DE2437511A1

DE2437511A1 - Appts. measuring length on continuously moving material - has continuous laser beam directed on surface and receiver for reflection

Info

Publication number: DE2437511A1
Application number: DE2437511A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Ing Poklekowski; Werner Redeker; Bernhard Ing Grad Rega; Wolfgang Dr Ing Schulz
Original assignee: MESSMETALLURGIE GmbH; BETR FORSCH INST ANGEW FORSCH
Current assignee: MESSMETALLURGIE GmbH; BETR FORSCH INST ANGEW FORSCH
Priority date: 1974-08-03
Filing date: 1974-08-03
Publication date: 1976-02-12

Abstract

The values of the speed measurement are integrated in time and an approximate value of the speed is integrated for the time necessary for the search oscillator to locate a signal frequency or for the time when the measured value of the speed measurement fails because of a fault. The normal operating speed can be used as an approximate value of the speed. Or, the speed measured optically immediately beforehand can be used as an approximate speed value. The approximate speed is corrected by the speed measured optically immediately following it in respect of its effects on the length measurement.

Description

Vorrichtung zur Längenmessung an sich im wesentlichen kontinuierlich bewegendem Material Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Längenmessung an sich Im wesentlichen kontinulerl ich bewegendem Material mit diffusem Anteil seines Oberflächenreflektionsvermögens, bei dem ein kontinuierlich und kohärent strahlender Laser auf die Oberfläche des zu messenden Materials gerichtet ist und die von dieser reflektierten Laserlichtflecken von einem mit einem vorgeschalteten Gitter versehenen Empfänger aufgenommen und bezüglich ihrer Bildungsfrequenz ausgewertet werden, indem das auf das Gitter fallende Licht von einem Lichtempfänger aufgenommen wird, dem ein Verstärker und ein Modulator nachgeschaltet sind, an welch letzteren sich ein elektronisches Filter anschließt, dem ein Suchoszillator folgt, der einen Ausgang für eine Frequenzmessung und eine Rückführung auf den Modulator aufweist.Apparatus for length measurement per se is essentially continuous moving material The invention relates to a device for measuring length in itself essentially continuously moving material with a diffuse part its surface reflectivity, at which one is continuous and coherent radiating laser is directed at the surface of the material to be measured and the laser light spots reflected by this from one with an upstream Receivers provided with a grid and evaluated with regard to their formation frequency are received by the light falling on the grating by a light receiver which is followed by an amplifier and a modulator, which latter one an electronic filter is connected, followed by a search oscillator, the one Having output for a frequency measurement and a feedback to the modulator.

Eine Vorrichtung dieser Art ist nach der DT-PS 2 015 094 und der deutschen Patentanmeldung P 24 33 038.9 bekannt und findet für die Geschwindigkeitsmessung Anwendung.A device of this type is according to DT-PS 2 015 094 and the German Patent application P 24 33 038.9 known and is used for speed measurement Use.

Häufig besteht aber zusätzlich die Aufgabe, daß die zurückgelegte Weglänge ermittelt wird. So ist diese bei aus einem Fertiggerüst auslaufenden Walzgut mit konstantem Querschnitt ein unmittelbares Maß des Ausbringens. Auch bei Fahrzeugen beliebiger Art ist die möglichst genaue Angabe über die zurückgelegte Weglänge häufig wünschenswert.Often, however, there is also the task of ensuring that the Path length is determined. This is the case with rolling stock leaving a finishing stand with a constant cross-section an immediate measure of the output. Even with vehicles Of any kind, the most precise information possible about the distance covered is often desirable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie sich auch für Längenmessungen eignet.The invention is based on the object of providing a device of the introductory part described type to the extent that it is also suitable for length measurements suitable.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Werte der Geschwindigkeitsmessung über die Zeit integriert werden, und daß für diejenige Zeit, die der Suchoszillator für die Auffindung einer Signalfrequenz benötigt,oder für diejenige Zeit in welcher der Messwert durch eine Störung ausfällt, ein Näherungswert der Geschwindigkeit integriert wird.According to the invention, this is achieved in that the values of the speed measurement be integrated over time, and that for the time that the search oscillator needed for finding a signal frequency, or for the time in which the measured value fails due to a disturbance, an approximation of the speed is integrated.

Es kommt also zunächst während der gesamten Zeitdauer, in welcher sich das Material im Strahlungsbereich der Vorrichtung befindet, zu einem Integrationsvorgang. Da jedoch die Geschwindigkeit des Materials nicht bereits sofort zur Verfügung steht, würde normalerweise innerhalb der Integrationszeit der Integrationswert für eine kurze Zeit ausfallen.So it comes first during the entire period in which if the material is in the radiation area of the device, to an integration process. However, since the speed of the material is not immediately available, would normally be the integration value for a fail for a short time.

Dies würde in jedem Falle einen unkontollierten Fehler in der Längenmessung zur Folge haben, der jedoch dadurch vermieden wird, daß grundsätzlich während der Dauer, während welcher kein Geschwindigkeitsmesswert zur Verfügung steht, ein Näherungswert der Geschwindigkeit vorgegeben wird. Ein Ausfall der Geschwindigkeitsmessung kann auch dann vorliegen, wenn eine vorübergehende Meßstörung durch Wasserdampf, Nebel oder dergleichen eintritt. In diesem Falle würde der Näherungswert der Geschwindigkeit für die erwähnte Ausfallzeit verwendet werden.In any case, this would result in an uncontrolled error in the length measurement result, which is avoided, however, that basically during the Duration during which no measured speed value is available, an approximate value the speed is specified. A Failure of the speed measurement can also be the case if there is a temporary malfunction due to water vapor, Fog or the like occurs. In this case the approximate value would be the speed can be used for the mentioned downtime.

Je nach den Messbedingungen wird ein unterschiedlicher Näherungswert gewählt. Wenn im gesamten Messintervall mit einer im wesentlichen gleichförmigen Geschwindigkeit zu rechnen ist, wird als Näherungswert die normale Betriebsgeschwindigkeit bereitgestellt. Zu diesem Zweck läßt sich ein Signalgeber auf den Betrag der normalen Betriebsgeschwindigkeit einstellen, dessen Signal im Falle des Messausfalls vom Integrator übernommen wird.A different approximation is made depending on the measurement conditions chosen. If in the entire measuring interval with an essentially uniform Speed is to be calculated, the normal operating speed is used as an approximation provided. For this purpose, a signal generator can be set to the amount of normal Set the operating speed whose signal in the event of a measurement failure from Integrator is taken over.

Für den Fall, daß mit einer ungleichförmigen Geschwindigkeit gerechnet werden muß, also beispielsweise bei beachtenswerten Beschleunigungszeiten und Bremszeiten, wird als Näherungswert für die Ausfallzeit die unmittelbar vorher optisch gemessene Geschwindigkeit verwendet, wobei diese im Bereich kleiner Zeitintervalle von einem Speicher festgehalten wird.In the event that a non-uniform speed is expected must be, for example, with considerable acceleration times and braking times, is the approximate value for the downtime that was optically measured immediately before Speed used, this being in the range of small time intervals of one Memory is held.

In belden Fällen kann man das Messergebnis noch dadurch verbessern, daß die verwendete, angenäherte Geschwindigkeit durch die unmittelbar daraufhin optisch gemessene Geschwindigkeit bezüglich ihrer Einwirkung auf die Längenmessung korrigiert wird. Es wird dann also der Näherungswert mit dem sich später ergebenden Messwert verglIchen, wobei auch dieser Messwert zum Zwecke des genannten Vergleiches bis zur Durchführung der Korrektur einem Speicher zugelettet wird.In both cases the measurement result can be improved by that the used, approximated speed by the immediately thereafter optically measured speed with regard to its effect on the length measurement is corrected. It then becomes the approximate value with that which will result later Compare the measured value, with this measured value also for the purpose of the comparison mentioned until the correction is made to a memory.

Eine zuverlässige Ermittlung des Anfangs einer Ausfallzeit gelingt dadurch, daß dem elektronischen Filter ein Komparator als Ausfal lanzeige nachgeschaltet ist, der den Suchoszillator dann zu einem Suchvorgang anregt und zugleich den zuletzt optisch gemessenen Geschwindigkeitswert zur Integration über die Zeit freigibt.A reliable determination of the beginning of a downtime succeeds in that the electronic filter is followed by a comparator as a failure display which then stimulates the search oscillator to a search process and at the same time the last one releases the optically measured speed value for integration over time.

Wenn zu Beginn einer Messung noch kein Messwert zur Verfügung steht, und wenn somit auch noch kein Signal für den Beginn der Integration vorliegt, kann man zu letzterem in besonders einfacher Weise über eine Aktivierungsanzeige des einleitend genannten Verstärkers kommen.If no measured value is available at the beginning of a measurement, and if there is still no signal for the start of integration, then it can you can access the latter in a particularly simple manner via an activation display of the amplifier mentioned in the introduction.

Wahlweise kann man auch dann, wenn man einen zuvor gemessenen Geschwindigkeitswert als Näherungswert vorgibt, in Bewegungsrichtung hinter der Vorrichtung zur Gesciwindigkeitsmessung eine Lichtschranke für das durchlaufende Material vorsehen, bei deren Auslösung die Geschwindigkeitsintegration einsetzt und bereits mit einer gemessenen Geshwindigkeit sofort rechnen kann, während nach Durchlauf des Materials durch die Vorrichtung zur Geschwind igkeitsmessung der Speicherwert des letzten Geschwindigkeitsbetrages für die Integration benutzt wird. Zweckmäßig wird dabei eine logische Schaltung von der Geschwindigkeitsmessvorrichtung beim Ausfall von Messwerten angesteuert, die dann auf einen in einem Speicher gespeicherten, zuletzt gemessenen Geschwindigkeltswert umschaltet, und die diesen Geschwindigkeitswert über die von der Lichtschranke gesteuerte Messzeit integriert.Optionally, you can also use a previously measured speed value as an approximation, in the direction of movement behind the device for speed measurement Provide a light barrier for the material passing through when it is triggered the speed integration starts and already with a measured speed can count immediately, while after the material has passed through the device for speed measurement, the stored value of the last speed amount is used for integration. A logic circuit is useful here controlled by the speed measuring device in the event of failure of measured values, which is then based on a last measured speed value stored in a memory switches, and this speed value is controlled by the light barrier Integrated measuring time.

Insgesamt kommt man somit zu verhältnismäßig genauen Längenmessungen, die zwischen 0,1 % und 0,3 °z, der wirklichen Längenwerte liegen. Von Vorteil ist dabei auch, daß wegen der Integration über eine längere Messzeit ein statistischer Fehler, wie er für die momentanen Geschwindigkeitsmessungen unvermeidlich ist, vermieden wird.Overall, one thus comes to relatively precise length measurements, those between 0.1% and 0.3 ° z, the real ones Length values lie. It is also advantageous that because of the integration over a longer measurement time a statistical error that is inevitable for the instantaneous speed measurements is to be avoided.

Eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art kann in einem Geschwindigkeitsintervall betrieben werden, dessen Grenzwerte etwa im Verhältnis von 1:50 liegen. Erst bei Überschreitung dieses beträchtlichen Intervalls geht die Messgenauigkeit bei kleineren Geschwindigkeiten zurück, was an der Art der optischen Geschwindigkeitsmessung liegt.A device of the type according to the invention can in a speed interval whose limit values are approximately in the ratio of 1:50. Only at; only when If this considerable interval is exceeded, the measuring accuracy goes with smaller ones Speeds back, which is due to the type of optical speed measurement.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung sei auf die Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen, jeweils schematisch: Fig. 1 ein erstes Blockschaltbild der Erfindung, während Fig. 2 ein weiteres Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung wiedergibt Das sich bewegende Material ist in Fig. 1 mit 1 bezeichnet.To further illustrate the invention, refer to the drawings Referenced. These show, in each case schematically: FIG. 1 a first block diagram of the invention, while FIG. 2 shows a further block diagram of a modified embodiment of the invention. The moving material is denoted by 1 in FIG.

Es bewegt sich in Richtung des Pfeiles 2. In Bewegungsrichtung gesehen, liegt es zunächst im Messbereich der Vorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung 3, die hier nicht näher beschrieben wird, da sie also solche nicht den Gegenstand der Erfindung bildet. Es kann sich hierbei um eine Vorrichtung handeln, wie sie in der DT-PS 2 015 094 beschrieben ist. Von der Vorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung 3 wird ein Signal bei Ausfall einer Messung für die Dauer des Ausfalze abgegeben und als Steuerslgnal 4 einer logischen Schaltung 5 zugeführt. Dieser logischen Schaltung 5 wird weiterhin vom Messwertspeicher 6 ein der Geschwindigkeitsmessvorrichtung entnommenes Signal für den Messwert zugeführt. Dieser Messwert bildet in diesem Falle den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Näherungswert. Ergänzend kann auch noch der ungespeicherte Messwert der Geschwindigkeit 8 der logischen Schaltung zugeführt werden, was für den Fall von Bedeutung ist, daß die Korrektur eines zurückliegenden Zuitabschnittes, in welchem mit einem Näherungswert integriert wurde, mit dem späteren Messwert erforderlich ist.It moves in the direction of arrow 2. Seen in the direction of movement, is it initially in the measuring range of the device for speed measurement 3, which is not described here in more detail, since it is not the subject of such Invention forms. This can be a device as it is in the DT-PS 2 015 094 is described. From the device for measuring speed 3, if a measurement fails, a signal is emitted for the duration of the rebate and supplied as control signal 4 to a logic circuit 5. This logic circuit 5 continues to be a speed measuring device from the measured value memory 6 extracted signal for the measured value fed. This measured value forms in this case the approximate value proposed according to the invention. In addition, can also the unsaved measured value of speed 8 of the logic circuit are supplied, which is important in the event that the correction of a past Zuit section, in which it was integrated with an approximate value, with the later one Reading is required.

Schließlich durchläuft das Material 1 gleichfalls in Bewegungsrichtung den Strahlengang eines optischen Fotodetektors 9, der für die Integrationszeit maßgeblich ist und ein demgemäßes Signal 10 ebenfalls der logischen Schaltung 5 zuführt. An die logische Schaltung 5 ist schließlich der Integrator 11 angeschlossen, dessen Ausgang dem gewünschten Längenwert entspricht.Finally, the material 1 also passes through in the direction of movement the beam path of an optical photodetector 9, which is decisive for the integration time and a corresponding signal 10 is also supplied to the logic circuit 5. At the logic circuit 5 is finally connected to the integrator 11, whose Output corresponds to the desired length value.

Bei der gemäß Fig. 2 etwas ausführlicher dargestellten Anordnung erkennt man gleichfalls das sich in Richtung des Pfeiles 2 bewegende Material 1, dessen Geschwindigkeit und dessen Länge gemessen werden. Vom Messkopf 12 für den Lichtempfänger einschließlich Verstärker führt das Signal zum Modulator 13, an den sich das elektronische Filter 14 anschließt, dessen Ausgang zum Suchoszi'lator 15 führt, der seinerseits Signale zur Rückführung auf den Modulator 13 sowie für den Frequenzmesser 16 liefert. Vom Frequenzmesser 16 gelangt das Signal über einen DAC-Wandler 17 zur :nalogen Anzeige 19.Detects in the arrangement shown in somewhat more detail in accordance with FIG you also move in the direction of arrow 2 material 1, whose Speed and its length can be measured. From the measuring head 12 for the light receiver including amplifier leads the signal to the modulator 13, to which the electronic Filter 14 connects, the output of which leads to the search oscillator 15, which in turn Signals for feedback to the modulator 13 and for the frequency meter 16 delivers. The signal arrives from the frequency meter 16 via a DAC converter 17 to the analog Advertisement 19.

Für die Längenmessung ist zusätzlich noch der Fotodetektor 9 einer in Bewegungsrichtung mit Abstand nachgeschalteten Lichtschranke vorgesehen, deren Ausgang ebenZa71s auf den Frequenzmesser 16 führt. Von dort erhält der Summierer in Eingangssignal, dessen Ausgang zum Speicher 18 führt.For the length measurement, the photodetector 9 is also one in the direction of movement at a distance downstream light barrier is provided, whose Output EbenZa71s leads to frequency meter 16. From there the totalizer receives in Input signal, the output of which leads to memory 18.

Dieser Speicher versorgt den Datenselektor 19 mit einem Eingangssignal ,an den sich abschließend die Digitalanzeige 20 anschließt. Der Datenselektor 19 kann auch einen weiteren Eingang für das dem DAC-Wandler zugeführte Signal aufweisen.This memory supplies the data selector 19 with an input signal , which is finally followed by the digital display 20. The data selector 19 can also have a further input for the signal fed to the DAC converter.

Bei dieser Anordnung wird die Geschwindigkeit in jeweils 10 Millisekunden betragenden Intervallen aufeinanderfolgend aufsummiert, bis das sich in Bewegung befindliche Material den Sichtbereich der Lichtschranke verläßt. Der bis zu diesem Zeitpunkt aufgelaufene Integrationswert wird im Speicher 19 festgehalten und mit der Digitalanzeige 20 sichtbar gemacht.With this arrangement, the speed is every 10 milliseconds summed up successively until it starts moving material leaves the field of vision of the light barrier. The up to this one Time accumulated integration value is held in memory 19 and with the digital display 20 made visible.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Apparatus for length measurement essentially continuously moving material with a diffuse part of its surface reflectivity, in which a continuously and coherently radiating laser is applied to the surface of the material to be measured is directed and the laser light spots reflected by this recorded by a receiver provided with an upstream grid and be evaluated with regard to their formation frequency by the falling on the grid Light is picked up by a light receiver, which is an amplifier and a modulator downstream, to which the latter is connected to an electronic filter, followed by a search oscillator, one output for a frequency measurement and one Having feedback to the modulator, characterized in that the values of the Speed measurement are integrated over time, and that for the time which the search oscillator (15) needs to find a signal frequency, or for the time in which the measured value of the speed measurement by a Fault fails, an approximate value of the speed is integrated.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that as an approximate value normal operating speed is used.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that as an approximate value the speed is the optically measured speed for this purpose immediately beforehand is used.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the approximate speed by the optically measured immediately afterwards Speed is corrected with regard to its effect on the length measurement.

5. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the electronic filter (14) is followed by a comparator as a failure indicator is, which then stimulates the search oscillator (15) to a search process and at the same time the releases the last optically measured speed value for integration over time.

6. Device according to claims 1, 2 and 4, characterized in that that the speed integration begins as soon as the amplifier is activated.

7. Device according to claims 1 and 3, characterized in that that at a distance from the optical speedometer (3.12) a light barrier irradiates onto the material to be measured (1), when triggered the speed integration starts and continues until it is released.

8. Device according to claims 1, 3 and 7, characterized in that that from the speedometer a logic circuit (5) in the event of measured values falling is controlled, which is then transferred to a last measured one stored in the memory Toggles the speed value and this speed value over that of the Light barrier controlled measuring time integrated.