DE1040260B - Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Kontrolle der Breite von vorzugsweise bandfoermigen bewegten Guetern - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Kontrolle der Breite von vorzugsweise bandförmigen bewegten Gütern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung bzw.
• Kontrolle der Breite von vorzugsweise bandförmigen bewegten Gütern mit Hilfe einer Fernsehaufnahmeeinrichtung.
• Es ist bereits bekannt, die Breite derartiger Güter Init Hilfe zweier Fernsehaufnahmeröhren zu messen.
• Dabei wird aus den von den Kameras gelieferten Signalen bei Abweichung der Breite des Gutes von einem Sollwert mit Hilfe eines Phasendifferenzmessers eine Nachführspalmung erzeugt, welche die beiden Kameras entsprechend der jeweiligen Breite des Gutes verschieben. Diese Verschiebung wird an einem Anzeigeinstrument sichtbar gemacht. Abgesehen von der relativ großen Trägheit dieses Verfahrens ist der dabei benötigte Aufwand sehr hoch.
• Ein anderes bekanntes Verfahren verwendet die durch die Schwarz-Weiß-Sprünge bedingte Impulsbreite der Abtastspannung als Meßgrundlage. Dabei werden die Kanten des zu messenden Gutes je auf eine hesolldere elektronische Kamera abgebildet. Die Schwarz-Ä\'eiß-Sprünge der verschiedenen Kamerasignale werden dann zusammengesetzt, und die resultierende Impulsbreite dient als Meßgrundlage für die Breite des Gutes. Die Messung der Breite eines Impulses erfordert jedoch komplizierte Torschaltungen und bedeutet einen großen Aufwand sowie eine starke Störanfälligkeit. Außerdem erfordert dieses Verfahren eine spezielle Fernsehkamera mit Mitteln zur Erzeugung eines von der Norm abweichenden Abtastrasters.
• Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Anordnungen und ermöglicht auf eine neue, einfache Art die berührungslose Messung bzw. Kontrolle der Breite von vorzugsweise bandförmigen bewegten Gütern mit Hilfe einer Fernsehaufnabmeeinrichtung dadurch, daß die Abtastung des Bildes so erfolgt, daß die Kanten des bewegten Gutes im allgemeinen parallel zur Zeilenrichtung verlaufen. Aus dem von der Fernsehaufllahmeröhre gelieferten Bildsignal wird mittels einer geeigneten Tastschaltung ein bestimmter Bereich ausgetastet, und die Anzahl der hellen oder dunklen Zeilen in diesem Bereich werden als Grundlage fiir die Gewinnung einer der Breite des Gutes entsprechenden Meßspanllung in einer Meßstufe verwendet. Diese Meßspannung wird anschließend zur Anzeige gebracht oder zur Steuerung bzw. Regelung verwendet. Es ist dabei ohne weiteres möglich, das Bildsignal einem oder mehreren Bildwiedergabegerät (en) zuzuführen, wobei der zur Messung dienellde getastete Bereich auf dem wiedergegebenen Bild als heller Streifen erscheint.
• Um ein ausreichendes Bildsignal zu erhalten, ist es zweckmäßig, das bewegte Gut mittels geeigneter Lichtquelle(n) derart zu beleuchten, daß zwischen Gut und Umgehung ein sehr starker Kontrast entsteht.
• Dabei ist es an sich belanglos, ob das Gut hell, d. h. weiß. erscheint und die Umgebung dunkel, oder umgekehrt. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in beiden Fällen anwenden. Falls das bewegte Gut dunkel erscheint, ist lediglich das Signal in der Phase zu drehen, um, was schaltungstechnisch besonders einfach ist, die weißen Zeilen zu zählen.
• Die einzelnen Verfahrensschritte nach der Erfindung werden an Hand der Figuren näher erläutert.
• Die Fig. 1 zeigt schematisch eine mögliche Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das bewegte Gut 1 wird von einer Lichtquelle2 beleuchtet. Mit Hilfe der Fernsehaufnahmekamera 3 wird das Gut abgebildet. Das in der Bildaufnahmeröhre 4 erzeugte Bildsignal wird nach Durchlaufen eines Verstärkers 5 zunächst einer Kathodenstufe 6 zugeführt. Von der Kathodenstufe 6 wird huber die Austaststufe 7 das Bildsignal einem Amplitudensieb 8 zugeführt. Dort wird der Synchronimpuls herausgetastet und einer Verzögerungsstufe 9 zugeführt. Diese Verzögerungsstufe9 kann in an sich bekannter A'ejse einen Univibrator enthalten, sie kann aber auch aus anderen Verzögerungsgliedern bestehen. Ihre Verzögerungszeit ist dabei so bemessen, daß der Synchronimpuls so weit verzögert wird, das er zweckmäßig erst in der Mitte einer Zeile wieder auftaucht. Illit diesem verzögerten Impuls wird der Tastimpulsgenerator 10 angestoßen. Die dort erzeugten Tastimpulse werden der Austaststufe 7 zugeführt.
• Von der Katbodenstufe 6 kann bei Bedarf ein oder mehrere Bil dwiedergabegerät (e) mit dem Bildsignal versorgt werden. Andererseits wird durch die Austaststufe ein bestimmter Bereich aus den Zeilen be- Son(lerß ül>ei den Ä\'ei Ilpegel herausgehoben und einer weiteren Verstärkerstufe 11 zugeführt. In der nächsten Stufe 12 erfolgt eine zweiseitige Begrenzung. eillerseits um Störsignale od. dgl. unwirksam zu machen und andererseits um das herausgehobene Signal vom übrigen Bildinhalt zu trennen. Nach der daran ffr)lgeiden Impedanzwandlerstufe 13 ist das Signal al iii ederohmig zur weiteren Verwertung verfüghar. Diese Verwertung läßt sich nun prinzipiell auf ver.chiedene Weise durchführen. Es ist ohne weitere möglich, mit den den einzelnen hellen Zeilen zugeordneten Impulsen einen elektronischen Zähler 14 zu steuerll. Dieser Zähler zählt nunmehr innerhalb einer Al>tastperiode der Bildaufnahmeröhre die den weißen Zeilen entsprechenden Impulse und gibt dadurch eine Meßgröße für die Breite des zu messenden Gutes ab. Eine andere Möglichkeit besteht darin, mit Hilfe einer Diodenstufe eine Mittelwertsbildung über die einzelnen Impulse durchzuführen. Diese Diodenstufe ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 mit 15 bezeichnet, Ihre Zeitkonstante muß, um eine ausreichende Äleßgenauigkeit zu gewährleisten, kleiner sein als die Zeilenperiode. An diese Diodenstufe kann daiiii ein Anzeigeinstrument oder ein Schreiber usw. angeschlossen werden. Dabei erweist es sich als vorteilhaft. ein Mittelpunktsinstrument zu verwenden.
• Eine Abweichung von der Sollbreite ergibt dann entweder einen Ausschlag nach der Minus- bzw. nach der Plusseite. Das Anzeigeinstrument 16 läßt sich natürlich in geeigneter Weise eichen. Der Meßfehler kanal dabei immer nur eine Zeile betragen. Zweckmäßig wird dem Mittelpunktinstrument eine veränderbare Vorspannung zugeführt, die zur Einstellung eines Sollwertes dient.
• Fig. 2 zeigt schematisch das auf einem Bildwiedergabegerät auftretende Schirmbild. Dabei sind die Kanten des zu messenden Gutes mitl7 bezeichnet.
• Beispielsweise aus der Mitte des Bildes wird in der Stufe 6 bzw. 7 der durch die Linien 18 begrenzte Bereich ausgetastet. In den nachfolgenden, vorher näher erläuterten Stufen wird nun die Anzahl der Zeilen, die in der Fig. 1 mit 19 bezeichnet und in verringerter Anzahl dargestellt sind, innerhalb der beiden Linien 17 gezählt. Eine seitliche Verschiebung des zu messenden Gutes bleibt ohne Einfluß auf das Meßergebnis. Durch geeignete Wahl der Breite des ausgetasteten Bereiches läßt sich in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des bewegten Gutes, von der Zeilenzahl, von der Abtastdauer des Bildes u. dgl. m. eine sehr hohe Meßgenauigkeit erzielen.
• Eine Steigerung der Meßgenauigkeit läßt sich durch geeignete Wahl der optischen Mittel, z. B. langbrennweitiges Objektiv, erzielen. Durch Verzerrung der Bildablenkspannung, derart, daß in der Umgeltung der al>gehildeten Kanten des Gutes die Zeilen zusammengedrängt und in der Mitte des Gutes gedehnt werden. kann elektronisch die Meßgenauigkeit weiter erhöht werden.
• Für sehr breite Güter ist es vorteilhaft, zusätzliche optische Mittel vorzusehen, durch welche auf der Bildaufnahmeröhre nebeneinander je ein getrenntes Bild von jeder der beiden Kanten abgebildet wird, während ein bekannter Teil des Gutes überhaupt nicht abgebildet wird.
• Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zu seiner Durchführung jede an sich vorhandene Fernsehaufnahmeanlage verwendet werden kann und nur eine oben näher erläuterte Vorrichtung nötig ist, die die entsprechenden Ste-e.- Äfeß- und Anzeigestufen enthält.
• Das Ne';fabren ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellte hzw. beschriebene Durchführungsform beschränkt. Es läßt sich vielmehr im Rahmen des Fachwi ssens eines Fachmannes durch verschiedene Anordnungen realisieren. Es ist auch nicht auf bandformige Güter leschränkt. sondern kann ebensogut zur Messung des Durchmessers von Rohren, Drähten od. dgl. verwendet werden. Das Verfahren kann natürlich leispielsweise auch derart abgewandelt werden. daß das zu messende Gut ruht und die Kamera an ihm entlang geführt wird. Auch die Kontrolle oder Messung von Einzelstücken läßt sich ohne weiteres durchführen.
• PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur berührungslosen Messung bzw.
• Kontrolle der Breite voti vorzugsweise leandförmigen bewegten Gütern mit Hilfe einer Fernsehaufnahmeeinrichtung. dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung des Bildes so erfolgt. daß die Kanten des Gutes im allgemeinen parallel zur Zeilenrichtungverlaufen, daß aus dem von der Fernschaufnahmeröhre gelieferten Bildsignal mittels einer geeigneten Tastschaltung ein bestimmter Bereich ausgetastet wird, daß die Anzahl der hellen (oder dunklen) Zeilen in diesem Bereich in einer Meßstufe zur Gewinnung einer der Breite des Gute entsprechenden Meßspannung dient, daß diese Meßspannung anschließend zur Anzeige und/oder Steuerung verwendet wird und daß gegebenenfalls das Bildsignal einem (oder mehreren) I:ildwiedergabegcrät (en) zugeführt wir(l.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geliennzeichnet, daß das Gut mittels geeigneter Lichtquelle(n) derart heleuchtet wird. daß zwischen Gut und Umgehung ein ausreichender Kontrast bzw. Helligkeitsunterschied hesteht.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 2. dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Bildsignal der Synchronimpuls ausgetastet und einer Verzögerungsstufe derart zugeführt wird. daß von dieser Verzögerungsstufe ein Tastimpulsgenerator angestoßen wird und der entstehende Tastimpuls in einer Taststufe die Austastung eines bestimmten Bereiches bewirkt.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennbezeichnet, daß die Verzögerungszeit der Verzögerungsstufe derart gewählt ist. daß der ausgetastete Bereich in oder nahezu in Bildmitte liegt.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgetastete Signal nach Durchlaufen einer Verstärkerstufe und anschließender zweiseitiger Beschneidung über einen Impedanzwandler der Mischstufe zugeführt wird. das Meßsignal durch einen elektronischen Zähler angezeigt und/oder aufgezeichnet wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Meßstufe gewonnene Meßspannung nach einer Mittelwertsbildung durch eine Diodenstufe einem (vorzugsweise Mittelpunkts-) Instrument zugeführt wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diesem Anzeigeinstrument eine veränderbare Vorspannung zur Einstellung eines Sollwertes erteilt wird.

   8. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennbezeichnet, daß die Bildablenkspannung derart verzerrt wird, daß in der Umgebung der abgebildeten Kanten die Zeilen zusammengedrängt sind, während sie in der Mitte gedehnt sind.

   9. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stufen in einem Gerät vereinigt sind, wobei dieses Gerät wahlweise an die an sich beliebige Fernsehanlage anzuschließen ist.

   10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden. dadurch gekennzeichnet, daß optische Mittel zusätzlich vorgesehen sind, um die beiden Kanten nebeneinander auf der Bildaufnahmeröhre abzubilden, während ein vorzugsweise einstellbarer Teil der Breite nicht abgeb det wird.