 20 ) and the two inner edges ( 34 ) of the body to be measured ( 30 ) by means of an inner contour light source ( 50 ), which are two different light sources, and - outer and inner edges ( 34 . 36 ) by means of a telecentric receiving optics ( 40 ) and - based on the figure the actual values for inner, outer diameter and the wall thickness of the body to be measured ( 30 ), whereby - the outer contour light source ( 20 ) parallel to the optical axis ( 42 ) of the telecentric receiving optics ( 40 ) and in the direction of the telecentric receiving optics ( 40 ) and the rotational symmetry axis ( 32 ) of the body to be measured ( 30 ) perpendicular to the optical axis of the receiving optics ( 42 ), and wherein - the inner contour light source ( 50 ) and the telecentric receiving optics ( 40 ) are arranged so that the light rays of the inner contour light source ( 50 ) together with parallels of the optical axis ( 42 ) of the telecentric receiving optics ( 40 ) Open planes that are perpendicular to the rotational symmetry axis ( 32 ) of the body to be measured ( 30 ), so that at the inner edges ( 36 ) of the body to be measured paraxial reflected rays ( 54 . 56 ) of the telecentric receiving optics ( 40 ).

Method according to claim 1, characterized in that the outer contour light source ( 20 ) radiates collimated light.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that as inner contour light source ( 50 ) a line light source, in particular comprising optical fibers, is used.

Method according to claim 3, characterized in that the inner contour light source ( 50 ) parallel to the rotational symmetry axis ( 32 ) emits polarized line light.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that parallel polarized line light which lies in an angular range between Brewster angle ( 59 ) and the critical angle of total reflection ( 58 ) impinges on the boundary surface of the inner wall of the body to be measured, in the telecentric receiving optics ( 40 ) is displayed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the inner contour illumination ( 50 ), comprising coarse positioning and / or fine positioning.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning of the inner contour illumination ( 50 ) is calculated by raytracing.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the individual lighting means, the generate parallel polarized line light, light with an opening angle between 30 and 70 °, preferably between 55 ° and Radiate 65 °.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that two inner contour light sources ( 50 ), wherein the two inner contour light sources ( 50 ) opposite inner contours ( 36 ) of the body ( 30 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reflected and / or refracted rays ( 22 ) for imaging the outer contours and the reflected and / or refracted rays ( 52 . 56 ) for imaging the inner contours in the telecentric receiving optics ( 40 ) on an image recipient ( 48 ), preferably a line sensor, as an outer contour strip ( 49a ) and inner contour strips ( 49b ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the body to be measured is rotated and in different rotational positions measurements for Inside, outside diameter and wall thickness performed become.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of outer diameter, Inner diameter and wall thickness by means of a measurement is carried out.

Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the outer contour strips ( 49a ) and the inner contour strips ( 49b ) to the central part of an imaging surface ( 49 ) of the image recipient ( 48 ) pointing light-dark transitions ( 45 . 47 ), which the outer and the inner contours ( 34 . 36 ) of the body ( 30 ) from the distance to each other wall thicknesses for opposite wall portions of the body ( 30 ) be calculated.

Method according to one of claims 1-11, characterized in that the inner contour light source ( 50 ) radiates pulsed light, wherein the determination of outer and inner diameter is performed alternately and the wall thicknesses of successively generated images ( 47 . 45 ) and records of the inner contours ( 36 ) and the outer contours ( 34 ) be calculated.

Contraption ( 3 ) for determining the inner diameter, outer diameter and wall thickness of transparent, rotationally symmetrical bodies ( 30 ), characterized in that - the device has an outer contour light source ( 20 ), at least one inner contour light source ( 50 ), a telecentric receiving optics ( 40 ) and an evaluation unit ( 60 ), wherein - the outer contour light source ( 20 ) parallel to the optical axis ( 42 ) and in the direction of the telecentric receiving optics ( 40 ), wherein at least the outer contours ( 34 ) of the body ( 30 ), and wherein - the rotational symmetry axis ( 32 ) of the body to be measured ( 30 ) perpendicular to the optical axis ( 42 ) of the telecentric receiving optics ( 40 ), and wherein - the telecentric receiving optics ( 40 ) and the at least one inner contour light source ( 50 ) are arranged to one another such that at the interface of the inner wall of the body ( 30 ) paraxial to the optical axis ( 42 ) reflected light rays ( 52 . 56 ) in the telecentric receiving optics ( 40 ) and the figures are displayed by means of the evaluation unit ( 60 ), wherein - the wall thickness results from the combination of the images of the inner and outer contours.

Apparatus according to claim 15, characterized in that the outer contour light source ( 20 ) is adapted to emit collimated light.

Apparatus according to claim 15 or 16, characterized in that the inner contour light source ( 50 ) is a line light source, preferably a line light source comprising optical fibers.

Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that the inner contour light source ( 50 ) is arranged parallel to the rotational symmetry axis ( 32 ) of the body to be measured ( 30 ) radiate polarized light.

Device according to one of claims 15 to 18, characterized in that the inner contour light source ( 50 ) Comprises bulbs having an opening angle between 30 and 70 °, preferably between 55 ° and 65 °.

Apparatus according to claim 15 to 19, characterized in that the at least one inner contour light source ( 50 ) perpendicular to the rotational symmetry axis ( 32 ) of the body ( 30 ) around the body ( 30 ) can be moved to roughly and / or finely position the at least one inner contour light source.

Apparatus according to claim 20, characterized in that the device comprises a servo motor, the positioning of the at least one inner contour light source ( 50 ) allowed.

Device according to one of claims 15 to 21, characterized in that the device has two inner contour light sources ( 50 ), wherein the two inner contour light sources ( 50 ) for imaging the inner contours ( 36 ) from opposite sides of body ( 30 ) are set up.

Device according to one of claims 15 to 22, characterized in that the telecentric receiving optics ( 40 ) a lens ( 44 ), a pinhole diaphragm arranged in the focal point of the lens ( 46 ) and a double focal length imaging receiver ( 48 ), preferably a line sensor.

Device according to one of claims 15 to 23, characterized in that the at least one inner contour light source ( 50 ) is adapted to emit pulsed light.

Device according to one of claims 15 to 24, characterized in that the device comprises a rotatable sample holder or a rotatable sample tray, in or on which the body ( 30 ) is stored.

Device according to one of claims 15 to 25, characterized in that the device in a plant being integrated for continuous manufacturing, being used for quality control serves and / or data for process control and / or for process control supplies.