-
"Verfahren zur berührungslosen Messung der Länge rechteckiger Körper
während der Bewegungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur berührungslosen Messung der Länge rechteckiger Körper, die z. B. mittels Transportband
oder Rollgang durch einen Produktionsabschnitt hindurchtran'sportiert werden, wobei
die zu messende Länge der Bewegungsriohtung zugeordnet ist.
-
Es sind Verfahren zur berührungslosen Längenmessung bekannt, bei denen
die Messung durch Abtasten des Meßobjektes durch einen Abtaststrahl parallel zur
Bewegungsrichtung und Auszählen der Zeitdauer des hierbei erzeugten elektrischen
Impulses erfolgt. Sind aber die Kanten der Körper in ihrer Lage zur Bewegungsrichtung
nicht eindeutig, sondern variieren in ihrer Schieflage in bestimmten Grenzen, eo
ergibt sich durch den parallel zur 3ewegungsrichtung laufenden Abtaststrahl ein
Meßfehler. Es ist bekannt, derartige Messungen dadurch zu verbessern, daß mit HilSe
einer Visiereinrichtung der Tastkopf aus der Transportachee in die entsprechende
Schieflage z. 3. durch Fernsehbeobachtung und ernsteuerung gedreht wird, wobei jedoch
ein Stillsetzen des Produktionsgutes unter dem Tastkopf notwendig wird und ein wesentlicher
Zeitverlust entsteht.
-
Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Anordnungen und
ermöglicht die berührungslose Messung der Länge von bewegten Gütern dadurch, daß
der Abtaststrahl statt einer Linie in Bewegungsrichtung einen Kreis mit feststehendem
Mittelpunkt beschreibt, denen Durchmesser größer als der des eingeschriebenen und
kleiner als der des umschriebenen Kreises des zu messenden Rechtecks ist. Dabei
befindet sich der Tastkopf erfindungsgeniäß senkrecht über der Achse der Transporteinrichtung
und der Abtaststrahl beschreibt einen Kreis, so daß das Produktionsgut in
den
Abtaststrahl hineinläuft und dieser Kreisabschnitte aus dem Produktionsgut gewissermaßen
herausschneiden kann. Beim Einlaufen des Produktionsgutes in den Kreis steigt die
Signaldauer von Null auf ein Maximum an bis der Abtaststrahl die zweite Kante des
in den Äbtastkreis hineinlaufenden Gutes berührt. Von diesem Augenblick an wird
das Signal in zwei Teile geteilt. Beide Teile und damit auch ihre Summe streben
zu einem Minimum, bei dem die beiden Unterbrechungszeiten gleich sind0 Aus Kreisdurcnmesser.und
abgetasteten minimalen Kreisabschnitten ist die Sehne, welche die zu messende Dimension
darstellt, aus der halben Summe der Kreisabschnitte errechenbar0 Statt der Verwendung
des Minimums der Bogensumme kann das Verfahren auch durch Auswertung eines Maximums
durchgeführt werden. Da das Maximum im Augenblick der Zweiteilung des Signals eintritt,
ist die Bogenhöhe als gesuchte Dimension errechenbar. Weil sich der eine Bogenteil
des Abtaststrahles auf dem Körper in Transportrichtung und der andere entgegen der
Transportrichtung bewegt, sind die Signale nicht gleich lang. Durch Halbierung der
Summenzeit wird daher der durch die Transportgeschwindigkeit verursachte Meßfehler
eliminiert. Nach dem Durchlaufen des Summenminimums erfolgt eine der Eintrittsphase
spiegelbildliche Austrittsphase des zu messenden Gutes aus dem Abtastkreis.
-
Der Abtastkreisdurchmesser ist auf das zu messende Gut abzustimmB
Die erfinderische Anordnung beruht auf einer notwendigen Zweiteilung des Signals
Bei darüber hinausge1ider Teilung, wie z. B. bei quadratischer Ausbildung des Gutes
sowie bei Lagen des Materials, bei denen der Abtaststrahl nicht durch gegenüberliegen
de Kanten unterbrochen wird, erhält man nicht die gesuchte Dimension.
-
In einer weiteren jusgestaltung der Erfindung wird das Gut durch zwei
Tastköpfe abgetastet, deren Mittelpunktverbindung quer zur Transportachse liegt,
und deren Abtastkrelse auf dem zu messenden Gut in einem Abstand voneinander verlaufen,
sich berühren oder
kreuzen. Wenn beide Abtaststrahlen mit gleicher
Umlaufgeschwindigkeit und gleicher Drehrichtung rotieren, so daß der eine Strahl
mit und der andere gegen die Transportrichtung über das zu messende Gut läuft, so
wird der durch die Transportgeschwindigkeit verursachte Meßfehler, wie bei der Messung
mit nur einem Abt ist kreis größtenteils eliminiert. Voraussetzung, damit der Restfehler
unbedeutend bleibt, ist hierbei, daß die Abtastgeschwindigkeit um wenigstens eine
Zehner-Potenz größer ist als die maximale Bewegungsgeschwindigkeit des zu messenden
Körpers. Das Minimum wird bei Schieflage des zu messenden Gutes von dem einen Abtaststrahl
früher und von dem anderen später erreicht. Diese Minimalwerte werden gespeichert
und aus dem Speicher addiert Da jeder Kreis wesentlich größer als der eingeschriebene
Kreis sein kann, iet extrem schiefliegendes oder quadratisch geformtes Gut ebenso
gut meßbar. Die Auswertung entspricht dem beschriebenen Verfahren mit nur einem
Abtaststrahl.
-
Die einzelnen Verfahrensschritte nach der Erfindung werden anhand
von Figuren näher erläutert.
-
Die Fig. 1 ze schematisch eine mögliche Anordnung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf einem Rollgang befindet sich das in Bewegung
befindliche Gut 2. Die vom Gut 2 ausgehende Strahlung wird über ein im Strahlengang
befindliches rotierendes Flachprisma oder Spiegel 3 einem optisch elektrischen Abtastkopf
4 zugeführt. Eine im Abtastkopf 4 befindliche Foto-Zele registriert Strahlung oder
Unterbrechung der Strahlung nach Gesetzen der Optik. Die Winkelstellung des Flachprismas
oder Spiegels 3 bestimmt dabei den Durchmesser des Abtastkreises.
-
Rig. 2 zeigt eine weitere Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei der das bewegte Gut 2 durch zwei Abtastköpfe 4 und 4' und zugehörige
rotierende Flachprismen oder Spiegel 3 und 5' abgetastet wird. Bei dieser Anordnung
werden die beiden Tastsysgame über nicht gezeigte elektrische Kupplungen drehzahlgleich
gehalten. Wird einem Tastkopf 4 oder 4t und der
darin enthaltenen
Fotozelle die Strahlung des Produktionsgutes 2 - wie beschrieben - zugeführt, so
ergibt sich ein Verlauf der Signalimpulsdauer gemäß einer Kurve nach Fig. 3. Die
Kurve zeigt den zeitlichen Ablauf der halben Summenwerte des Verfahrens mit einem
Meßstrahl und die Zeitwerte eines Meßstrahles des Verfahrens mit zwei Meßstrahlen.
In dieser Kurve ist beim Verfahren mit einem Meßstrahl der gestrichelte Wert der
Bogenmeßwert, dessen Sehne errechnet werden mußb Diese ist dann die zu messende
Dimension. Im Verfahren mit zwei Meßstrahlen ist der gestrichelte Wert des einen
Meßstrahles mit dem entsprechenden Wert des anderen Meßstrahles zu addieren, zu
halbieren und hieraus die Sehne zu errechnen, die dann die zu messende Dimension
darstellt Die notwendige Entnahme des Minimumwertes, seine Speicherung sowiE Berechnung
der Sehne erfolgt durch Rechner.
-
Gibt man gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 49 die von den Abtastgeräten
3, 4 und 3' und 4'einzeln gemessene Signaldauer als Spannungsgröße in analoge Rechner
5 und 5', die zusätzlich die Differenziation mit Differenzierverstärker 6 und 6'durchführen,
erhä-lt man außer der Kurve der Meßwerte nach Fig. 3 auch deren Differenziation
nach Bigo 5 mit 3 Nulldurchgängen, wenn man den Ausgangsnull- und den Endnulldurchgang
nicht mitzähltO Elektronische Zähler 7 und 7'schalten nach zweimaligem Anstieg der
differenzierten, gleichgerichteten Spannung auf Kippverstärker 9 und 9' durch, die
im folgenden Nulldurchgang der differenziertn Spannung elektronische Zähler 10 und
10' freigeben, welche die nicht differenzierte Signaldauer nach Modulation in den
Modulatoren 8 und 8' mit einer festen, den Längenmeßeinheiten zugeordneten Frequenz
als Signaldauer zählen. Speicher 11 und 111 nehmen diese jeweilige Größe auf, Die
in den beiden Speichern 11 und 11' gespeicherten Meßwerte werden einem Analogrechner
12 zugeführt, 'der sie addiert, halbiert und der aus dem ermittelten Bogenstück
die Sehne errechnet. Zweckmäßigerweise wird der Analogrechner nicht die genaue mathematischen
Rechnung durchführen, sondern der Wert des Bogens wird, da der Radius des Abtastkreises
festliegt, durch eine Annäherungsfunktion ermittelt. Das ermittelt te Ergebnis wird
einem Anzeigegerät zugeführt.