DE1548361C - Meßeinrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Abmessungen von Körpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Abmessungen von Körpern, insbesondere· des Durchmessers, dei Länge oder des Querschnitts durchlaufender Werkstücke, mit zwei auf die Endbereiche der Objektabmessung gerichteten Lichtstrahlenbündeln, in denen das Meßobjekt einen der Abmessung entsprechenden Teil des Lichtbündelquerschnitts ausblendet, mit einer zwecks Abtastung der beiden Strahlenbündel relativ und parallel zu deren Strahlenbilder bewegten Spaltanordnung, mit hinter der Spaltanordnung angeordneten Strahlendetektoren, die bei der Abtastung je nach der Strahlenbildgröße mehr oder weniger lang bestrahlt werden, so daß elektrische Impulse entsprechender Dauer erzeugt werden. .

Bei der meist weitgehend automatisierten Herstellung von Werkstücken, wie beispielsweise von gläsernen Behältern mit großer Stückzahl oder bei der Herstellung unendlich langer Werkstücke, wie beispielsweise Metallbändern oder Drähten, ist es notwendig, zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten oder nach dem letzten Bearbeitungsschritt bestimmte Abmessungen zu kontrollieren. Da diese Kontrollmessungen im allgemeinen am bewegten Gut durchgeführt werden und dieses bewegte Gut meistens außerdem heiß und manchmal sogar glühheiß sein kann, ist eine Messung mit mechanischen Meßfühlern praktisch nicht möglich. Es sind darum schon eine große Zahl optischer Meßeinrichtungen vorgeschlagen worden, weiche eine berührungslose Bestimmung 3c der Abmessungen solcher Werkstücke gestatten, die aber nicht alle für eine Messung an bewegten Werkstücken geeignet sind und oft auch für den Einsatz in einem Fabrikalionsbetrieb zu störanfällig sind.

Bei einem solchen Verfahren zur berührungslosen Längen- oder Breitenmessung nach der deutschen Patentschrift 1016 945 wird'das Meßobjekt über eine Unterlage geführt, mit der es einen Helligkeitskontrast bildet, und auf ein lichtelektrisches Element projiziert und zwischen dem Meßobjekt und dem lichtelektrische!! Element eine Schlitzblende mit konstanter mit genau bestimmbarer Geschwindigkeit in der Richtung der zu bestimmenden Abmessung verschöbe.ί. so daß das lichtelektrische Element während einer Zeitspanne beleuchtet wird, die der zu bestimmenden Abmessung proportional ist. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist, daß eine Bewegung des Meßobjektes in der Richtung oder gegen die Richtung der Verschiebung der Schlitzblende unvermeidlich zu falschen Messungen führt.

Eine andere in der deutschen Patentschrift 973 802 beschriebene Anordnung ist insbesondere zum Messen des Luflspaits zwischen Maschinenteilen vorgesehen. Bei dieser Anordnung wird der zu messende Spalt von einer. Lichtquelle beleuchtet und das dem Luftspalt entsprechende Strahlenbild durch eine vorzugsweise als geschlitzte Scheibe ausgebildete Modulationsvorrichtung in Strahlenimpulse veränderlicher Dauer umgewandelt, wobei die Impulse dann in einem Meß- oder Registriergerät ausgewertet werden. Ου Auch diese Anordnung ist nur zum Messen des LuIt-. spalls zwischen während der Messung unbewegter Maschinenteile geeignet, weil deren Bewegung in der oder gegen die Bewegungsrichtung der Modulationsvorrichtung notwendigerweise fehlerhafte Resul- r>,s UiIc ergeben würde.

In der USA.-Patentschrift 3 094 623 ist cine MeLlvorrichtung beschrieben, bei der der zu messende Gegenstand im Schattenbild auf einem Strichgitter abgebildet wird. Das Schattenbild wird weiter auf einem Fotoelement abgebildet und im Lichtweg zwischen dem Strichgitter· und dem Fotoelement ist eine geschlitzte Scheibe drehbar angeordnet. Der Abstand der Schlitze auf der Scheibe ist größer als die Breite des Strichgiters. Bei jedem Vorbeilauf eines Schlitzes der Scheibe vor dem Strichgiter werden dann nacheinander alle von dem zu messenden Gegenstand nicht abgeschalteten Intervalle zwischen den Gitterlinien auf dem Fotoelement abgebildet und in elektrische impulse umgewandelt, wobei die Differenz zwischen den möglichen Impulsen bei voll ausgeleuchtetem Gitter und den tatsächlich gezählten Impulsen ein Maß für die Größe des zu messenden Gegenstandes liefert. Die mit dieser Vorrichtung erreichbare Meßgenauigkeit ist nicht sehr groß und insbesondere von der Teilung des Strichgitters abhängig. Weiter gestattet diese Vorrichtung nur das Messen von Gegenständen, deren Kanten parallel zu den Gitterstrichen liegen, und schließlich ist für die Messung das genaue Einhalten des Abstands zwischen dem zu messenden Gegenstand und dem Strichgitter notwendig, weil jede Veränderung der Gegenstandsweite' auch die Größe des auf dem Strichgitter produzierten Bilds verändert.

Eine sehr ähnliche Vorrichtung ist in der belgischen Patentschrift 659 920 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung wird jeder der beiden Ränder des zu messenden Gegenstands durch ein besonderes optisches System auf einem anderen Strichgitter abgebildet. Jedes Strichgitter wird von einer Fernsehkamera, deren Abtastelektronenstrahl quer zur Richtung des Strichgitters ausgelenkt wird, beobachtet. Auf diese Weise erscheinen die nicht beschatteten Teile des Strichgitters als Spannungsimpulse im Videosignal der Fernsehkamera und können durch eine geeignete Einrichtung ausgezählt werden. Abgesehen davon, daß diese Vorrichtung, bei der zwei Fernsehkameras verwendet werden, ungewöhnlich aufwendig ist, weist sie die gleichen Nachteile wie die oben beschriebene Vorrichtung auf.

In der deutschen Auslegeschrift 1 099 184 ist ein Gerät zum Messen der Querabmessung eines der Länge nach durchlaufenden Gegenstands beschrieben, das als Vergleichsmeßgerät aufgebaut ist. Bei ,diesem Gerät wird das Licht einer Lichtquelle in zwei getrennte, aber parallel zueinander verlaufende Lichtbündel geteilt, und es wird der zu messende' Gegen-. stand durch das eine Lichtbündel bewegt und ein als Nonnalmaß dienender Gegenstand im anderen Lichtbündel angeordnet. Beide Lichtbündel werden dann durch eine rotierende Lochscheibe und bei einer Ausführungsform, bei der für die beiden Lichtbündel verschieden polarisiertes Licht verwendet wird, durch einen rotierenden Analysator in zeitlich abwechselnder Reihenfolge auf eine 'Fotozelle gerichtet. Die Differenz der Amplituden der von der Fotozelle gelieferten Impulse ist dann ein Maß für die Abweichung der Querabmessung des zu messenden Gegenstands von der Querabmessung des Normalmaßes. Die Verwendung dieses Geräts ist auf Gegenstände mit relativ kleinen Querabmessungen, wie Drähte oder Rohre, beschränkt. Die Abbildung größerer Gegenstände würde aufwendige optische Systeme verlangen. Außerdem ist auch bei diesem Gerät die Meßgenauigkeit davon abhängig, daß die zu vergleichenden Gegenstände nicht aus der opti-

sehen Gegenstandsebene verschoben werden, was die Verwendung des Geräts für eine laufende Produktionsüberwachung praktisch unmöglich macht.

Eine weitere Vorrichtung, bei der zwei Lichtbündel verwendet werden, von denen jedes einem der Endpunkte der zu messenden Strecke ist, ist in Abb. 3 der deutschen Patentschrift 964272 gezeigt. Dieser Anordnung ist zur Überwachung der Breite von Blechstreifen vorgesehen und. weist über jedem der beiden Ränder des Blechstreifens eine um eine vertikale Achse rotierende Lichtquelle und unter jedem Rand eine im gleichen Sinn rotierende Fotozelle auf. Vorzugsweise sind jedem Rand des Blechstreifens benachbart noch eine ortsfeste Lichtschranke zugeordnet. Für die Messung der Breite des Blech-Streifens werden dann die Hellseiten, während der die Fotozelle beleuchtet wird, mit den Dunkelseiten für eine oder mehrere Drehungen von Lichtquelle und Fotozelle verglichen. Der Nachteil dieser Anordnung ist die Verwendung rotierender Lichtquellen und Fotozellen, deren elektrische Anschlüsse über Schleifkontakte geführt werden müssen, die bekanntlich bei Strömen von der Größenordnung der Fotozellenströme nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit arbeiten.

Eine weitere Einrichtung zum berührungslose!! Breitemessen ist in dem deutschen Patent 1 056 842 beschrieben. Bei dieser Einrichtung sind unter jedem seitlichen Rand eines bandförmigen Materials je eine Lichtquelle angeordnet und über dem Rand je ein mehrteiliger um eine parallel zum Rand liegende Achse rotierender Spiegel. Seitlich jedes Spiegels ist ein optisches System vorgesehen, das das entsprechende rotierende Bild des Materialbands durch eine Blende auf einer Fotozelle abbildet. Außerdem sind Mittel vorgesehen, um die beiden Spiegel synchron miteinander zu rotieren, wobei die Spiegel so gegeneinander verdreht sind, daß die Abbildungen der beleuchteten Malcrialränder auf den Fotozellen mit zeitlichem Abstand erfolgen. Der zeitliche _4<3 Abstand der bei der kurzzeitigen Beleuchtung der Fotozellen erzeugten elektrischen Impulse wird dann elektronisch gemessen und liefert zusammen mit der elektronischen Auswertung der Rotationsgeschwindigkeit der Spiegel ein Maß für die Breite und insbesondere für die Änderung der Breite des Material-. bands. Diese Einrichtung ist für den Einsatz in der Fabrikation nicht sehr geeignet. Die Genauigkeit der Messung ist v.on der Genauigkeit der synchronen Rotation der beiden Spiegel abhängig, und diese ist besonders in einer staubigen Umgebung und bei äußeren Erschütterungen nicht ausreichend gewährleistet.

Eine weitere Breitenmeß-Einrichtung ist in der Zeitschrift vElektronics« vom März 1953 beschrie-'₅₅ bcn. Diese Einrichtung ist zum Messen der Breite von Stahlstreifen vorgesehen, die glühend, d. Ii. yelbstleuchtend aus einem Walzwerk austreten. Die Einrichtung enthält zwei Fotozellen, die senkrecht über den beiden Rändern des zu messenden Stahlbands angeordnet sind, wobei auf den Fotozellen durch ein optisches System der zugeordnete Rand des Stahlbands abgebildet wird. Bei fester Einstellung des Abstands der beiden Fotozellen entspricht der von deii. Fotozellen abgegeben!.· Str;;::! der jeweiligen (,5 i Breite des in das Bildfeld hineinragenden Randes des Streifens. Zum einfacheren Auswerten des Fotozellenstroms ist vor jeder Fotozelle noch eine Lochscheibe angeordnet, die das Lichtbündel zerhackt, so daß die Fotozellen Impulse abgeben, deren Amplitude der Breite des in das Bildfeld hineinragenden Randes entspricht. Die beiden Fotozellen sind gegeneinander und in Richtung der zu überwachenden Breite des Stahlstreifens verschiebbar angeordnet, und es ist eine elektronische Steuerung vorgesehen, welche die Fotozellen so lange verschiebt, bis diese Impulse gleicher Amplitude abgeben, Diese Stellung entspricht dann der Breite des zu messenden Stahlstreifens. Die beschriebene Einrichtung ist ungewöhnlich aufwendig und sowohl mechanisch als auch elektronisch sehr kompliziert und darum für den praktischen Einsatz in einem Fabrikationsbetrieb wenig geeignet. Außerdem erlaubt die mechanisch nachlaufende Einrichtung nur die · überwachung relativ laimsamer Andcnmuen 'der. zu .messenden Größe.

Schließlich ist noch in der deutschen Patentschrift 1005 741 eine Vorrichtung yum Messen des Abstands zweier Punkte und insbesondere zur Breitonmessung von kontinuierlich durchlaufendem bandförmigem Gut beschrieben. Bei dieser Vorrichtung werden die Begrenzungen des Meßgutes auf Fernsehkameras, deren Abtastelektronenstrahlen synchronisiert sind, abgebildet. Die Abtastspannung wird dann gemessen und die durch die Begrenzungen .des Gutes gebildeten Schwarz-Weiß-Sprünge des Bildes als elektrische Impulse verwendet, deren Impulsbreite ein Maß für den zu bestimmenden Abstand bildet. Obwohl diese Vorrichtung keine mechanisch bewegten Teile aufweist, ist die Verwendung empfindlicher Fernsehkameras und genauer optischer Abbildungssysteme sowie die aufwendige elektronische Schaltung für die Fernsehkameras und die Auswertung derer Signale für eine Fabrikationsniossung zu störanfällig.

Es ist auch schon bekannt, für die optische Abbildung von Gegenständen und insbesondere zum Weiterleiten optischer Signale aus Glasfasern bestehende Lichtleiter zu verwenden. Die Verwendung von Glasfaserbündeln als optische Bildübertrager ist beispielsweise in der Zeitschrift ->Techn. Rundschau· vom 21. SuYi 1962 und ein LänL'unmcßgcrät /um herührunesloseri Messen', bei dem Glasfaserbündel verwendet werden, in der /A'DI-Zeit'.chrift«', Ί07. Juli 1965. hcschrieben. ^:

Es ist nun das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art /ti schaffen, die unter Vermeidung der Nachteile der oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen auch dann eine große Meßgenauigkcii gewährleistet, uciin der zu messende Körper unregelmäßige und unkontrollierbare Querbewegungen ausführt oder wonn er in der Richtung der zu bestimmenden Abmessung selbst, z. B. auf einem Förderband quer zu den Strah-. lenbündeln durch die Meßeinrichtung transportiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Lichtbündel das·Meßobjekt aus entgegengesetzten Richtungen beaufschlagen, daß die Spaltenanordnung mindestens ein Paar diametral gegenüberliegender und synchron bewegter Spalten aufweist, von denen je ein Spalt einem Lichtbündelbild zugeordnet ist, und daß die Bewegung der beiden Spalte jedes Paares relativ zu den beiden Lichtbündelbildern bei beiden Lichtbündcln von der Hellzone nach der vom MelJobjekt ausgeblendeten Dunkelzone

der Bildquerschnittc der Strahlenbündel oder umgekehrt gerichtet ist und daß eine elektrische Auswerteschaltung die Impulsdauer der Impulssignale der je einem Spalt zugeordneten Strahlendetektoren summiert und daß Mittel zur örtlichen oder zeitlichen Rasterung der beiden Lichtbündel vorhanden sind, wobei die Breite der Hellzone des Lichtbündelquerschnittes durch Auszählen der Rasterelemente ermittelt wird.

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung weist keine in der eigentlichen Meßzone angeordneten mechanisch bewegten Teile auf, und das optische System ist sehr einfach ausgebildet. Der Abbildungsmaßstab wird auch bei einer Verschiebung des Meßobjekts in der Richtung des Strahlenbündels oder quer zur Richtung des Strahlenbündels nicht verändert, was für Messungen am bewegten Objekt besonders wichtig ist. Schließlich ist der elektronische Teil der Einrichtung aus einfachsten konventionellen Bauelementen zusammengesetzt. Die Meßeinrichtung ist platzsparend, kann auch an bestehende Fabrikations-• vorrichtungen nachträglich angebaut werden und erfüllt praktisch alle Forderungen, die bezüglich Zu-' verlässigkeit erwartet werden.

Ein Ausi'ührungsbeispiel der erfindungsgemäßen •Meßeinrichtung ist nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt -

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Meßeinrichtung in schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine Ansicht der verwendeten Spaltanordnung mit den beiden Lichtbündelquerschnitten,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein lichtleitendes Faserbündel in stark vergrößertem Maßstab und

Fig. 4 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung des Prinzips der Impulsauswertung.

In Fig. 1 ist ein zylindrisches Meßobjekt 10 gezeigt, dessen Durchmesser bestimmt werden soll. Auf die Endbereiche des zu bestimmenden Durchmessers sind zwei vorzugsweise parallele Lichtstrahlenbündel 14«. 14/j aus den Strahlenquellen 12a, 12 b gerichici. Bei der gezeigten Ausführungsform wird das Meßobjekt durch die beiden Bündel 14 a. 14 t aus entgegengesetzten Richtungen beaufschlagt. Entsprechend der zu bestimmenden Abmessung blendet das Meßobjekt in jedem Strahlenbündel einen Teil des Bündelquerschiiittes aus. und an Hand der verbleibenden Teile 15a, ISb der Strahlenbündel wird mittels einer Spaltanordnung 20 und zugeordneten Strahlendetektoren 32 in weiter unten erläuterter Weise der Durchmesser des Meßobjekts 10 ermittelt. Vorzugsweise werden die Strahleilbündel in Richtung der Zylinderachse (senkrecht zur Zeichnungsebene) auf eine geringe Ausdehnung begrenzt, um den 'Durchmesser des Meßobjekts auf einer definierten • 'Höhenlage abzutasten.

, Die Spaltanordnung 20 weist eine rotierende Scheibe 22 auf, die auf einer Achse 26 sitzt und von einem Motor 24 mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Die Scheibe 22 weist eine Anzahl radialer Spalte 28. 30 auf, die paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Gemäß Fig. 2 sind z.B. also zwei um ^CJ() gegeneinander versetzte Spaltpaare . 28, 30 vorhanden.

Die verbleibenden, nicht ausgeblendeten Teile 15a, 15Λ der Lichllniiidelqueischnille 14a, 14/> werden ^₅ aiii der Spallscheibe 22 abgebildet, und zwar im Uadialbcreidi der Spalte 28, 30 an feststehenden, diametral gegenüberliegenden Stellen. An diesen ■

55 Stellen, jedoch hinter der Scheibe 22 sind zwei Strahlendetektoren 32, z. B. zwei fotoelektrische Wandler, angeordnet (Fig. 2). Beim Vorbeilauf eines Spaltes, z. B. des Spaltes 28, an einer dieser Abbildungsstellen tritt Licht aus dem verbleibenden Querschnittsteil 15a, 15b''des betreffenden Lichtbündels auf den zugeordneten Strahlendetektor 32, welcher dadurch einen elektrischen Impuls abgibt. Die Dauer dieses Impulses entspricht bei vorgegebener Durchlaufgeschwindigkeit des Spaltes 28 bzw. 30 der Breite des betreffenden Teils 15 a bzw. 15 b des Lichtbündels.

Bezeichnet man die Impulsdauer entsprechend dem einen Teil 15 a des Lichtbündels mit p, die Impulsdauer entsprechend dem anderen Teil 15 & des Lichtbündels mit q und die Zeitdauer, welche der Gesamtbreite D (Fig. 1) über beide Strahlenbündel entspricht, mit T, so, ergibt sich gemäß dem. Diagramm nach F i g. 4 der gesuchte, der Objekt-Abmessung d entsprechende Wert / aus der Beziehung t = T — (p + q) + K. Der konstante Wert K berücksichtigt dabei den Umstand, daß die Messung sich räumlich und zeitlich nicht über den gesamten Durchmesser des Meßobjekts 10 erstreckt, sondern nur über dessen Endbereiche. Die Summierung der Impulse ρ und q und die weitere Auswertung gemäß der obigen Beziehung erfolgt in einer elektrischen Auswerteschaltung 34. Die Berücksichtigung der Abtastgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Spaltscheibe 22 ist in Fi g. 1 durch die punktierte Linie 36 angedeutet.

Je nach Bedarf kann das Meßerergebnis direkt in Längeneinheiten in einer Anzeigeeinrichtung 38 wiedergegeben werden. Es kann aber auch weiterverarbeitet werden, etwa in einer logischen Auswerteschaltung 40. welche auf Grund wählbarer Toleranzeingaben über »Gut« oder »Ausschuß« entscheidet und entsprechende Steuervorgänge beim Weitertransport des Prüflings auslöst.

Außer sichtbarem Licht sind grundsätzlich auch andere .Strahlenarten anwendbar, wie z.B. elektromagnetische Strahlung, Partikelstrahlen usw., wobei selbstverständlich die Art der Detektoren 32 sich nach der gewählten Strahlenart zu richten hat.

Bei der beschriebenen erfindungsgemäßen Meßeinrichtung erfolgt die Abtastung der beiden Strahlenbündel jeweils paarweise gleichzeitig durch zwei einander zugeordnete, synchron bewegte Spalte 28 bzw. 30. Dabei ist die Bewegung der Spalte relativ zu den Lichtbündeln gegensinnig, d. h. bei beiden Lichtbündeln z.B. von der Hellzone 15a bzw. 156 zu der durch den ausblendenden Teil des Meßobjekts gebildeten Dunkelzone. Diese Anordnung geht aus der Fig. 2 klar hervor. Beim angegebenen Drehsinn treffen beide Spalte des Paares 28 gleichzeitig am äußeren Rand der Hellzone 15 a bzw. 15 ft ein, durchlaufen hierauf die Hellzone und anschließend die ausgeblendete Dunkelzone.

Es sei nun angenommen, daß während dieses Abtastvorgangcs das Meßobjekt 10 sich in Richtung des Pfeiles quer zur Lichtbündelrichtung, d.h. in Fig.,1 von oben nach unten bewegt. Dabei wird die HeH-zone 15a breiter, d.h., in Fig. 2 gesehen verschiebt sich die Grenze der Zone I5a (rechts) nach oben. Gleichzeitig wird die Hellzone 15 Λ um den gleichen Betrag schmaler, und in Fig. 2 verschiebt sich die Grenze der Zone 15/? (links) entsprechend ebenfalls nach oben. Die erwähnte Verschiebung der Grenze

nach oben läuft aber im Fall der Zone 15 a im gleichen Sinne wie die Bewegung des Spaltes 28 (rechts), während sie bei der Zone 15b der Bewegung des Spaltes 28 (links) entgegenläuft. Dies bedeutet, daß bei der beschriebenen Anordnung die Eigenbewegung des Meßobjekts 10 quer zur Lichtbündelrichtung kompensiert wird. Die Kompensation ist vollständig, wenn beide Spalte des Paares die betreffende Zonengrenze gleichzeitig überschreiten, d. h., wenn der Prüfling in diesem Augenblick gleiche Teile in beiden Bündeln ausblendet. Die analoge Wirkung ergibt sich natürlich, wenn der Körper sich in F i g. 1 von unten nach oben bewegt oder wenn der Drehsinn der Scheibe 22 gegenüber Fig. 2 umgekehrt ist, wenn also beide Spalte von der Dunkelzone in die Hellzone des betreffenden Bündels übertreten.

Wird das Meßobjekt, entgegen der Darstellung in F i g. 1 in herkömmlicher Weise mit beiden Lichtbündeln von der gleichen Seite her angestrahlt, so kann bei unbestimmter Lage des Meßobjekts in Richtung der Lichtbündel, d. h. in Richtung des Pfeiles B in Fig. 1, ein weiterer Fehler auftreten. Der Grund dafür ist, daß mit üblichen Mitteln erzeugte Lichtbündel nicht ideal parallel sind, sondern immer eine Divergenz aufweisen. Diese Meßunsicherheit ließe sich allenfalls durch Anwendung der Lasertechnik mit entsprechendem Aufwand klein genug halten.

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung bietet jedoch eine vorteilhafte Möglichkeit, um bei nicht 'genauer Parallelität der Lichtbündel den genannten dadurch entstehenden Meßfehler praktisch auszuschalten. Es werden nämlich in diesem Fall die Lichtquellen 12 a, 12 & so aufgestellt, daß ihre Lichtbündel 14 a, 14 b aus entgegengesetzten Richtungen auf das Meßobjekt 10 gerichtet sind. Unter der Voraussetzung, daß die Achsen der beiden Lichtbündel parallel liegen, wird nun die Messung unabhängig von der Lage des Meßobjekts in bezug auf die Lichtquellen. Eine weitere Möglichkeit ergibt sich, indem man, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, in beiden Strahlengängen Abbildungsoptiken 16a, 16b verwendet. Dann kann ebenfalls auf die Parallelität der Lichtbündel verzichtet werden, da bei Verschiebung des Körpers 10 in Richtung B die Summe der Bildgrößen konstant bleibt.

Zur Abtastung der beiden Lichtbündel-Hellzonen 15a, 15b werden zweckmäßig zwei lichtleitende Glasfaserbündel 18a, 18ft verwendet, deren eine Stirnfläche je von einem Strahlenbündel beaufschlagt wird und deren andere Stirnfläche der Spaltscheibe 22 gegenüberliegt. F i g. 3 zeigt schematisch im stark vergrößerten Maßstab einen Ausschnitt aus der Glasfaser-Stirnfläche. Die Verwendung solcher lichtleitender Faserbündel macht die Aufstellung der Spaltanordnung praktisch unabhängig von der Lage der Strahlenquellen und vom Durchlauf des Meßobjekts 10. In jedem Fall ist natürlich darauf zu achten, daß der eine LichtbiindelquerschniU, bezogen auf die Drehrichtung der Spaltscheibe, gegenüber dem anderen Lichtbündelquerschnitt um 180 verdreht auf der Scheibe abgebildet wird.

Für die elektrische Signalauswertung kann eine örtliche oder zeitliche Rasterung der beiden den Prüfling streifenden Lichtbündel 14«, 14/) vorteilhaft sein. Die Impiilssignalc der Stiahlendetektoien 32 bestehen dann aus impulsfolge!! mit bestimmter Wi'ederholüngsfrequenz und variabler Impulsz; und das Meßresultat ergibt sich durch Auszäh der Impulszahlen bzw. der »Rasterelemente«.

Eine örtliche Rasterung kann man z.B. erreich indem an geeigneter Stelle eine Strichplatte (Gitt in den Lichtweg eingefügt wird. Bei Verwendung ν Lichtleitern 18 ά, ■' 18 b können deren einze Fasern direkt die Rasterelemente bilden, falls sie 1 regelmäßiger Teilung innerhalb des Leiterqu Schnitts angeordnet sind. Im Fall dieser örtlicl Rasterung ist die Auszählung der Rastereleme nicht an einen bestimmten zeitlichen Ablauf geb den. Damit erübrigt sich die durch die Linie 36 Fig. 1 angedeutete Beeinflussung der Auswertemi in' Abhängigkeit von der Spaltbewegung, .

Zur zeitlichen Rasterung, die ebenfalls Impi folgen entsprechend der Breite der Hellzonen 1 15 b ergibt, können impulsmodulierte Lichtquei verwendet werden, oder es können die Lichtw periodisch, z.B. durch rotierende Blendenscheil unterbrochen werden. In diesen Fällen ist der Γ heitswert der Rasterelemente bzw. der ausgezäh Impulse durch eine eindeutige zeitliche Abhängig zwischen der Modulationsfrequenz und der Sp bewegung bestimmt, d. h., es ist eine gegensei Synchronisierung erforderlich.

Die Scheibe 22 kann natürlich auch eine anc als die in Fig. 2 gezeigte Zahl von Spaltpaaren 30 aufweisen. Auch ist eine Abtastung mit gleich] mit geradlinig bewegten Spaltpaaren an Stelle rotierenden Scheibe möglich. Da es nur auf t Relativbewegung zwischen den Hellzonen und Spaltanordnung ankommt, können auch die H bzw. Dunkelzonen gegenüber einem stillstehen Spaltpaar bewegt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung zur berührungslosen Stimmung der Abmessungen von Körpern, ins sondere des Durchmessers, der Länge oder Querschnitts durchlaufender Werkstücke, zwei auf die Endbereiche der Objektabmessi gerichteten Lichtstrahlenbündeln, in denen < Meßobjekt einen der Abmessung cntsprcchcni Teil des Lichtbündelquerschnitts ausblendet, einer zwecks Abtastung der beiden Strahlcnb del relativ und parallel zu deren Strahlenbil bewegten Spaltanordnung, mit hinter der Sp anordnung angeordneten Strahlendetektorcn, bei der Abtastung je nach der Strahlenbildgri mehr oder weniger lang bestrahlt werden, so c elektrische Impulse entsprechender Dauer erze, werden, dadurch gekennzeichnet, c die beiden Lichtbündel (14«, 14Λ) das Meßobj. (10) aus entgegengesetzten Richtungen bea schlagen, daß die Spaltanordnung (20) mindest ein Paar diametral gegenüberliegender und s chron bewegter Spalten (28, 30) aufweist, ^ denen je ein Spalt einem Lichtbündelbild 71; ordnet ist, und daß die Bewegung der bei· Spalte (28, 30) jedes Paares relativ 711 den bei Lichtbündclbildern bei beiden Lichtbündeln der Hellzone (15« bzw. ISb) nach der vom N objekt ausgeblendeten Dunkel/onc der Nildq schnitte der Strahlenbündel oder umgekehrt

richtet ist, daß eine elektrische Auswerteschaltung (34) die Impulsdauer der Impulssignale (p bzw. q) der je einem Spalt (28, 30) zugeordneten Strahlendetektoren (32) summiert und daß Mittel zur örtlichen oder zeitlichen Rasterung der beiden Lichtbündel (14 a, 14 b) vorhanden sind, wobei die Breite der Hellzone (15 a, 156) des Lichtbündelquerschnitts durch Auszählen der Rasterelemente ermittelt wird. / ,

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltpaare (28,30) durch diametral gegenüberliegende, radiale Schlitze in einer rotierenden Äbtastscheibe (22) gebildet sind.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abbildung der Lichtbündelquerschnitte (15 a, 15 b) auf der Spalt-

anordnung (20) lichtleitende Glasfaserbündel (18a/ ISb) verwendet sind.

.

4. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 . und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Fasern der lichtleitenden Glasfaserbündel (18 a, 18 b) direkt als Rasterelemente verwendet sind.

5. Meßeinrichtnug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Strichplatten oder Gitter als Rastermittel verwendet sind.

6. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß impulsmodulierte Lichtquellen (12a, 120) zur Erzeugung zeitlich gerasteter Strahlenbündel (14 a, 14 b) verwendet sind.

7. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenbündel (14a, 14 b) durch Laserstrahlen gebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen