DE1276337B

DE1276337B - Device for the contactless determination of the dimensions of transparent objects

Info

Publication number: DE1276337B
Application number: DE1963ST021319
Authority: DE
Inventors: Dr Harald Straubel
Original assignee: HARALD STRAUBEL DR; Battelle Institut eV
Current assignee: HARALD STRAUBEL DR; Battelle Institut eV
Priority date: 1963-11-13
Filing date: 1963-11-13
Publication date: 1968-08-29

Description

Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Abmessung durchsichtiger Gegenstände Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Abmessung durchsichtiger Gegenstände mittels Wärmestrahlen durch Abbildung auf einem mit wärmeempfindlichen Fotozellen versehenen Schirm, wobei der zu messende Gegenstand für Wärmestrahlen undurchlässig ist.Device for the non-contact determination of the dimensions more transparent Objects The invention relates to a device for contactless determination the dimension of transparent objects by means of heat rays through imaging a screen provided with heat-sensitive photocells, the one to be measured Object is impermeable to heat rays.

In der deutschen Auslegeschrift 1 153 541 ist eine Vorrichtung zum Messen des Außendurchmessers von Glasrohren beschrieben, die mit Strahlen arbeitet, für die Glas undurchlässig ist. Es sind dort keine Vorkehrungen getroffen, um die auf eine Fotozelle einfallende Strahlungsmenge in irgendeiner Weise zu begrenzen. Die bei dieser Vorrichtung verwendete UV-Strahlung gelangt über eine Linse, einen Filter, dem zu vermessenden Gegenstand und eine weitere Linse zur Fotozelle, So erfolgt also eine reine Schattenprojektion des zu vermessenden Gegenstandes, wobei ein erheblicher Strahlungsanteil neben dem Schatten auf die Fotozelle auftritt. Die Folge davon ist, daß mit der bekannten Vorrichtung eine genaue Vermessung unmöglich ist, weil sich geringe Veränderungen des zu vermessenden Gegenstandes nur sehr gering auf die gesamte einfallende Strahlungsmenge auswirken. Für Präzisionsmessungen ist also die Vorrichtung und das Verfahren nach der Vorveröffentlichung praktisch nicht geeignet. In the German Auslegeschrift 1 153 541 is a device for Measuring the outside diameter of glass tubes described, which works with rays, to which glass is impermeable. There are no precautions taken to prevent the limit the amount of radiation incident on a photocell in any way. The UV radiation used in this device passes through a lens, a Filter, the object to be measured and another lens for the photocell, so there is therefore a pure shadow projection of the object to be measured, with a considerable proportion of radiation occurs in addition to the shadow on the photocell. The consequence of this is that an accurate measurement is impossible with the known device is because small changes in the object to be measured are very small affect the total amount of incident radiation. For precision measurements is so the device and the method according to the prior publication practically not suitable.

Es ist weiterhin bekannt, einen undurchsichtigen Körper dadurch zu vermessen, daß man ihn zusammen mit einer vor oder hinter ihm angeordneten Sollschablone auf einem Bildschirm abbildet. Dabei entwirft die Sollschablone ein helles Bild des Körpers mit seinem Sollumriß. Entlang dieses Umrisses sind im Bildschirm Fotozellen angeordnet. Hat der Körper die vorgeschriebenen Abmessungen, dann deckt sein Schatten das von der Schablone entworfene Bild genau und vollkommen ab. Die Fotozellen bleiben daher unbelichtet. It is also known to create an opaque body as a result measured that you can put it together with a target template arranged in front of or behind it images on a screen. The target template creates a bright picture of the body with its intended outline. There are photocells along this outline in the screen arranged. If the body has the prescribed dimensions, then its shadow covers accurately and perfectly reproduces the image created by the template. The photocells remain therefore unexposed.

Bei Minus-Abweichungen hingegen bleibt zwischen dem Körperschatten und dem Schablonenbild ein belichteter Spalt frei. Infolgedessen werden die Fotozellen belichtet und geben ein Signal ab, das zu weiteren Steuerungen ausgenutzt werden kann. Will man mit einer derartigen Anordnung auch etwaige Plus-Abweichungen des Gegenstandes messen, so muß man den Abbildungsmaßstab verändern, indem man beispielsweise die Schablone so verschiebt, daß sie ein um die zulässige Plus-Abweichung größeres Bild des Körpers entwirft. Die Plus-Abweichungen machen sich dann als Abdeckung des an sich zwischen dem Körperschatten und dem neuen Schablonenbild verbleibenden Soll-Lichtspaltes bemerkbar. In the case of minus deviations, however, remains between the body shadow and the stencil image clears an exposed gap. As a result, the photocells exposed and emit a signal that can be used for further controls can. If you want to include any positive deviations in the Measure the object, you have to change the image scale by, for example shifts the template so that it is larger by the permissible plus deviation Image of the body designs. The plus deviations then act as a cover of what remains between the body shadow and the new template image Target light gap noticeable.

Die bekannte optische Abtastung vereinigt ein berührungsloses Verfahren mit großer Meßgeschwindigkeit, wenn man sich auf die Feststellung nur einer Abweichung, d. h. Plus- oder Minus-Abweichung, beschränkt. Bei der Kontrolle der beiden möglichen Abweichungen wird das Meßverfahren durch die notwendige Verschiebung der Schablone bereits mit einer gewissen Trägheit belastet. Verwendet man zur Kontrolle der beiden möglichen Abweichungen zwei verschiedene Abbildungssysteme, dann ist ein größerer Aufwand erforderlich. Die bekannte optische Abtastung ist aber überhaupt nicht mehr anwendbar, wenn durchsichtige Gegenstände aus Glas oder einem entsprechenden Kunststoff gemessen werden sollen, da diese keine eindeutigen Schatten werfen. The known optical scanning combines a contactless method with high measuring speed, if one is looking to find only one deviation, d. H. Plus or minus deviation, limited. In checking the two possible The measuring process will deviate from the necessary shifting of the template already burdened with a certain indolence. Used to control the two possible deviations two different imaging systems, then a larger one Effort required. The well-known optical scanning is no longer at all applicable when transparent objects made of glass or a corresponding plastic should be measured, as these do not cast a clear shadow.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der durchsichtige Gegenstand mit solchen Wärmestrahlen, für die er nur im geringen Maß oder gar nicht durchlässig ist, das sind im wesentlichen Wärmestrahlen mit einer Wellenlänge ab etwa 2,5 ist, zusammen mit einer Soll-Schablone auf einem Schirm abgebildet wird, wobei neben einer Minus-Abweichung auch sofort eine Plus-Abweichung des Gegenstandes vom Sollwert festgestellt werden kann, ohne daß die Schablone um einen ganz bestimmten Bereich verschoben werden muß. The invention is based on the object of providing a device of To create the type mentioned at the beginning, in which the transparent object with such Heat rays for which it is only permeable to a small extent or not at all, that are essentially heat rays with a wavelength from about 2.5 is mapped with a target template on a screen, in addition to a minus deviation a positive deviation of the object from the target value can also be determined immediately can be moved without moving the stencil by a specific area got to.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlenbündel zwei unterschiedliche Spektralbereiche aufweist und vor dem Gegenstand eine an sich bekannte Schablone zur Festlegung der zulässigen Minimalgröße sowie hinter dem Gegenstand eine Schablone zur Festlegung der zulässigen Maximalgröße des zu messenden Gegenstandes angeordnet ist, von denen die eine Schablone nur für einen der beiden Spektralbereiche und die andere Schablone nur für den anderen Spektralbereich undurchlässig ist. According to the invention, this object is achieved in that the Radiation source outgoing beam two different spectral ranges has and in front of the object a known template for defining the permissible minimum size as well as a template behind the object to determine the maximum permissible size of the object to be measured is arranged, of which one template only for one of the two spectral ranges and the other template only is opaque to the other spectral range.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß durchsichtige Gegenstände aus Glas oder Kunststoff in einwandfreier Weise berührungslos vermessen werden können, wobei auf dem Bildschirm ein scharfkantiger Schatten erzeugt wird und sowohl eine Minus-Abweichung als auch eine Plus-Abweichung des zu vermessenden Gegenstandes vom Sollwert schnell und genau festgestellt werden kann, ohne daß eine Veränderung an den Schablonen vorgenommen werden muß. The measures according to the invention ensure that transparent Measure objects made of glass or plastic in an impeccable manner without contact can be created, creating a sharp shadow on the screen and both a minus deviation and a plus deviation of the one to be measured Object can be determined quickly and accurately from the setpoint without a Changes to the templates must be made.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines schematischen Ausführungsbeispiels veranschaulicht. The invention is shown in the drawing on the basis of a schematic exemplary embodiment illustrated.

Zwischen einem Schirm 1 und einer Strahlungsquelle 2 für Wärmestrahlen sind eine Schablone 3 und eine Schablone 4 angeordnet, wobei zwischen den beiden Schablonen 3 und 4 ein zu venuessender, durchsichtiger Gegenstand 5 vorgesehen ist. Der Schirm 1 weist mindestens im Bereich des Umfangs der zu erwartenden Abbildung des Gegenstandes wärmeempfindliche Fotozellen 14 auf. Between a screen 1 and a radiation source 2 for heat rays a template 3 and a template 4 are arranged, with between the two Templates 3 and 4 a transparent object 5 to be used is provided. The screen 1 has at least in the area of the circumference of the image to be expected of the object heat-sensitive photocells 14.

Zum besseren Verständnis der dargestellten Vorrichtung sei vorausgesetzt, daß der zu vermessende Gegenstand 5 und dementsprechend auch die Öffnungen der Schablonen 3 und 4 kreisrund sind. Weiterhin sei erwähnt, daß die beiden Schablonen 3 und 4 nach ihrer Justierung ortsfest angeordnet sind und daß die zu vermessenden Gegenstände 5 immer an der gleichen Stelle 10 zwischen der Strahlungsquelle 2 und dem Schirm 1 in den Strahlengang eingebracht werden. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist dann wie folgt: Die Schablone 3 dient zur Bestimmung der zulässigen Minimalgröße des zu vermessenden durchsichtigen Gegenstandes 5. Sie läßt auf den Schirm 1 ein Wärmestrahlenbündel 6 auftreffen. Wird nun an der Stelle 10 der durchsichtige Gegenstand 5 in das Wärmestrahlenbündel 6 eingebracht, so darf keine Wärmestrahlung auf den Schirm 1 auftreffen. Dies ist der Fall, wenn der Gegenstand 5 eine Kontur 7 oder eine größere Kontur, z. B. eine Kontur 8, aufweist. Ist der Gegenstand 5 jedoch kleiner, d. h. wenn er z. B. eine Kontur 9 aufweist, so gelangt auf einer kreisringförmigen Fläche 11 Wärmestrahlung auf den Schirm 1 und läßt in den Fotozellen 14 einen Strom fließen, welcher anzeigt, daß der vermessene Gegenstand 5 zu klein ausgefallen ist und daß es sich mithin um Ausschuß handelt. For a better understanding of the device shown, it is assumed that that the object to be measured 5 and accordingly also the openings of the templates 3 and 4 are circular. It should also be mentioned that the two templates 3 and 4 are arranged stationary after their adjustment and that the objects to be measured 5 always at the same point 10 between the radiation source 2 and the screen 1 can be introduced into the beam path. The operation of the device is then as follows: The template 3 is used to determine the minimum permissible size of the transparent object 5 to be measured Strike the bundle of heat rays 6. Now becomes the transparent object at point 10 5 introduced into the bundle of heat rays 6, so no heat radiation may be on the Strike screen 1. This is the case when the object 5 has a contour 7 or a larger contour, e.g. B. has a contour 8. However, if the item is 5 smaller, d. H. if he z. B. has a contour 9, it arrives at a circular ring-shaped Surface 11 radiates heat onto the screen 1 and lets in the photocells 14 a current flow, which indicates that the measured object 5 has turned out to be too small and that it is therefore a committee.

Ist nun festgestellt worden, daß der Gegenstand 5 die zulässige Minimalgröße nicht unterschritten hat, muß noch überprüft werden, ob er eine zulässige Maximalgröße nicht überschreitet. Dazu wird von der Lichtquelle 2 eine zweite Wärmestrahlung ausgesendet, für die die Schablone 3 durchlässig, die Schablone 4 zur Bestimmung der zulässigen Maximalgröße des Gegenstandes 5 jedoch undurchlässig ist. Has it now been determined that the object 5 is the minimum allowable size has not fallen below, it must still be checked whether it is a permissible maximum size does not exceed. For this purpose, a second thermal radiation is emitted from the light source 2 sent out for which the template 3 is permeable, the template 4 for determination However, the maximum permissible size of the object 5 is impermeable.

Aus diese Weise trifft ein Strahlenbündel 12 auf den Schirm 1 auf, welches die zulässige Maximalgröße des zu vermessenden Gegenstandes 5 angibt. Bewegt sich demnach der Umfang des Gegenstandes 5 in der zulässigen Größe zwischen den Konturen 7 und 8, so trifft Wärmestrahlung auf einer kreisringförmigen Fläche 13 auf dem Schirm 1 auf. Der dadurch in den Fotozellen 14 fließende Strom zeigt dann an, daß der Gegenstand 5 die zulässige Maximalgröße nicht überschreitet. Ist er jedoch größer, als dies durch die Kontur 8 angedeutet ist, so gelangt keine Wärmestrahlung auf den Schirm, Der deshalb fehlende Stromfluß in den Fotozellen 14 zeigt an, daß der Gegenstand 5 die zulässige Maximalgröße überschreitet und aus der weiteren Produktion ausgeschieden werden muß.In this way, a bundle of rays 12 hits the screen 1, which indicates the maximum permissible size of the object 5 to be measured. Emotional Accordingly, the scope of the object 5 in the permissible size between the Contours 7 and 8, thermal radiation strikes a circular surface 13 on screen 1. The result in the Photocells 14 then shows flowing current indicates that the object 5 does not exceed the maximum permissible size. Is he but larger than indicated by the contour 8, no thermal radiation arrives on the screen, The lack of current flow in the photocells 14 therefore indicates that the item 5 exceeds the maximum permitted size and from further production must be eliminated.

Die Schablonen 3 und 4 erzeugen zusammen mit dem Gegenstand 5 lediglich sehr schmale Strahlungsringe auf dem mit wärmeempfindlichen Fotozellen belegten Schirm 1, so daß eine Abweichung des Gegenstandes von seinem Sollmaß bereits eine ganz erhebliche Abweichung der einfallenden Strahlungsmenge auf dem Schirm bewirkt und dadurch eine exakte Messung möglich ist. The templates 3 and 4, together with the object 5, only produce very narrow radiation rings on the covered with heat-sensitive photocells Screen 1, so that a deviation of the object from its nominal size is already a causes a very considerable deviation in the amount of incident radiation on the screen and thereby an exact measurement is possible.

Es können beispielsweise aus dem Strahlungsspektrum der Lichtquelle2 durch Vorschalten verschiedener Filter jeweils zwei unterschiedliche Spektralbereiche ausgefiltert werden und für die vor dem Gegenstand 5 angeordnete Schablone 3 ein solcher Werkstoff gewählt werden, daß die Schablone 3 nur für einen der beiden ausgefilterten Spektralbereiche durchlässig, für den anderen aber undurchlässig ist. For example, from the radiation spectrum of the light source2 by connecting different filters in front of each other two different spectral ranges be filtered out and for the template 3 arranged in front of the object 5 such a material can be selected that the template 3 is filtered out only for one of the two Spectral ranges permeable, but impermeable to the other.

In den modernen Kunststoffen hat man derartige Werkstoffe mit relativ schmalen, scharfen Absorptionsbanden durchaus zur Verfügung.In modern plastics one has such materials with relative narrow, sharp absorption bands are definitely available.

An Stelle einer Wärmequelle mit zwei verschiedenen Filtern kann man natürlich auch zwei Wärmequellen mit einem unterschiedlichen Emissionsspektrum verwenden. Instead of a heat source with two different filters, you can Of course, you can also use two heat sources with a different emission spectrum.

Claims

Device for the contactless determination of the dimensions transparent objects by means of heat rays by imaging on a with heat-sensitive Photocell equipped screen, whereby the object to be measured for heat rays is impermeable, d u r c h characterized that that of the radiation source (2) outgoing beam has two different spectral ranges and in front of the object (5) a known template (3) for determining the permissible Minimum size and behind the object (5) a template (4) to determine the permissible maximum size of the object to be measured (5) is arranged, of which one template (3) only for one of the two spectral ranges and the other Template (4) is only impermeable to the other spectral range.

Considered publications: German Patent Specifications No. 603 117, 808 889, 964 272; German Auslegeschriften No. 1 075 323, 1153541; Austrian U.S. Patent No. 206,190; French Patent No. 1,021,769; British patent specification No. 760 755; U.S. Patent Nos. 2,474,906, 2,659,823; VDI magazine from June 1, 1953, p. 479.