DE1448494B2 - Verfahren und vorrichtung zur laengenmessung eines durchlau fenden gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum genauen Messen der Länge eines durchlaufenden Gegenstandes, z. B. Kabel, Seil, Band od. dgl., mit Hilfe von in bestimmten Zwischenräumen auf dem Gegenstand aufgebrachten Markierungen.

Die Länge der Abstände kann infolge von Ungenauigkeiten beim Markensetzen gegenüber einer geeichten Bezugslänge sowohl im positiven als auch negativen Sinn abweichen. Diese Ungenauigkeiten können sich beispielsweise bei der Messung der Länge eines elektrischen Kabels dadurch ergeben, daß die Markierungseinrichtung die Markierungen nicht in gleichmäßigen Abständen aufzubringen vermag, weil sich die Abzugsgeschwindigkeit während des Markierens stetig ändert.

Es ist bereits eine Einrichtung zur Messung einzelner Längeneinheiten bekannt (britische Patentschrift 914 819), welche jedoch keine Mittel zur Summierung der Abweichungen einer gezählten Anzahl von Längeneinheiten besitzt. Außerdem können mit der bekannten Einrichtung gleichzeitig immer nur solche Abweichungen gemessen werden, die entweder in positivem oder in negativem Sinne von einer geeichten Bezugslänge abweichen. Die bekannte Einrichtung kann somit nur Abweichungen gleichen Vorzeichens feststellen. Diese Einrichtung ist also nicht für die Messung solcher Vorgänge zu gebrauchen, bei denen völlig willkürlich positive und negative Abweichungen auftreten. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß nicht mehr als zwei aufeinanderfolgende Markierungen ausgewertet werden können, wobei diese noch vor ihrer Erfassung gepaart werden müssen.

Es ist auch noch ein Verfahren zur Längenmessung von bewegten Stahlbändern durch dort aufgebrachte magnetische Markierungen bekannt (»Control«, Januar 1962, S. 111), wobei die Markierung nach Durchlaufen einer festen Längeneinheit gezählt wird und die Erzeugung der nächsten Markierung auslöst. Dieses bekannte Verfahren weist einige Nachteile auf, wie beispielsweise, daß zur Erzielung einer genauen Messung die Ansprechgeschwindigkeit des Druckmechanismus entsprechend den unvermeidlichen Geschwindigkeitsschwankungen veränderlich sein muß. Außerdem gehen Unterschiede in der Intensität der Markierung und Ungenauigkeiten beim Markieren mit in die Abtasteinrichtung ein.

Es ist ferner ein Verfahren bekannt (»Regelungstechnik«, I960, Heft 7, S. 233 und 234), bei dem die Abweichung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Marken zum Zwecke der Geschwindigkeitsregelung bzw. zum Einstellen einer Rotationsdruckmaschine verwendet wird. Eine genaue Messung der Gesamtlänge eines Gegenstandes ist mit diesem Verfahren nicht möglich und auch nicht beabsichtigt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum genauen Messen der Länge eines durchlaufenden Gegenstandes, z. B. Kabel, Seil, Band od. dgl., mit Hilfe von in bestimmten Zwischenräumen auf dem zu messenden Gegenstand aufgebrachten Markierungen zu schaffen, wobei die Länge der einzelnen Abstände infolge von Ungenauigkeiten beim Markensetzen gegenüber einer geeichten Bezugslänge sowohl im positiven als auch negativen Sinn abweichen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gegelöst, daß während des Durchlaufs des Gegenstandes mittels einer Vergleichsvorrichtung, die zwei in einem bestimmten Bezugsabstand voneinander angeordnete Markierungsabtasteinrichtungen besitzt, laufend die positive oder negative Längendifferenz zwischen dem Bezugsabstand und dem Abstand zweier Markierungen des Gegenstandes durch Zählung der während des entsprechenden Zeitintervalls beim Durchlauf des Gegenstandes anfallenden Fehlerimpulse gemessen und durch Summierung der Fehlerimpulse die Abweichung von der wahren

ίο Länge des Gegenstandes bestimmt wird.

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren und Einrichtungen kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren fortlaufend die Länge eines beliebig langen Gutes dadurch sehr genau gemessen werden, daß zu den durch den Impulszähler gezählten Längeneinheiten die entweder als positive oder negative Differenz anfallende Korrekturlänge des Zählers addiert wird. Gleichgültig, ob auf irgendeiner Längeneinheit eine positive oder negative Differenz auftritt, im Endergebnis ist dies selbsttätig berücksichtigt.

Vorzugsweise werden die Längendifferenzen der Markierungen durch Zählen der Impulse eines Impulsgenerators gemessen, die eine der relativen Geschwindigkeit zwischen Gegenstand und Vergleichsvorrichtung proportionale Impulsfrequenz aufweisen. Bei der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind entlang des durchlaufenden Gegenstandes drei mit Lichtquellen zusammenwirkende Photozellen, zwei derselben mit festem Abstand, und eine mit einem Impulsgenerator versehene Abzugsscheibe angeordnet, wobei die Photozellen an bistabile Elemente angeschlossen sind, welche sowohl direkt als auch über UND-Tore, ein ODER-Tor und ein UND-Tor mit einem Zähler verbunden sind, und außerdem ist die Photozelle A mit einem Impulszähler und der Impulsgenerator mit dem UND-Tor verbunden.

Der Impulsgenerator mit Abzugsscheibe kann auch durch zwei Blöcke photoelektrischer Zellen ersetzt sein.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die erfindungsgemäße Meß-Vorrichtung zum genauen Messen eines durchlaufenden Kabels,

Fig. 2 schematisch eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Meß-Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Kabel 6, auf dem Markierungen 4 und 5 angebracht sind. Längs des durchlaufenden Kabels sind drei Photozellen A, B und C angeordnet. Von diesen sind die Photozellen A und B mit festem Bezugsabstand zueinander angebracht. Die Lichtquellen 1, 2, 3 beleuchten die Photozellen A, B, C mit von den Markierungen 4 und 5 reflektiertem Licht, wenn die Markierungen an den Photozellen A, B und C vorbeilaufen. Das Kabel 6 ist auf seiner Länge in gleichen Abständen mit gleichartigen Markierungen versehen. Die Abzugsscheibe 7 ist mit einem Impulsgenerator 8 versehen und transportiert das Kabel 6 in Richtung des Pfeiles X.

Die Ausgänge der photoelektrischen Zellen A, B und C sind über einen Stromkreis, welcher aus den bistabilen Elementen 9 und 10, den UND-Toren 11, 12 und 14 und einem ODER-Tor 13 besteht, mit einem umkehrbaren Zähler 15 verbunden. Die photoelektrische ZeWeA ist auch noch direkt an einen Impulszähler 16 angeschlossen. Der Ausgang des

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Impulsgenerators 8 ist mit dem UND-Tor 14 ver- von der Photozelle C stellt die bistabilen Elemente 9

bunden. und 10 zurück, so daß wieder ein konstantes Poten-

Während der Messung wird durch das in Richtung tial an den UND-Toren 12 bzw. 11 liegt. Auf diese

des Pfeiles X bewegte Kabel 6 der Impulsgenerator 8 Weise wird die Vergleichsschaltung für die nächste

betrieben, der elektrische Impulse mit einer der 5 Messung vorbereitet, welche den Abstand zwischen

Geschwindigkeit der Abzugsscheibe 7 proportionalen der Markierung 4 und der ihr folgenden Markierung

Impulsfrequenz erzeugt. vergleicht.

Mittels der Photozelle A und des Zählers 16 wer- Sollten die Photozellen A und B zwei Markierunden die an der Photozelle A vorbeilaufenden Mar- gen bei der Kabelbewegung erkennen, welche den kierungen 4,5 gezählt. Die Photozellen A und B io Sollabstand aufweisen, so erfassen sie diese gleichsind vorgesehen, um irgendwelche Differenzen zwi- zeitig und der Zähler 15 erhält keinen Impuls vom sehen dem Abstand der Markierungen 4 und 5 und Impulsgenerator 8. Der Zähler 16 zählt jedoch weiter dem Bezugsabstand der Photozellen A und B, welcher die Impulse der Photozelle A und damit die Anzahl dem Sollabstand der Markierungen 4, 5 entspricht, der vorbeilaufenden Längeneinheiten des Kabels,
zu messen. x5 Sollte jedoch die Photozelle B zuerst die Markie-

Entsprechend der Größe der Differenz wird dem rung 5 erkennen, weil der Ist-Abstand der Markie-

umkehrbaren Zähler 15 eine mehr oder minder große rungen größer als der Soll-Abstand ist, so wird das

Anzahl der durch den Impulsgenerator 8 erzeugten bistabile Element 10 umgeschaltet und der Zähler 15

Impulse zugeführt. erhält in gleicher Weise wie vorher über das UND-Tor

Wenn das Kabel 6 an den Photozellen A und B 20 14 vom Impulsgenerator 8 Impulse, die er nun positiv

mit im richtigen Abstand liegenden Markierung vor- zählt, bis die Photozelle A die Markierung 4 erfaßt,

beiläuft, werden die Photozellen A und B gleichzeitig Auch hier stellt die Zelle C die bistabilen EIe-

*^\ angeleuchtet, während bei vom Sollabstand ab- mente9 und 10 wieder in die Bereitschaftsstellung

weichenden Abständen der Markierungen die Photo- zurück.

zellen A oder B zu verschiedenen Zeiten angeleuchtet 25 Wenn die letzte Markierung des Kabels 6 an der

werden. So wird die Differenz zwischen Ist- und Zelle C vorbeigelaufen ist, wird der Stromkreis abge-

Sollabstand zweier Markierungen durch die Zählung schaltet. Der Zähler 16 zeigt dann, wie viele Ein-

der Impulse gemessen, welche der Generator 8 heiten des Ist-Abstandes durchgelaufen sind, und

während der Zeitspanne erzeugt, die zwischen der der Zähler 15 zeigt die Gesamtdifferenz (positiv oder

Beleuchtung der Photozellen A und B verstreicht. 30 negativ) zwischen Ist- und Soll-Abständen der Mar-

Bevor eine Markierung von den Photozellen erfaßt kierungen an, und zwar in Form von Impulsen des

wird, ist durch die bistabilen Elemente 9 und 10 ein Impulsgenerators 8.

konstantes Spannungspotential an die UND-Tore 12 In F i g. 2, in welcher die der F i g. 1 entsprechen-

bzw. 11 gelegt worden. Sollte der Ist-Abstand zwi- den Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen

sehen den Markierungen 4 und 5 kleiner sein als 35 versehen sind, ersetzen zwei Blöcke von Photozellen

der Soll-Abstand, so erkennt die ZeIIeA die Mar- 17 und 18 den Impulsgenerator8 der Fig. 1. Der

kierung 4, bevor die Zelle B die Markierung 5 fest- Einfachheit halber sind nur die Enden der Blöcke 17

stellt. Die Photozelle A gibt einen Impuls an den und 18 gezeigt. Die Lichtquelle 3 besteht aus einer

Zähler 16. Dieser ist so ausgebildet, daß er die den Anzahl Einheiten, welche jede der Photozellen in den

Längeneinheiten des Kabels 6 entsprechende, an der 4° Blöcken 17 und 18 anleuchtet, wenn eine Markie-

Photozelle/4 vorbeilaufende Anzahl der Markierungen rung an ihnen vorbeiläuft.

zählt. Ein Impuls der Photozelle A wird außerdem an Die Blöcke der Photozellen 17 und 18 sind mit das bistabile Element 9 gegeben. Dadurch schaltet ihren Ausgängen mit Blöcken bistabiler Elemente 19 dieses seinen Ausgang um, so daß das Spannungs- und 20 verbunden. Die Photozelle C ist an die EinPotential nicht mehr an dem UND-Tor 12 liegt, 45 gänge der Blöcke 19 und 20 sowie an die Ausgänge sondern an dem UND-Tor 11 und an dem umkehr- der bistabilen Elemente 9 und 10 angeschlossen. Die baren Zähler 15. Das Potential veranlaßt den Zähler Ausgänge der bistabilen Elemente der Blöcke 19 15, die Differenz als negative Differenz zu zählen. und 20 sind mit einem ODER-Tor 21 Verbunden. Die beiden Potentiale von den bistabilen Elemen- Während des Meßvorganges soll die Markierung 4 ten 9 und 10 öffnen das UND-Tor 11, so daß das 50 zwischen den Photozellen A und C liegen und das Potential über das ODER-Tor 13 an das UND-Tor Kabel 6 in Richtung des Pfeiles Y laufen.
14 durchgeschaltet wird. Dadurch werden die Im- Es sei angenommen, daß der Ist-Abstand zwischen pulse vom Impulsgenerator 8 über das UND-Tor 14 den Markierungen 4 und 5 kleiner ist als der SoIlan den Zähler 15 gegeben und von diesem gezählt. Abstand. Dann wird die Markierung 4 von der

Wenn die Markierung 5 von der Photozelle B er- 55 Photozelle A vor der Erkennung der Markierung 5

faßt wird, so schaltet ein elektrischer Impuls der- durch die Photozelle B erfaßt. Wie bereits bei F i g. 1

selben das bistabile Element 10 um, so daß dessen erläutert, legen die bistabilen Elemente 9 und 10

Ausgang kein Potential mehr an das UND-Tor 11 ein Potenial an die UND-Tore 12 und 11. Die

legt, sondern an das UND-Tor 12. Dadurch wird Photozelle A gibt einen Impuls zum bistabilen EIe-

die vorher geschaltete Strecke UND-Tor 11, ODER- 60 ment 9 und veranlaßt dieses, das Potential über das Tor 13 und UND-Tor 14 gesperrt. Der Zähler 15 UND-Tor 11, das ODER-Tor 13 zum UND-Tor 14

erhält keine weiteren Impulse vom Generator 8. durchzuschalten. Der umkehrbare Zähler 15 wird, Die gezählten Impulse des Impulsgenerators 8 kön- ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, nen in ein lineares Maß der Differenz zwischen Ist- durch jedes der bistabilen Elemente 9 oder 10 in und Sollabstand der Markierungen 4, 5 umgewandelt 65 der Weise gesteuert, daß er entweder negativ odor

werden. positiv zählt.

Bei Weiterbewegung des Kabels 6 erkennt schließ- Wenn die Markierung 5 am Block der Photozellen lieh die Photozelle C die Markierung 4. Ein Impuls 17 vorbeiläuft, erkennt jede derselben die Markie-

rung 5 und gibt einen Impuls an das ihr zugeordnete bistabile Element im Block 19. Diese Impulse verursachen die Abgabe von Impulsen zum ODER-Tor 21, so daß nur ein Impuls je bistabilen Elementes zum UND-Tor 14 gelangt. Solange das bistabile Element 9 ein Potential an das ODER-Tor 14 legt, können die Impulse vom Block 19 der bistabilen Elemente zum Zähler 15 gelangen. Wenn die Markierung 5 die Photozelle B erreicht hat, wird das Potential des bistabilen Elementes 10 vom UND-Tor 11 auf das UND-Tor 12 umgeschaltet, so daß der Zähler 15 keine weiteren Impulse mehr erhält. Diese Sperrung erfolgt durch das UND-Tor 14. Wenn die Markierung 4 von der Photozelle C erfaßt wird, werden die bistabilen Elemente 9 und 10, wie bereits erläutert, zurückgestellt. Auch die bistabilen Elemente in den Blöcken 19 und 20 werden zurückgestellt. Die Entfernung zwischen Photozelle C und Photozelle A muß größer sein als die größtmögliche Differenz zwischen Ist- und Soll-Abstand der Markierungen. Sollte das Kabet rückwärts gleiten, wodurch die Photozelle veranlaßt würde, eine Markierung doppelt zu erkennen, würde das entsprechende bistabile Element, das bereits durch den ersten Durchgang der Markierung eingestellt ist, keine Impulse mehr abgeben, bis es durch die Photozelle C zurückgestellt ist, so daß eine Differenz nur einmal gezählt wird.

Wenn die Markierungen 4 und 5 den Soll-Abstand aufweisen, gelangt kein Impuls zum Zähler 15.

Wenn der Abstand der Markierungen 4 und 5 größer als der Soll-Abstand ist, so erfaßt zuerst die Photozelle B die Markierung 5 und bewirkt, daß zwei Potentiale von den bistabilen Elementen 9 und 10 zum UND-Tor 12 gegeben werden, um das UND-Tor 14 zu erregen. So wird der Zähler 15 veranlaßt, positiv zu zählen. Die Markierung 5 wird durch jede der Zellen 18 erfaßt, wodurch jedes der bistabilen Elemente im Block 20 einen Impuls zum Zähler 15 gibt. Wenn dann die Photozelle A die Markierung 4 erfaßt, so erhalten die UND-Tore 11 und 12 ein Potential, wodurch das UND-Tor 14 gesperrt wird und somit keine Impulse mehr von den bistabilen Elementen des Blockes 20 zum Zähler 15 gelangen. Der Stromkreis wird wieder von der Photozelle C zurückgestellt, sobald diese die Markierung 4 erfaßt.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel können auch noch auf der anderen Seite des Kabels 6 und versetzt zu den Markierungen 4 und 5 dichter zusammenliegende Markierungen angeordnet sein, die durch weitere Photozellen erfaßt werden und, wenn der Ist-Abstand von zwei Markierungen nicht mit dem Soll-Abstand übereinstimmt, Impulse an den Zähler 15 geben.

Die Markierungen 4 und 5 können beispielsweise auf dem Kabel angebrachte Zeichen oder die vorderen Kanten von aufgesetzten Papierstreifen sein. Am Kabel 6 können aber auch magnetische Markierungen angebracht sein, bei deren Anwendung die Photozellen dann durch magnetische Detektoren zu ersetzen sind.

Wenn der Ist-Abstand der Markierungen durchweg entweder größer oder kleiner als der Soll-Abstand ist, so sind alle Fehler entweder stets positiv oder stets negativ. In einem solchen Fall könnte der umkehrbare Zähler 15 durch einen nicht umkehrbaren Zähler ersetzt werden.

An Stelle von Photozellen können auch andere lichtempfindliche Bauelemente, wie Phototransistoren oder Cadmiumsulphatzellen, zur Erfassung der Markierungen verwendet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum genauen Messen der Länge eines durchlaufenden Gegenstandes, z. B. Kabel, Seil, Band od. dgl., mit Hilfe von in bestimmten Zwischenräumen auf dem zu messenden Gegenstand aufgebrachten Markierungen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Durchlaufs des Gegenstandes (6) mittels einer Vergleichsvorrichtung, die zwei in einem bestimmten Bezugsabstand voneinander angeordnete Markierungsabtasteinrichtungen (A, B) besitzt, laufend die positive oder negative Längendifferenz zwischen dem Bezugsabstand (A, B) und dem Abstand zweier Markierungen (4, 5) des Gegenstandes durch Zählung der während des entsprechenden Zeitintervalls beim Durchlauf des Gegenstandes anfallenden Fehlerimpulse gemessen und durch Summierung der Fehlerimpulse die Abweichung von der wahren Länge des Gegenstandes bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längendifferenzen der Markierungen (4, 5) durch Zählen der Impulse eines Impulsgenerators (8,17,18) gemessen werden, die eine der relativen Geschwindigkeit zwischen Gegenstand (6) und Vergleichsvorrichtung proportionale Impulsfrequenz aufweisen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des durchlaufenden Gegenstandes (6) drei mit Lichtquellen (1, 2, 3) zusammenwirkende Photozellen (A, B, C), zwei derselben mit festem Abstand, und eine mit einem Impulsgenerator (8) versehene Abzugsscheibe (7) angeordnet sind, wobei die Photozellen (A, B, C) an bistabile Elemente (9,10) angeschlossen sind, welche sowohl direkt als auch über UND-Tore (11,12), ein ODER-Tor (13) und ein UND-Tor (14) mit einem Zähler (15) verbunden sind, und daß außerdem die Photozelle A mit einem Impulszähler (16) und der Impulsgenerator (8) mit dem UND-Tor (14) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (8) mit Abzugsscheibe (7) durch zwei Blöcke (17,18) photoelektrischer Zellen ersetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen