DE2631663C3 - Verfahren zur berührungslosen Längenmessung und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur berührungslosen Längenmessung und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens

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DE2631663C3
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laser beam
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Dieter Ing.(Grad.) 8012 Ottobrunn Mertens
Horst-Guenter Ing. Popp (Grad.), 8021 Sauerlach
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Mertens Dieter Dipl-Ing 8012 Ottobrunn De Po
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INDUSTRIEANLAGEN-BETRIEBSGESELLSCHAFT MBH 8012 OTTOBRUNN
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur berührungslosen Längenmessung, bei der ein Laserstrahl abgelenkt wird und kontinuierlich ein Meßobjekt abtastet, und auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Es ist ein Verfahren zum Messen des Abstands von und der Geschwindigkeitskomponente eines Objekts senkrecht zu einer Bezugslinie bekannt (DE-OS 325 086), bei dem das ein gleichmäßiges Reflexionsverhalten aufweisende Objekt abgetastet wird. Bei dem bekannten Verfahren ist es erforderlich, die absolute Breite des Meßobjekts zu kennen, worauf dann der Abstand als absolutes Maß entnommen wird.
Es ist des weiteren eine Einrichtung zur Ortung von Objekten bekannt (DE-OS 20520K6), durch die ebenfalls ein Abstand gemessen werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur berührungslosen Längenmessung zu schaffen, durch das eine relative Länge ohne Kenntnis weiterer Parameter, beispielsweise der Entfernung, ermittelt werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale '.'es Kennzeichens des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nur die Zone mit unterschiedlichem Reflexionsverhaltcn abgetastet. Die relative Länge wird durch Quotientenbildung der absoluten Längenänderung und der Grundlänge bestimmt.
Eine Äusführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend beschrieben.
Am Meßobjekt wird eine Zone mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten gegenüber der Umgebung benötigt. Das Aufbringen der Zone geschieht durch geringfügiges Aufrauhen der Oberfläche oder durch Aufdampfen von maUsn Schichten (bevorzugt für Messungen bei höheren Temperaturen).
Die Breite der Zone muß nur geringfügig über dem Laserstrahldurchmesser liegen. Die Länge der Zone (= Meßlänge) wird mir von der Größe und Form des Meßobjektes begrenzt, sowie von sonstigen Versuchsgegebenheiten (Heizofen, Gestänge u. ä.). Meßlängen < 1 mm sind möglich.
Ein auf das Meßobjekt fokussierter Strahl eines Kleinlasers rastert mit Hilfe eines rotierenden Polygonspiegels die beschriebene Meßlänge ab. Ein Photodetektor mit vorgeschalteter Optik wandelt das vom Meßobjekt reflektierte Laserlicht in Rechteckimpulse um, deren Breite ein Maß für die momentane absolute Meßlänge ist. Ein Strahlungsteiler lenkt einen Teil des vom Polygonspiegel abgelenkten Strahles über eine verstellbare Blende auf einen zweiten gleichartigen Photodetektor. Dabei entsteht ein konstantes Referenzsignal, deren Breite der Meßlänge /,, entspricht. Die elektronische Subtraktion von Meß- und Referenzsignal ergibt die Längenänderung ΔΙ = /,-/„. Die elektronische Division dieser Differenz durch das Referenzsignal die relative Längenänderung ε.
Eine Relativbewegung des Meßobjektes zum Meßgerät ist ohne Bedeutung auf das Meßsignal, da sich die dabei entstehenden Differenzsignalpaare durch entgegengesetzte Vorzeichen aufheben. Durch die Division kürzen sich etwaige Schwankungen in der Abtastfrequenz heraus. Störungen durch Fremdlicht werden durch eingebaute optische Filter, die auf die Wellenlänge des Laser3 abgestimmt sind, ausgeschaltet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur berührungslose!! Längenmessung, bei der ein Laserstrahl abgelenkt wird und kontinuierlich ein Meßobjekt abtastet, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:
a) auf dem Meßobjekt ist eine Zone mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten aufgebracht,
b) mit einem der Meßlänge (/„) entsprechenden Referenzsignal und mit einem der geänderten Lage (/,) entsprechenden Meßsignal wird die relative Längenänderung ε = (/, — /„)//„ bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßobjekt im Bereich der Zone aufgerauht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Meßobjekt im Bereich der Zone eine Schicht aufgedampft ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Meßobjekt reflektiertes Laserlicht in Rechteckimpulse umgewandelt wird, deren Breite der momentanen absoluten Meßlänge entspricht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des abgelenkten Laserstiahls ausgeblendet wird.
6. Vorrichtung zur Aittführu&i, des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Photodetektor, gekennzeichnet durc; einen Strahlungsteiler im Wege des Laserstrahls.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen zweiten Photodetektor zur Bildung des Referenzsignals.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Polygonspiegel zum Ablenken des Laserstrahls.
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