DE2355185C2 - Anordnung zur Dickenmessung von Gegenständen unter Verwendung von Laserstrahlen - Google Patents

Description

einer Auswerieeinrichiuns; einee-

⁸Uf_nS

⁸ ne Erfindung benutzt die Eigenschaften einer rvff rentialfolodiode, die aus zwei eng benachbarten £ ,!dioden mit gemeinsamer Kathode aufgebaut • Die beiden Einzeldioden sind durch einen im £ «min der Diffcrentialfotodiode angeordneten TreTseo voneinander getrennt. Das Dilierenzfmo-• 1V"abhän»ig von der Abweichung de·» Licht-^Slgnu 'vom Trennsteg *

^Slrn .rfindunosgcmäßc Mcßanordnunn bcnöiiet i'r Mne inwendige Frequenz- und Amplituden-Ä«. für die Ablenkung des Laserstrahls, noch die Abmessung von Vergleichsslrecken und -zeiten. '¹RPi der erfindunnsgemäßen Meßanordnung kön- L Umlenkspiegel auch so angeordnet sein, daß H^e"reneSrt" Laserstrahl auf eine Dilfereniialfoto-Ide ί iff Es steht dann eine größere Lichtstärke

α !«mine /ur Verfugung

ΐϊZlΦ^£ Erfindung und zweckmaß" e Λuseestaltungcn sind im folgenden an Hand Tr Rßuren näher beschrieben. Es zeigt ^der _Ff? 1 1 schematische Darstellung einer erfinicmäßen Anordnung zur Dickenmessung eines er Bezugsebene unmittelbar aufhegenden

' eine «nematische Darstellung einer crrin-Anordnung zur Dickenmessung eines

umtideel und der Laserstrahl 3 auf das MeßobjeKt 1 gericht«. Die Abbildung des Streulichtflecks,fällt nun zunächst nicht mehr ins Zentrum der Diöerentialfotodiode 6, so daß deren Differenzfotosignal über den Regler«) und das Stellglied 11 den Umlenkspieael 5 so kornciert. daß die Abbildung des Streulichtfleck* wiedei in das Zentrum der Differentiai-Iniodiode 6 rückt. Der Regler 9 gibt hierzu eine andere Ausaanasspannung U_v aus, deren Zahlenden - in den Meßwerispeicher 15 eingegeben wird Ein DilTcrenzbildner 16 stellt die Differenz zwischen dem lnhi.li des Bezugswertspeichers 14 und dem Meu- ^speicher 15 fest und gibt diesem eine Auswerteeinrichtung 17. die hieraus die D.cke d des MeU Objekts 1 ermittelt. . ,·

Mil Hilfe der Anordnung der Fig. 2 kann me Dicke eines Meßobjekts 20 gemessen werden, das nicht auf einer Bezugsebene aufliegt, sondern fna beweglich ist. Hierzu werden die Laserstrahlen 21 a ,o und 21 ft über die Umlenkspiegel23α,und r>_b au die beiden Seitenflächen des Mcßobjekts .0 pro jiziert. Die Diffircntiaüotodioden 2a «und 25 b über wache, mit Hilfe der Optiken 24 α und 24 b die Lage der Abbildungen der ^Sl™^Sf SS

25 5 «euern die beiden Regler 27 α und 21'b mit Integralan.eil aus. deren Ausgaygannungen^ber

des Au.aus , ■ ,; ; , · _m Differenzverstärker 29 zugeführt,

=I 5 »mäch« auf Jic Bczugscbcnc 2 und danach 1 »crichltl. Die DifteronlialfModicVagc de, S,,cu,,ch,„.cK de, Hon de, Spannung U, und "·

j?Sf

naiverhalten so, daß die Abbildung des Streuhcht- ah StcUgl.ede ^
flecks ins Zentrum der Differentia fotodiode 6 ruckt. 23 β 23 _h sehr seijne.i g ^₆J₁₅₁₀₅. _Es Das Stellglied 11 besteht bdsp.clswe.se aus c.ner fi hrung der Lascrs ^^hlc P _des Meßobjekts Magnetspule und einem m.t dem Umlenkspiegel5 5. WuI tauch be une fe ^ ^ ^^ verbundenen Eisenkern. D.cse elektromagnetische gch^wmkl g zur then ^ _w.^ ^. _def Anordnung arbeitet gegen d.c Federkraft von Druck- D ckt χ J ^ujj^ar· _{ß h} beispielsweise Papierfedern 18. Die Ausgangsspannung des Reglers 9 w.rd D.ck^messung _{der Meßanord}„_Ung

sicnal der Differen.ialfo.odiode 6 stellt den Um enkspieeel 5 über den Regler 9 und das Stellgl.ed 11 so ein/daß die Abbildung des Strcuhchtflecks ms Zentrum der Differentialfotodiode 6 ruckt H.crzu.st eine Ausgangsspannung V_n des Reg.c^rs er^>rderpb. hncn.
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_{ber b?w unter der a}us-_In jedem Meßwagen ist odSe 35« mit vorgeschalteter ^ _{mit den festen}

_{1 lm ortS}festen

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wird. Di. beiden Laserstrahlen

werden über einstellbare Umlenkspiegel 43 α und 43 h in die Meßwagen 33 a und 33 h geschickt und dort durch die Spiegel 37 und 38 auf beide Seiten der Papierbahn 34 projiziert. Die einstellbaren Umlenkspiegel sind auf piezoelektrischen Kristallen 44« und 44/) befestigt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht der zu Fig. 2 beschriebenen Meßanordnung. Bei der Meßanordnung gemäß F i g. 3 ist von besonderem Vorteil, daß eine Abstandsänderung der beiden Meßwagen 33 λ und 33 b keinen F.influß auf to da*. MclWrgebiiis ausübt. Fine eventuelle Durchbiegung dei Schienen, die bei Papiermaschinen eine Länge von mehreren Meiern aufweisen können, ist daher unschädlich. Beim F.inbau des L.asers 40 und der einstellbaren Spiegel 43a und 43 h im ortsfesten Seitenteil 39 beinhalten die beiden Meßwagen 33 a und Π f> nur noch fest montierte Spiegel, Optiken und Difierentialfotodiodcn. Die gesamte F.lcktronik kann im Seitenteil 39 installiert werden und ist hier leicht zugänglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

ι a 2 \J strahl auf der DifferentiaMotodiode (6- 25«, 25 b) Patentansprüche: abgebildet is...

1. Anordnung zur Dickenmessung eines auf

einer Bezuesebene unmittelbar aufliegenden 5 , .,<■·,,

MeBobjekts unter Verwendung eines Laserstrahls. Die Erfindung bezieh! s.ch auf eine Anordnung

gekennzeichnet durc^h einen einstell- zur Dickenmessung eines auf einer Bezugsebene

baren Umlenkspiegel (5), der einen Laserstrahl unmittelbar aufliegenden Meßobjekis oder eines frei

(3) nacheinander senkrecht auf die Bezugsebene bewegliehen Meßobjekts unter Verwendung von

(2) und dann auf das Meßobjekt (1) projiziert, io Laserstrahlen.

und durch eine Differentialfotodiode (6) zur Bei einem unter der Bezeichnung » I nangulations-Lageüberwachung des Streulichtflecks, deren verfahren« bekannten beruhrungslosen Dickenmeß-Differenifotosianal einen Regler (9) mit Integral- verfahren wird ein Laserstrahl von einem piezoelekanteil ansteuert, der die Stellung des Umlenk- irischen Ablenker periodisch um einen kleinen Winspiegels (5) über ein Stellglied (11) mit Proportio- 15 kel abgelenkt und der Laserstreulichtfleck auf der naiverhalten so beeinflußt", daß die Abbildung des Bezugsebene bzw. auf dem Meßobjekt über eine Streulichtflecks ins Zentrum der Differentialfoto- Optik auf eine Fotodiode abgebildet (»messen + diode (6) rückt, wobei ein Differenzbildncr (16) prüfen« [1972|, Seite 778 bis 782). Die Dickenmesdie Differenz zwischen dem gespeicherten Wert sung wird also auf eine Zeitmessung zurückgeführt. (17/)) der Reglerausganßsspannung beim Auftref- 20 Dieses bekannte Dickenmeßverfahren stellt äußerst fen des Laserstrahls"auf der Bezugsebene (2) und hohe Anforderungen an die Genauigkeit des mechadem gespeicherten Werl(i/„) der Regleraus- nischen Aufbaus und an die elektronische Steuergangsspannung beim Auftreffen des Laserstrahls und Auswerteeinrichtung, wenn die theoretisch mögauf dem Meßobjekt (1) bildet und einer Aus- liehe Meßgenauigkeit auch tatsachlich erreicht werwerteeinriehtung (17) als Maß für die Meßobjekt- 25 den soll,
dicke zuführt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

2. Anordnung nach Anspruch L gekennzeich- eine wesentlich einfacher aufgebaute und gegenüber net durch einen von der Reglerausgangsspannung Störeinflüssen unempfindlichere Anordnung zur angesteuerten Spannungsfrequenzumsetzer (12). Dickenmessung von Gegenständen mit Hilfe von dessen Impulse über einen Umschalter (13) beim 30 Laserstrahlen zu schaffen. Die erfindungsgemäße Auftreffen des Laserstrahls auf der Bezugsebene Meßanordnung soll insbesondere zur Dickenmessung (2) in einen Bczugswertspeicher (14) und beim von schnell beweglichen Papierbahnen geeignet sein. Auftreffen des Laserstrahls auf dem Meßobjekt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer (1) in einen Meßwertspeicher (15) einzählbar Anordnung zur Dickenmessung eines auf einer Besind. 35 zugsebene unmittelbar aufliegenden Meßobjekts ge-

3. Anordnung zur Dickenmessung eines frei- löst durch einen einstellbaren Umlenkspiegel, der beweglichen Meßobjekts unter Verwendung von einen Laserstrahl nacheinander senkrecht auf die zwei Laserstrahlen, gekennzeichnet durch beider- Bezugsebene und dann auf das Meßobjekt projiziert, seits des Meßobjekts (20) angeordnete einstell- sowie durch eine Dilfcrentialfotodiode zur Lagebare Umlenkspiegel (23n, lib) zur Projektion 4° überwachung des Streulichtfkcks, deren Differenzvon je einem Laserstrahl (21 «, 21 b) auf beide fotosignal einen Regler mit Integralanteil ansteuert, Seiten des Meßobjekts und durch beiderseits des der die Stellung des Umlenkspiegel über ein Stell-Meßobjekts angeordnete Differentialfotodioden glied mit Proportionalverhalten so beeinflußt, daß (25 a, 2Sb) zur Lageüberwachung der Streulicht- die Abbildung des Streulichtflecks ins Zentrum der flecke, deren Differenzfotosignale je einen Regler 45 Differentialfotodiode rückt, wobei ein Differenz-(27 a, 27 b) mit Integralanteil ansteuern, welche bildner die Differenz zwischen dem gespeicherten die Stellung des ihnen jeweils zugeordneten Um- Wert der Reglcrausgangsspannung beim Auftreffen lenkspiegels (23 fl, 23 b) über Stellglieder (22 a, des Laserstrahls auf der Bezugsebene und dem ge-22 b) mit Proportionalverhalten so beeinflussen, speicherten Wert der Reglcrausgangsspannung beim daß die Abbildungen der Streulichtlleeke jeweils 5« Auftreffen des Laserstrahls auf dem Meßobjekt bildet ins Zentrum der zugehörigen Differcntialfoto- und einer Auswerteeinrichtung als Maß für die Meßdiode rücken, wobei die Ausgangsspannungen objektdicke zuführt.

der beiden Regler (27 α, 27 b) einem Differenz- Eine andere erfindungsgemäße Anordnung zur

verstärker (29) zugeführt werden, dessen Aus- Dickenmessung eines frei beweglichen Meßobjekts

gangsspannung einer Auswerteeinrichtung (31) 55 sieht zur Lösung der gestellten Aufgabe beiderseits

eingegeben wird. des Meßobjekts angeordnete einstellbare Umlenk-

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- spiegel zur Projektion von je einem Laserstrahl auf kennzeichnet, daß beide Laserstrahlen (2t a. 21 b) beide Seiten des Meßobjekts vor, sowie beiderseits von einem einzigen Laser erzeugt sind. des Meßobjekts angeordnete Differenlialfotodioden

5. Anordnung nach einem der vorstehenden ^6o zur Lageüberwachung der Streulichtflecke, deren Ansprüche, gekennzeichnet durch ein piezoelck- Dilfcrenzfotosignale je einen Regler mit Integralanteil trisches Kristall als Stellglied (11, 22«, 22 b), ansteuern, welche die Stellung des ihnen jeweils dessen Steuerspannung aus der Ausgangsspannung zugeordneten Umlenkspiegels über Stellglieder mit des ihm zugeordneten Reglers (9, 27 a. 27 b) ab- Proportionalverhalten so beeinflussen, daß die Abgeleitet ist. 65 bildungen der Streulichtflecke jeweils ins Zentrum

6. Anordnung nach einem der vorstehenden der zugehörigen Differentialfotodiode rücken, wobei Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgangsspannungen der beiden Regler einem Stelle des Streulichtflecks der reflektierte Laser- Differenzverstärker zugeführt werden, dessen Aus-