DE1548209B2 - Vorrichtung zur beruehrungslosen querschnittsmessung von durchlaufendem draht-, band- oder profilfoermigem messgut - Google Patents

Description

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digkeit des Linsenringes unterschiedlichen Geschwin- dargestellt, so ist ein Bild des Drahtes vergrößert,

digkeit drehen. das andere hingegen im gleichen Verhältnis verklei-

Für den Fall, daß das zu messende Gut nicht nert, so daß der eine Detektor ein längeres, der

selbstleuchtend ist, wird vorgeschlagen, es zusätzlich andere ein kürzeres Signal abgibt (s. Fig. 4b). Im

zu beleuchten, wobei die Beleuchtungskörper an dem 5 Mittel sind jedoch beide Signale wieder gleich lang.

Linsenring angebracht sind. Integriert man daher etwa die Impulsfolgen nach

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen Fig. 4a und 4b, so ergeben sich in beiden Fällen

sich alle zweidimensionalen Lageschwankungen des gleich große Gleichspannungssignale.

Meßgutes automatisch bei der Integration der Im- Verlagert sich der Draht seitlich aus dem Zen-

pulsfolgen der beiden Detektoren bzw. durch Kor- io trum, wie in Fig. 3 dargestellt, so werden gleichfalls

rektursignale berücksichtigen, so daß keine Meß- die Abbildungen aus dem Kreis 9 entgegengesetzt

fehler durch Lageänderungen des Meßgutes aus der verlagert, wobei das eine Signal früher, das andere

zentrischen Mittellage auf treten können. später ankommt (s. Fig. 4 c). Man kann nun die

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Vorderflanken der Impulse differenzieren (s. Fig. 4d),

Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt 15 wobei der zeitliche Abstand ö t der beiden sich er-

F i g. 1 a und 1 b in schematisch dargestellter An- gebenden Impulsnadeln direkt proportional zu der

sieht und im Schnitt nach Linie A-A ein Ausfüh- Verlagerung 2 ds des Bildes auf dem Kreis 9 ist:
rungsbeispiel mit zwei diametral gegenüberliegenden

Linsen und zwei in gleicher Weise zueinander ange- dt ~ 2 ds

ordneten Detektoren, 20

Fig. 2 die Vorrichtung nach den Fig. la und Ib Steuert man nun mit der ersten Impulsnadel ein

in vergrößertem Maßstab, jedoch mit nach oben aus Tor auf und mit der zweiten wieder zu, so ergibt sich

der zentrischen Mittellage heraus angehobenem Meß- eine neue Impulsfolge (s. Fig. 4e), deren Mittelwert

gut, ein Gleichspannungssignal ergibt, dessen Dauer direkt

Fig. 3 die Vorrichtung nach den Fig. la und Ib 25 proportional zu dt ist und somit zur Korrektur aus-

ebenfalls in vergrößertem Maßstab, wobei das Meß- genutzt werden kann.

gut aus der zentrischen Mittellage heraus zur linken Das gleiche kann geschehen, wenn jeder einzelne

Seite hin verschoben ist, Impuls ausgewertet werden soll, indem mit einer

Fig. 4al und 4a2 für genau zentrisch in der nachfolgenden digitalen Auswertung an Stelle der Meßvorrichtung liegendes Meßgut die von den De- 30 bisher erwähnten analogen elektronischen Vorrichtektoren 10 bzw. 11 abgegebenen Impulse sowie rung Mittelwerte errechnet und diese mit einer Korderen Mittelwerte einzeln und summiert, rektur für die seitlichen Verlagerungen versehen wer-

Fig. 4b 1 und 4b2 die Ausgangsimpulse der De- den. Dies geschieht dadurch, daß für die Dauer eines

tektoren 10 bzw. 11 bei in der Senkrechten verscho- Signals der Detektoren 10 und 11 jeweils ein Zähler

benem Meßgut sowie die gebildeten Mittelwerte, 35 in Betrieb gesetzt und ihre Ergebnisse addiert wer-

Fig. 4cl und 4c2 die von den Detektoren 10 den. Zählt dieser Zähler mit einer Frequenz/ in der

bzw. 11 abgegebenen Impulse für Meßgut, das sich Zeit t der Dauer eines Impulses so, daß
seitlich aus der zentrischen Mittellage verlagert hat,

Fig. 4dl und 4d2 die durch Differenzen der f.t= —

Vorderflanken der Ausgangsimpulse gemäß Fig. 4 c 1 40 2
und 4c2 sich ergebenden Impulsnadeln,

F i g. 4 e eine durch Auf- und Zusteuerung eines ist, so ist die Summe der beiden Zählungen gleich

Tores mittels der Impulsnadeln erhaltene neue Im- dem Wert des Drahtdurchmessers. In ganz ähnlicher

pulsfolge nebst deren Mittelwert. Weise können die Zeitdifferenzen d t zweier Impuls-

Der zu messende glühende Draht 1 (Fig. la, Ib) 45 nadeln nach Abb. 4e in hochfrequente Impulse umschießt aus einem Führungsrohr 2 in die Meßappa- gesetzt und so ein Korrektursignal gebildet werden, ratur und verläuft dann in eine nicht dargestellte Montiert man nunmehr die Detektoren 10 und 11 Verlängerung des Führungsrohres. Zwei diametral auf einen sich mit dem Kreis 9 deckenden Ring, so gegenüberliegende Linsen 3 und 4, die sich jeweils kann man durch Drehen dieses Ringes jeden Durchim Abstand T₁ von der Achse des zu messenden 50 messer des Drahtes messen. Dabei muß sich jedoch Drahtes befinden, bilden letzteren in entgegengerich- dieser Ring (9) auf jeden Fall langsamer als der Ring teten Richtungen ab. Das Bild des Drahtes wird auf (6) drehen oder schrittweise vorangehen und wäheinem Kreis 9 mit dem Radius r₂ scharf abgebildet. rend des Drehens die Auswertung 12 unterbrechen.

Befinden sich die Linsen in einem Kreisring 6 und Es ist dabei ohne Belang, ob sich der Ring (9) vorrotiert dieser Ring um die Drahtachse, so laufen die 55 wärts oder rückwärts dreht. Er kann auch hin und beiden scharfen Bilder des Drahtes ständig auf dem her pendeln, wobei flexible Meßleitungen abgeführt Kreis 9 entlang. Solange diese Bilder an den beiden werden. Statt der besagten beiden Detektoren lassen Detektoren 10 und 11 vorbeilaufen, werden diese sich ohne weiteres beliebig viele Detektorenpaare belichtet und geben für die Zeitdauer der Belichtung auf den Kreis 9, jeweils um einen vorbestimmten elektrische Signale, welche einer elektronischen Vor- 60 Winkel gegeneinander versetzt, anordnen. Auf diese richtung 12 zugeführt werden, die die Signale ver- Weise läßt sich bei genügender Anzahl von Detekarbeitet. torenpaaren auf ihre Drehbewegung verzichten. Nach

Liegt nun der Draht 1 genau zentrisch in der der Auswertung wird der ermittelte Meßwert durch

Meßvorrichtung, so ist die Zeitdauer der beiden ein Anzeigeinstrument (13) angezeigt.

Signale der Detektoren 10 und 11 jeweils gleich lang. 65 Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß

Es entstehen zwei Folgen von im Idealfall recht- sich der Draht auch um seine Längsachse drehen

eckigen Impulsen (s. Fig. 4a). Ist jedoch der Draht darf. Die einzige Voraussetzung hierbei ist, daß die

zu einer Linse hin verschoben, wie in der Fig. 2 Drehrichtung des Drahtes und des Detektorringes (9)

mit den Detektoren bei gleicher Richtung nicht auch gleiche Geschwindigkeit besitzen. Auch wenn sich beide nur wenig unterscheiden, wird der Draht durch Messen einmal rundum voll erfaßt, besonders dann, wenn in einer Pendelhalbperiode des Detektorringes (9) die Drehbewegung des Ringes und die des Drahtes gegenläufig ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann noch dadurch erweitert werden, daß die Zahl der Linsen auf dem Linsenring (6) erhöht und damit eine höhere Meßfrequenz erreicht wird. Der Abstand von Linse zu Linse ist dann gleich, und je zwei zusammengehörige Linsen stehen sich diametral gegenüber.

ίο

Man muß damit rechnen, daß nicht jedes Meßobjekt glüht, und daher keine Lichtstrahlung abgibt, mit welcher eine Abbildung durch die Linsen stattfinden kann. Für diesen Fall sieht die Erfindung vor, auf dem Linsenring (6) zusätzlich Lampen zu montieren, die das Meßobjekt beleuchten. Vorzugsweise stehen mindestens zwei Lampen 14 und 15 einander diametral so gegenüber, daß ihre Verbindungslinien senkrecht auf der Verbindungslinie der Linsen 3 und 4 stehen (F i g. 1 a). Die Lampen beleuchten dann das Meßobjekt vollkommen: ihre Leuchtkraft muß so groß sein, daß das von der Linse erzeugte Bild der Detektoren in genügender Weise aussteuert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Ein drittes bekanntes Verfahren schließlich proji- Patentansprüche: ziert das selbstleuchtende Bild des Drahtes oder seine Schatten auf ein Lineal, welches von den Enden

1. Vorrichtung zur berührungslosen Quer- nebeneinanderliegender Lichtleiter gebildet wird. Die schnittsmessung von durchlaufendem draht-, 5 anderen Enden des Lichtleiters sind auf dem Umfang band- oder profilförmigem Meßgut, vorzugsweise eines Kreises angeordnet, welchem eine rotierende Walzgut, das mittels Linsen abgebildet wird und Scheibe gegenüberliegt; auf deren Umfang wiederum dessen so erhaltene Bilder an den Blenden foto- sitzt das Ende eines Lichtleiters, welches an den elektrischer Detektoren vorbeigeführt werden, gegenüberliegenden Lichtleitern vorbeigeführt wird, deren Ausgangssignale elektronisch ausgewertet 10 so daß sie von den beleuchteten Lichtleitern das werden, dadurch gekennzeichnet, daß Licht empfangen und an einen im Mittelpunkt der zwei sich einander diametral gegenüberliegende Drehscheibe gegenüberliegenden Detektor vermitteln Linsen (3, 4) auf einem um die Sollage des Meß- kann.

guts (1) rotierenden Linsenring (6) angeordnet Alle Verfahren besitzen den Nachteil, daß sich sind und das Meßgut in entgegengesetzte Rieh- 15 der Meßwert bei schwankendem Abstand zwischen tungen auf zwei ebenfalls diametral einander Draht und Linse des Meßgerätes verändert, denn der gegenüber auf einem weiteren, zum Linsenring Draht wird stets unter einem bestimmten Winkel be-(6) konzentrischen Detektorring (9) angeordnete obachtet, der sich mit dem genannten Abstand verDetektoren (10, 11) abbilden, und daß die elek- größert oder verkleinert. Zudem ist durch die Brenntrischen Ausgangssignale der beiden Detektoren 20 weite der Linse und die unveränderliche Bildweite für die Zeitdauer der Belichtung einem Mittel- des Meßgeräts eine Gegenstandsweite festgelegt, die wertschaltkreis (12) zugeführt werden, in dem nur innerhalb eines engen, vom zulässigen Meßfehdurch digitale oder analoge Auswertung der Im- ler bestimmten Bereichs, variiert werden darf,
pulsfolgen der beiden Detektoren der gemein- Es bleibt für alle genannten Meßverfahren der same Mittelwert gebildet wird. 25 weitere Nachteil, daß mit einem Gerät jeweils nur in

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- einer Richtung ein Durchmesser des Drahtes gemeskennzeichnet, daß der zum Linsenring (6) kon- sen werden kann. Will man den dazu senkrechten zentrische Detektorring (9) mit den beiden De- Durchmesser bestimmen, so muß das Meßgerät um tektoren (10, 11) dreh- oder drehpendelbar an- 90° geschwenkt oder es müssen zwei Geräte senkgeordnet ist und sich mit einer von der Dreh- 30 recht zueinander aufgebaut werden; letzteres dann, geschwindigkeit des Linsenrings unterschied- wenn die zum Schwenken benötigte Zeit nicht verliehen Geschwindigkeit dreht. loren gehen soll. Jedoch schon das Messen der

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Durchmesser von Drähten während des Walzens erkennzeichnet, daß der Linsenring (6) Beleuch- fordert bekanntlich die Messung von mindestens tungseinrichtungen (14, 15) für nicht selbst- 35 drei Durchmessern, wobei deren relative Winkellage leuchtendes Meßgut (1) trägt. verschieden sein kann. Außerdem kann sich beim

Walzen ein Durchmesser um die Achse des Drahtes drehen. Es ist deshalb wünschenswert, daß alle

Durchmesser des Drahtes rundum gemessen werden

40 können. Man kann damit feststellen, ob ein Durchmesser zu groß oder zu klein ist, ohne Rücksicht

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur beruh- darauf, um welchen Durchmesser es sich handelt,
rungslosen Querschnittsmessung von durchlaufen- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

dem draht-, band- oder profilförmigem Meßgut, vor- unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Verzugsweise Walzgut, das mittels Linsen abgebildet 45 fahren und Anordnungen eine Vorrichtung der einwird und dessen so erhaltene Bilder an den Blenden gangs genannten Art zu schaffen, bei der auch bei fotoelektrischer Detektoren vorbeigeführt werden, zweidimensionalen Lageschwankungen des Meßderen Ausgangssignale elektronisch ausgewertet gutes aus dem Zentrum und damit bei schwankenwerden, dem Abstand zwischen Meßgut und Abbildungs-Zu einer derartigen Messung sind verschiedene 50 linse keine zusätzlichen Meßfehler auftreten können. Verfahren bekannt. Eines dieser Verfahren bildet Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geden Schatten etwa eines Drahtes mittels einer Linse löst, daß zwei sich einander diametral gegenüberab. Dabei wird der Strahlengang im Gerät periodisch liegende Linsen auf einem um die Sollage des Meßvon einem Drehspiegel unterbrochen und der Schat- gutes rotierenden Linsenring angeordnet sind und ten an einem lichtempfindlichen Detektor vorbei- 55 das Meßgut in entgegengesetzte Richtungen auf zwei geführt. Solange der Spiegel noch das Licht zur ebenfalls diametral ineinander gegenüber auf einem Gegenlichtquelle in den Detektor reflektiert, gibt die- weiteren, zum Linsenring konzentrischen Detektorser ein elektrisches Signal, das erlischt, wenn der ring angeordnete Detektoren abbilden, und daß die Schatten des Drahtes in den Detektor reflektiert elektrischen Ausgangssignale der beiden Detektoren wird. Es entsteht also ein elektrischer Impuls, dessen 60 für die Zeitdauer der Belichtung einem Mittelwert-Breite proportional zum Durchmesser des Drahtes schaltkreis zugeführt werden, in dem durch digitale ist. Selbstverständlich kann statt des mittels einer oder analoge Auswertung der Impulsfolgen der bei-Gegenlichtquelle erzeugten Schattens des Drahtes den Detektoren der gemeinsame Mittelwert gebildet auch das eigene Licht eines glühenden Drahtes aus- wird.

genutzt werden. 65 In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der

Bei einem zweiten bekannten Verfahren wird an zum Linsenring konzentrische Detektorring mit den

Stelle eines Drehspiegels ein hin- und herbewegter beiden Detektoren dreh- oder drehpendelbar ange-

Taumelspiegel benutzt. ordnet sein und sich mit einer von der Drehgeschwin-