DE1092669B

DE1092669B - Photoelectric device for fine length measurement

Info

Publication number: DE1092669B
Application number: DES63998A
Authority: DE
Inventors: Erwin Sick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-07-20
Filing date: 1959-07-20
Publication date: 1960-11-10
Also published as: GB919016A; FR1262546A

Description

Lichtelektrische Vorrichtung zur Feinlängenmessung Es ist eine lichtelektrische Vorrichtung zur Feinlängenmessung bekannt, bei welcher das Meßobjekt als Blende für ein auf ein lichtelektrisches Element geleitete Meßstrahlenbündel dient und die Intensität des Meßstrahlenbündels mit der Intensität eines Vergleichsstrahlenbündels verglichen wird, in dessen Strahlengang ein ebenfalls als Blende wirkendes Vergleichsobjekt angeordnet ist, welches nach Form und Oberflächenbeschaffenheit dem Meßobjekt entspricht.Photoelectric device for fine length measurement It is a photoelectric device Apparatus for fine length measurement is known in which the measurement object is used as a diaphragm is used for a measuring beam directed to a photoelectric element and the intensity of the measuring beam with the intensity of a comparison beam is compared, in whose beam path a comparison object also acting as a diaphragm is arranged, which corresponds to the object to be measured in terms of shape and surface properties.

Bei der bekannten Anordnung handelt es sich um ein Gerät zur lichtelektrischen Überwachung der Dicke eines Fadens. Dort sind zwei getrennte Photozellen vorgesehen, von denen die eine vom Meßstrahlenbündel und die andere von dem Vergleichsstrahlenbündel beaufschlagt wird.The known arrangement is a device for photoelectric Monitoring the thickness of a thread. Two separate photocells are provided there, of which one from the measuring beam and the other from the comparison beam is applied.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine solche mit einem Vergleichsobjekt arbeitende Feinlängenmeßeinrichtung auch bei der genauen optischen Vermessung großer Rotationskörper sinnvoll und vorteilhaft ist. Wenn man den Scheitel eines Rotationskörpers mit großem Durchmesser optisch anpeilt, so wird durch die als Aperturblende wirkende, sehr flach gekrümmte Oberfläche des Körpers die Apertur des abbildenden Strahlenbündels stark verkleinert, und eine solche Apertur bedingt naturgemäß Beugungsfiguren. Bei Meßmikroskopen sieht man dann die Scheitellinie des Meßobjekts mehrfach, entsprechend den Beugungsfiguren der verschiedenen Ordnungen. The invention is based on the knowledge that such a with a Comparative object working fine length measuring device also with the exact optical Measurement of large bodies of revolution is useful and advantageous. If you have the parting of a solid of revolution with a large diameter is optically aimed at, then through the The very flat curved surface of the body acting as an aperture diaphragm is the aperture of the imaging beam is greatly reduced, and such an aperture is required naturally diffraction figures. With measuring microscopes you can see the apex line of the measurement object several times, according to the diffraction patterns of the various orders.

Man hat Korrekturtabellen vorgesehen, um diese Erscheinungen berücksichtigen zu können.Correction tables have been provided to take these phenomena into account to be able to.

Bei einer photoelektrischen Meßanordnung wirkt sich schließlich auch die Oberflächenbeschaffenheit des Meßobjektes auf den von der Photozelle gelieferten Meßwert aus. Finally, in the case of a photoelectric measuring arrangement, this also has an effect the surface properties of the measuring object on the supplied by the photocell Measured value.

Die Erfindung sieht deshalb vor, daß zur Vermessung von Objektiven von großem Durchmesser, die tangential angepeilt werden, die Strahlenbündel durch umkehrreflektierende Mittel, vorzugsweise Tripelreflektoren, in sich zurück und abwechselnd auf ein und dasselbe lichtquellenseitig angeordnete lichtelektrische Element geleitet werden. Hierbei treten im Strahlengang des zweiten Strahlenbündels die gleichen Beugungserscheinungen, Reflexe usw. auf wie im Strahlengang des Meßstrahlenbündels, so daß man stets genau definierte Verhältnisse vorliegen hat. Es ergibt sich daher die Möglichkeit zu außerordentlich genauen Messungen und Steuerungen. Infolge der Umkehrung der Strahlenbündel mittels umkehrreflektierender Mittel werden Justierschwierigkeiten auch bei großen Meßobjekten vermieden. Außerdem werden beide Strahlenbündel von ein und derselben Photozelle gemessen, so daß keine Meßfehler durch Empfindlichkeitsunterschiede der Strahlungsempfänger auftreten können. Die Erfindung ist anwendbar beispiels- weise zur Überwachung und Regelung des Walzen abstandes in Feinblechwalzwerken oder zur Steuerung von Drehbänken, die automatisch abgeschaltet werden können, wenn das Werkstück einen bestimmten Durchmesser erreicht hat. Die Erfindung ist dabei vor allem für solche Drehbänke von Bedeutung, auf denen Werkstücke mit extrem großen Abmessungen, z. B. von einigen Metern Durchmesser, bearbeitet werden. Man kann dann nämlich mit bekannten Mitteln den Durchmesser des Werkstückes nur mit großem Aufwand hinreichend genau messen und nachprüfen. Demgegenüber hat sich gezeigt, daß mit einer Anordnung nach der Erfindung ein Durchmesser von mehreren Metern lichtelektrisch noch auf einige hundertstel Millimeter genau abtastbar ist. The invention therefore provides that for the measurement of lenses of large diameter, which are aimed tangentially, pass through the beam reverse reflecting means, preferably triple reflectors, back and alternately arranged on one and the same light source side photoelectric Element. This occurs in the beam path of the second beam the same diffraction phenomena, reflections etc. as in the beam path of the measuring beam, so that one always has precisely defined relationships. It therefore arises the possibility of extremely precise measurements and controls. As a result of Reversal of the bundle of rays by means of reversely reflecting means become adjustment difficulties avoided even with large objects to be measured. In addition, both beams are from one and the same photocell measured, so that no measurement errors due to differences in sensitivity the radiation receiver can occur. The invention is applicable for example way for monitoring and regulating the roller spacing in sheet metal rolling mills or for Control of lathes that can be switched off automatically when the workpiece has reached a certain diameter. The invention is mainly for such lathes of importance on which workpieces with extremely large dimensions, z. B. of a few meters in diameter. You can then with known means the diameter of the workpiece is sufficient only with great effort measure and check accurately. In contrast, it has been shown that with an arrangement according to the invention a diameter of several meters photoelectrically still on can be scanned with an accuracy of a few hundredths of a millimeter.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und im folgenden beschrieben. Two exemplary embodiments of the invention are shown in the figures and described below.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Überwachung und Regelung eines Walzenabstandes; Fig. 2 zeigt eine Anordnung, durch welche der Durchmesser eines Werkstückes auf einer Drehbank überwacht wird. Fig. 1 shows a device for monitoring and regulating a Roller spacing; Fig. 2 shows an arrangement by which the diameter of a Workpiece is monitored on a lathe.

Mit 1 und 2 (Fig. 1) sind zwei Walzen bezeichnet, deren Abstand gemessen werden soll. Von einer Lichtquelle3 wird mittels einer Kondensorlinse4 ein Spalt5 ausgeleuchtet. Durch ein Objektiv 6 wird ein paralleles Strahlenbündel erzeugt, welches durch ein zweites Objektiv 7 im Bereich des auszumessenden Walzenzwischenraumes als Meßstrahlenbündel scharf gebündelt wird. Hinter den Walzen 1, 2 ist ein Tripelrückstrahler 8 angeordnet, der den auftreffenden Strahlengang in sich zurückwirft. Durch einen halbdurchlässigen Spiegel 9 wird das zurückkehrende Strahlenbündel auf eine Photozelle oder Photodiode 10 gelenkt. With 1 and 2 (Fig. 1) two rollers are designated, the distance between which is measured shall be. A slit5 is made from a light source3 by means of a condenser lens4 illuminated. A parallel bundle of rays is generated by an objective 6, which through a second lens 7 in the area of the gap between the rollers to be measured is sharply focused as a measuring beam. Behind the rollers 1, 2 is a triple reflector 8 arranged, which reflects the incident beam path in itself. Through a semitransparent mirror 9 is the returning beam on a photocell or photodiode 10 steered.

Zwischen den Objektiven 6 und 7 läuft ein unter 450 gegen die optische Achse geneigter Sektorspiegel 11 um, welcher das parallele Strahlenbündel periodisch um 900 ablenkt, worauf es als Vergleichsstrahlenbündel durch ein Objektiv 12 auf den Zwischenraum eines als Normalobjekt dienenden Walzenpaares 13, 14 gebündelt wird. Es braucht sich bei dem Normalobjekt natürlich nicht um volle Walzen zu handeln, sondern es genügen Walzenabschnitte entsprechender optischer Eigenschaften. Hinter dem Normalobjekt 13, 14 ist ebenfalls ein Rückstrahler 15 vorgesehen. Das umgekehrte Strahlenbündel gelangt über den Sektorspiegel 11 und den halbdurchlässigen Spiegel 9 auf die Photozelle 10. Die Photozelle 10 wird somit abwechselnd von einem Strahlenbündel beaufschlagt, welches den Meßabstand zwischen den Walzen 1, 2 passiert hat, oder von einem Strahlenbündel, welches durch den Normalabstand zwischen den Walzen 13, 14 hindurchgegangen ist. Wenn die beiden Abstände gleich sind, so ist auch die Intensität beider Strahlenbündel gleich. Wird einer der Abstände und damit eine der Intensitäten größer, so liefert die Photozelle 10 eine Wechselspannung, deren Phasenlage davon abhängt, welche der Intensitäten die größere ist. Diese Spannung kann beispielsweise über einen Verstärker 16 einem phasenempfindlichen Steuergerät 17 zugeführt werden. Das Steuergerät 17 kann von einer Hilfsspannung beaufschlagt sein, welche von einem mit dem Sektorspiegel 11 angetriebenen Generator 18 geliefert wird. Von dem Steuergerät 17 können dann beispielsweise Signallampen geschaltet werden. Es können davor auch Stellmittel zum Nachstellen der Walzen 1, 2 gesteuert werden.Between the lenses 6 and 7, an under 450 runs against the optical Axis inclined sector mirror 11, which periodically the parallel beam around 900 deflects, whereupon it as a comparison beam through an objective 12 onto the Gap of a pair of rollers 13, 14 serving as a normal object is bundled. Of course, the normal object does not have to be full rollers, instead, roller sections with appropriate optical properties are sufficient. Behind The normal object 13, 14 is also provided with a reflector 15. The reverse The bundle of rays passes through the sector mirror 11 and the semi-transparent mirror 9 on the photocell 10. The photocell 10 is thus alternately from a bundle of rays acted upon, which has passed the measuring distance between the rollers 1, 2, or from a bundle of rays, which through the normal distance between the rollers 13, 14 has passed through. If the two distances are equal, so is the intensity both bundles of rays the same. Becomes one of the distances and thus one of the intensities larger, the photocell 10 supplies an alternating voltage, the phase position thereof depends on which of the intensities is the greater. This voltage can for example be fed to a phase-sensitive control device 17 via an amplifier 16. The control device 17 can be acted upon by an auxiliary voltage, which of a with the sector mirror 11 driven generator 18 is supplied. From the control unit 17 signal lamps can then be switched on, for example. It can before that too Adjusting means for readjusting the rollers 1, 2 are controlled.

Fig. 2 zeigt die entsprechende Anordnung zur Durchmessermessung. Im letzteren Falle muß der Abstand a der optischen Achse von der Mittelachse des zu vermessenden Werkstückes genau festgelegt sein. Fig. 2 shows the corresponding arrangement for measuring the diameter. In the latter case, the distance a of the optical axis from the central axis of the to measuring workpiece must be precisely defined.

Dann spricht das Gerät mit extrem hoher Genauigkeit an, sobald der vorgegebene Durchmesser 2a erreicht ist.Then the device responds with extremely high accuracy as soon as the predetermined diameter 2a is reached.

PATENTANSPROCHE: 1. Lichtelektrische Vorrichtung zur Feinlängenmessung, bei welcher das Meßobjekt als Blende für ein auf ein lichtelektrisches Element geleitetes Meßstrahlenbündel dient und die Intensität des Meßstrahlenbündels mit der Intensität eines Ver gleichsstrahlenbündels verglichen wird, in dessen Strahlengang ein ebenfalls als Blende wirkendes Vergleichsobjekt angeordnet ist, welches nach Form und Oberflächenbeschaffenheit dem Meßobjekt entspricht, dadurch gekennzeidhnet, daß zur Vermessung von Objekten von großem Durchmesser, die tangential angepeilt werden, die Strahlenbündel durch umkehrreflektierende Mittel, vorzugsweise Tripelreflektoren, in sich zurück und abwechselnd auf ein und dasselbe lichtquellenseitig angeordnete lichtelektrische Element geleitet werden. PATENT CLAIM: 1. Photoelectric device for fine length measurement, in which the object to be measured acts as a diaphragm for a photoelectric element directed The measuring beam is used and the intensity of the measuring beam with the intensity a comparison beam bundle is compared, in whose beam path a also A comparison object acting as a diaphragm is arranged, which according to shape and surface properties corresponds to the measurement object, characterized in that for measuring objects of large diameter, which are aimed tangentially, pass through the beam reverse reflecting means, preferably triple reflectors, back and alternately arranged on one and the same light source side photoelectric Element.

Claims

2. Use of the device according to claim 1 for measuring roller distances.

3. Use of the device according to claim 1 for measuring diameters large workpieces.

Documents considered: German Patent No. 871647; U.S. Patent No. 2,510,347.