DE2401105C3

DE2401105C3 - Device for scanning an optical mark on a red-hot piece of steel

Info

Publication number: DE2401105C3
Application number: DE19742401105
Authority: DE
Inventors: Tomio Takamatsu; Sakasegawa Koji; Osumi Atsushi; Hosaka Yukio; Fukuyama; Yamada Takeo Yokohama; Yamamoto (Japan)
Original assignee: Nippon Kokan KJC., Tokio; Fuji Toyuki K.K., Takamatsu; (Japan)
Priority date: 1973-01-10
Filing date: 1974-01-10
Publication date: 1976-11-18

Description

a) die Lichtquelle eine Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe (1) ist, »5a) the light source is a high pressure mercury vapor lamp (1), »5

b) das Filter ein Metallinterferenzfilter (2) mit einer maximalen Durchlaßempfindlichkeit innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 4300 bis 4400 A, und zwar nahe 4358 A, ist, und ^ao b) the filter is a metal interference filter (2) with a maximum transmission sensitivity within a wavelength range of 4300 to 4400 A, specifically close to 4358 A, and ^ao

c) daß die Bildaufnahmeröhre (3) eine Empfindlichkeit ebenfalls im genannten Wellenlängenbereich von 4300 bis 4400A mit einem maximalen Wert bei 4350 A aufweist.c) that the image pickup tube (3) also has a sensitivity in the wavelength range mentioned from 4300 to 4400A with a maximum value at 4350A.

2525th

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abtastung einer optischen Marke auf einem rotglühenden Stahlstück, mit einer Lichtquelle, mit deren Strahlung eine optische Marke auf dem Stahlstück erzeugt wird, einer die von der Oberfläche des Stahlstückes reflektierte Strahlung der Lichtquelle aufnehmenden Bildaufnahmeröhre, z. B. einer Vidikonröhre, und einem dieser voigeschalteten Filter.The invention relates to a device for scanning an optical mark on a red-hot Piece of steel, with a light source whose radiation creates an optical mark on the piece of steel is generated, one of the radiation of the light source reflected from the surface of the steel piece receiving image pickup tube, e.g. B. a vidicon tube, and one of these pre-connected filters.

Wenn ein Material auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, erzeugt dieses eine thermische, der Planckschen Formel entsprechende Strahlung, deren Wellenlänge von der Temperatur abhängt. Bei niedrigen Temperaturen liegt die thermische Strahlung im Infrarotbereich. Im Temperaturbereich zwischen 500 und 600 C liegt das Licht im Rotspektrum. Wenn die Temperatur weiter auf HOO⁰C erhöht wird, verschiebt sich die Farbe des Lichtes in Richtung auf Gelb, während bei Temperaturen von 1300 und 1500^cC weißes Licht abgestrahlt wird. Die thermische Strahlung eines Materials weist danach ein kontinuierliches Spektrum auf, welches der bestimmten Temperatur des Materials entspricht. Bei Temperaturen oberhalb von 700⁰C gelaigt das Wellenlängenspektrum in den sichtbaren Bereich. Wenn demzufolge beispielsweise ein auf einer hohen Temperatur befindliches Material wie ein rotglühender Stahlstab auf einer Temperatur oberhalb von 1000° C für die Weiterverarbeitung in einem Walzwerk einer kontaktlosen Messung unter Verwendung einer optischen Markierung als Referenzpunkt ausgesetzt wird, dann ist die Temperatur des Materials so hoch, daß die thermische Strahlung innerhalb ücs sichtbaren Bereiches des Spektrums liegt. Wenn eine optische Markierung im Bereich des sichtbaren Lichtes auf ein derartiges erhitztes Material projiziert wird, wird aufgrund dessen die optische Markierung durch die im sichtbaren Bereich liegende thermische Strahlung abgedeckt, so daß es äußerst schwierig ist, die betreffende optische Markierung festzustellen.When a material is heated to a certain temperature, it generates thermal radiation that corresponds to Planck's formula, the wavelength of which depends on the temperature. At low temperatures, the thermal radiation is in the infrared range. In the temperature range between 500 and 600 C, the light is in the red spectrum. If the temperature is increased further to HOO ⁰ C, the color of the light shifts in the direction of yellow, while at temperatures of 1300 and 1500 ^c C white light is emitted. According to this, the thermal radiation of a material has a continuous spectrum which corresponds to the specific temperature of the material. At temperatures above 700 ⁰ C, the wavelength spectrum gelaigt in the visible range. If, for example, a material at a high temperature, such as a red-hot steel rod, is subjected to a non-contact measurement using an optical marking as a reference point at a temperature above 1000 ° C for further processing in a rolling mill, then the temperature of the material is so high that that the thermal radiation lies within the visible range of the spectrum. When an optical marking in the visible light range is projected onto such a heated material, the optical marking is covered by the thermal radiation in the visible range, so that it is extremely difficult to determine the optical marking in question.

Zur Vermeidung des genannten Nachteils ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekanntgeworden, deren Lichtquelle im Ultraviolett-Bereich arbeitet. Es hat sich aber herausgestellt, daß es nicht in dem gesamten Ultraviolett-Bereich möglich ist, ein für eine exakte und fehlerfreie Abtastung ausreichendes Verhältnis zwischen Signalhöhe und Svörpegelhöhe zu erhalten.To avoid the disadvantage mentioned, a device of the type mentioned has become known, whose light source works in the ultraviolet range. But it turned out that it wasn't is possible in the entire ultraviolet range, sufficient for accurate and error-free scanning To obtain the relationship between signal height and body level height.

Bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art wurde auch bereits als Lichtquelle eine Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe verwendet, während die Abtastung mittels einer im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeitenden Bildaufnahmeröhre erfolgte, vor die ein Bandpaßfilter mit einer maximalen Durchlaßempfindlichkeit von 5470 oder 6480 A geschaltet war. Diese Vorrichtung wird jedoch aufgrund ihres Arbeitens im sichtbaren Wellenlängenbereich, wie eingangs geschildert, durch die thermische Strahlung des abzutastenden Materialstücks ungünstig beeinflußt, so daß die Abtastgenauigkeit der optischen Markierung unzureichend ist.In devices of the type mentioned at the outset, a high-pressure mercury vapor lamp has also already been used as the light source used while scanning by means of a in the visible wavelength range working image pickup tube, in front of which a bandpass filter with maximum transmission sensitivity of 5470 or 6480 A. However, this device is because of its work in the visible wavelength range, as described above, by the thermal radiation of the The piece of material to be scanned is adversely affected, so that the scanning accuracy of the optical marking is insufficient.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher die Abtastung bei einem hohen Verhältnis von Sisnalhöhe und Störpegelhöhe im wesentlichen ohne Störung durch die thermische Strahlung möglich ist.In contrast, it is the object of the invention to create a device of the type mentioned above, with which the sampling essentially takes place at a high ratio of signal height and interference level height is possible without interference from the thermal radiation.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daßThe device according to the invention is characterized in that

a) die Lichtquelle eine Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe ist,a) the light source is a high pressure mercury vapor lamp,

b) das Filter ein Metallinterferenzfilter mit einer maximalen Durchlaßempfindlichkeit innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 4300 bis 4400A, und zwar nahe 4358 A, ist, undb) the filter is a metal interference filter with a maximum transmission sensitivity within a wavelength range from 4300 to 4400A, namely near 4358A, and

c) daß die Bildaufnahmeröhre eine Empfindlichkeit ebenfalls im genannten Wellenlängenbereich von 4300 bis 4400 A mit einem maximalen Wert bei 4350 A aufweist.c) that the image pickup tube also has a sensitivity in the mentioned wavelength range of 4300 to 4400 A with a maximum value at 4350 A.

Eine Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe weist einen Spektralbereich von etwa 3000 bis etwa 6000 A auf. Innerhalb dieses Bereichs liegen sechs charakteristische Strahlungsspitzen. Der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt nun die nach langen Versuchen gefundene und überraschende Erkenntnis zugrunde, daß gerade der Wellenlängenbereich zwischen 4300 und 4400 A gemäß einer der Strahlungsspitzen die besten Ergebnisse hinsichtlich eines hohen Signalrauschverhältnisses und der Vermeidung von Störungen durch die thermische Strahlung ergibt.A high pressure mercury vapor lamp has a spectral range from about 3000 to about 6000A on. There are six characteristic radiation peaks within this range. The invention The device is based on the surprising finding, found after long trials, that especially the wavelength range between 4300 and 4400 A according to one of the radiation peaks is the best Results in terms of a high signal-to-noise ratio and the avoidance of interference by which gives thermal radiation.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained with reference to the figures. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung, Fig. 1 is a schematic representation of the device,

F i g. 2 eine grafische Darstellung der Spektralverteilung einer als Lichtquelle in der Vorrichtung von F i g. 1 verwendeten Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe, F i g. FIG. 2 is a graphical representation of the spectral distribution of a light source in the device of FIG F i g. 1 used high pressure mercury vapor lamp,

F i g. 3 eine grafische Darstellung der Durchlaßcharakteristik eines in der Vorrichtung von F i g. 1 verwendeten Metallinterferenzfilters, undF i g. 3 is a graph showing the transmission characteristic of a device in the device of FIG. 1 metal interference filter used, and

Fi g. 4 eine grafische Darstellung der Empfindlichkeitscharakteristik der in der Vorrichtung von F i g. 1 verwendeten Bildaufnahmeröhre.Fi g. 4 is a graph showing the sensitivity characteristics in the device of FIG. 1 image pickup tube used.

F i g. 1 umfaßt die Vorrichtung einer die optische Markierung erzeugenden Lichtquelle, welche aus einer Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe 1 besteht.F i g. 1 comprises the device of a light source generating the optical marking, which from a high pressure mercury vapor lamp 1 consists.

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Ein Metallinterferenzfilter im Strahlengang der reflektierten Strahlung ist mit 2 bezeichnet. Dahinter ist eine Bildaufnahmeröhre 3, beispielsweise ein Vidikon, angeordnet. Diese ist mit einem Anzeigegerät 4, beispielsweise einem Fernsehgerät, verbunden. Der abzutastende rotglühende Stahlblock ist mit 5 bezeichnet. A metal interference filter in the beam path of the reflected radiation is denoted by 2. Behind is an image pickup tube 3, for example a vidicon, is arranged. This is with a display device 4, for example a television set. The red-hot steel block to be scanned is denoted by 5.

Das Licht der Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe 1 hat eine Spektral verteilung gemäß Fig. 2. Wie durch den Pfeil angedeutet, tritt im Wellenlängenbereich zwischen 4300 und 4400A eine Strahlungsspitze auf. Dieser Bereich wird bei der vorliegenden Vorrichtui.g, wie eingangs erläutert, ausgenutzt.The light from the high-pressure mercury vapor lamp 1 has a spectral distribution according to FIG. 2. As indicated by the arrow, a radiation peak occurs in the wavelength range between 4300 and 4400A on. This area is used in the present Vorrichtui.g, as explained at the beginning.

Auf das Metallinterferenzfilter 2 trifft sowohl das von der Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe 1 ausgestrahlte und von dem Stahlblock 5 reflektierte, die optische Markierung bildende Licht als auch die thermische Strahlung des rotglühenden Stahlblockes 5.The metal interference filter 2 is both emitted by the high pressure mercury vapor lamp 1 and light reflected from the steel block 5 constituting the optical mark as well as the thermal Radiation of the red-hot steel block 5.

Gemäß Fig. 3 weist das Metallinterferenzfilter eine maximale Durchlässigkeit im Wellenlängenbereich von 4358 A auf, läßt also nur Licht in einem Wellenlängenbereich gemäß der benutzten Strahlungsspitze von F i g. 2 hindurch.According to FIG. 3, the metal interference filter has a maximum permeability in the wavelength range from 4358 A, so only allows light in a wavelength range according to the radiation peak used from F i g. 2 through.

Die Bildaufnahmeröhre 3 besteht aus einem Vidikon, dessen frequenzmäßige Empfindlichkeit durch das Metallinterferenzfilter 2, d. h. den Wellenlängenbereich zwischen 4300 und 4400 A festgelegt ist. Ein derartiges Vidikon weist dabei eine Empfindlichkeitscharakteristik gemäß F i g. 4 auf, nach welcher die maximale Empfindlichkeit bei 4350 A auftritt.The image pickup tube 3 consists of a vidicon, whose frequency sensitivity is through the metal interference filter 2, d. H. the wavelength range is set between 4300 and 4400 A. A such a vidicon has a sensitivity characteristic according to FIG. 4 on, after which the maximum sensitivity occurs at 4350 A.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Device for scanning an optical mark on a red-hot piece of steel, with a light source, the radiation of which creates an optical mark on the piece of steel, one absorbing the radiation from the light source reflected from the surface of the steel piece Image pick-up tube, e.g. a vidicon tube, and one of these upstream filters, characterized in that