DE1238224B

DE1238224B - Device for testing the thickness of thread-like material

Info

Publication number: DE1238224B
Application number: DEB71100A
Authority: DE
Inventors: Stanley J Strong; Charles M Wolfe
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1962-03-14
Filing date: 1963-03-13
Publication date: 1967-04-06

Description

Einrichtung zur Prüfung der Dicke fadenförmigen Materials Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Prüfung und Messung der Dicke von Fäden, Drähten od. dgl., bei der die Schattenbilder des Prüflings und eines Vergleichsnormals abwechselnd auf einen photoelektrischen Wandler projiziert werden und das hierbei erzeugte elektrische Signal ein Maß für die Stärke des Prüflings bildet.Device for testing the thickness of filamentary material The invention relates to a device for testing and measuring the thickness of threads, wires or Like., in which the shadow images of the test object and a reference standard alternate are projected onto a photoelectric converter and the generated electrical Signal forms a measure of the strength of the test object.

Es sind bereits Einrichtungen zur Prüfung der räumlichen Abmessungen kleinerer Objekte, insbesondere von Drähten, Fäden und Bändern bekannt, bei denen ein Schatten des ObjeKts aut eine beleuchtete Photozelle geworfen und die sich dabei ergebende Veränderung des elektrischen Ausgangssignals der Photozelle als Maß für die räumliche Abmessung des Objekts benutzt wird. Um bei dieser Messung störende Einflüsse von Veränderungen im Meßsystem möglichst auszuschalten, ist ferner bekannt, im Lichtpfad des Meßobjekts auch noch ein Vergleichsobjekt anzuordnen und die Abblendwirkung der beiden Objekte mit zwei getrennten Photozellen zu vergleichen. Als weitere Verbesserung wurde vorgesehen, nur eine Lichtquelle und eine Photozelle zu verwenden und nacheinander das Meßobjekt und das Vergleichsobjekt an dieselbe oder eine- funktionsgleiche Stelle des Lichtpfades zu rücken, so daß die nacheinander abgelesenen Anzeigewerte ein Maß für die räumlichen Abmessungen des zu untersuchenden Objekts bilden. There are already facilities for checking the spatial dimensions smaller objects, in particular of wires, threads and ribbons, where a shadow of the object is thrown onto an illuminated photocell and it moves resulting change in the electrical output signal of the photocell as a measure for the spatial dimension of the object is used. To avoid disturbing during this measurement Eliminating the effects of changes in the measuring system as far as possible is also known also to arrange a comparison object in the light path of the measurement object and the anti-glare effect compare the two objects with two separate photocells. As a further improvement it was intended to use only one light source and one photocell and one after the other the test object and the comparison object at the same or a functionally identical place of the light path so that the display values read off one after the other Form measure for the spatial dimensions of the object to be examined.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen oder Verfahren ist ein verhältnismäßig großer technischer Aufwand erforderlich. Auch falls nur eine Lichtquelle und eine Photozelle verwendet wird, ist der erforderliche Aufwand beträchtlich, da die Bewegungen des Meßobjekts und des Vergleichsobjekts sehr exakt durchgeführt werden müssen, wenn Fehlmessungen vermieden werden sollen. Auch die Auswertung der erhaltenen Meßsignale ist verhältnismäßig schwierig, weil Unterschiede aufeinanderfolgender Meßwerte zu messen sind. In these known devices or methods, one is relative great technical effort required. Even if only one light source and one Photocell is used, the effort required is considerable because of the movements of the object to be measured and the object to be compared must be carried out very precisely, if incorrect measurements are to be avoided. Also the evaluation of the measurement signals received is relatively difficult because of the differences in successive readings measure are.

Es sind weiterhin Einrichtungen bekannt, bei denen bei der Prüfung und Messung kontinuierlich durchlaufenden fadenförmigen Materials die Verwendung eines besonderen Vergleichsobjekts und der zugehörigen Auswerteschaltungen dadurch vermieden wird, daß die mittlere Abmessung des Materials selbst als Bezugswert dient und mit Hilfe einer Differenzierschaltung lediglich die rasch verlaufenden Änderungen der unmittelbaren Meßgröße zur Auswertung herangezogen werden. Diese Einrichtung hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß sie auf Grund ihrer Wirkungsweise grundsätzlich keine Dickenmessung ausführen kann. There are also known institutions where the test and measuring continuously passing filamentary material the use of a special comparison object and the associated evaluation circuits it is avoided that the mean dimension of the material itself serves as a reference value and with the help of a differentiating circuit, only the rapidly changing changes the immediate measured variable can be used for evaluation. This facility However, it has the decisive disadvantage that, due to their mode of action, they are fundamentally cannot perform a thickness measurement.

Schließlich ist es bei photoelektrischen Einrichtungen aus anderen Anwendungsgebieten bekannt, einen untersuchenden Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen aufzuteilen, die abwechselnd auf ein und denselben photoelektrischen Wandler gelangen; dabei wird der eine Teilstrahl von dem Meßobjekt und der andere Teilstrahl von einem Vergleichsobjekt beeinflußt. After all, it is with photoelectric devices from others Areas of application known, an examining light beam in two partial beams to divide which arrive alternately on one and the same photoelectric converter; one part of the beam is from the measurement object and the other part of the beam from one Comparison object influenced.

Die Einrichtungen für den doppelten Strahlengang und die zur Auswertung erforderlichen Schaltungen, die wieder grundsätzlich Differenzen zweier aufeinanderfolgender Meßwerte zu messen haben, machen diese bekannten Geräte jedoch für den betrieblichen Einsatz, insbesondere für die gleichzeitige tSberwachung vieler Meßstellen, zu kompliziert und zu kostspielig.The facilities for the double beam path and those for evaluation required circuits, which again are fundamentally differences between two successive ones Have to measure measured values, make these known devices for operational use Use, especially for simultaneous monitoring of many measuring points, too complicated and too expensive.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die bei abwechselnder Messung von Prüfling und Vergleichsnormal eine genaue kontinuierliche Anzeige der Dicke eines fadenförmigen Prüflings während eines laufenden Fabrikationsvorganges liefert und so einfach aufgebaut ist, daß sie auch von wenig geschultem Personal bedient und gewartet werden kann und nur niedrige Herstellungs- bzw. Anschaffungskosten erfordert. The present invention has therefore set itself the task of providing a To create the device of the type specified above, with alternating measurement an exact continuous display of the thickness of the test specimen and reference standard of a thread-like test specimen during an ongoing manufacturing process and is so simple that it can be operated by unskilled personnel and can be maintained and only low manufacturing or acquisition costs requires.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl der Prüfling als auch das Vergleichsnormal in einem gemeinsamen Lichtstrahlenbündel angeordnet sind und die Schattenbilder von Prüfling und Vergleichsnormal über einen Schwing- spiegel auf einen photoelektrischen Wandler geworfen werden, der eine lichtelektrisch wirksame Fläche besitzt, deren Breite quer zur Längsausdehnung der Schattenbilder gerade so groß ist wie der Abstand der Mitten der Schattenbilder von Prüfling und Vergleichsnormal. This object is achieved in that both the The test item and the reference standard in a common light beam are arranged and the shadow images of the test object and reference standard over a Oscillating mirrors are thrown at a photoelectric converter, which has a photoelectrically effective surface, the width of which is transverse to the longitudinal extent the silhouettes are just as large as the distance between the centers of the silhouettes of test item and reference standard.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird somit erreicht, daß der photoelektrische Wandler bei obere einstimmung der Dicken von Prüfling und Vergleichsnormal eine konstante elektrische Ausgangsgröße liefert, bei Abweichung der Dicken dagegen eine schwankende elektrische Ausgangsgröße, wobei die Größe der Schwankung ein Maß für die Abweichung der Prüflingsdicke vom Sollmaß darstellt. In the device according to the invention is thus achieved that the Photoelectric converter with upper agreement of the thicknesses of the test object and reference standard supplies a constant electrical output quantity, but if the thicknesses deviate a fluctuating electrical output, the magnitude of the fluctuation being a measure represents the deviation of the specimen thickness from the nominal dimension.

Dabei wird der Vorteil erzielt, daß äußere Störgrößen, wie z. B. änderungen der Lichtintensität, der Länge des Lichtweges, der elektrischen Versorgungseinrichtungen für den photoelektrischen Wandler u. dgl., keinen Einfluß auf die Genauigkeit der Messung ausüben. Ohne komplizierte Schaltungsmaßnahmen wird in Form der Schwankung der Ausgangsgröße des photoelektrischen Wandlers unmittelbar eine Meßgröße für die Abweichung der Dicke vom Sollwert gewonnen. Die Einfachheit der Auswertung und des Geräteaufbaus, bei dem kein doppelter Lichtweg erforderlich ist, ermöglichen es, das Gerät auch von wenig geschultem Personal bedienen und überwachen zu lassen, wobei auch die Herstellungskosten des Geräts niedrig sind. The advantage is achieved that external disturbances such. B. Changes in the light intensity, the length of the light path, the electrical supply facilities for the photoelectric converter and the like, does not affect the accuracy of the Exercise measurement. Without complicated circuit measures it will be in the form of fluctuation the output variable of the photoelectric converter directly a measured variable for the Deviation of the thickness from the target value obtained. The simplicity of the evaluation and the Device structure, which does not require a double light path, make it possible to allow the device to be operated and monitored even by untrained personnel, the manufacturing cost of the device is also low.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung einschließlich der elektrischen Schaltung, F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der grundsätzlichen mechanischen Bestandteile der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig.3 eine teilweise schematische Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 4 eine schematisierte perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des photoelektrischen Wandlers, F i g. 5 eine Detail-Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform des Vergleichsnormals und seiner Halterung, Fig. 6 a, 6 b, 6 c, 6 d die Beziehung zwischen der Lage der Schattenbilder auf dem photoelektrischen Wandler und dessen Ausgangssignale unter verschiedenen Bedingungen. The invention is shown in the drawing on the basis of exemplary embodiments illustrated in more detail. 1 shows a schematic representation of the invention Device including the electrical circuit, F i g. 2 a perspective View of the basic mechanical components of the device according to the invention, 3 shows a partially schematic cross-sectional view of a preferred embodiment of the invention, FIG. 4 is a schematic perspective view of a modified one Embodiment of the photoelectric converter, FIG. 5 is a detailed cross-sectional view another embodiment of the comparison standard and its holder, FIG. 6 a, 6 b, 6 c, 6 d the relationship between the position of the shadow images on the photoelectric Converter and its output signals under different conditions.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht die optische Einrichtung 1 aus einer Strahlungsquelle 2, die im Fall des bevorzugt verwendeten Infrarotsystems von einer kleinen Heizeinrichtung dargestellt wird, einer Kondensorlinse 3 und einer Abbildungslinse 4. Zwischen der Kondensorlinse 3 und der Abbildungslinse 4 wird das zu prüfende fadenförmige Material 5 kontinuierlich hindurchgezogen. Außerdem ist im Strahlengang ein Bezugselement oder Vergleichsnormal 6, das aus einem Draht, einem Band od. dgl. bestehen kann, parallel zu und mit Abstand vom fadenförmigen Material 5 angeordnet. Dadurch wird ein Schattenbild des Vergleichsnormals erzeugt, das mit Abstand parallel zum Schattenbild des fadenförmigen Materials liegt. In the embodiment of the invention shown in FIGS. 1 and 2 Device consists of the optical device 1 from a radiation source 2, the in the case of the preferably used infrared system, from a small heating device is shown, a condenser lens 3 and an imaging lens 4. Between the The condenser lens 3 and the imaging lens 4 becomes the thread-like material to be tested 5 pulled through continuously. There is also a reference element in the beam path or reference standard 6, which can consist of a wire, a tape or the like, arranged parallel to and at a distance from the thread-like material 5. This will a shadow image of the reference standard is generated that is parallel to the shadow image at a distance of the thread-like material lies.

Das Vergleichsnormal 6 kann an irgendeiner Stelle im Strahlengang angeordnet werden; vorzugsweise wird es entweder zwischen die Linsen 3 und 4 oder zwischen die Abbildungslinse 4 und den Schwingspiegel 10 gelegt.The comparison standard 6 can be at any point arranged in the beam path will; preferably it is either between lenses 3 and 4 or between the imaging lens 4 and the oscillating mirror 10 are placed.

Der Schwingspiegel 10 besitzt eine reflektierende Oberfläche 11 und ist auf einem zwischen (nicht dargestellten) stationären Gliedern ausgespannten Torsionsdrahtl7 montiert. Der Schwingspiegel 10 ist mit einem Ankerl2 verbunden, auf welchem Magnete 13 angeordnet sind. Die Magnete 13 liegen im Luftspalt eines Elektromagneten 14, dessen Wicklung 15 aus einer Wechselstromquelle 16 gespeist wird, su daß der Schwingspiegel 10 mit der Frequenz dieses Wechselstroms um den als Achse dienenden Torsionsdraht 17 periodisch geschwenkt wird. Vorzugsweise wird eine Betriebsfrequenz zwischen 10 und 60 Hz verwendet. The oscillating mirror 10 has a reflective surface 11 and is on a stretched between (not shown) stationary members Torsion wire l7 mounted. The oscillating mirror 10 is connected to an anchor 12, on which magnets 13 are arranged. The magnets 13 are in the air gap of a Electromagnet 14, the winding 15 of which is fed from an alternating current source 16 is, su that the oscillating mirror 10 with the frequency of this alternating current to the serving as an axis torsion wire 17 is periodically pivoted. Preferably will an operating frequency between 10 and 60 Hz is used.

Die Empfangseinrichtung 20 enthält einen photoelektrischen Wandler 21, z. B. in Form eines Photowiderstandes, mit einer wirksamen Fläche 21 a, die im Weg des vom Spiegel 10 umgelenkten Strahlenbündels liegt. Im Fall einer Infrarotanlage kann der Photowiderstand 21 eine Bleisulfidzelle sein. Der Photowiderstand 21 liegt in einer üblichen elektrischen Brückenschaltung, die einen festen Widerstand 22, einen veränderbaren Widerstand 23 und eine Gleichspannungsquelle 24 aufweist. An die Ausgangsdiagonale der Brücke ist ein Wechselspannungsverstärker 25 angeschlossen, und das Wechselspannungs-Ausgangssignal dieses Verstärkers wird einer Meß-, Regel-, Registrier- oder Alarmanlage zugeleitet. In F i g. 1 ist als Beispiel dargestellt, daß der Ausgang des Verstärkers 25 an einen mit dem Schwingantrieb des Spiegels 10 synchronisierten phasenempfindlichen Gleichrichter 26 angeschlossen ist, der ein Gleichstrom- oder Gleichspannungsausgangssignal liefert, welches einem Anzeigeinstrument 27, einem Schreiber 28 und einer Alarmanlage 29 zugeleitet wird. The receiving device 20 contains a photoelectric converter 21, e.g. B. in the form of a photoresistor, with an effective area 21 a, the lies in the path of the beam deflected by the mirror 10. In the case of an infrared system the photoresistor 21 can be a lead sulfide cell. The photoresistor 21 is on in a conventional electrical bridge circuit that has a fixed resistor 22, a variable resistor 23 and a DC voltage source 24. At the output diagonal of the bridge is connected to an AC voltage amplifier 25, and the AC voltage output signal of this amplifier is a measurement, control, Registration or alarm system forwarded. In Fig. 1 is shown as an example, that the output of the amplifier 25 to one with the oscillating drive of the mirror 10 synchronized phase-sensitive rectifier 26 is connected to the supplies a direct current or direct voltage output signal which is sent to a display instrument 27, a recorder 28 and an alarm system 29 is fed.

Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, werden die parallel gegeneinander versetzten Schattenbilder des fadenförmigen Materials S und des Vergleichsnormals 6 vom Spiegel 10 auf den Photowiderstand 21 geworfen. Dessen Lage wird so gewählt, daß bei einer mittleren Lage des Spiegels 10, die dem Nulldurchgang der Schwingbewegung entspricht, die beiden Schattenbilder beiderseits der lichtelektrisch wirksamen Fläche 21 a liegen, derart, daß der Ab stand der Mitten der Schattenbilder von Prüfling und Vergleichsnormal gleich der Breite der lichtelektrisch wirksamen Fläche 21 a ist. Wenn der Spiegel in Schwingung versetzt wird, wird jedes der Schattenbilder abwechselnd periodisch über die Empfangsfläche 21 a der Photozelle hinwegbewegt. Wenn eine konstante Spannung an der Photozelle21 liegt, ist zu jedem Zeitpunkt der Stromfluß durch die Photozelle 21 eine Funktion des von den beiden Schattenbildern bedeckten Teiles der Empfangsfläche 21 a. As best seen in Fig. 2, the are parallel to each other offset silhouettes of the thread-like material S and the reference standard 6 thrown from mirror 10 onto photoresistor 21. Its location is chosen so that at a middle position of the mirror 10, which is the zero crossing of the oscillating movement corresponds to the two shadow images on both sides of the photoelectrically effective Area 21 a are in such a way that the Ab was the middle of the shadow images of the test object and reference standard equal to the width of the photoelectrically effective surface 21 a is. When the mirror is vibrated, each of the shadow images becomes alternately periodically moved over the receiving surface 21 a of the photocell. If a constant voltage is applied to the photocell 21, the Current flow through photocell 21 is a function of that of the two silhouettes covered part of the receiving surface 21 a.

Falls das eine Schattenbild breiter ist als das andere, ergibt sich ein schwankender Gleichstrom der Photo zelle21, dessen Schwankungen abgetrennt und als Wechselstromsignal verarbeitet werden können. Da sich die Zelle 21 in einer Brückenschaltung 20 befindet, erzeugt eine Schwankung des Ausgangsstroms der Zelle 21 eine Ausgangs-Wechselspannung an der Ausgangs-Brückendiagonale. Mit Hilfe des veränderbaren Potentiometers 23 kann die Brücke 20 gleichstrommäßig auf Null abgeglichen werden.If one shadow image is wider than the other, it results a fluctuating direct current of the photo cell21, whose fluctuations are separated and can be processed as an AC signal. Since cell 21 is in a Bridge circuit 20 creates a fluctuation in the output current of the cell 21 an output AC voltage at the output bridge diagonal. With the help of With a variable potentiometer 23, the bridge 20 can be adjusted to zero in terms of direct current will.

In den Fig. 6 a, 6 b, 6c und 6d ist die Ausgangsgröße des photoelektrischen Wandlers 21 in Abhängigkeit von der Lage der beiden Schattenbilder auf der Wandlerfläche 21 a dargestellt. In F i g. 6 a ist der Schatten des Vergleichsnormals 6 mit A und der Schatten des Meßobjekts 5 mit B bezeichnet, wobei die Schatten in verschiedenen Lagen relativ zur Wandlerfläche 21 a im Verlauf einer Schwingung des Schwingspiegels 10 dargestellt sind. Zum Beispiel sind in Position 3 beide Schatten A und B teilweise auf der Wandlerfläche 21 a; aber auch für jede andere Position gilt daß der von den Schatten bedeckte Teil der Wandlerfläche 21 a im wesentlichen zeitlich konstant ist, wenn die Breiten von Schatten A und B gleich sind. In Figs. 6a, 6b, 6c and 6d is the output of the photoelectric Converter 21 as a function of the position of the two shadow images on the converter surface 21 a shown. In Fig. 6 a is the shadow of the comparison standard 6 with A and the shadow of the measurement object 5 is denoted by B, the shadows in different Positions relative to the transducer surface 21 a in the course of an oscillation of the oscillating mirror 10 are shown. For example, in position 3, both shadows A and B are partial on the transducer surface 21 a; but also for every other position is that of the shadow covered part of the transducer surface 21 a essentially constant over time is when the widths of shadow A and B are the same.

In den F i g. 6 b, 6 c und 6 d ist die Ausgangsgröße des Wandlers, beispielsweise eine elektrische Spannung, dargestellt. Falls die Breiten von A und B etwa gleich sind, ergibt sich ein der F i g. 6 b entsprechender Verlauf der Wandlerausgangsgröße. In the F i g. 6 b, 6 c and 6 d is the output of the converter, for example an electrical voltage. If the widths of A and B are approximately the same, the result is one of F i g. 6 b corresponding course of the converter output variable.

Falls die Abmessungen des Meßobjekts kleiner als die des Vergleichsobjekts sind, wird der vom Meßobjekt auf die Photozelle geworfene Schatten kleiner, und die Ausgangsgröße der Zelle fällt entsprechend ab, wie in F i g. 6 c dargestellt ist. In ähnlicher Weise wird bei einer Vergrößerung des Meßobjekts dessen Schatten größer, und die Ausgangsgröße der Zelle steigt an, wie in F i g. 6 d dargestellt ist, so daß sich eine Schwankung der Ausgangsgröße von entgegengesetzter Phase wie im Fall der F i g. 6 c ergibt. Man erkennt somit, daß beim Auftreten eines Unterschiedes in den Dicken zwischen Meßobjekt und Vergleichsnormal die Ausgangsgröße des photoelektrischen Wandlers 21 (beispielsweise eine elektrische Spannung) im Rhythmus der Schwingung des Schwingspiegels 10 schwankt. Die Phasenlage dieser Schwankung hängt davon ab, ob das Meßobjekt dicker oder dünner als das Vergleichsnormal ist.If the dimensions of the measurement object are smaller than those of the comparison object the shadow cast by the measuring object on the photocell becomes smaller, and the output size of the cell drops accordingly, as in FIG. 6c shown is. Similarly, when the measurement object is enlarged, its shadow becomes becomes larger and the output size of the cell increases, as in FIG. 6 d shown is so that there is a fluctuation in output of opposite phase as in the case of FIG. 6 c results. It can thus be seen that when a difference occurs in the thicknesses between the measurement object and the reference standard, the output variable of the photoelectric Converter 21 (for example an electrical voltage) in the rhythm of the oscillation of the oscillating mirror 10 fluctuates. The phase position of this fluctuation depends on whether the test object is thicker or thinner than the reference standard.

Deshalb wird die Ausgangsgleichspannung des mit dem Schwingspiegelantrieb synchronisierten phasenempfindlichen Gleichrichters 26 die eine oder die andere Polarität aufweisen, je nachdem, ob das Meßobjekt dünner oder dicker ist als das Vergleichsnormal. Falls ein Bruch im fadenförmigen Meßobjekt vorliegt, wird sich natürlich ein maximales Ausgangssignal ergeben.Therefore, the DC output voltage is the one with the oscillating mirror drive synchronized phase sensitive rectifier 26 one or the other Have polarity, depending on whether the target is thinner or thicker than that Comparison standard. If there is a break in the thread-like measurement object, it will naturally result in a maximum output signal.

Mit Hilfe des Potentiometers 23 kann das Meßsignal, das eine Wechselspannung (oder einen Wechselstrom) darstellt, grundsätzlich auch gleichstromfrei gewonnen werden; selbstverständlich macht es aber auch nicht die geringsten Schwierigkeiten, einen etwa vorhandenen Gleichstromanteil abzutrennen, beispielsweise einfach durch Verwendung eines Wechselspannungsverstärkers 25. With the help of the potentiometer 23, the measurement signal, which is an alternating voltage (or an alternating current), in principle also obtained without direct current will; of course it doesn't cause the slightest difficulty to separate any existing direct current component, for example simply by Use of an AC amplifier 25.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, die eine Schattenbilderzeugungseinrichtung 30, eine Schwingspiegel einrichtung 31 und eine Empfangsvorrichtung 32 aufweist. In Fig. 3 is an embodiment of the device according to the invention shown, the a shadow image generation device 30, an oscillating mirror device 31 and a receiving device 32.

Das Gerät ist in einem Rahmen 33 eingebaut, der eine Grundplatte 34, eine Frontplatte 35 und ein Gehäuse 37 aufweist. In der Frontplatte 35 ist eine Öffnung 36 zur Aufnahme der bilderzeugenden Einrichtung vorgesehen, und im Gehäuse 37 sind die Elemente der Brückenschaltung außer der Bleisulfidzelle untergebracht. Der Rahmen ist von einem Gehäuse 38 umgeben, der zusammen mit einer entfernbaren Endplatte 39 die Schwingspiegeleinrich- tung und die Empfangsvorrichtung vollständig umschließt, um die darin befindlichen Elemente gegen Streustrahlung, Staub, Feuchtigkeit usw. zu schützen. The device is installed in a frame 33 which has a base plate 34, a front plate 35 and a housing 37. In the front panel 35 is a Opening 36 is provided for receiving the imaging device, and in the housing 37 the elements of the bridge circuit are housed apart from the lead sulfide cell. The frame is surrounded by a housing 38, which together with a removable End plate 39 the oscillating mirror device device and the receiving device completely encloses the elements in it against scattered radiation, dust, moisture etc. to protect.

Die Schattenbilderzeugungseinrichtung 30 enthält ein im wesentlichen zylindrisches Rohr 40, das innerhalb der Öffnung des Rahmens (und der Abdeckung) durch eine Einstellschraube 41 festgehalten wird. Am einen Ende des Rohres ist eine Strahlungsquelle angeordnet, die hier aus einem kleinen elektrischen Widerstandsheizer 43 besteht, der auf einem Isolierglied 44 aufgebaut ist. Der Heizer ist hohlkonisch geformt und gibt deshalb seine vorwiegend im Ultrarot liegende Strahlung zum größten Teil in einer Richtung zum entgegengesetzten Ende des Rohres hin ab. The shadow image generating device 30 essentially includes a cylindrical tube 40 extending inside the opening of the frame (and cover) is held by an adjusting screw 41. There is one at one end of the pipe Radiation source arranged, which here consists of a small electrical resistance heater 43, which is built on an insulating member 44. The heater is hollow conical shaped and therefore emits its predominantly ultrared radiation to the greatest extent Part in one direction towards the opposite end of the tube.

Im Strahlengang ist eine in einem Ring 46 gehaltene Kondensorlinse 45 angeordnet, um ein Parallelstrahlenbündel herzustellen. Im Rohr ist ein Schlitz 47 vorgesehen, der es ermöglicht, das zu prüfende Material durch das Parallelstrahlenbündel hindurchzuführen. In einem Ring 49 ist eine zweite Linse 48 angeordnet, die das Schattenbild des fadenförmigen Materials auf den Schwingspiegel wirft. A condenser lens held in a ring 46 is located in the beam path 45 arranged to produce a parallel beam. There is a slot in the pipe 47 is provided, which allows the material to be tested through the parallel beam to lead through. In a ring 49, a second lens 48 is arranged, which the The thread-like material casts a shadow onto the oscillating mirror.

Das Vergleichsnormal 50 ist innerhalb des Rohres 40 zwischen den Enden einer Halterung 51 angebracht.The comparison standard 50 is within the tube 40 between the ends a bracket 51 attached.

Die Halterung besteht vorzugsweise aus einer zylindrischen Stange mit einem mittleren Ausschnitt, so daß zwei gegenüberliegende flache Flächen gebildet werden, zwischen denen sich das Vergleichsnormal erstreckt. Die zylindrische Stange ragt mit einem Ende aus dem Rohr heraus, so daß die Lage des Vergleichsnormals verstellt werden kann. Während in den Fig. 1 und 2 das Vergleichsnormal zwischen dem Kondensator und der Abbildungslinse liegt, hat sich als vorteilhaft ergeben, das Vergleichsnormal innerhalb des Rohres auf der anderen Seite der Abbildungslinse anzuordnen (Fig. 3), um das Vergleichsnormal gegen Feuchtigkeit und Staub zu schützen und außerdem die Reinigung des Schlitzes 47 im Rahmen der regelmäßigen Wartungsarbeiten zu erleichtern. Das Vergleichsnormal kann entweder als Draht oder als dünnes flaches Band (Fig. 5) ausgeführt sein. Im letzteren Fall kann die Breite des vom Vergleichsnormal erzeugten Schatten bildes durch Drehung des Bandes im Strahl verändert werden. Diese Möglichkeit ist in Fig.5 erläutert.The holder preferably consists of a cylindrical rod with a central cutout so that two opposing flat surfaces are formed between which the comparison standard extends. The cylindrical rod protrudes from the tube with one end, so that the position of the reference standard is adjusted can be. While in Figs. 1 and 2, the comparison standard between the capacitor and the imaging lens is, has been found to be advantageous, the comparison standard to be arranged inside the tube on the other side of the imaging lens (Fig. 3) to protect the reference standard against moisture and dust and moreover facilitate the cleaning of the slot 47 as part of the regular maintenance work. The comparison standard can either be a wire or a thin flat strip (Fig. 5) must be carried out. In the latter case, the width of the standard generated by the comparison standard The shadow image can be changed by rotating the tape in the beam. This possibility is explained in Fig.5.

Bei der in ausgezogenen Linien dargestellten Winkellage des Halters 70 erzeugt das Vergleichsnormal 71 ein Schattenbild von der Breite Wt, und bei Einstellung in die mit gestrichelten Linien dargestellte Winkellage erzeugt das Vergleichsnormal 71 a das schmalere Schattenbild W2. Die Einstellung des Halters 70 kann mit einer (nicht dargestellten) Feststellschraube fixiert werden.With the angular position of the holder shown in solid lines 70, the comparison standard 71 generates a silhouette of the width Wt, and when adjusted The reference standard is generated in the angular position shown with dashed lines 71 a the narrower silhouette W2. The setting of the holder 70 can be done with a Locking screw (not shown) can be fixed.

Die Schwingspiegelanordnung (vgl. F i g. 3) enthält ein reflektierendes Element, das in Form eines versilberten Spiegels 52 ausgeführt sein kann, der auf einer allgemein S-förmigen Ankerstange 53 befestigt ist. Die Ankerstange 53 ist auf einem Torsionsdraht 54 gelagert, der zwischen zwei stationären Scheiben 55 ausgespannt ist und um seine Achse eine Schwingbewegung ausführen kann. Am einen Ende der Ankerstange sind zwei Permanentmagnete 56 angebracht, deren Nordpole bzw. Südpole einander gegen überstehen, wodurch sich ein rasches Ansprechen auf Feldwechsel ergibt. Am anderen Ende der Ankerstange ist ein Gegengewicht57 angebracht, um das Gewicht der Permanentmagnete auszugleichen. The oscillating mirror arrangement (see FIG. 3) contains a reflective one Element that can be in the form of a silver-plated mirror 52, which is on a generally S-shaped anchor rod 53 is attached. The anchor rod 53 is mounted on a torsion wire 54, which is stretched between two stationary discs 55 is and can perform an oscillating movement around its axis. At one end of the anchor rod two permanent magnets 56 are attached, the north and south poles of which are opposite to each other survive, resulting in a quick response to field changes. At the other A counterweight57 is attached to the end of the anchor rod to support the weight of the permanent magnets balance.

Das mit den Permanentmagneten versehene Ende der Ankerstange liegt in einem Luftspalt58 eines Elektromagneten 59, dessen Spule 60 an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. Die Antriebsfrequenz ist an sich beliebig, liegt jedoch vorzugsweise zwischen 10 und 60 Hz und sollte nicht mit der Eigenfrequenz des Schwingspiegels übereinstimmen. Für die genaue Einstellung der Ankerstangen und der Spiegelanordnung sind Einstellmittel in Form einer Stellschraube 61 vorgesehen. The end of the anchor rod provided with the permanent magnets lies in an air gap 58 of an electromagnet 59, the coil 60 of which is connected to an AC voltage source connected. The drive frequency is arbitrary per se, but is preferably between 10 and 60 Hz and should not match the natural frequency of the oscillating mirror to match. For the exact adjustment of the anchor rods and the mirror arrangement adjustment means in the form of an adjusting screw 61 are provided.

Die im wesentlichen aus der Bleisulfidzelle und der Brückenschaltung bestehende Empfangseinrichtung ist im unteren Teil des Rahmens untergebracht. Essentially, the lead sulfide cell and the bridge circuit existing receiving device is housed in the lower part of the frame.

Die Bleisulfidzelle 62 ist vorzugsweise auf einem relativ zur Grundplatte34 verschiebbaren Glied 63 angebracht; die Verschiebung kann durch eine Stellschraube 64 bewirkt werden. Die Brückenschaltung 65 ist in dem durch den Rahmen gebildeten Gehäuse untergebracht und durch (nicht dargestellte) elektrische Leitungen mit der Bleisulfidzelle verbunden.The lead sulfide cell 62 is preferably on a relative to the base plate 34 slidable member 63 attached; the shift can be adjusted by means of an adjusting screw 64 can be effected. The bridge circuit 65 is in that formed by the frame Housed and housed by (not shown) electrical lines with the Lead sulfide cell connected.

In der erfindungsgemäßen Einrichtung sind verschiedene Einstellvorrichtungen vorgesehen, um Fehler herabzusetzen. Zunächst wird das zu prüfende fadenförmige Material in den Strahl eingeführt und so abgestützt, daß Schwingungen möglichst vermieden werden, und die Empfängerzelle 62 wird mit Hilfe der Einstellschraube64 so eingestellt, daß in der Ruhe- oder Nullage des Spiegels das Schattenbild des Meßobjekts gerade auf die Kante der Empfangsfiäche der Bleisulfidzelle fällt. Danach wird durch Drehung des bandförmigen Vergleichsobjekts im Strahl die Breite des Vergleichs-Schattenbildes so eingestellt, daß sie annähernd gleich der Breite des Meßobjekt-Schattenbildes ist. Sodann wird der Elektromagnet 59, 60 eingeschaltet, so daß die Schattenbilder des Meßobjekts und des Vergleichsnormals abwechselnd auf die Empfangsfläche gelenkt werden. Die Brückenschaltung kann auf Null abgeglichen werden, so daß die Ausgangsspannung der Brücke direkt eine Funktion der Abweichung vom vorgegebenen Verhältnis der Schattenbreiten ist, d. h., wenn sich der Durchmesser des fadenförmigen Materials verändert, ändert sich das Verhältnis der Breiten der Schattenbilder und verursacht eine dazu direkt in Beziehung stehende Wechselspannungsausgangsgröße der Brückenschaltung. Wenn außerdem die Phasenbeziehung bekannt ist, kann man feststellen, ob der Durchmesser des fadenförmigen Materials größer oder kleiner als der vom Vergleichsnormal vorgegebene Bezugswert ist. Mit Hilfe eines phasenempfindlichen Gleichrichters 26 wird in bekannter Weise von der Phasenlage der Wechselspannungsausgangsgrößen der Brückenschaltung die Polarität des vom phasenempfindlichen Gleichrichter erzeugten Gleichspannungssignals bestimmt, so daß man beispielsweise am Anzeigeinstrument 27 sowohl die Größe als auch das Vorzeichen der Dickenabweichung ablesen kann. In the device according to the invention there are various adjustment devices provided to minimize errors. First, the thread-like to be tested Material introduced into the beam and supported so that vibrations as possible can be avoided, and the receiver cell 62 is adjusted with the aid of the adjustment screw 64 adjusted so that in the rest or zero position of the mirror the silhouette of the Object falls straight onto the edge of the receiving surface of the lead sulfide cell. Thereafter the width of the comparison shadow image becomes by rotating the band-shaped comparison object in the beam adjusted so that they are approximately equal to the width of the target shadow image is. Then the electromagnet 59, 60 is switched on, so that the shadow images of the measurement object and the reference standard are alternately directed onto the receiving surface will. The bridge circuit can be balanced to zero, so that the output voltage the bridge is a function of the deviation from the specified ratio of shadow widths is, d. i.e., when the diameter of the filamentary material changes, changes the ratio of the widths of the shadow images and causes one to do so directly related AC voltage output of the bridge circuit. If besides the phase relationship is known, one can determine whether the diameter of the filiform Material larger or smaller than the reference value specified by the comparison standard is. A phase-sensitive rectifier 26 is used in a known manner the polarity of the phase position of the AC voltage output variables of the bridge circuit of the DC voltage signal generated by the phase-sensitive rectifier, so that, for example, on the display instrument 27, both the size and the Can read the sign of the thickness deviation.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Empfangszelle nach F i g. 4 kann benutzt werden, um die Einstellung der Anlage zu erleichtern. Diese Empfangszelle 65 ist mit einer undurchlässigen Abdeckung 66 versehen, die die Ecken der empfindlichen Fläche der Zelle bedeckt, so daß eine im wesentlichen dreieckige lichtempfindliche Fläche entsteht. Durch diese Anordnung läßt sich ein größerer Bereich von Schattenbreitenveränderungen erfassen, da die von einem bewegten Schatten abgedeckte Fläche dem nach innen gemessenen Abstand von jeder Ecke der Basis des Dreiecks direkt proportional ist. A modified embodiment of the receiving cell according to FIG. 4th can be used to make it easier to set up the system. This receiving cell 65 is provided with an impermeable cover 66 that covers the corners of the delicate Area of the cell covered so that a substantially triangular light-sensitive Surface arises. This arrangement allows a larger Range of shadow width changes as the area covered by a moving shadow corresponds to that measured inwards Distance from each corner is directly proportional to the base of the triangle.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich leicht den verschiedensten Verwendungszwecken anpassen und ist insbesondere zur gleichzeitigen Überwachung einer großen Anzahl von Einzelfäden geeignet. Dabei überwacht jede Einheit einen Einzelfaden, und sämtliche Einheiten sind an eine gemeinsame Alarmanlage und/oder Aufzeichnungs- und/oder Abschalteinrichtungen angeschlossen, durch die die Zuführung der Fäden zu der betreffenden Maschine unterbrochen wird, wenn Fadenbrüche oder schwerwiegende Fehler auftreten. The device according to the invention can easily be used in a wide variety of ways Customize uses and is particularly useful for simultaneous monitoring suitable for a large number of single threads. Each unit monitors one Single thread, and all units are connected to a common alarm system and / or Recording and / or shutdown devices connected through which the feed the thread to the machine in question is interrupted if thread breaks or serious errors occur.

Claims

Claims: 1. Device for testing and measuring the thickness of threads, wires or the like, in which the shadow images of the test object and one Comparative standards are alternately projected onto a photoelectric converter and the electrical signal generated in this way is a measure of the strength of the test object forms, d a d u r c h g e - indicates that both the test item (5) and the Comparison standard (6) are arranged in a common light beam and the shadow images of the test item and reference standard via an oscillating mirror (17) be thrown onto a photoelectric converter (21), which is a photoelectric effective area (21a), the width of which is transverse to the longitudinal extent of the shadow images is just as large as the distance between the centers of the shadow images of the test object and Comparison standard.

2. Device according to claim 1, characterized in that the photoelectrically effective area of the photoelectric converter (65) has the shape of an isosceles Triangle (65 a), the base of which is equal to the distance between the centers of the shadow images of the test item and reference standard.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the photoelectric converter (21) is in a branch of a bridge circuit (20), which is adjusted so that if the thicknesses of test specimen (5) and Comparison standard (6) is the bridge diagonal to which the display device (27) is connected is, is de-energized.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the output signal of the bridge circuit (20) via a phase-sensitive rectifier (26) is performed, the output variable in the phase position with the movement of the oscillating mirror (17) is synchronized.

Considered publications: German Patent Specifications No. 749 672, 867 757, 871 647, 920 447; German Auslegeschrift No. 1108 480; U.S. Patents No. 2393 631, 2489221, 2 548 755, 2 699 701, 2 841 048, 2 879 405, 2 895 373, 2 896 086, 3017801.