DE1273204B

DE1273204B - Optical measuring device

Info

Publication number: DE1273204B
Application number: DEG33686A
Authority: DE
Inventors: William David Cockrell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1960-11-29
Filing date: 1961-11-28
Publication date: 1968-07-18

Description

Optische Meßvorrichtung Die Erfindung betrifft eine optische Meßvorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Breite oder der Breitenschwankung eines länglichen Gegenstandes, z. B. eines kontinuierlich laufenden bandförmigen Gutes, wobei eine Lichtquelle und eine Photozelle auf der einen Seite des bandförmigen Gutes dicht neben den Kanten angeordnet sind, während zwei Lichtreflektoren auf der anderen Seite des bandförmigen Gutes angeordnet sind, so daß der Lichtstrahl aus der Lichtquelle teilweise an der einen Kante des Gegenstandes vorbeigeht, nacheinander an den beiden Lichtreflektoren reflektiert wird, anschließend wiederum teilweise an der anderen Kante des Gegenstands vorbeigeht und sodann auf die Photozelle fällt.Optical measuring device The invention relates to an optical measuring device for continuously measuring the width or the variation in width of an elongated Object, e.g. B. a continuously running belt-shaped good, with a Light source and a photocell on one side of the belt-shaped product tightly are arranged next to the edges, while two light reflectors on the other Side of the band-shaped goods are arranged so that the light beam from the light source partially passes one edge of the object, successively the two Light reflectors is reflected, then again partially on the other Edge of the object passes and then falls on the photocell.

Bei den bekannten Meßvorrichtungen der genannten Art ist der optische Weg des Lichtstrahls so geführt, daß eine ungerade Anzahl von Seitenumkehrungen zwischen den beiden gegenüberliegenden Kanten des zu messenden Gegenstandes erfolgt. Die Seite des Strahles, die von der ersten Kante des Gegenstandes am weitesten weg ist, wird infolge der ungeraden Zahl der Seitenumkehrungen dann die Seite, die der zweiten Kante des Gegenstandes am nächsten liegt, wenn der Strahl diese passiert. Wenn die Achse des Strahles nahe genug zu jeder Kante des Gegenstandes geführt wird unterbricht eine Kante des Gegenstandes den Teil des Strahles auf der einen Seite, und die zweite Kante des zu messenden Gegenstandes schneidet einen weiteren Teil des Strahles auf der anderen Seite ab. Die Änderungen der Breite des an beiden Seiten durch die zwei gegenüberliegenden Kanten beschnittenen Strahles sind auf diese Weise den Änderungen der Breite des Gegenstandes umgekehrt proportional. Eine seitliche Bewegung des Prüfgegenstandes in Richtung parallel zu der zu inessenden Breite ergibt an einer der Kanten des Gegenstandes eine stärkere Versetzung des abgehenden Lichtstrahles, während die andere Kante den Strahl weniger verdeckt, so daß sich eine seitliche Bewegung des Gegenstandes nicht auf dessen Breitenmessung auswirkt. Bei der bekannten Meßvorrichtung passiert der von der Lichtquelle kommende Lichtstrahl einen extrem schmalen Spalt und dann eine Kollimatorlinse, welche den dünnen Lichtstrahl in ein breites paralleles Lichtband umsetzt. Der Grad der Parallelität und damit die Genauigkeit der Einrichtung ist davon abhängig, wie schmal der Blendenspalt gemacht werden kann. Je enger der Spalt ist und sich damit einem Punkt oder einer strichförmigen Quelle nähert, um so paralleler wird der Ausgangsstrahl hinter dem Kollimator sein und damit die Größe der Genauigkeit der Anzeige oder Messung der Einrichtung. Andererseits ist, je enger der Spalt ist, die die Einrichtung durchsetzende Lichtmenge um so kleiner, so daß eine größere Verstärkung und höhere Empfindlichkeit der Anzeigeeinrichtung am Ausgang der Einrichtung benötigt wird. Bei einem sehr schwachen Strahl, der als Ergebnis des sehr schmalen Spaltes erzeugt wird, sind daher komplizierte elektronische Verstärker erforderlich, um ein brauchbares Ausgangssignal zu erhalten. Dies ergibt eine teurere Anlage und größere Störanfälligkeit. Bei der bekannten Einrichtung hat man also die Wahl zwischen zwei Nachteilen. Eine Kompensation zur Erzielung größerer Genauigkeit durch Verengung des Spaltes kann den Strahl so schwächen, daß die Einrichtung nicht arbeiten kann, falls nicht eine umfangreiche Verstärkung in einer Ausgangsstufe vorgenommen wird. In the known measuring devices of the type mentioned, the optical Path of the light beam guided so that an odd number of page reversals takes place between the two opposite edges of the object to be measured. The side of the beam furthest from the first edge of the object is, as a result of the odd number of page reversals, the page that the is closest to the second edge of the object when the beam passes it. When the axis of the beam is brought close enough to each edge of the object one edge of the object interrupts the part of the beam on one side, and the second edge of the object to be measured intersects another part of the beam on the other side. The changes in the width of the on both sides beam clipped by the two opposite edges are in this way inversely proportional to changes in the width of the object. One on the side Movement of the test object in the direction parallel to the width to be measured results at one of the edges of the object a stronger displacement of the outgoing light beam, while the other edge obscures the beam less, so that a lateral Movement of the object does not affect its width measurement. With the well-known The light beam coming from the light source passes an extreme measuring device narrow slit and then a collimator lens, which the thin light beam into a wide parallel light band implemented. The degree of parallelism and thus the accuracy the device depends on how narrow the aperture can be made. The narrower the gap and thus a point or a line-shaped source approaches, the more parallel the output beam will be behind the collimator and hence the size of the accuracy of the display or measurement of the facility. on the other hand is, the narrower the gap, the more so will the amount of light penetrating the device smaller, so that a greater gain and higher sensitivity of the display device is required at the exit of the facility. With a very weak beam, which is called Result of the very narrow gap generated are therefore complicated electronic Amplifier required to get a usable output signal. This gives a more expensive system and greater susceptibility to failure. With the known facility So you have the choice between two disadvantages. A compensation to achieve greater accuracy by narrowing the gap can weaken the beam so that the facility cannot work unless extensive reinforcement in an output stage is made.

Andererseits führt ein Ausweiten des Spaltes, um die Leuchtstärke zu erhöhen, zu Fehlern in der Anfangsstufe der Einrichtung, da die Sammellinse keinen ausreichend parallelen Strahl erzeugen kann.On the other hand, widening the gap leads to the luminosity to increase, to errors in the initial stage of the establishment, since the converging lens does not can generate a sufficiently parallel beam.

Es sind auch Meßgeräte für eine bertihrungslose Breitenmessung von Streifen oder Bändern auf optischer Grundlage bekannt, die zur Vermeidung der genannten Schwierigkeiten mit zwei jeweils einseitig begrenzten Lichtbündeln arbeiten. In diesen Geräten werden die beiden Kanten des Meßgutes von jeweils einem Lichtbündel zusammen auf einen Beobach- tungsschirm oder auf eine mit einer Skala versehenen Mattscheibe projiziert. Entweder wird nun die Lage des Schnittpunktes der beiden projizierten Kantenbilder auf der Mattscheibe beobachtet, um Aufschlüsse über Breitenschwankungen des Meßgutes zu erhalten, oder die beiden Kantenbilder werden auf den Schirm parallel nebeneinander projiziert und ihr Abstand voneinander, teils visuell, teils photoelektrisch, über eine Bestimmung der Lichtintensität ausgemessen. Eine visuelle Beobachtung des Abstandes der Kantenbilder ist für ein automatisches Meßverfahren nicht geeignet, während eine photoelektrische Ausmessung des Abstandes über eine Bestimmung der Lichtintensität bei diesen Geräten auf andere Schwierigkeiten stößt. Da nämlich in diesen Meßeinrichtungen nur die Kantenbilder nebeneinander auf einen Schirm projiziert werden, sind die projizierenden Lichtbündel verhältnismäßig breit. There are also measuring devices for a non-rotating width measurement of Strips or ribbons on an optical basis are known to help avoid the above Difficulties working with two beams of light, each limited on one side. In These devices are the two edges of the material to be measured by a light beam each together on an observation control screen or on one with a Projected screen provided with a scale. Either the position of the intersection is now of the two projected edge images observed on the focusing screen to provide clues to be obtained from fluctuations in the width of the material to be measured, or the two edge images are projected parallel to each other on the screen and their distance from each other, partly visually, partly photoelectrically, measured by determining the light intensity. A visual observation of the distance of the edge images is for an automatic one Measurement method not suitable during a photoelectric measurement of the distance about a determination of the light intensity with these devices to other difficulties bumps. Because in these measuring devices only the edge images next to one another projected onto a screen, the projecting beams of light are proportionate wide.

Auf der einen Seite sind sie von dem Meßgut begrenzt, während die Begrenzung auf der anderen Seite der Bündel durch Elemente eines optischen Systems wie Spiegel, Linsen oder Prismen durchgeführt wird. Ändert sich nun die Breite des Meßgutes, so ände.rt sich auch die Breite der Lichtbündel entsprechend. Da die Bänder aber eine verhältnismäßig große Breite besitzen, wird die eigentliche Meßgröße, nämlich die relative Änderung des Bündelquerschnittes sehr klein; dadurch ist aber die Meßgenauigkeit beschränkt. Eine weitere Schwierigkeit bei diesen Meßeinrichtungen liegt darin, breite Lichtbündel mit homogener Helligkeit herzustellen, was für eine lineare Anzeige des Meßergebnisses außerordentlich wünschenswert ist, da die Meßeinrichtung sonst für eine Änderung der Soll-Breite des Meßgutes umgeeicht werden muß.On the one hand, they are limited by the material to be measured, while the Limitation on the other side of the bundle by elements of an optical system such as mirrors, lenses or prisms. If the width of the Measured good, then the width of the light bundle changes accordingly. Because the tapes but have a relatively large width, the actual measurand will be namely, the relative change in the cross-section of the bundle is very small; but this is the measurement accuracy is limited. Another difficulty with these gauges lies in producing broad bundles of light with homogeneous brightness, what a linear display of the measurement result is extremely desirable because the measuring device otherwise it has to be recalibrated to change the nominal width of the material to be measured.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine optische Meßvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile der bekannten Geräte nicht besitzt und in einfacher Weise an die verschiedenen Breiten des zu messenden Gegenstandes angepaßt werden kann, auch wenn sich die Breite des Meßgegenstandes in einem großen Bereich ändert. The invention is now based on the object of an optical measuring device of the type mentioned to create the aforementioned disadvantages of the known Devices does not own and in a simple manner to the different widths of the too measuring object can be adjusted, even if the width of the measuring object changes in a large area.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Lichtweg zwischen den Kanten des Meßgegenstandes und den beiden Lichtreflektoren je ein Albrechtscher Rhombus angeordnet ist, welche um ihre parallel zum Meßgegenstand verlaufende Symmetrieachse drehbar sind, und daß die Lichtquelle sowie eine ihr zugeordnete Plankonvexlinse sowie die Photozelle mit einer ihr zugeordneten Plankonvexlinse verschiebbar sind, so daß der von der Lichtquelle kommende Lichtstrahl innerhalb eines großen Breitenbereiches des Meßgegenstandes stets auf die eine rhombische Oberfläche des ersten Albrechtschen Rhombus auffällt, diesen axial durchsetzt und die andere rhombische Oberfläche des Rhombus in einer Richtung senkrecht zum Meßgegenstand verläßt sowie nach Durchgang durch die beiden Lichtreflektoren auf die eine rhombische Oberfläche des zweiten Albrechtschen Rhombus fällt, diesen axial durchsetzt und durch die andere rhombische Oberfläche des Rhombus senkrecht zum Meßgegenstand wieder ausfällt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die Meßvorrichtung auch bei einer Änderung der Breite des Meßgegenstandes in einem sehr großen Bereich verwendbar ist und eine sehr hohe Meßgenauigkeit besitzt, so daß unabhängig von seitlichen Verschiebungen des durchlaufenden Meßgutes auch geringfügige Änderungen in den Abmessungen der Breite festgestellt und angezeigt werden. Es können also beim Wechsel des Meßgegenstandes auch stark unterschiedliche Abmessungen von der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung erfaßt werden, wobei die Anpassung an die Größe der Breite nur durch mechanische Drehung bzw. Verschiebung einfacher optischer Glieder erfolgt, so daß eine Umkonstruktion der Einrichtung bei jeder weitgehenden Anderung der Standardmaße des Meßgegenstandes vermieden wird. This object is achieved according to the invention in that in the light path between the edges of the object to be measured and the two light reflectors there is an Albrechtian Rhombus is arranged, which about its axis of symmetry running parallel to the object to be measured are rotatable, and that the light source and a planoconvex lens assigned to it as well as the photocell can be moved with a planoconvex lens assigned to it, so that the light beam coming from the light source is within a wide range of width of the object to be measured always on the one rhombic surface of the first Albrechtian Rhombus is noticeable, this axially interspersed and the other rhombic surface of the Rhombus leaves in a direction perpendicular to the measurement object and after passage through the two light reflectors onto one rhombic surface of the second Albrecht's rhombus falls, this axially interspersed and rhombic by the other Surface of the rhombus fails again perpendicular to the measurement object. By the invention Measures are achieved that the measuring device even with a change in width of the measurement object can be used in a very large area and a very high one Measurement accuracy owns, so that regardless of lateral shifts of the passing through Also found slight changes in the dimensions of the width and are displayed. It can also be strong when changing the object to be measured different dimensions are detected by the measuring device according to the invention, the adjustment to the size of the width only by mechanical rotation or displacement simple optical members takes place, so that a redesign of the device is avoided with any major change in the standard dimensions of the object to be measured.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung, F i g. 1 A und 1 B perspektivische Ansichten des bei F i g. 1 verwendeten Prismaelementes, Fig. 2 A bis 2D schematische Darstellungen des Lichtstrahlquerschnittes bei verschiedenen Arbeitsbedingungen der Meßvorrichtung. The invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment illustrated. 1 shows a schematic representation of the invention optical device, F i g. 1 A and 1 B perspective views of the at F i G. 1 used prism element, Fig. 2A to 2D schematic representations of the Light beam cross-section under different working conditions of the measuring device.

Bei der in F i g. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist an der einen Kante des Meßgegenstand es 11 eine Lichtquelle 12 mit hoher Leuchtstärke angebracht, die einen kräftigen Lichtstrahl über eine Plankonvexlinse 13 auf die Kante des Meßgegenstandes 11 wirft, wobei bei Nennbreite des Meßgegenstandes etwas weniger als die Hälfte des Bereiches der Linse 13 verdunkelt ist. Die Lichtquelle 12 ist so abgedeckt, daß ihre Beleuchtung nur auf die Linse 13 und die eine Kante des Gegenstandes 11 gerichtet ist und nicht die andere Kante des Gegenstandes erreichen kann. Die Plankonvexlinse 13 dient zum Fokussieren des Bildes des Leuchtfadens der Lichtquelle 12 auf eine Linse 16. In the case of the in FIG. 1 illustrated measuring device according to the invention is at one edge of the measurement object 11 is a light source 12 with high luminosity attached, a powerful light beam through a planoconvex lens 13 on the Edge of the measurement object 11 throws, with something at the nominal width of the measurement object less than half of the area of the lens 13 is darkened. The light source 12 is covered so that its illumination only on the lens 13 and one edge of the object 11 is directed and does not reach the other edge of the object can. The planoconvex lens 13 is used to focus the image of the filament of the Light source 12 onto a lens 16.

Nach der Linse 13 und auf der entgegengesetzten Seite de.r Kante des Gegenstandes 11 ist ein Dreikantprismal4 angeordnet, welches den Lichtstrahl, der an der Kante des Gegenstandes 11 vorbeigegangen ist, reflektiert. Das Dreikantprisma ergibt eine totale Reflektion, da die Grundfläche zwei 45°- und einen 900-Winkel hat, wodurch der Lichtstrahl, der durch die Oberfläche der einen Kathetenseite in das Prisma einfällt und von der Oberfläche reflektiert wird, die die Hypotenuse des Dreiecks bildet, um einen 900-Winkel gebrochen wird und durch die zweite Kathetenoberfläche austritt. Der Lichtstrahl verläuft also nach dem Verlassen des Prismas 14 parallel zur Ebene des Meßgegenstandes, d. h. parallel zu der Breite, die gemessen oder geprüft werden soll. Direkt gegenüber dem Prisma 14 ist ein gleiches total reflektierendes Prisma 15 angeordnet, welches noch einmal die gleiche Funktion erfüllt und den Lichtstrahl nochmals um 90" ablenkt. After the lens 13 and on the opposite side of the edge the object 11 is a triangular prism4, which the light beam, that has passed the edge of the object 11 is reflected. The triangular prism results in a total reflection, because the base has two 45 ° and one 900 angles which causes the light beam that passes through the surface of one side of the cathet in the prism is incident and is reflected from the surface containing the hypotenuse of the triangle is broken by a 900 angle and through the second cathetus surface exit. The light beam therefore runs parallel after leaving the prism 14 to the plane of the object to be measured, d. H. parallel to the width being measured or tested shall be. Directly opposite the prism 14 is the same totally reflective one Arranged prism 15, which once again fulfills the same function and the light beam distracts again by 90 ".

Zwischen den Prismen 14 und 15 ist eine korrigierte Bikonvexlinse 16 angeordnet, deren Ebene senkrecht zur Richtung des Verlaufs des Lichtstrahles zwischen den Prismen 14 und 15 steht. Der Lichtstrahl konvergiert von der plankonvexen Linse 13 mit einem Brennpunkt in der bikonvexen Linse 16. Between the prisms 14 and 15 is a corrected biconvex lens 16 arranged, the plane of which is perpendicular to the direction of the course of the light beam is between the prisms 14 and 15. The light beam converges from the plano-convex one Lens 13 with a focal point in the biconvex lens 16.

Die Linse 16 ist so korrigiert, daß alle einfallenden Lichtstrahlen in der gleichen optischen Ebene zusammenlaufen. Weiterhin ist die Brennweite der Linse 16 gleich der halben Entfernung des optischen Weges von der Linse 16 zur einen bzw. anderen Kante des Gegenstandes 11. Auf diese Weise wird das Bild der einen Kante des Gegenstandes 11 auf die andere Kante des Gegenstandes 11 scharf abgebildet. Die Prismen 14 und 15 können ebenso wie die Linse 16 leicht gegeneinander verstellt werden, um zu erreichen, daß das Bild der einen Kante praktisch scharf in der der anderen Kante benachbarten Ebene abgebildet wird.The lens 16 is corrected so that all incident light rays converge in the same optical plane. Furthermore, the focal length is the Lens 16 equals half the distance of the optical path from lens 16 to one or other edge of the object 11. In this way, the image of the one The edge of the object 11 is shown in focus on the other edge of the object 11. the Like the lens 16, prisms 14 and 15 can easily be adjusted relative to one another in order to achieve that the image of one edge is practically sharp in that of the another edge adjacent plane is mapped.

Dicht neben der zweiten Kante des Gegenstandes 11 ist eine zweite Plankonvexlinse 17 angebracht, die die gleiche räumliche Anordnung wie die Linse 13 hat und ein Spiegelbild der Linse 13 an der ersten Kante ist. Die Lichtmenge, die zwischen der einen Kante und dem Bild der anderen Kante hindurchgeht, geht auch durch die Linse 17 hindurch und wird auf eine Fotozelle 18 gebündelt. Die Ausgangsspannung der Fotozelle 18 kann dazu benutzt werden, einen direkten Gleichstromanzeiger oder eine Einrichtung zur Überwachung der Veränderungen des Signaleinfalls auf die Fotozelle 18 zu steuern. Close to the second edge of the object 11 is a second one Plano-convex lens 17 attached, which has the same spatial arrangement as the lens 13 and is a mirror image of lens 13 at the first edge. The amount of light that passes between one edge and the image on the other edge also works through the lens 17 and is focused on a photocell 18. The output voltage the photocell 18 can be used to display a direct current indicator or a device for monitoring the changes in the signal incident on the photocell 18 to control.

Da die Linse 16 ein umgekehrtes Bild der einen Kante des Gegenstandes 11 in der Ebene der anderen Kante des Gegenstandes abbildet, wird die helle Seite des Lichtstrahles am anderen Ende des Gegenstandes 11 durch dessen Kante abgedeckt. Es wird also die eine Seite des Lichtstrahles durch die eine Kante des Gegenstandes 11 abgeschnitten, und die andere Seite des Strahles wird an der anderen Kante des Gegenstandes 11 abgeschnitten, und es ergibt sich nunmehr ein dünner Spalt, den das restliche Licht passiert und durch die Sammellinse 17 auf die Fotozelle 18 fällt. Because the lens 16 produces an inverted image of one edge of the object 11 in the plane of the other edge of the object becomes the light side of the light beam at the other end of the object 11 covered by its edge. So it becomes one side of the light beam through one edge of the object 11 clipped, and the other side of the beam is at the other edge of the Item 11 cut off, and there is now a thin gap, the the rest of the light passes and falls through the converging lens 17 onto the photocell 18.

F i g. 2 A zeigt den Spalt 20 (in der Form eines Schlitzes), der durch die eine Kante des Gegenstandes 11 und dem Bild der anderen Kante gebildet wird. F i g. 2A shows the gap 20 (in the form of a slot), the formed by one edge of the object 11 and the image of the other edge will.

Der Spalt 20 dazwischen ist der wirksame Bereich, durch welchen der Strahl auf die Fotozelle 18 fällt und dabei das optische Ausgangssignal in der Einrichtung erzeugt. Dabei zeigt F i g. 2 A den Spalt 20 bei einem Meßgegenstand mit genauem Sollwert der Breite, wobei der Spalt 20 kleiner als ein tausendstel Zentimeter sein kann.The gap 20 between them is the effective area through which the Beam falls on the photocell 18 and thereby the optical output signal in the device generated. F i g. 2 A the gap 20 in the case of an object to be measured with precise Setpoint the width, with the gap 20 being smaller than a thousandth of a centimeter can.

Fig. 2 B zeigt die Beziehung zwischen der tatsächlichen Kante und der abgebildeten Kante bei einem schmäleren Meßgegenstand, wobei sich ein etwas größerer Spalt 20 ergibt. Fig. 2B shows the relationship between the actual edge and the edge shown in the case of a narrower measurement object, with a slightly larger gap 20 results.

F i g. 2 C zeigt die Abhängigkeit der Kanten für den Fall, daß die Breitenabmessung des Meßgegenstandes 11 größer geworden ist, wodurch sich der Spalt 20 verengt hat. F i g. 2 C shows the dependence of the edges in the event that the Width dimension of the measurement object 11 has become larger, whereby the gap 20 has narrowed.

Während die F i g. 2 B und 2 C die Auswirkungen von Änderungen in der Breite des Meßgegenstandes zeigen, ist in F i g. 2D das Ergebnis bei einer Verschiebung des Meßgegenstandes, jedoch bei gleichbleibender Sollbreite dargestellt. Hierbei bewegt sich nicht nur die tatsächliche eine Kante hinauf, da ja der gesamte Prüfgegenstand sich z. B. hinaufbewegt, sondern auch das Bild der anderen Kante folgt der ersten Kante und bewegt sich ebenfalls nach oben. While the F i g. 2 B and 2 C the effects of changes in show the width of the measurement object is shown in FIG. 2D the result of a shift of the object to be measured, but shown with the same nominal width. Here Not only does the actual one move up an edge, as the entire test object does z. B. moved up, but also the image of the other edge follows the first Edge and also moves upwards.

Um zu sichern, daß sowohl die Länge als auch die Breite des Spaltes 20 sich nicht durch eine Auf- und Abbewegung des Gegenstandes 11 verändern, kann es wünschenswert sein, die Seiten der Linsen 13 in senkrechter Richtung zu der Bandkante im Bereich, in welchem der Gegenstand sich auf- und abbewegen kann, abzudecken.To ensure that both the length and the width of the gap 20 cannot change by moving the object 11 up and down it may be desirable to have the sides of the lenses 13 in a direction perpendicular to the belt edge to cover in the area in which the object can move up and down.

Das der Photozelle nachgeschaltete Anzeigeinstrument wird entweder so geeicht, daß die Breitenänderungen des Prüfgegenstandes direkt abgelesen werden können, oder daß die wirkliche Breite des Meßgegenstandes erfaßt wird. The display instrument downstream of the photocell is either calibrated in such a way that the changes in width of the test object can be read directly can, or that the real width of the object to be measured is detected.

Die einzelnen optischen Elemente der Meßvorrichtung sind auf einem geeigneten mechanischen Chassis aufgebaut und mit einer Abdeckung versehen, wobei die Linse 16 so in dem gesamtoptischen System eingebaut ist, daß sie eine arbeitsmäßige Beweglichkeit erlaubt. Die Linse 16 kann z. B. in einem Zahnstangentrieb gelagert sein, so daß sie in einer Richtung quer zur Richtung des hindurchlaufenden Lichtstrahles zwischen den Prismen 14 und 15 verschoben werden kann. Dadurch kann, wenn das Sollmaß des Meßgegenstandes geringfügig geändert wird, die Einrichtung ohne eine Anderung in dem System nur durch die Bewegung der Linse 16 so angepaßt werden, daß das Anzeigeinstrument stets den gleichen Wert anzeigt. The individual optical elements of the measuring device are on one suitable mechanical chassis and provided with a cover, wherein the lens 16 is so built into the overall optical system that it is an operational Mobility allowed. The lens 16 can e.g. B. stored in a rack and pinion drive be so that they are in a direction transverse to the direction of the light beam passing through can be moved between the prisms 14 and 15. This allows when the nominal size of the measurement object is changed slightly, the device without a change in the system can only be adjusted by the movement of the lens 16 so that the indicating instrument always shows the same value.

Wenn jedoch mit der Meßvorrichtung auch Gegenstände geprüft werden sollen, deren Breitenabmessung einem häufigen und starken Wechsel unterliegt, so ist erfindungsgemäß die Anordnung weiterer optischer Glieder im Strahlengang erforderlich. In diesem Fall ist im Strahlengang zwischen dem Meßgegenstand 11 und den Prismen 14 bzw. 15 ein Satz von Prismen 21 und 22 angeordnet. If, however, objects are also checked with the measuring device whose width dimension is subject to frequent and strong changes, so the arrangement of further optical elements in the beam path is required according to the invention. In this case there is in the beam path between the measurement object 11 and the prisms 14 and 15, respectively, a set of prisms 21 and 22 are arranged.

F i g. 1 A zeigt das Prisma 21, welches vier Seitenflächen und zwei Grundflächen hat, die zu den vier Seitenflächen nicht senkrecht stehen, sondern dazu einen Winkel von 45" bilden. Der Lichtstrahl 23, welcher in eine Seitenfläche des Prismas 21 am oberen Ende eintritt und an dem oberen Ende des Prismas durch totale Reflektion an der Grundfläche 24 des Prismas reflektiert wird, wird von dieser Grundfläche abgelenkt und verläuft in dem Prisma 21 nach unten parallel zu dessen Längsachse. An der anderen Grundfläche 25 (parallel zur Grundfläche 24) des Prismas wird der Strahl 23 wieder um einen Winkel von 90" abgelenkt und verläßt das Prisma 21 durch den unteren Teil der Seitenfläche gegenüber der Eintrittsoberfläche parallel und in gleicher Richtung zur Richtung, in welcher der Strahl eingetreten ist. F i g. 1 A shows the prism 21, which has four side faces and two Has base areas that are not perpendicular to the four side surfaces, but rather to form an angle of 45 ". The light beam 23, which in a side surface of the prism 21 enters at the upper end and through at the upper end of the prism total reflection on the base surface 24 of the prism is reflected by this Base deflected and runs in the prism 21 downwards parallel to the latter Longitudinal axis. On the other base surface 25 (parallel to base surface 24) of the prism the beam 23 is again deflected by an angle of 90 "and leaves the prism 21 through the lower part of the side surface opposite the entry surface parallel and in the same direction as the direction in which the ray entered.

F i g. 1B zeigt eine etwas andere Ausführungsform des Prismas 21, wobei jedoch ebenfalls der austretende Lichtstrahl parallel zu seiner Eingangsrichtung verläuft. Das Prisma 21 ist bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung mit seiner Längsachse parallel zu der Breiteausdehnung des Gegenstandes 11 angeordnet und so eingestellt, daß ein Lichtstrahl, der die eine Kante des Gegenstandes 11 passiert, auf die Grundfläche 24 des Prismas 21 trifft. F i g. 1B shows a somewhat different embodiment of the prism 21, however, the exiting light beam is also parallel to its input direction runs. The prism 21 is in the measuring device according to the invention with his Longitudinal axis arranged parallel to the breadth of the object 11 and so adjusted so that a light beam which passes one edge of the object 11, hits the base 24 of the prism 21.

Der zweiten Kante des Meßgegenstandes ist ein entsprechendes gleiches Prisma 22 in gleicher Weise zugeordnet. Der Lichtstrahl passiert wiederum die eine Kante des Gegenstandes 11, wird durch die Grundfläche 24 des Prismas 21 von seinem ursprünglichen Weg abgelenkt, so daß er parallel zu dem Gegenstand 11 verläuft, und wird am anderen Ende des Prismas 21 nochmals abgelenkt, so daß er parallel zu seiner ursprünglichen Richtung austritt und dabei in das Prisma 14 in genau der gleichen Weise eintritt wie in der Anordnung der Fig. 1. Das Prisma 22 hat die umgekehrte Arbeitsweise, bezogen auf die andere Kante des Meßgegenstandes, wenn der Strahl aus dem Prisma 15 austritt.The second edge of the object to be measured is a corresponding one Prism 22 assigned in the same way. The light beam in turn passes one Edge of the object 11 is through the base 24 of the prism 21 of his original path deflected so that it runs parallel to object 11, and is deflected again at the other end of the prism 21 so that it is parallel to exits its original direction while in the prism 14 in exactly the occurs in the same manner as in the arrangement of FIG. 1. The prism 22 has the reverse Mode of operation related to the other edge of the object to be measured when the beam emerges from the prism 15.

Bei Anderung der Sollbreite des zu messenden Gegenstandes 11 kann die Meßeinrichtung einfach und schnell angepaßt werden, was durch Drehung beider Prismen 21 und 22 erreicht wird. Dabei muß, falls eines der Prismen 21 bzw. 22 im Uhrzeigersinn gedreht wird, das andere Prisma 22 im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Diese Drehung dient dem Nachführen der Grundflächen 24 und 27, so daß die beiden Kanten des Meßgegenstandes entsprechend auf sie ausgerichtet sind. Außerdem muß zu der Drehung der Prismen 21 und 22 eine entsprechende Verschiebung der Lichtquelle 12 und der Fotozelle 18 erfolgen, da die Lichtquelle 12 genau auf die Grundfläche 24 ausgerichtet bleiben muß, während die Fotozelle 18 zu der Grundfläche 27 des unteren Prismas 22 ausgerichtet bleiben muß. Durch geeignete Maßnahmen kann eine gleichzeitige Bewegung der Lichtquelle 12 und der Linse 13 in Verbindung mit einer Drehung des Prismas 21 erfolgen, um einen richtig ausgerichteten optischen Strahlengang zu erhalten, während das gleiche auch für die Fotozelle 18 und die Linse 17 gegenüber dem Prisma 22 gilt. When changing the nominal width of the object to be measured 11 can the measuring device can be easily and quickly adjusted, which can be achieved by rotating both Prisms 21 and 22 is achieved. In this case, if one of the prisms 21 or 22 im Is rotated clockwise, the other prism 22 counterclockwise turned will. This rotation is used to track the base surfaces 24 and 27, so that the both edges of the object to be measured are appropriately aligned with them. aside from that must for the rotation of the prisms 21 and 22 a corresponding shift of the light source 12 and the photocell 18 take place, since the light source 12 is exactly on the base 24 must remain aligned, while the photocell 18 to the base 27 of the lower prism 22 must remain aligned. By taking suitable measures, a simultaneous movement of the light source 12 and the lens 13 in conjunction with a Rotation of the prism 21 takes place around a properly aligned optical beam path while the same also for the photocell 18 and the lens 17 opposite the prism 22 applies.

Die Prismen 14 und 15 sowie die Linse 16 bleiben hierbei unverändert stehen. Durch die zusätzlichen optischen Umlenkvorrichtungen kann auf die angegebene Weise die Länge des optischen Weges von einer Kante des Meßgegenstandes zur anderen unabhängig von der jeweiligen Bandbreite des Meßgegenstandes konstant gehalten werden.The prisms 14 and 15 and the lens 16 remain unchanged stand. Due to the additional optical deflection devices, the specified Way the length of the optical path from one edge of the measurement object to the other be kept constant regardless of the respective bandwidth of the measurement object.

Claims

Claim: Optical measuring device for continuous measurement the width or the variation in width of a longer object, e.g. B. one continuously running belt-shaped goods, with a light source and a photocell on the one side of the band-shaped material are arranged close to the edges, while two light reflectors are arranged on the other side of the strip-shaped item, so that the -Light beam from the light source partially on one edge of the object passes, is reflected successively on the two light reflectors, then again partially passes the other edge of the object and then up the photocell falls, characterized in that in the light path between the edges of the object to be measured (11) and the two light reflectors (14, 15) each have an Albrechtian Rhombus (21 or 22) is arranged, which around their parallel to the measurement object (11) extending axis of symmetry are rotatable, and that the light source (12) and one its associated planoconvex lens (13) and the photocell (18) with one associated with it Plano-convex lens (17) are displaceable, so that the coming from the light source (12) Light beam always on within a large width range of the measurement object the one rhombic surface (24) of the first Albrecht's rhombus (21) is noticeable, this axially penetrates and the other rhombic surface (25) of the rhombus (21) in a direction perpendicular to the measurement object (11) and after passage through the two light reflectors (14, 15) onto the one rhombic surface (26) of the second Albrechtian rhombus (22) falls, penetrates this axially and through the other rhombic surface (27) of the rhombus (22) perpendicular to the object to be measured (11) fails again.

Documents considered: German Patent No. 928 200; German Auslegeschriften No. 1072394,1048035; U.S. Patent No. 2237 811, 2,670,651.