DE2110374B2

DE2110374B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Querschnittsabmessungen von bewegtem Walzgut

Info

Publication number: DE2110374B2
Application number: DE2110374A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Nikolaevitsch Budtolaev; Valerij Ivanovitsch Cerepnev; Aleksandr Semenovitsch Chochlov; Nikolaj Sergeevitsch Druzinin; Georgij Christovitsch Zarezankov
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ INSTITUT METALLURGITSCHESKOGO MASCHINO-STROENIJA VNIIMETMASCH MOSKAU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ INSTITUT METALLURGITSCHESKOGO MASCHINO-STROENIJA VNIIMETMASCH MOSKAU
Priority date: 1971-03-04
Filing date: 1971-03-04
Publication date: 1978-03-30
Also published as: DE2110374A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßverfahren zum Bestimmen der Querschnittsabmessungen von laufendem Walzgut, bei dem die Flächen des Walzgutes, deren gegenseitiger Abstand bestimmt werden soll, von Lichtstrahlen bestrahlt werden und die hierbei reflektierten Strahlen so auf einen gemeinsamen Schirm projiziert werden, daß man Abbilder der bestrahlten Oberflächen enthält, deren Abstand voneinander proportional dem zu messenden Abstand ist; sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Meßverfahren sowie eine Meßvorrichtung dieser vorausgesetzten Art ist aus der FR-PS 15 62 548 oder so der dieser entsprechenden GB-PS 12 22 233 bekannt. Bei diesen Ausbildungen werden punktförmige kontinuierliche Laser-Lichtstrahlen verwendet und ihr Abbild auf dem Schirm, der z. B. in der Art eines Fadenkreuzes markiert sein kann, wird durch visuelle Beobachtung festgestellt.

Dadurch, daß die Lichtstrahlung ununterbrochen erzeugt wird, ist ihre Intensität begrenzt und dadurch auch die Helligkeit der Abbildung auf dem Schirm. Dadurch wiederum kann die Strahlabbildung vor dem Hintergrund von Störungen weniger gut beobachtet werden. In gleichem Sinn wirkt die Unstabilität der Lage der Strahlabbildung auf dem Schirm aufgrund des kontinuierlichen laufenden Walzgutes.

Weiterhin wird dadurch, daß nur zwei punktförmige hs Bereiche des Walzguts bestrahlt werden, auch nur der Abstand dieser beiden Punkte, und nicht die Abmessungen des gesamten Querschnitts registriert.

Weitere Fehler können dadurch auftreten, daß die beiden Lichtstrahlabbildungen nicht genau gleichzeitig beobachtet werden können und in dem Zeitintervall zwischen der Beobachtung des einen und der Beobachtung des anderen nicht nur eine Dickenänderung des Walzgiiies, sondern auch eine Versetzung desselben in der Dickenmeßrichtung aufgetreten sein kann. Es wird dann die Lage der oberen Fläche des Walzgutes an einer Stelle und die Lage der unteren Fläche an einer in Laufrichtung etwas versetzten Stelle gemessen, wobei dann die Differenz dieser Lagen nicht genau der Dicke des Walzgutes entspricht, sondern die zwischenzeitlich aufgetretene Versetzung noch als Fehler enthält.

Eine gewisse Verbesserung wird dann erreicht, wenn die Ablesung der Lichtstrahlabbildungen elektronisch erfolgt und dabei als Schirm der Bildschirm einer Elektronenstahlröhre dient. Dabei wird die Lage des Bildpunktes mittels Raster-Abtastung dadurch festgestellt, daß die Zeilenzahl vom Bildrand bis zur Zeile, die mit der Lichtstrahlabbildung zusammenfällt, bestimmt wird. Auch hier kommt es jedoch nicht zu einer genau gleichzeitigen Registrierung der Lage der Lichtstrahlabbildungen. Eine Verringerung des Intervalls zwischen den Regis'rierungszeitpunkten setzt eine Erhöhung der Abtastfrequenz voraus, was seinerseits zur Vergrößerung der Störeinflüsse und zu Fluktuationen der auftretenden Meßfehler führt.

Außerdem werden bei dieser Art der Registrierung der Lage der Lichtstrahlabbildungen für jeden Strahlengang eine Elektronenstrahlröhre verwendet, was insofern zu weiteren Meßungenauigkeiten führt, als die beiden Meßkanäle unterschiedliche Kennziffern wie Empfindlichkeit u.dgl. aufweisen können. Auch eine Änderung der räumlichen Lage der Elektronenstrahlröhre aufgrund ihrer Lagerung in Schwingungsdämpfern setzt die Meßgenauigkeit herab.

Eine andere Art der Dickenbestimmung eines laufenden Materials durch Bestrahlung zweier gegenüberliegender Oberflächen derselben. Auffangen des reflektierten Strahls und Bestimmung des Abstandes zwischen den Reflexionsstellen ist aus der DT-AS 10 68 473 bekannt. Hier werden jedoch die Abbildungsschärfenverhältnisse der Messung zugrunde gelegt und dies geschieht auf der Grundlage einer Modulationsrasterscheibe, hinter der ein lichtempfindliches Element angeordnet ist, welches amplitudenmäßig das größte Ausgangssignal abgibt, wenn die Modulationsrasterscheibe sich in der Ebene der scharfen Abbildung (der gerade vorliegenden Bildweite) befindet.

Die für eine solche Abbildung geltenden Nachteile entsprechend etwa den oben beschriebenen, wobei noch hinzu kommt, daß die Dickenmessung hier nach der Amplitude des Ausgangssignals erfolgt, was weniger genau ist.

Eine noch andere Technik der Dickenmessung mittels gegenüberliegend angestrahlter Oberflächen von Walzgut ist der DT-AS 10 51 016 zu entnehmen, wobei die Wellenlaufzeit zwischen dem jeweiligen Strahlsender bis zur Walzgutoberfläche und zurück zum Empfänger registriert werden und die Walzgutdicke aufgrund der Phasenverhältnisse zwischen den beiden Meßkanälen ermittelt wird.

Bei dieser Ausbildung führen schon die Nachgiebigkeit der mechanischen Konstruktion der Anordnung und Wärmeverformungen zu zusätzlichen Fehlern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Meßtechnik der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Meßgenauigkeit verbessert und

die Messung der gesamten Querschnittsbreite oder Dicke des Walzgutes möglich wird.

Zur Lösung dieser Aufgaben werden erfindungsgemäß die beiden Walzgutflächen jeweils d>jrch einen intermittierenden Lichtstrahl in Form eines feinen linienförmigen Lichtbündels bestrahlt, wobei der Schirm einem fotoelektronischen Speicherelement zugehört, an dem der Abstand der einzelnen Punkte der reflektierten Abbilder der Lichtstriche in den Zeitintervallen zwischen den Lichtimpulsen festgehalten und verities- ίο sen wird.

Zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens wird ausgegangen von einer Vorrichtung mit einer Lichtquelle zum Bestrahlen der Oberfläche des Walzgutes und mit einem optischen System, welches die von den Walztgutoberflächen reflektierten Lichtstrahlen auf eine Ebene projiziert, wobei erfindungsgemäß an sich bekannte Lichtquellen mit Spaltblenden zur Erzeugung intermittierender feiner linienförmiger Lichtbündel auf den beiden Walzgutflächen verwendet werden, sowie ein in der Projektionsebene der reflektierten Abbilder der Lichtstriche angeordneter Schirm eines fotoelektrischen Speicherelements, das die Lage der reflektierten Abbilder der Lichtstriche festhält.

Das Bestrahlen des Walzgutes mittels eines feinen linienförmigen Lichtbündels erlaubt die Bestimmung der Dickenmaße in einem beliebigen Punkte des Walzgutes über dessen ganze Breite. Da die Abbilder der feinen Linien auf den Schirm nur eines fotoelektronischen Speicherelements projiziert werden, sind Fehler infolge von Abweichungen der Kennziffern zweier Meßkanäle ausgeschlossen.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch das Prinzip einer erfindungsgemäß aufgebauten Vorrichtung,

F i g. 2 den Schirm des fotoelektronischen Speicherelements und die Lage der reflektierten Abbilder der Lichtstriche,

Fig.3a, b, c ein Zeit-Diagramm der elektrischen Signale der Einrichtung

Auf beiden Seiten des der X-Achse entlang bewegten Walzgutes, dessen Dicke d als Abstand seiner Oberflächen 1 bestimmt werden soll, sind Strahler 2 und 3 angeordnet. Jeder Strahler besteht aus einer Blitzröhre als Lichtquelle 4, einer Linse 5 und einer Spaltblende 6. Die Strahler erzeugen intermittierend ein feines linienförmiges Lichtbündel, das im weiteren kurz als Lichtstrich bezeichnet wird. Dieser wird auf der gegenüberliegenden Flächen 1 des Walzgutes projiziert. Die Lichtstriche bilden sich in F i g. 1 als Punkte Oi und O2 ab.

Die von den Walzgutflächen 1 zurückgeworfenen Lichtstriche werden von einem optischen System aus Objektiv 7, Spiegel 8 und 9 zum Ablenken der Strahlen und Objektiv 10 auf den Schirm 11 eines fotoelektronischen Speicherelementes 12 projiziert, weiches mit einer Einrichtung 13 zum Ablenken oder Sammeln der Strahlen im Brennpunkt versehen ist. In diesem optischen System befindet sich hinter dem Objektiv 10 ein optischer Verschluß 14.

Die Schaltung der Vorrichtung dient zum Bestimmen des Abstandes zwischen den Abbildern der Linien auf dem Schirm 11 des fotoelektronischen Elementes 12 und η > besteht aus einem Verstärker 15 der Lichtsignale, einem selektiven Umformer 16, der die Lichtsignale in Kurzsignale umwandelt, einem Triggerkreis 17, einem Filter 18 zum Ausfilter.n elektrischer Signale mit niedriger Frequenz und einer Anzeigeeinrichtung 19 mit linear geteilter Skala.

Zum Betrieb der Vorrichtung ist ein Kommandogerät 20 mit einer Programmschaltung vorgesehen, durch welches die Strahler 2 und 3, der Verschluß 14, die Stromzuführung des fotO'elektronischen Speicherelements 12 und ein Generator 21 zum Abtasten der Abbildung auf dem Schirm des fotoelektronischen Speicherelements 12 geschaltet werden. Ein Schaitsignal des Kommandogeräts 20 schließt gleichzeitig mit dem Abschalten der Abtaststrahlers in dem Blickfeld des Objektives 10 die Blende 14, wodurch ein Eindringen fremder Störsnrahlen auf das Speicherelement 12 verhindert wird.

Der Betrieb der beschriebenen Vorrichtung verläuft wie folgt:

Ein Signal des Kommandogeräts 20 der Programmschaltung schaltet die Blitzröhre 4 der Strahler 2 und 3 ein, die mit ihren Lichtstrichen die gegenüberliegenden Walzgutflächen 1 bestrahlen. Die Objektive 7, Ablenkspiegel 8 und 9 und Objektiv 10 werfen beide von den Walzgutflächen reflektierten Lichtstriche auf den Schirm 11 des fotoelektronischen Speicherelements 12. Wenn in dem zu messenden Querschnitt des Walzgutes die Dicke d konstant ist, erscheinen auf dem Schirm 11 parallele leuchtende Linien 22 und 23 (Fig.2), deren Abstand d' verhältnisgleich dem zu messenden Abstand d ist. Die Speichereinrichtung des Schirmes 11 sorgt dafür, daß die Linien bis zum nächsten Aufblitzen der Blitzröhren 4 erhalten bleiben.

Wenn die Walzgutdicke im zu messenden Querschnitt nicht konstant ist, sind auf dem Schirm geneigte oder verzerrte Linien zu sehen, wobei der Abstand der einzelnen Punkte dieser Linien der jeweiligen örtlichen Dicke des Walzgutes proportional ist.

Nach dem Verlöschen der Blitzröhren 4 wird der Verschluß 14 geschlossen, wodurch das Eindringen fremder Störstrahlen wie z. B. infraroter Strahlen von dem glühenden Walzgut auf dem Schirm 11 verhindert wird, und vom Kommandogerät 20 wird der Abtast-Generator 21 eingeschaltet. Der Generator tastet den Schirm 11 geradlinig längs der Z-Achse ab (Fig.2). Während des zeilenweisen Abtastens überquert der Taststrahl die Linien 22 und 23. Dabei entstehem am Widerstand Rh Impulse U_a (Fig.3a), deren zeitlicher Abstand π dem Abstand d' und somit auch der Abmessung d proportional ist. Diese Impulse werden dem Verstärker 15 und danach dem Umformer 16 zugeführt, wo sie zu Kurzimpulsen Ub ausgebildet werden; gleichzeitig werden niederfrequente Störsignale auf dem Schirm des Umformers 12 unterdrück!.

Die Impulse Ub stoßen den Triger 17 an, an dessen Ausgang sich rechteckige Impulse U₀ (F i g. 3) der Zeitdauer π bilden. Die Abtastfrequenz ist genügend hoch, so daß sich eine periodische Folge von Impulsen U_c bildet, deren zeitlicher Mittelwert Ud vom Filter 18 registriert wird. Die Größe dieses Wertes wird mit der Anzeigeeinrichtung 19 gemiessen, uiid da der Mittelwert der periodischen Folge der Impulse verhältnismäßig dem Zeitintervall π ist, so ist auch die Anzeige Proportional der zu messenden Walzgutabmessung d

Darr.it ist ein Meßzyklus beendet. Um die nächste Messung auszuführen, werden vom Kommandogerät 20 die Blitzröhren 4 neu gezündet und der Meßvorgang wiederholt sich, wobei die nächsten Querschnitte des sich bewegenden Walzguts gemessen werden.

Beim Messen der Dicke an verschiedenen Abschnit-

ten des Walzgutes, wenn die Linien 22 und 23 z. B. geneigt sind, muß das reihenweise Abtasten in der Y-Achse nach oben oder nach unten verschoben werden(Fig. 2).

Bei Verwendung von fotoelektronischen Speicherelementen, die die gespeicherte Information (Bildabstand zwischen den Lichtstrichen) wiedergeben können, können diese dann auch visuell ausgewertet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßverfahren zum Bestimmen der Querschnittsabmessungen von laufendem Walzgut, bei dem die Flächen des Walzgutes, deren gegenseitiger Abstand bestimmt werden soll, von Lichtstrahlen bestrahlt werden und die hierbei reflektierten Strahlen so auf einen gemeinsamen Schirm projiziert werden, daß man Abbilder der bestrahlten Oberflächen enthält, deren Abstand voneinander proportional dem zu messenden Abstand ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Walzgutflächen (1) jeweils durch einen intermittierenden Lichtstrahl in Form eines feinen linienförmigen Lichtbündels bestrahlt werden, und der Schirm (11) einem fotoelektronischen Speicherelement (12) zugehört, an dem der Abstand der einzelnen Punkte der reflektierten Abbilder der Lichtstriche in den Zeitintervallen zwischen den Lichtimpulsen festgehalten und vermessen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Lichtquelle zum Bestrahlen der Oberflächen des Walzgutes und mit einem optischen System, welches die von den Walzgutoberflächen reflektierten Lichtstrahlen auf eine Ebene projiziert, gekennzeichnet durch an sich bekannte Lichtquellen (4) mit Spaltblenden (6) zur Erzeugung intermittierender feiner linienförmiger Lichtbündel auf den beiden Walzgutflächen (1), und durch einen in der Projektionsebene der reflektierten Abbilder der Lichtstriche angeordneten Schirm (11) eines fotoelektronischen Speicherelementes (12), das die Lage der reflektierten Abbilder der Lichtstriche festhält.