DE10244517B4 - Meßvorrichtung zur berührungslosen Ermittlung wenigstens einer Ausdehnung eines Körpers - Google Patents

Meßvorrichtung zur berührungslosen Ermittlung wenigstens einer Ausdehnung eines Körpers Download PDF

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Abstract

Meßvorrichtung zur berührungslosen Ermittlung wenigstens einer Ausdehnung (L) eines Körpers (10) in wenigstens einer Meßrichtung (M) mit zwei in der Meßrichtung (M) relativ zueinander verschieblich angeordneten berührungslosen Erfassungsmitteln (40, 70), welche ein erstes und ein zweites Signal für eine jeweilige Lage (X1, X2) von zwei die Ausdehnung (L) des Körpers (10) charakterisierenden Begrenzungen (12, 13) des Körpers (10) erzeugen, mit einem Abstandsmeßmittel (25), welches ein drittes Signal für einen Abstand (Z) zwischen den Erfassungsmitteln (40, 70) ausgibt, und mit einer Signalverarbeitungseinheit (84), zur Verarbeitung der drei Signale (X1, X2, Z) zu einem Signal für die Ausdehnung (L) des Körpers (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur berührungslosen Ermittlung wenigstens einer Ausdehnung eines Körpers.
  • Die Längenerfassung von insbesondere auch sehr langen Körpern kommt in vielen und unterschiedlichsten Bereichen der Technik zum Einsatz.
  • So werden beispielsweise bei der Endenbearbeitung von Rohren diese quer transportiert. An einer Stelle des Transportweges innerhalb einer Maschine oder eines Maschinenverbundes ist es nötig, die Längen der Rohre zu ermitteln, um eine Auswahl zwischen den Rohren, die ei ne Längenvorgabe erfüllen, und denjenigen, die diese Längenvorgabe nicht erfüllen, erkennen zu können. So ermittelte Ausschußteile können dann entfernt werden. Dies ermöglicht die verkettete Automatisierung von Bearbeitungsmaschinen, da nur diejenigen Teile, welche die Vorgaben erfüllen, also die vorgegebene Länge aufweisen, weiter transportiert werden. Darüber hinaus sollen die Längen der einzelnen Rohre erfaßt, dokumentiert und mittels Beschriftung auf dem Rohr selbst aufgebracht werden können. Durch einen Vergleich der ermittelten Längen der Rohre mit Sollwerten lassen sich vorgeschaltete Bearbeitungsmaschinen korrekt einstellen, bzw. können diese automatisch korrigiert werden, um so den Ausschuß zu verringern.
  • Bei einem weiteren Anwendungsbeispiel soll zur Verringerung von Ausschuß bei der Bearbeitung von Materialbahnen, insbesondere Blech-, Papier- oder Folienbahnen, die Bahnbreite berührungslos und lagetolerant gemessen, kontrolliert und dokumentiert werden. Auch hier sollen durch den Vergleich der Meßergebnisse mit Sollwerten vorgegebene Produktionsabläufe gegebenenfalls korrigiert werden. Ebenso können die Meßergebnisse als Qualitätsnachweis dokumentiert werden.
  • Bisher ist es jedoch nicht möglich, berührungslos die Längen von beispielsweise Rohren bei einem Quertransport oder die Breite von Materialbahnen lagetolerant zu vermessen.
  • Aus der DE 35 43 993 A1 geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zum optischen Prüfen der Maßhaltigkeit von Teilen oder Werkstücken hervor, bei denen die zu messenden Teile oder Werkstücke durch die parallele Strahlung von zwei photoelektrischen Sendern geführt werden, die von zwei photoelektrischen Empfängern erfaßt werden. Der Abstand der Sender bzw. Empfänger entspricht maximal den äußeren Abmessungen der Teile der Werkstücke. Bei einer festgelegten Abdeckung des von dem ersten Empfänger bewerteten gesamten Strahlungsquerschnitts durch das Teil oder Werkstück wird die Abdeckung des von dem zweiten Empfänger bewerteten gesamten Strahlungsquerschnitts durch das Teil oder Werkstück gemessen und mit einem Referenzwert verglichen. Dieser Referenzwert wird von einer Meßreihe mittels eines Referenzteils oder -werkstückes bei der festgelegten Abdeckung gemessen und gespeichert. Dieses Verfahren und diese Vorrichtung erlauben die berührungslose Messung der Länge von in Längsrichtung verschobenen Werkstücken oder Teilen. Eine Längenmessung bei einem Quertransport des zu vermessenden Werkstücks ist mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung jedoch nicht ohne weiteres möglich.
  • Die DE 44 38 014 A1 offenbart eine Vorrichtung zur genauen Messung der Länge von längs einer geraden Bahn bewegten Teilen, deren Länge näherungsweise bekannt ist, mittels zweier über der Bahn der Teile angeordneter bildauflösender Sensoren mit einer linearen Anord nung von Detektorelementen. Die Sensormittel erfassen einen der näherungsweise bekannten Länge der zu vermessenden Teile entsprechenden Abstand in Bewegungsrichtung der Teile gegeneinander versetzte Bereiche. Auch mit dieser Anordnung ist eine Längenmessung bei einem Quertransport beispielsweise zur Vermessung der Bahnbreite einer Blech-, Papier- oder Folienbahn nicht ohne weiteres möglich.
  • Aus der DE 198 51 941 A1 geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung eines Gegenstandes, insbesondere einer Leiterplatte, in eine Zielposition hervor. Dabei werden wenigstens zwei Sensoren zur Erfassung des Gegenstandes entlang der Positionierungsrichtung bewegt, welche nacheinander jeweils einen charakteristischen Punkt des Gegenstandes erfassen. In Abhängigkeit von diesem Erfassen wird der Gegenstand positioniert. Die Sensoren werden gegenläufig und synchron aus einer Ausgangsposition heraus bewegt, wobei sie symmetrisch zu der Zielposition angeordnet sind. Eine lagetolerante Messung ausgedehnter Körper ist mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung nicht möglich.
  • Die DE 100 10 136 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur opto-elektronischen Bestimmung der Länge und/oder Breite eines auf einer Unterlage aufliegenden Körpers. Mit der Vorrichtung kann die Länge und/oder die Breite insbesondere eines Fußes bestimmt werden, um hieraus die Schuhgröße zu ermitteln. Die Vorrichtung umfaßt für jede Meßrichtung, das heißt sowohl in Richtung der Länge als auch in Richtung der Breite des beispielsweise zu vermessenden Fußes, jeweils eine Linearführung mit einer Lichtschranke. Um die Länge des Fußes zu bestimmen, wird die entsprechende Lichtschranke entlang der Linearführung verschoben, wobei mit der Lichtschranke der Anfangs- und der Endpunkt des Fußes bestimmt werden. Der Abstand zwischen dem so bestimmten Anfangspunkt und dem Endpunkt wird mit Hilfe der Linearführung bestimmt. Der Sender und der Empfänger der Lichtschranke für die Längen- bzw. Breitenbestimmung sind jeweils auf einem Schenkel einer U-förmigen Halterung, die entlang der jeweiligen Linearführung verschiebbar ist, befestigt. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich die Ausdehnung eines Fußes zu bestimmen, der auf der Unterlage ruht und dessen Lage relativ zur Vorrichtung während der Bestimmung fest vorgegeben ist.
  • Die Bestimmung der Ausdehnung eines bewegten, beispielsweise durch die Vorrichtung hindurchlaufenden Körpers, beispielsweise eines quer transportierten Rohres oder einer Materialbahn ist mit dieser Vorrichtung praktisch nicht möglich, da die Lichtschranke bei einer Bestimmung in Meßrichtung entlang des Körpers verschoben werden muß, was nur bei ruhenden Körpern möglich ist.
  • Der Erfindung liegt nun das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur berührungslosen Ermittlung wenigstens einer Ausdehnung eines Körpers anzugeben, mit der auch die Ausdehnung von während der Messung sich bewegenden Körpern, lagetolerant, also auch bei einer nicht festgelegten Lage des Körpers relativ zur Vorrichtung in Meßrichtung, bestimmt werden kann. Mit der Vorrichtung sollen insbesondere die Längen von sehr langen Rohren, die beispielsweise länger als 70 m sein können, bei einem Quertransport, also im wesentlichen senkrecht zur Meßrichtung, oder die Breiten von kontinuierlich durch die Meßvorrichtung senkrecht zur Meßrichtung durchlaufenden Materialbahnen und dergleichen gemessen werden. Da sich die Rohre bzw. die Materialbahnen bewegen, muß die Messung sehr schnell erfolgen. Die Meßvorrichtung soll während der Messung nicht bewegt werden. Die Vorrichtung soll zum einen eine Qualitätskontrolle, zum anderen eine Korrektur von beispielsweise Produktionsabläufen ermöglichen, um so den Ausschuß an Rohren, Materialbahnen oder dergleichen bei der Produktion zu verringern.
  • Die Erfindung löst dieses Problem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Um die Ausdehnung des Körpers lagetolerant in Meßrichtung ermitteln zu können, werden nach der Erfindung mit zwei berührungslosen Erfassungsmitteln die jeweiligen Lagen von Begrenzungen des zu vermessenden Körpers, welche die Ausdehnung des Körpers charakterisieren, bestimmt. Der zu vermessende Körper wird hierzu zwischen den beiden Erfassungsmitteln angeordnet. Hierbei sind die Erfassungsmittel vorteilhafterweise so angeordnet, daß sich Veränderungen der jeweiligen Lagen relativ zu den beiden Erfassungsmitteln bei einem Verschieben des Körpers in Richtung eines der Erfassungsmittel gegenseitig aufheben. Die Erfassungsmittel sind relativ zueinander in Meßrichtung verschiebbar, wobei der Abstand der Erfassungsmittel mit einem Meßmittel bestimmbar ist.
  • Die Lagen der beiden Begrenzungen und der Abstand der Erfassungsmittel können dann vorteilhafterweise in einer Signalverarbeitungseinheit mit geringem technischen Aufwand zu einem Signal für die Ausdehnung des Körpers verarbeitet werden.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei der Einsatz von insbesondere zwei gegenüberliegenden Gabellichtschranken als Erfassungsmittel, bei denen jeweils insbesondere mit einer Schlitzblende vor einem Lichtsender ein Lichtbereich (Lichtvorhang) mit einer vorgegebenen Ausdehnung in Meßrichtung erzeugt wird. Von besonderem Vorteil ist hier, daß die Eindringtiefe des Körpers in den jeweiligen Lichtvorhang der Gabellichtschranke eine Veränderung des Lichtsignals bewirkt und hierdurch die Eindringtiefe und somit die Lage des Körpers relativ zur Gabellichtschranke berührungslos ermittelt werden kann. Bei einem Verschieben des Körpers in Richtung einer Gabellichtschranke, das heißt bei einer Vergrößerung der Eindringtiefe in deren Lichtvorhang, entfernt sich der Körper gleichzeitig von der zweiten Gabellichtschranke, wodurch sich die Eindringtiefe des Körpers in den Lichtvorhang dieser zweiten Gabellichtschranke verringert. Somit kann die Länge des Körpers im wesentlichen unabhängig von der Lage des Körpers in Meßrichtung zwischen den beiden Gabellichtschranken bestimmt werden. Hierdurch sind sowohl die Länge von Rohren als auch die Breite von Materialbahnen, insbesondere Blech-, Papier- oder Folienbahnen, berührungslos und lagetolerant bestimmbar.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Temperatur des Körpers mit einem Temperatursensor, insbesondere einem Pyrometer, erfaßbar und der Meßwert für die Ausdehnung des Körpers auf der Basis dieses Temperaturwerts korrigierbar. Dies hat den Vorteil, daß die Ausdehnung des Körpers, die sich abhängig von der Temperatur verändert, mit deutlich größerer Genauigkeit bestimmbar ist, und somit bei der Messung temperaturabhängige Veränderungen der Ausdehnung und hieraus resultierende Verfälschungen des Meßwertes für die Ausdehnung erfaßt werden. Dies ist besonders bei Messungen im Außenbereich sehr vorteilhaft, da hier fast immer keine konstanten Temperaturen herrschen.
  • Darüber hinaus kann bei der Verwendung von mehreren Pyrometern an unterschiedlichen Stellen des Körpers auch ein Temperaturgradient erfaßt und bei der Bestimmung der Ausdehnung berücksichtigt werden, wodurch die Genauigkeit der Messung erheblich vergrößert wird.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne rischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1: schematisch eine von der Erfindung Gebrauch machende Meßvorrichtung, die zwei Gabellichtschranken und ein lineares Meßsystem umfaßt.
  • 2: schematisch eine Schlitzblende für Sender und Empfänger der in 1 dargestellten Gabellichtschranken.
  • Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Ein berührungsloses Längenmeßsystem umfaßt zwei Gabellichtschranken 40 und 70, beispielsweise Laser-Gabellichtschranken, und ein lineares Meßsystem 25 wie in 1 dargestellt.
  • Eine erste U-förmige Gabellichtschranke 40 ist auf einem Tastkopf 30 des linearen Meßsystems 25 fest angeordnet.
  • Eine zweite U-förmige Gabellichtschranke 70 ist fest mit einem Maßband 20 des linearen Meßsystems 25 verbunden.
  • Der Tastkopf 30 ist entlang des Maßbandes 20 in Meßrichtung (Doppelpfeil M) verschiebbar. Die Position des Tastkopfes 30 auf dem Meßband 20 ist in an sich bekann ter Weise, beispielsweise durch Ablesen einer Maßeinteilung auf dem Meßband 20 bestimmbar. Mit dem linearen Meßsystem 25 kann somit ein Abstand Z zwischen zwei, jeweils eine Position der jeweiligen Gabellichtschranken 40 und 70 charakterisierenden Punkten bestimmt werden.
  • Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Verwendung von Gabellichtschranken 40, 70. Es ist auch denkbar, andere berührungslose Erfassungsmittel, insbesondere auf elektromagnetischem Wege, beispielsweise durch elektromagnetische Strahlung, Magnetfelder und dergleichen, oder auch unter Verwendung von Schallwellen, beispielsweise Ultraschall, einzusetzen.
  • Das lineare Meßsystem 25 weist darüber hinaus einen Meßwertausgang 54 auf, von dem ein Wert für den Abstand Z über eine Signalleitung einem als Signalverarbeitungseinheit verwendeten Verstärker 84 zur weiteren Verarbeitung zugeführt wird.
  • Anstatt des linearen Meßsystems 25 mit dem Maßband 20 und dem Tastkopf 30, insbesondere einem optoelektronischen Tastkopf, kann auch ein anderes Längenmeßsystem, wie beispielsweise ein Linearpotentiometer, eine Meßvorrichtung, die auf eine Laufzeitmessung von Licht, beispielsweise eines Lasers, oder einer Interferenzbestimmung beruht, oder ein akustisches Meßmittel, beispielsweise ein Ultraschallmeßsystem verwendet werden.
  • Die durch die jeweilige U-Form gebildeten Flächen der beiden Gabellichtschranken 40 und 70 sind in der durch die Meßrichtung M festgelegten Ebene oder parallel zu dieser angeordnet. Die Enden der Schenkel 55 und 65 der Gabellichtschranke 40 sind den Enden der jeweiligen Schenkeln 95 bzw. 85 der Gabellichtschranke 70 zugewandt. Die Schenkel 65 und 95 weisen an ihren Enden jeweils einen Sender 60 bzw. 90 für Licht auf. Die Schenkel 55 und 85 weisen jeweils einen auf den jeweiligen Sender 60 bzw. 90 angepaßten Empfänger 50 bzw. 80 auf.
  • Mit den Sendern 60 bzw. 90 wird jeweils ein Bereich, der im folgenden als Lichtvorhang 100 bzw. 110 bezeichnet wird, zwischen dem jeweiligen Sender 60, 90 und dem entsprechenden Empfänger 50 bzw. 80 mit Licht ausgestrahlt. Diese dünnen, länglichen Lichtvorhänge 100 bzw. 110 haben eine konstante Gesamtbreite B1 bzw. B2 in Meßrichtung M. Eine solche Ausleuchtung kann beispielsweise mit dem in Meßrichtung M ausgedehnten Sender 60 bzw. 90 und jeweils einer vor einem Lichtaustritt des Senders 60 bzw. 90 angeordneten, in Meßrichtung M ausgerichteten, Schlitzblende 61 bzw. 91 (schematisch dargestellt in 2) erreicht werden. Eine jeweilige Schlitzlänge eines Schlitzes 130 in Meßrichtung M gibt hierbei die Gesamtbreite B1 bzw. B2 des Lichtvorhangs 100 bzw. 110 vor. Die Empfänger 50 bzw. 80 weisen beispielsweise jeweils einen oder mehrere Sensor(en) auf, der (die) über die Gesamtbreite B1 bzw. B2 des jeweiligen Lichtvorhangs 100 bzw. 110 lichtempfindlich ist (sind).
  • Auch die Empfänger 50 und 80 können darüber hinaus jeweils eine Schlitzblende 51 bzw. 81 (schematisch in 2 dargestellt) mit einer der Gesamtbreite B1 bzw. B2 des jeweiligen Lichtvorhangs 100 bzw. 110 entsprechenden Schlitzlänge aufweisen.
  • Die Lichtvorhänge 100 und 110 schließen beispielhaft der Einfachheit halber mit dem jeweiligen Schenkel 65 bzw. 95 und 55 bzw. 85 ab, so daß der Abstand Z zwischen den Gabellichtschranken 40 und 70 identisch ist mit dem Abstand zwischen den beiden Lichtvorhängen 100 und 110.
  • Darüber hinaus weisen die Empfänger 50 und 80 beispielhaft jeweils einen Analogausgang 52 bzw. 82 auf, an dem ein Analogsignal, insbesondere eine elektrische Spannung, erfaßbar ist, das von einer Lichtmenge entsprechend der Breite des jeweiligen Lichtvorhangs 100 bzw. 110 am jeweiligen Empfänger 50 bzw. 80 abhängig ist. Dieses Signal wird dem Verstärker 84 zugeführt, der eine Ausgabeschnittstelle 200 zur Ausgabe des Ergebnisses einer Längenbestimmung aufweist.
  • Wird nun ein Körper 10 beispielsweise zwischen die Schenkel 55 und 65 der Gabellichtschranke 40 geschoben, so verdeckt er einen Teil der Breite X1 des Lichtvorhangs 100. Der Empfänger 50 empfängt dann lediglich den Teil des Lichts des Lichtvorhangs 100 entsprechend einer verbleibenden Breite Y1. Die Breite Y1 ist die Differenz zwischen der Gesamtbreite B1 des Lichtvorhangs 100 am Sender 50, ohne daß der Körper 10 eingeschoben ist, und der Eindringtiefe X1 des Körpers 10 in den Lichtvorhang 100. Das aus der Lichtmenge entsprechend der Breite Y1 resultierende Signal des Empfängers 50 liegt am Signalausgang 54 der Gabellichtschranke 40 an.
  • Am Analogausgang 82 liegt entsprechend ein Signal der Eindringtiefe X2 des Körpers 10 in die Gabellichtschranke 70 an.
  • Um nun eine Länge L zwischen zwei Begrenzungen 12 und 13 des Körpers 10 zu bestimmen, wobei die Begrenzungen 12 bzw. 13 Kanten, Flächen, Spitzen oder Ränder des Körpers 10 sein können, wird die Lichtschranke 40 auf dem Tastkopf 30 so auf dem Maßband 20 des linearen Meßsystems 25 verschoben, daß der Körper 10 mit seinem einen Ende mit der Begrenzung 12 in den Lichtvorhang 100 der Gabellichtschranke 40 und mit seinem anderen Ende mit der Begrenzung 13 in den Lichtvorhang 110 der Gabellichtschranke 70 eindringt. Die Position des Tastkopfes 30 auf dem Maßband 20 und somit der Wert für den Abstand Z zwischen den beiden Lichtvorhängen 100 und 110 ist in an sich bekannter Weise bestimmbar. Aus den Signalen für die Eindringtiefen X1 und X2 der Gabellichtschranken 40 bzw. 70 und dem Wert für den Abstand Z wird im Verstärker 84 die Länge L des Körpers 10 berechnet und über die Schnittstelle 200 beispielsweise an eine nicht gezeigte Anzeige ausgegeben. Die Länge L des Körpers 10 ist hierbei die Summe des Abstandes Z der Lichtvorhänge 100 und 110 und den jeweiligen Eindringtiefen X1 und X2 nach folgender Gleichung: L = Z + X1 + X2 (1)
  • Falls nun der starre Körper 10 mit seinem einen Ende mit der Begrenzung 12 weiter in Meßrichtung M in den Lichtvorhang 100 der Gabellichtschranke 40 eingeschoben wird und sich dadurch die Eindringtiefe X1 vergrößert, verringert sich automatisch in gleichem Maße die Eindringtiefe X2 der Begrenzung 12 des Körpers 10 in den Lichtvorhang 110 an seinem anderen Ende, da der Körper 10 aus diesem Lichtvorhang 110 herausgezogen wird. Die Summe aus den Eindringtiefen X1 und X2 bleibt allerdings konstant. Hierdurch ist es möglich, die Länge L des Körpers 10 lagetolerant, d.h. im wesentlichen ohne feste Vorgabe der Lage zwischen den Gabellichtschranken 40 und 70, zu bestimmen.
  • Auf diese Weise ist es auch möglich, Körper, deren Länge in engen Toleranzen – im Größenbereich der Breite B1 bzw. 82 der Lichtvorhänge 100 und 110 – variieren, im wesentlichen aber gleiche Grundlängen aufweisen, beim Durchschieben im wesentlichen senkrecht zur Meßrichtung M berührungslos zu vermessen.
  • So ist es mit der Meßvorrichtung beispielsweise auch möglich, die Längen von Rohren bei einer Endenbearbeitung zu kontrollieren, wobei die Rohre hierbei quer, das heißt senkrecht zur Ebene der Gabellichtschranken 40, 70, also senkrecht zur Meßrichtung M, transportiert werden. Mit der Meßvorrichtung ist es so zum Beispiel möglich, Rohre mit sehr großen Längen, beispielsweise mit Längen von mehr als 70 m, mit einer Lagetoleranz in der Meßvorrichtung von ca. +/– 5 mm in Meßrichtung zu bestimmen. Die Lagetoleranz wird durch die Breiten B1 und B2 der Lichtvorhänge 100 bzw. 110 mitbestimmt, so daß bei einer Vergrößerung der Breiten B1 und B2 auch eine größere Lagetoleranz erzielbar ist.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die Meßwerte der einzelnen Rohre zu erfassen, zu dokumentieren und mittels Beschriftung auf das jeweilige Rohr selbst aufzubringen (nicht gezeigt). Außerdem kann mit den ermittelten Meßwerten eine vorgeschaltete, nicht gezeigte Bearbeitungsmaschine eingestellt und geregelt werden, um hierdurch eine Verringerung von Ausschußteilen zu erreichen.
  • Auch kann auf diese Weise mit der Meßvorrichtung bei einer Herstellung von Materialbahnen, insbesondere von Papier-, Blech- oder Folienbahnen oder dergleichen, die Breite der Materialbahnen im kontinuierlichen Durchlauf berührungslos und lagetolerant vermessen und kontrolliert werden. Die Breite der Materialbahnen kann so auch zum Qualitätsnachweis dokumentiert werden.
  • Zusätzlich kann die Temperatur des Körpers 10 beispielsweise mit einem Pyrometer (nicht gezeigt) erfaßt werden. Da eine Temperaturänderung auch zu einer Längenänderung des Körpers 10 führt, kann in dem Verstärker 84 die bestimmte Länge L auf Basis der erfaßten Temperatur des Körpers 10 entsprechend korrigiert werden, um hierdurch die temperaturbedingte Längenänderung des Körpers 10 bei der Berechnung der Länge L zu kompensieren. Da die Temperatur entlang des Körpers variieren kann, können darüber hinaus auch mehrere Pyrometer an unterschiedlichen Stellen des Körpers 10 angeordnet werden, so daß auch ein Temperaturgradient entlang des Körpers, und damit verbundene Längenänderungen lokal erfaßt werden können. Dies führt zu einer deutlichen Vergrößerung der Meßgenauigkeit.
  • Statt oder zusätzlich zu den schlitzförmigen Blenden 51, 61, 81, 91 am jeweiligen Sender 60, 90 können auch spaltförmige Lichtausgänge der Sender 60, 90 und/oder Lichteingänge der Empfänger 50, 80 vorgesehen sein, wodurch jeweils ein Lichtvorhang 100, 110 mit konstanter Breite B1 bzw. B2 auch als Querschnitt eines Ausleuchtungszylinders realisierbar ist. Die Sender 60, 90 können auch Einzellichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden, insbesondere Laserdioden, und die Empfänger 50, 80 an diese angepaßte, einzelne Sensoren sein. Es ist auch denkbar als Empfänger 50 bzw. 80 jeweils eine Diodenzeile oder ein CCD zu verwenden, mit der die jeweilige Eindringtiefe X1, X2 direkt über die Lokalisierung der beleuchteten Pixel ermittelt werden kann.
  • Es können schließlich auch Meßvorrichtungen mit unterschiedlichen Abständen zwischen den Schenkeln 85 und 95 bzw. 55 und 65 realisierbar sein.

Claims (18)

  1. Meßvorrichtung zur berührungslosen Ermittlung wenigstens einer Ausdehnung (L) eines Körpers (10) in wenigstens einer Meßrichtung (M) mit zwei in der Meßrichtung (M) relativ zueinander verschieblich angeordneten berührungslosen Erfassungsmitteln (40, 70), welche ein erstes und ein zweites Signal für eine jeweilige Lage (X1, X2) von zwei die Ausdehnung (L) des Körpers (10) charakterisierenden Begrenzungen (12, 13) des Körpers (10) erzeugen, mit einem Abstandsmeßmittel (25), welches ein drittes Signal für einen Abstand (Z) zwischen den Erfassungsmitteln (40, 70) ausgibt, und mit einer Signalverarbeitungseinheit (84), zur Verarbeitung der drei Signale (X1, X2, Z) zu einem Signal für die Ausdehnung (L) des Körpers (10).
  2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur wenigstens eines Teils des Körpers (10) mit wenigstens einem Temperatur-Erfassungsmittel, insbesondere einem Pyrometer, erfaßbar und das Ausgangssignal des Temperatur-Erfassungsmittels der Signalverarbeitungseinheit (84) zuführbar ist.
  3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Signalverarbeitungseinheit (84) die berechnete Ausdehnung (L) des Körpers (10) auf der Basis des Temperatursignals korrigiert wird.
  4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (Z) mit wenigstens einem der folgenden Abstandsmeßmittel erfaßt wird: a) einem linearen Wegmeß-System (25), b) einem optischen Abstandsmeßsystem, c) einem akustischen Abstandsmeßsystem, d) einem elektromagnetischen Abstandsmeßsystem.
  5. Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Wegmeß-System (25) einen Tastkopf (30) und eine Längenmeßeinrichtung (20) umfaßt, und eines der Erfassungsmittel (70) mit der Längenmeßeinrichtung (20) und das andere Erfassungsmittel (40) mit dem Tastkopf (30) derart verbunden sind, daß aus einer Position des Tastkopfs (30) relativ zu der Längenmeßeinrichtung (20) der Abstand (Z) zwischen den Erfassungsmitteln (40, 70) bestimmbar ist.
  6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der berührungslosen Erfassungsmittel (40, 70) eines der folgenden Erfassungsmittel ist: a) ein opto-elektronisches Erfassungsmittel, b) ein akustisches Erfassungsmittel, insbesondere ein Ultraschallsender und -empfänger, c) ein elektromagnetisches Erfassungsmittel.
  7. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden berührungslosen Erfassungsmittel zwei Gabellichtschranken (40, 70), insbesondere zwei Laser-Gabellichtschranken, sind.
  8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Gabellichtschranke (40, 70) ein Lichtvorhang (100, 110) mit einer vorgegebenen Gesamtbreite (B1, B2) in der Meßrichtung (M) zwischen Sendern (60, 90) und auf diese angepaßten Empfängern (50, 80) erzeugt wird.
  9. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (60, 90) und/oder die Empfänger (50, 80) jeweils eine Schlitzblende (61, 91; 51, 81) aufweisen, die den Lichtvorhang (100, 110) begrenzen.
  10. Meßvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breite (Y1, Y2) des Lichtvorhangs (100, 110) an den Empfängern (50, 80) von der die Lage des Körpers (10) relativ zur Gabellichtschranke (40, 70) charakterisierenden Eindringtiefe (X1, X2) des Körpers (10) in den Lichtvorhang (100, 110) bestimmt wird.
  11. Meßvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung (L) aus dem Abstand (Z) zwischen den beiden Lichtvorhängen (100, 110) und den Eindringtiefen (X1, X2) des Körpers (10) in die Lichtvorhänge (100, 110) nach der Gleichung L = Z + X1 + X2 (1) berechenbar ist.
  12. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabellichtschranken (40, 70) jeweils einen Signalausgang (52, 82) aufweisen, an dem ein Signal anliegt, das von der Breite (Y1, Y2) des Lichtvorhangs (100, 110) an dem Empfänger (50, 80) abhängt.
  13. Meßvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsmeßmittel (25) einen Signalausgang aufweist, an dem ein den Abstand (Z) zwischen den Erfassungsmitteln (40, 70) charakterisierendes Signal anliegt.
  14. Meßvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalausgänge Analogausgänge (52, 82) sind, an denen jeweils das Signal des jeweiligen Empfängers (50, 80) als elektrische Spannung anliegt.
  15. Meßvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit ein Verstärker (84) ist.
  16. Meßvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (84) eine Schnittstelle (200) zur Ausgabe des Signals für die Ausdehnung (L) des Körpers (10) aufweist.
  17. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung (L) eine Länge eines zylinderförmigen Körpers (10), insbesondere eines Rohres, ist.
  18. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung (L) eine Breite einer, insbesondere kontinuierlich durchlaufenden, Materialbahnen (10) ist.
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