DE1810188B2 - Vorrichtung zur abstandsmessung - Google Patents
Vorrichtung zur abstandsmessungInfo
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Description
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Eigenstrahlung
der zu messenden Oberfläche ausschaltendes Interferenzfilter in den Strahlengang zur Fernsehkamera
(K^ eingeschaltet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines
Impulslasers als Ernissionsquelle Mittel für die synchrone Auslösung des Impulses relativ zur
Vorderflanke der Zeile vorgesehen sind, auf der die Zeitzählung zur Ortung der Stellung des Bildes
erfolgt.
45 D hanhtune voraus und führt bei unscharfen
Lc PÄS wie sie sich auf Grund de. sich
Spaltabb.ldungen wie Werkstückoberfläche von
ändernden Abstendslage ^ ^ ^
der genannten Emricniu B β von
^ÄÄMÄn freie Aussage zu erzielen,
r reflektierte Lichtstrahl weiterhin in zwei einen
?E SSh Ah bildende Strahlengänge
erte Lichtstrahl weiterhin in zwei einen
SSchen Achse bildende Strahlengänge
p«scnen ^ fotoe,ektri.
McfaerSs 6 82 292 ist auch bei einer
VoStung der eingangs beschriebenen Art die
Vorricniung FernSehkamera im Zusammenhang
V-,rWHem Ob ektiv bekannt. Der Steradiant der
Fe nsehkamera erfaßt dabei die gesamte zu beobach-SSFläheWenn nun nach einer vorgegebenen
SiSS SLS
Erffssung dieses Bildes ist bei Aufnahme beisp
mines fines Fernsehschirms möglich, indem man
™nprLf eine Zählung von Bildzeilen und andererseits
nr/ählune auf eder einzelnen Bildzeile vornimmt,
Γο aus !chdanU: £ Winkel und der Abstand für die
Stellung eines jeden Bildpunktes ermitteln laßt. Eine fi elektronische Zählung ist nicht nur durch die
Verwendung zweier Zähler, sondern auch durch die
Aulwertung der von den beiden Zählern ermittelten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere für die Ermittlung des
Profils einer Oberfläche; mit einem eine elektromagnet!- sehe Strahlung auf die Oberfläche, deren Profil zu
bestimmen ist, aussendenden Strahler und einem relativ zum Strahler ortsfest angeordneten Objektiv, das die an
der Oberfläche zurückgeworfenen Strahlen empfängt und als Bildsignal auf einem Bildschirm abbildet.
Eine Einrichtung dieser Art ist nach dem DT-Gbm 17 59 198 bekannt Dabei wird ein Lichtspalt auf der
Oberfläche eines Werkstückes, dessen Dicke mittels einer Werkzeugmaschine abgetragen werden soll,
abgebildet und dieses liiild mittels der Optik über eine
Strahlenteilungsplatte auf den mit einer Teilung versehenen Bildschirm! geworfen, so daß man aus der
Stellung des abgebildeten Spaltes auf dem Bildschirm ermitteln kann, wie weit sich die Oberfläche des
Werkstückes jeweils von dem aus Strahler und Objektiv
bestehenden Teil der !Einrichtung befindet. Man kann also durch Ablesen das jeweilige Maß der Oberfläche
des Werkstückes ermiüeln. Dies setzt eine konzentrier
zur optischen Abstandsbenach der FR-PS 15 04 539 bekannt. Dabei
finden zwei enge Strahlenbündel in paralleler Lage zueinander Verwendung, die von zwei Stellen eines
GeSandes, dessen Maße überwacht werden müssen. SStiert werden. Die Entfernung der beiden Stellen
des GegenLndes ergibt sich aus einer D.fferenzmessung Es ist also zumindest auf der Senderseite ein
doppelter Aufwand gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik erforderlich.
Vom einleitend genannten Stand der Technik hegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Ausschaltung
Sekt ver Beobachtungsfehler die Verwendung einer
doppelten optoelektronischen Messung im Hinblick auf den dafür erheblichen Aufwand ebenso wie: die
Verwendung einer doppelten elektronischen Zählung
^EMeTw'wTbeim einleitend beschriebenen Stand der
Technik erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die aus dem Strahler und einer mit dem Objektiv versehenen
Fernsehkamera bestehende Gruppe um ihre Verbindungslinie als Achse verschwenkbar ist, und daß eine
Zeitzählanordnung für die Abtastzeit zwischen dem empfangenen Bildsignal und einem festen Bezugspunkt
des Bildschirms vorgesehen ist, die ein dem zu
messenden Abstand entsprechendes Digitalsignal er-
"somit kommt man bei Verwendung nur emes
einzigen ausgesendeten Strahls durch jeweils nur einen einzigen Zählvorgang zu der gewünschten Aussage
über das Profil der Oberfläche des Werkstücks. Das durch die Zeitzählanordnung erzeugte Ausgangs-
signal ist ein Digitalsignal. Man kann je nach der vorgesehenen Signalverarbeitung selbstverständlich
auch zu einem kontinuierlichen Analogsignal kommen, wenn an die Zeitzählanordnung ein Analogrechner
angeschlossen ist, der aus der Zeitzählung ein dem zu S messenden Abstand entsprechendes Analogsignal erzeugt.
Zur Erzielung einer größtmöglichen Ausstrahlungsstärke des Strahlers mit sehr hoher Richtungsgenauigkeit
wird bevorzugt als Strahler ein Laser vorgesehen, und zwar zweckmäßig ein auf Impulsbasis arbeitender
Laser. Gegenüber der Erzeugung von Bildpunkten auf der zu messenden Fläche mittels Linsen hat die
Verwendung des Laserstrahls noch den Vorteil, daß unabhängig vom Abstand der zu messenden Fläche der
Bildpunkt stets von gleichbleibender Schärfe ist.
Um die Eigenstrahlung der zu messenden Oberfläche zu eliminieren, wird zweckmäßig noch ein diese
Eigenstrahlung ausschaltender Interferenzfilter in den Strahlengang zur Fernsehkamera eingeschaltet.
Bei Verwendung eines Impulslasers als Emissionsquelle sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
Mittel für die synchrone Auslösung des Impulses relativ zur Vorderflanke der Zeile vorgesehen, auf der die
Zeitzählung zur Ortung der Stellung des Bildes erfolgt. Diese Methode ist deshalb vorteilhaft, weil hierbei das
Maximum der während der Zeilenabtastzeit ausgestrahlten Energie ausgenutzt und die Emission während
der Abtastung der anderen Zeilen unterbrochen werden kann.
Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigen,
jeweils in schematischer Darstellung
F i g. 1 die geometrische und elektronische Gesamtanordnung, wohingegen
Fig.2 den für den Empfang des Bildpunktes vorgesehenen Bildschirm eines Fernsehgerätes wiedergibt.
Wie sich aus F i g. 1 erkennen läßt, wird ein Strahl EP vom Strahler E auf die Oberfläche des Profils geworfen.
Dieser Strahl trifft die Oberfläche im Punkt P. Ein zurückgeworfener Strahl PR wird von der Fernsehkameras
R erfaßt, die bezüglich des Strahlers fortsfest
ist. Die optische Achse der Fernsehkamera R ist mithin bezüglich der Linie Ei? und des Strahls EPfixiert, jedoch
muß sie nicht unbedingt zu EP koplanar sein. Das Bild des Punktes P wird, wie F i g. 2 erkennen läßt, in der
Ebene η an der Stelle P' aufgefangen und kann mithin
auf einer zwischen den Punkten A und B verlaufenden Geraden geortet werden. In der Regel befindet sich die
Gerade AB im wesentlichen in der Mitte des Bildschirms.
Die aus Strahler und Fernsehkamera bestehende Gruppe ist um die Achse ER verschwenkbar, wodurch
sich die Stellung des Punktes P auf der Oberfläche des Profils und mithin auch die Stellung des Punktes P' auf
dem Bildschirm verändert. In jeder Stellung des Punktes P gestattet eine einzige Zählung der zwischen P' und B
abgelaufenen Zeit Δ t die Bestimmung des Abstandes EP.
Das Verhältnis zwischen At und EP wird durch At=f(EP) ausgedrückt, wobei der Wert von EP
numerisch durch ein Digitalsignal SD in einer Zeitzählanordnung Z oder durch ein Analogsignal SA
auf Grund einer kontinuierlichen Umwandlung der Zeit Δ t in eine stets meßbare Spannung Δ ν durch einen an die
Zeitzählanordnung Z angeschlossenen Analogrechner Vausgedrückt werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere für die Ermittlung' des Profils einer Oberfläche,
mit einem eine elektromagnetische Strahlung auf die Oberfläche, deren Profil zu bestimmen ist, aussendenden Strahler und einem relativ zum Strahler
ortsfest angeordneten Objektiv, das die an der Oberfläche zurückgeworfenen Strahlen empfängt
und als Bildsignal auf einem Bildschirm abbildet, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem
Strahler (E) und einer mit dem Objektiv versehenen Fernsehkamera (R) bestehende Gruppe um ihre
Verbindungslinie als Achse (ER) verschwenkbar ist, und daß eine Zeitzählanordnung (Z) für die
Abtastzeit zwischen dem empfangenen Bildsignal von einem festen Bezugspunkt des Bildschirms
vorgesehen ist, die ein dem zu messenden Abstand (EP)entsprechendes Digitalsignal (SD)erzeugt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zeitzählanordnung (Z) ein
Analogrechner (V) angeschlossen ist, der aus der Zeitzählung ein dem zu messenden Abstand
entsprechendes Analogsignal (SA) erzeugt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahler (E) ein
Laser vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Las sr als Impulslaser ausgeführt
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