DE1448488B2

DE1448488B2 -

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Publication number: DE1448488B2
Application number: DE19641448488
Authority: DE
Priority date: 1964-08-21
Filing date: 1964-08-21
Publication date: 1969-09-04
Also published as: DE1448488A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- der kleineren Seiten rechteckiger Körper, wobei diese richtung zur berührungslosen Messung der Länge kleinere Seite etwa parallel zur Transportrichtung eines selbststrahlenden oder beleuchteten rechtecki- verläuft. Vorteilhaft befindet sich dabei der Tastkopf gen Körpers während dessen Bewegung über einen senkrecht über der Achse der Transporteinrichtung. Rollgang od. dgl., wobei senkrecht über dem Roll- 5 Der Abtaststrahl beschreibt einen Kreis, wobei der gang ein oder mehrere lichtelektrische Abtastgeräte rechteckige Körper mit seiner breiteren Seite in den angeordnet sind. Abtaststrahl hineinläuft und dieser gewissermaßen

Es sind bereits Verfahren zur berührungslosen Kreisabschnitte aus ihm herausschneiden kann. Beim Längenmessung, insbesondere von Walzgut, bekannt, Überstreichen des rechteckigen Gutes durch den Tastbei denen die Messung mittels einer Fernsehkamera io kreis wird in dem Tastkopf ein Signal erzeugt, dessen erfolgt. Hierbei muß die Kamera bei schrägliegendem Dauer von der Umlaufgeschwindigkeit des Tastkrei-Meßgut zur Vermeidung von Meßfehlern so gedreht ses und von der Länge des Kreisbogenabschnittes, werden, daß die Zeilen senkrecht zur zu messenden der auf dem rechteckigen Gut verläuft, abhängt. Die Länge verlaufen. Die Längen werden dann durch Signaldauer steigt beim Einlaufen des rechteckigen Auszählen der Zeilen bestimmt, über die sich das 15 Körpers in den Tastkreis von Null auf ein Maximum Bild des, zu messenden Gegenstandes erstreckt. Die an, bis der Abtaststrahl die zweite Kante des in den zur Durchführung der Messung erforderliche Justie- Abtastkreis hineinlaufenden Gutes berührt. Von dierung der gesamten Kamera ist umständlich und dar- sem Augenblick an wird das Signal in zwei Teile über hinaus zeitaufwendig und erlaubt daher nicht geteilt. Beide Teile und damit auch ihre Summe stredie Messung auf einem Rollgang durchlaufenden 20 ben zu einem Minimum, bei dem die beiden Unterschrägliegenden Gutes. brechungszeiten gleich sind. Aus Kreisdurchmesser

Ein anderes bekanntes Meßverfahren mit Fernseh- und abgetasteten minimalen Kreisabschnitten ist die kamera benutzt nicht die Anzahl der Zeilen, sondern Sehne, welche die zu messende Dimension darstellt, die Abtastdauer einer Zeile, die hier parallel zur zu aus der halben Summe der Kreisabschnitte errechenmessenden Länge liegt, für die Messung. Auch hier- as bar.

bei ist eine definierte Lage des Abtaststrahles, nämlich Statt der Verwendung des Minimums der Bogen-

parallel zur zu messenden Länge, erforderlich. summe kann das Verfahren auch durch Auswertung

Es ist ferner auch bekannt, die Oberfläche eines eines Maximums durchgeführt werden. Da das Maxi-Holzkörpers zur Kontrolle der Güte der Oberfläche mum im Augenblick der Zweiteilung des Signals einkreisförmig abzutasten. 30 tritt, ist die Bogenhöhe als gesuchte Dimension

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht errechenbar. Weil sich der eine Bogenteil des Abtastdie Aufgabe der Erfindung darin, ein Meßverfahren Strahles auf dem Körper in Transportrichtung und bzw. eine Vorrichtung der obigen Gattung zu schaf- der andere entgegen der Transportrichtung bewegt, fen, durch das auch die Länge eines in Schieflage sind die Signale nicht gleich lang. Durch Halbierung über einen Rollgang od. dgl. bewegten rechteckigen 35 der Summenzeit wird daher der durch die Transport-Körpers während des Durchlaufs unter den Abtast- geschwindigkeit verursachte Meßfehler eliminiert, strahlen gemessen werden kann. , Nach dem Durchlaufen des Summenminimums erfolgt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch eine der Eintrittsphase spiegelbildliche Austrittsphase gelöst, daß der Abtaststrahl der lichtelektrischen Ab- des zu messenden Gutes aus dem Abtastkreis,
tastgeräte kontinuierlich und mit relativ zur Bewe- 40 Das Verfahren mit nur einem Tastkreis eignet sich gungsgeschwindigkeit des zu messenden Körpers gro- nur zur Messung der kürzeren, parallel zur Beweßer Abtastgeschwindigkeit einen Kreis mit feststehen- gungsrichtung liegenden Seiten rechteckiger Körper, dem Mittelpunkt beschreibt, dessen Durchmesser da sonst das notwendige Schneiden nur der nicht zu größer ist als die Länge der zu messenden Seite des messenden Seiten des rechteckigen Körpers durch rechteckigen Körpers, jedoch bei dessen Durchlauf 45 den Tastkreis nicht erreicht wird.
durch den rotierenden Abtaststrahl zum Zeitpunkt Zur Messung sowohl der kürzeren als auch der

der Messung nur die beiden nicht zu messenden Seiten längeren Seiten eines rechteckigen Körpers, parallel des rechteckigen Körpers schneidet, und daß während zur Bewegungsrichtung der Körper, muß dagegen mit dieser Zeit durch ein elektronisches Rechengerät aus zwei Abtaststrahlen gearbeitet werden, deren Abtastder Signaldauer der vom rotierenden Taststrahl abge- 50 kreise gleiche Durchmesser haben, wobei die Verbintasteten minimalen oder maximalen Kreisabschnitte dungslinie der Kreiszentren'senkrecht zur Bewegungsdes zu messenden Körpers und dem vorbestimmten richtung des rechteckigen Körpers liegt. Das Schnei-Abtastkreisdurchmesser die Länge des rechteckigen den nur der nicht zu messenden Seiten des recht-Körpers bestimmt wird. eckigen Körpers durch die Kreisbögen wird dadurch

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird 55 bewirkt, daß der Radius der Kreisbögen kleiner ist der Vorteil erzielt, daß auch auf dem Rollgang schief- als der Abstand jedes Kreiszentrums von der entfernliegendes rechteckiges Meßgut in seiner Längsausdeh- teren der zu messenden Seite des rechteckigen Körnung genau und berührungslos unmittelbar gemessen pers und größer ist als die Quadratwurzel aus der werden kann, wobei durch die Transportgeschwindig- Summe aus dem Quadrat der halben Länge der zu keit verursachte Meßfehler eliminiert werden. 60 messenden Seite des rechteckigen Körpers und dem

Bei der Ausführung des Verfahrens mit nur einem Quadrat des Abstandes des Kreiszentrums von der Abtaststrahl wird das Schneiden nur der beiden nicht näheren zu messenden Seite. Das zur Bestimmung gemessenen Seiten des rechteckigen Körpers dadurch der Länge jedes Kreisbogenabschnittes geeignete Sibewirkt, daß der Durchmesser des Abtastkreises klei- gnal wird in dem Zeitpunkt ermittelt, wenn die ner ist als die Länge der nicht zu messenden Seiten 65 jeweilige Länge des Kreisbogenabschnittes ein Minides rechteckigen Körpers. Diese wegen der Verwen- mum erreicht.

dung nur eines Abtaststrahls wenig aufwendige Aus- Vorteilhaft verlaufen beide Abtaststrahlen mit glei-

führungsart eignet sich für die Messung der Länge eher Umlaufgeschwindigkeit und gleicher Drehrich-

Claims

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■ tung, so daß der eine Strahl mit und der andere gegen Fotozelle registriert Strahlung oder Unterbrechung die Transportrichtung über das zu messende Gut der Strahlung nach Gesetzen der Optik. Die Winkelläuft, wodurch der durch die Transportgeschwindig- stellung des Flachprismas oder Spiegels 3 bestimmt keit verursachte Meßfehler, wie bei der Messung mit dabei den Durchmesser des Abtastkreises,
nur einem Abtastkreis, größtenteils eliminiert wird. 5 F i g. 2 zeigt eine weitere Anordnung zur Durch-Um den verbleibenden Restfehler unbedeutend zu führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der halten, soll die Abtastgeschwindigkeit um wenigstens das bewegte Meßgut 2 durch zwei Abtastköpfe 4 ^: eine Zehnerpotenz höher sein als die maximale und 4' und zugehörige rotierende Flachprismen oder Bewegungsgeschwindigkeit des zu messenden Kör- Spiegel 3 und 3' abgetastet wird. Bei dieser Anord- ; pers. Das Minimum wird bei Schief lage des zu mes- io nung werden die beiden Tastsysteme über nicht gesenden Gutes von dem einen Abtaststrahl früher und zeigte elektrische Kupplungen drehzahlgleich gehalvon dem anderen später erreicht. Diese Minimal- ten. Wird einem Tastkopf 4 oder 4' und der darin werte werden gespeichert und aus dem Speicher enthaltenen Fotozelle die Strahlung des rechteckigen addiert. Da bei diesem Verfahren die Kreisdurchmes- Körpers 2 — wie beschrieben — zugeführt, so ergibt ser wesentlich größer sein können als die größere 15 sich ein Verlauf der Signalimpulsdauer gemäß einer Abmessung des rechteckigen Körpers, können die Kurve nach F i g. 3. Die Kurve zeigt den zeitlichen Abtastkreise verhältnismäßig wenig gekrümmt über Ablauf der halben Summenwerte des Verfahrens mit dem Körper verlaufen, und es sind auch extrem einem Meßstrahl und die Zeitwerte eines Meßstrahles schiefliegende rechteckige Körper gut meßbar. Die des Verfahrens mit zwei Meßstrahlen. In dieser Kurve Auswertung entspricht dem beschriebenen Verfahren ao ist beim Verfahren mit einem Meßstrahl der gestrimit nur einem Abtaststrahl. chelte Wert der Bogenmeßwert, dessen Sehne errech-. Für die Messung der Länge rechteckiger Körper, net werden muß. Diese ist dann die zu messende l> die selbststrahlend sind, wie z. B. glühende Walzgut- Dimension. Im Verfahren mit zwei Meßstrahlen ist abschnitte, mit einem Abtastkopf wird zweckmäßig der gestrichelte Wert des einen Meßstrahles mit dem : eine Vorrichtung verwendet, die aus einer um eine 25 entsprechenden Wert des anderen Meßstrahles zu senkrechte Achse rotierenden, senkrecht über der addieren, zu halbieren und hieraus die Sehne zu Mitte eines Rollgangs befindlichen, bezüglich der errechnen, die dann die zu messende Dimension dar-Winkelstellung von der senkrechten Stellung abwei- stellt. Die notwendige Entnahme des Minimumwertes, chenden und zur Einstellung des Abtastkreisdurch- seine Speicherung sowie Berechnung der Sehne ermessers kippbaren, reflektierenden Fläche besteht 30 folgt durch Rechner.

sowie aus einer über der Fläche in deren Rotations- Gibt man gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 4 achse angeordneten, durch Blenden in Achsrichtung die von den Abtastgeräten 3, 4 und 3' und 4' einzeln über die rotierende Fläche den Abtastkreis sehenden gemessene Signaldauer als Spannungsgröße in analoge Fotozelle und aus einem an die Fotozelle angeschlos- Rechner 5 und 5', die zusätzlich die Differenziation senen elektronischen Rechner besteht, der aus der 35 mit Differenzierverstärker 6 und 6' durchführen, so maximalen oder minimalen Signaldauer der Abtast- erhält man außer der Kurve der Meßwerte nach kreisabschnitte und dem Kreisdurchmesser die Länge F i g. 3 auch deren Differenziation nach F i g. 5 mit des Körpers bestimmt. drei Nulldurchgängen, wenn man den Ausgangsnull-Zur Messung selbststrahlender rechteckiger Kör- und den Erdnulldurchgang nicht mitzählt. Elektroper von größerer Länge wird zweckmäßig eine Vor- 40 nische Zähler 7 und 7' schalten nach zweimaligem richtung verwendet mit zwei synchron rotierenden, Anstieg der differenzierten, gleichgerichteten Spanbezüglich der Winkelstellung von der senkrechten nung auf Kippverstärker 9 und 9' durch, die im fol-Richtung abweichenden und zur Einstellung der Ab- genden Nulldurchgang der differenzierten Spannung

j tastkreise gleich kippbaren, reflektierenden Flächen elektronische Zähler 10 und 10' freigeben, welche die

und mit zwei Fotozellen, die oberhalb der reflektie- 45 nicht -differenzierte Signaldauer nach Modulation in

renden Flächen in den Rotationsachsen angeordnet den Modulatoren 8 und 8' mit einer festen, den sind. Die Rotationsachsen verlaufen beidseitig des Längenmeßeinheiten zugeordneten Frequenz als Si-Rollgangs senkrecht, und ihre Verbindungsebene gnaldauer zählen. Speicher 11 und 11' nehmen diese schneidet die Ebene des Rollgangs senkrecht. Die jeweilige Größe auf. Die in den beiden Speichern 11 Fotozellen erblicken durch Blenden über die rotie- 50 und 11' gespeicherten Meßwerte werden einem Anarenden, reflektierenden Flächen die zum Teil auf den logrechner 12 zugeführt, der sie addiert, halbiert und rechteckigen Körpern verlaufenden Abtastkreise. An der aus dem ermittelten Bogenstück die Sehne errechdie Fotozellen ist ein elektronischer Rechner ange- _net. Zweckmäßigerweise wird der Analogrechner schlossen, der aus der maximalen oder minimalen nicht die genaue mathematische Rechnung durchfüh-Signaldauer der Abtastkreisabschnitte und dem Kreis- 55 _ren, sondern der Wert des Bogens wird," da der durchmesser die Länge des Körpers bestimmt. Die Radius des Abtastkreises festliegt, durch eine Anrotierenden, reflektierenden Flächen können z. B. näherungsfunktion ermittelt. Das ermittelte Ergebnis Spiegel oder Flachprismen sein. ■ wird einem Anzeigegerät zugeführt.

; Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. 60 Patentansprüche:

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur 1. Verfahren zur berührungslosen Messung der

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Länge eines selbststrahlenden oder beleuchteten

^: wobei auf einem Rollgang 1 sich das in Bewegung rechteckigen Körpers während dessen Bewegung

befindliche Meßgut 2 befindet. Die vom Gut 2 aus- über einen Rollgang od. dgl., wobei senkrecht

, gehende Strahlung wird über ein im Strahlengang be- 65 über dem Rollgang ein oder mehrere lichtelektri-

^: findliches rotierendes Flachprisma oder einen rotie- sehe Abtastgeräte angeordnet sind, dadurch

renden Spiegel3 einem optisch elektrischen Abtast- gekennzeichnet, daß der Abtaststrahl der

kopf 4 zugeführt. Eine im Abtastkopf 4 befindliche lichtelektrischen Abtastgeräte (3, 4) kontinuier-

Hch und mit relativ zur Bewegungsgeschwindigkeit des zu messenden Körpers (2) großer Abtastgeschwindigkeit einen Kreis mit feststehendem Mittelpunkt beschreibt, dessen Durchmesser größer ist als die Länge der zu messenden Seite des , rechteckigen Körpers, jedoch bei dessen Durchlauf durch den rotierenden Abtaststrahl zum Zeitpunkt der Messung nur die beiden nicht zu messenden Seiten des rechteckigen Körpers schneidet, und daß während dieser Zeit durch eine elektronisches Rechengerät (5 bis 12) aus der Signaldauer der vom rotierenden Taststrahl abgetasteten minimalen oder maximalen Kreisabschnitte des zu messenden Körpers und dem vorbestimmten Abtastkreisdurchmesser die Länge des rechteckigen Körpers bestimmt wird. _:
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur mit einem Abtaststrahl gearbeitet wird und daß das Schneiden nur der beiden nicht gemessenen Seiten des rechteckigen ao Körpers (2) dadurch bewirkt wird, daß der Durchmesser des Abtastkreises kleiner ist als die Länge der nicht zu messenden Seite des rechteckigen Körpers. ..■'.'."' :
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit zwei Abtaststrahlen gearbeitet wird, deren Abtastkreise gleiche Durchmesser haben, und daß die Verbindungslinie der beiden Kreiszentren senkrecht zur Bewegungsrichtung des rechteckigen Körpers (2) liegt und daß das Schneiden nur der nicht gemessenen Seiten des rechteckigen Körpers (2) durch die Kreisbögen dadurch bewirkt wird, daß der Radius der Kreisbögen kleiner ist als der Abstand jedes Kreiszentrums von der entfernteren der zu messenden Seite des rechteckigen Körpers und größer ist als die Quadratwurzel aus der Summe aus dem Quadrat der halben Länge der zu messenden Seite des rechteckigen Körpers (2) und dem Quadrat des Abstandes des Kreiszentrums von der näheren zu messenden Seite, und daß das zur Bestimmung der Länge jedes Kreisbogenabschnittes geeignete Signal in den Zeitpunkten ermittelt wird, wenn die jeweilige Länge des Kreisbogenabschnittes ein Minimum erreicht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abtastkreise auf dem zu messenden Körper (2) gegenläufig verlaufen.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine um eine senkrechte Achse rotierende, senkrecht über der Mitte eines Rollgangs (1) befindliche, bezüglich der Winkelstellung von der senkrechten Richtung abweichende und zur Einstellung eines Abtastkreisdurchmessers kippbare, reflektierende Fläche (3), und aus einer über der Fläche (3) in deren Rotationsachse angeordnete, durch Blenden in Achsrichtung über die rotierende Fläche (3) den Abtastkreis sehende Fotozelle (4), und durch ein an die Fotozelle (4) angeschlossenes elektronisches Rechengerät (5 bis 12), der aus der maximalen oder minimalen Signaldauer der Abtastkreisabschnitte und aus dem Kreisdurchmesser die Länge des Körpers (2) bestimmt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei synchron um zwei senkrechte Achsen rotierende, bezüglich der Winkelstellung von der senkrechten Richtung abweichende und zur Einstellung der Abtastkreisdurchmesser gleich kippbare, reflektierende Flächen (3, 3') und durch zwei oberhalb der reflektierenden Flächen in deren Rotationsachsen angeordnete, durch Blenden in Achsrichtung über die rotierenden Flächen die Abtastkreise sehende Fotozellen (4, 4'), wobei die senkrechten Rotationsachsen beidseitig des Rollgangs (1) verlaufen und ihre Verbindungsebene die Rollgangsebene senkrecht schneidet, und durch ein an die Fotozellen angeschlossenes elektronisches Rechengerät (5 bis 11, 5' bis 11', 12), das aus der maximalen oder minimalen Signaldauer der Abtastkreisabschnitte und aus dem Abtastkreisdurchmesser die Länge des Körpers (2) bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen