DE2729576A1 - Cable section profile measuring appts. - has photodiode matrix to monitor shadow from point light source - Google Patents

Cable section profile measuring appts. - has photodiode matrix to monitor shadow from point light source

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Abstract

In the centre of the housing (20) of a profile measuring system (25) is led a cable (8). An opening (21) in the housing subtends an angle of about 80 deg. at the cable and serves for lateral adjustment of the cable's position. The cylindrical housing is rotatable on rollers (22) on a fixed frame (26). A motor (29) and drive belt (28) together with a rack and pinion arrangement (23, 29) move the housing about the cable. In the vicinity of the opening in the housing is a point light source (30) which may comprises a high-power LED. ON the inside of the housing is mounted a matrix (32) of photodiodes (33). As the housing revolves, the shadow region detected by the diodes provides an indication of the section profile of the cable.

Description

Vorrichtung zur UsfanysmessunG stranz2Urmigen GutesDevice for measuring the usage of stranz2-shaped good

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umfangsmessung von in Richtung seiner Längsachse bewegten strangförmigen Gutes, insbesondere eines elektrischen Kabels, bei der eine Strahlenquelle das zu messende Gut auf eine aus einer groben Anzahl elektrischer Strahlungssensoren aufgebaute Matrix projiziert.The invention relates to a device for measuring circumference of strand-like goods moved in the direction of its longitudinal axis, in particular one electrical cable in which a radiation source selects the material to be measured on one a large number of electrical radiation sensors.

Bei der Fertigung von Kabeln und Leitungen ist die Messung von Durchmessern und Wanddicken zur Uberwachung des Produktionsprozesses erforderlich.In the manufacture of cables and wires, the measurement of diameters is important and wall thicknesses are required to monitor the production process.

Die in Normen festgelegten Kleinst- und Mittelwerte der Wanddicken werden oft deshalb eingehalten, weil alle Fertigungsprozesse wegen nicht vermeidbarer Toleranzen mit Zuschlägen versehen werden.The minimum and average wall thickness values specified in standards are often adhered to because all manufacturing processes are unavoidable Allowances are added to tolerances.

Diese Sicherheitszuschläge verursachen bei der Isolierung und Ummantelung von Kabeln mit Kunststoff einen erheblichen Materialmehrverbrauch, wodurch jährlich an sich vermeidbare Mehrausgaben beachtlicher Größe entstehen.These safety margins cause insulation and sheathing of cables with plastic a considerable increase in material consumption, which annually Avoidable additional expenditures of considerable size arise.

Die zu messenden Kabel haben im allgemeinen angenähert kreisförmigen, oft aber auch dreieckigen oder elliptischen Querschnitt.The cables to be measured generally have approximately circular, but often also triangular or elliptical cross-sections.

Die Messung der Durchmesser und Wanddicken soll je nach Fertigungsprozeß möglichst unmittelbar nach der Umformung oder nach dem Aufbringen einer Umhüllung erfolgen, um den Fertigungsprozeß durch den erhaltenen Meßwert schnell beeinflussen zu können. Dabei ist es günstig, wenn der Fertigungsablauf durch den l:eßvorganO nicht unterbrochen zu werden braucht und die ießwerte kontinuierlich zur Verfügung stehen.The measurement of the diameter and wall thickness should depend on the manufacturing process as soon as possible after reshaping or after applying a coating done to complete the manufacturing process the measured value obtained quickly to be able to influence. It is advantageous if the production process by the l: the eating process does not need to be interrupted and the flow values are continuous be available.

Die Meßgeräte müssen für Messungen im rauhen Werkstattgebrauch geeignet, d. h. mechanisch stabil, unempfindlich gegen Staub und einfach zu bedienen sein.The measuring devices must be suitable for measurements in rough workshop use, d. H. mechanically stable, insensitive to dust and easy to use.

Im Betriebsalltag wird die Meßpraxis bisner mit einfachen Mitteln bewältigt. Durchmesser von runden und nicht runden Quersc"nitten werden mit Meßschieber und Umfangsbandmaß, ';landdick.en von Isolierungen und Mäntel werden mit der Neßschraube gemessen, wozu in allen Fällen der Fertigungsprozeß unterbrochen werden muß.In day-to-day operations, measurement practice is done with simple means coped. The diameters of round and non-round cross-sections are measured using a vernier caliper and circumferential tape measure, '; landdick.en of insulation and jackets are made with the ness screw measured, for which purpose the manufacturing process must be interrupted in all cases.

Seit mehreren Jahren wird versucht, die moderne tIeßmethode in die Kabelfertigungstechnik einzuführen. Aus der DT-OS 21 40 039 ist beispielsweise eine Vorrichtung bekannt, die u. a. zur Unfangsmessung von Stranggut dient. Dabei wird der zu messende Körper von einer Lichtquelle auf eine aus einer großen Anzahl fotoelektrischer Bauelemente aufgebauten Matrix projiziert und die i:atrix mittels eines elektronischen Zählers mit hoher Frecuenz abgetastet, wobei die vom Zähler gelieferten Impulse zur Anzeige gebracht oder als Stellgröße für einen die Fertigungseinrichtung beeinflussenden Regler verwendet werden.For several years attempts have been made to incorporate the modern measuring method into the To introduce cable manufacturing technology. From DT-OS 21 40 039, for example, is one Apparatus is known that inter alia. is used for the circumferential measurement of strand material. It will the body to be measured from one light source to one of a large number of photoelectric ones Components and the i: atrix by means of an electronic The counter is scanned at a high frequency, with the pulses supplied by the counter brought to the display or as a manipulated variable for one influencing the manufacturing facility Regulator are used.

Eine solche Vorrichtung weist eine Reihe von Vorteilen auf, ist jedoch nur für rundes Stranggut geeignet. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich eine mechanisch relativ einfach aufgebaute Vorrichtung ergibt, die ihre Meßwerte in Form elektr5-scher Signale abgibt und die auch den Umfang unrunden Stranggutes zu messen gestattet. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die sich gegenüberliegende Strahlenquelle und die aus einer Vielzahl von Strahlungssensoren bestehende Matrix auf der Innenseite eines zylinderförmigen Gehäuses angeordnet sind, das um 3600 drehbar mit einem feststehenden Rahmen verbunden ist.Such a device has a number of advantages, but is only suitable for round ropes. The invention is therefore based on the object to design the device of the type mentioned so that a mechanical Relatively simply constructed device results, which its measured values in the form of electrical shear Emits signals and also allows the circumference of non-round extruded material to be measured. To solve this problem it is proposed according to the invention that the opposite Radiation source and the matrix consisting of a large number of radiation sensors are arranged on the inside of a cylindrical housing that is around 3600 is rotatably connected to a fixed frame.

Von der möglichst punktförmigen Strahlenquelle wird auf der gegenüberliegenden Matrix ein bestrahlter und ein durch das Stranggut abgeschalteter Bereich gebildet. Die Breite des abgeschalteten Bereichs ist dem Kabeldurchmesser proportional. Eine elektronische Zähleinrichtung kann die dem Kabeldurchmesser proportionale Anzahl der im abgeschalteten Bereich liegenden Sensoren zählen.The radiation source that is as punctiform as possible is applied to the opposite Matrix an irradiated area and an area shut off by the strand material are formed. The width of the deactivated area is proportional to the cable diameter. One electronic counting device can count the number proportional to the cable diameter of the sensors in the switched-off area.

Durch die Rotation der Mießvorrichtung um das strangförmige Gut wird mit ausreichender Genauigkeit dabei auch eine Information über die geometrische Form des strangförmigen Gutes erzielt, wobei während der Rotation in regelmäßigen Intervallen die Anzahl der abgeschalteten Sensoren gezählt wird.As a result of the rotation of the measuring device around the strand-like material information about the geometrical one is also provided with sufficient accuracy Form of the strand-like material achieved, with regular rotation during the rotation The number of deactivated sensors is counted at intervals.

Da die Sensoren eine bestimmte Größe haben, wird erst bei einer über ein bestimmtes Maß hinausgehenden Durchmesserveränderung des strangförmigen Gutes ein Sensor mehr oder weniger beleuchtet. Je kleiner daher die Sensoren sind und je dichter sie zusammenstehen, um so größer ist die Auflösung des Systems. Die Auflösung des Systems kann noch dadurch vergrößert werden, daß mehrere Reihen von Sensoren neben- oder hintereinander versetzt angeordnet werden. Die Anzahl der Zählintervalle je Umdrehung des Systems ist von Form und Größe des Querschnitts des strangförmigen Gutes sowie von der Breite der Sensoren abhängig. Um den einfluß von Verschmutzungen auszuschalten, wird man die Sensoren binär auswerten.Since the sensors have a certain size, only one over a certain amount of change in diameter of the strand-like product a sensor more or less illuminated. Therefore, the smaller the sensors are and the closer they stand together, the greater the resolution of the system. The resolution The system can be enlarged by adding several rows of sensors be staggered next to or behind one another. The number of counting intervals per revolution of the system depends on the shape and size of the cross-section of the strand-shaped Good as well as depending on the width of the sensors. To reduce the impact of pollution to switch off, the sensors will be evaluated in binary mode.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung kann man die Anordnung auch so treffen, daß die Strahlenquelle von dem zu messenden strangförmigen Gut selbst gebildet ist. Eine Vorrichtung dieser Art ist besonders geeignet, um bei der Extrusion von Isolierhüllen die gleichmäßig über den Umfang verteilte Wanddicke dieser Isolierhülle zu überwachen und somit dafür zu sorgen, daß der geringstmögliche Materialverbrauch auftritt.In the embodiment of the invention, the arrangement can also be so meet that the radiation source is formed by the strand-like material to be measured itself is. A device of this type is particularly suitable for the extrusion of Isolierhüllen the wall thickness of this insulating sleeve evenly distributed over the circumference to monitor and thus to ensure that the lowest possible material consumption occurs.

Außerdem wird man vorteilhafterweise zwischen dem zylinderförmigen Gehäuse und dem feststehenden Rahmen Rollen anordnen und an dem zylinderförmigen Gehäuse auf seiner dem Rahmen zugewendeten Seite eine Verzahnung vorsehen, der antreibende Zahnräder zugeordnet sind.In addition, one is advantageously between the cylindrical Housing and the fixed frame to arrange rollers and to the cylindrical Provide a toothing of the housing on its side facing the frame, the driving one Gear wheels are assigned.

Ferner empfiehlt es sich, das aus dem zylinderförmigen, drehbaren Gehäuse und dem Rahmen bestehende Meßsystem gegenüber fest mit dem Aufstellungsort verbundenen Teilen elastisch aufzuhängen.It is also recommended that the cylinder-shaped, rotatable Housing and the frame existing measuring system in relation to the place of installation to hang connected parts elastically.

Damit wird erreicht, daß alle mechanischen, vom Stranggut ausgehenden Störgrößen ohne jede Schwierigkeit vom Meßsystem aufgenommen werden können. Dabei ist es selbstverständlich, daß man die elastische Aufhängung erforderlichenfalls so ausbilden wird, daß sie mit geeigneten Dämpfungsmitteln versehen ist.This ensures that all mechanical, starting from the strand material Disturbance variables can be absorbed by the measuring system without any difficulty. Included it goes without saying that the elastic suspension can be used if necessary will train so that it is provided with suitable damping means.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Darin zeigt Fig. 1 einen schematisch gehaltenen senkrechten Schnitt durch ein Meßsystem gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Beispiel für den Fall, daß das strangförmige Gut selbst die Strahlenquelle darstellt.The invention is illustrated schematically with reference to the drawing Exemplary embodiments explained in detail. 1 shows a schematic held vertical section through a measuring system according to the invention, FIG Example for the case that the strand-like material itself represents the radiation source.

Fig. 1 zeigt ein Umfangsmeßsystem 25 mit berührungsloser optischer Abtastung des Querschnitts. Im Zentrum eines zylinderförnigen Gehäuses 20 ist das zu messende elektrische Kabel 8 geführt. Das Gehäuse weist eine über einen Zentriwinkel von etwa 800 sich erstreckende Ausnehmung 21 auf. Durch diese Ausnehmung des Gehäuses ist das seitliche Einführen des Kabels in das Meßsystem möglich.Fig. 1 shows a circumference measuring system 25 with non-contact optical Scanning the cross-section. This is in the center of a cylindrical housing 20 to be measured electrical cables 8 out. The housing has a central angle of about 800 extending recess 21 on. Through this recess in the housing the cable can be inserted into the measuring system from the side.

Das zylinderförmige Gehäuse 20 ist rotierbar in einem feststehenden Rahmen 26 auf Rollen 22 gelagert. Der feststehende Rahmen hat ebenfalls eine Öffnung über einen Zentriwinkel von etwa 800. An der Außenseite des zylinderförmigen Gehäuses 20 ist eine Verzahnung 23 vorgesehen, die mit zwei Zahnrädern 27 zusammenarbeitet, die mit dem Rahmen verbunden sind und über einen gemeinsamen Antriebsriemen 28 von einem Motor 29 angetrieben werden. Diese Anordnung sorgt dafür, daß das zylinderförmige Gehäuse stets mindestens von einem Zahnrad angetrieben wird, weil bei der Größe der Ausnehmungen stets mindestens eine Überlappung von 2000 gegeben ist.The cylindrical housing 20 is rotatable in a fixed Frame 26 mounted on rollers 22. The fixed frame also has an opening over a central angle of about 800. On the outside of the cylindrical housing 20 a toothing 23 is provided, which works together with two gears 27, which are connected to the frame and via a common drive belt 28 of a motor 29 are driven. This arrangement ensures that the cylindrical Housing is always driven by at least one gear, because of the size the recesses always have an overlap of at least 2000.

In der Nähe der Ausnehmung 21 des zylinderförmigen Gehäuses ist ein punktförmiger Strahler 30 angeordnet, der z. B. als Hochleistungs-Lumineszensdiode ausgebildet ist, die im infraroten bereich strahlt und deren strahlende Fläche einen sehr kleinen Durchmesser aufweist. Auf der gegenüberliegenden Seite des zylinderförmigen Gehäuses ist eine Matrix 32 angeordnet, die aus einer größeren Anzahl von Fotodioden 33 besteht, die maximal einen iSinkel von 1800 des zylinderförmigen Gehäuses bedeckten. Die Fotodioden sind von einem schmalbandigen Filter abgedeckt (nicht dargestellt), der im Wellenlängenbereich des Strahlers durchlässig ist. Auf diese Weise wird eine Unabhängigkeit von Fremdlicht erzielt.In the vicinity of the recess 21 of the cylindrical housing is a point-shaped radiator 30 arranged, the z. B. as a high-performance luminescent diode is formed, which radiates in the infrared range and whose radiating surface a very small Has diameter. On the opposite side of the cylindrical housing, a matrix 32 is arranged, which consists of a larger Number of photodiodes 33 consists, the maximum iSinkel of 1800 of the cylindrical Housing covered. The photodiodes are covered by a narrow-band filter (not shown), which is transparent in the wavelength range of the radiator. on In this way, independence from extraneous light is achieved.

Die elektrischen Anschlüsse für Stromversorgung und Sign2lübertragung können durch Schleifringe an der Außenseite des rotierenden zylinderförmigen Gehäuses und entsprechende Schleifkontakte am Rahmen erfolgen. Wegen der besseren Ubersichtlichkeit sind sie in der Zeichnung nicht dargestellt. Wegen der Ausnehmungen im zylinderförmigen Gehäuse und im Rahmen müssen 9e Schleifring zwei um einen Zentriwinkel von etwa 900 am Umfang versetzte Schleifkontakte vorgesehen sein, um die Ausnehmungen des rotierend zylinderförmigen Gehäuses elektrisch zu überbrücken. Selbstverständlich kann auch eine drahtlose Ubertragung der Signale mit Kleinstsendern erfolgen.The electrical connections for power supply and signal transmission can by slip rings on the outside of the rotating cylindrical housing and corresponding sliding contacts are made on the frame. Because of the better clarity they are not shown in the drawing. Because of the recesses in the cylindrical Housing and in the frame must have 9e slip ring two at a central angle of about 900 on the circumference offset sliding contacts can be provided to the recesses of the electrically bridging rotating cylindrical housing. Of course The signals can also be transmitted wirelessly with miniature transmitters.

Verwendet man Fotodioden von etwa 2 mm Breite, so erhält man bei einer Sektorader von 1200 mit einer Aderhöhe von 16,5 mm eine Empfindlichkeit in der Größenordnung von Hundertstelmillineter, die ohne weiteres für eine kleinere Teilung als 2 mm gesteigert werden kann. Wie Versuche zeigen, ist der Einfluß einer exzentrischen Lage der Ader im Meßsystem unerheblich. Auch Scfringungen einer Ader oder eines Kabels während der Messungen beeinflussen die Genauigkeit nur unbedeutend.If you use photodiodes about 2 mm wide, you get a Sector core of 1200 with a core height of 16.5 mm a sensitivity in the order of magnitude of hundredths of a millineter, which can easily be used for a division smaller than 2 mm can be increased. As experiments show, the influence is eccentric Position of the wire in the measuring system is irrelevant. Also breaking a wire or one Cables during the measurements have only a negligible effect on the accuracy.

In Fig. 2 ist eine Variante gegenüber Fig. 1 dargestellt, bei der die Strahlenquelle mit dem zu messenden Kabel 8 identisch ist.In Fig. 2, a variant compared to FIG. 1 is shown in which the radiation source is identical to the cable 8 to be measured.

Als Matrix ist auf der Innenseite des zylinderförmigen Gehäuses 20 ein elliptischer Spiegel 31 so angeordnet, daß die Strahlenquelle sich in einem seiner Brennpunkte befindet. In seinem anderen Brennpunkt ist als Sensor 34 beispielsweise ein Thermoelement angeordnet.The matrix is on the inside of the cylindrical housing 20 an elliptical mirror 31 arranged so that the radiation source is in one its focal points. In its other focal point, for example, is the sensor 34 a thermocouple arranged.

5 Ansprüche 2 Figuren5 claims 2 figures

Claims (5)

Patentansprücho Vorrichtung zur Umfangsmessung von in Richtung seiner LNngswachse bewegten strangförmigen Gutes, insbesondere eines e'ekt ischen Kabels, bei der eine Strahlenquelle das zu messende Gut auf eine aus einer großen Anzahl elektrischer Strahlurgssensoren aufgebaute Natrix projiziert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die sich gegenüberliegende Strahlenquelle (30, 8) und die aus einer Vielzahl von Strahlungssensoren (33, 34) bestehende I4atrix (32, 31) auf der Innenseite eines zxylincerçörmigen Gehäuses (20) angeordnet sind, das un 3600 drehbar miv einem feststehenden Rahmen (26) verbunden ist.Device for measuring the circumference of in the direction of his Long waxes of moving, strand-like goods, in particular an e'ectic cable, in which one radiation source points the material to be measured to one of a large number electrical radiation sensors projected matrix built up, d u r c h g e k e n n n z e i c h -n e t that the opposite radiation source (30, 8) and the matrix (32, 31) are arranged on the inside of a zxylincerçörmigen housing (20), the Un 3600 rotatable with a fixed frame (26) is connected. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle von dem zu messenden strang förmigen Gut (8) selbst gebildet ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the radiation source is formed by the strand-shaped material to be measured (8) itself. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichznet, daß zwischen dem zylinderförmigen Gehäuse (20) und dem feststehenden Rahmen (26) Rollen (22) angeordnet sind. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that rollers between the cylindrical housing (20) and the fixed frame (26) (22) are arranged. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Gehäuse (20) auf seiner dem feststehenden Rahmen (26) zugewendeten Seite mit einer Verzahnung (23) versehen ist, der antreibende Zahnräder (27) zugeordnet sind. 4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the cylindrical housing (20) on its facing the fixed frame (26) Side is provided with a toothing (23) assigned to the driving gears (27) are. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einen der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem zylinderförmigen, drehbaren Gehäuse (20) und dem Rahmen (26) bestehende Meßsystem (25) gegenüber fest mit dem Aufstellungort verbundenen Teilen elastisch aufgehängt ist. 5. Apparatus according to claim 1 or one of the following, characterized characterized in that the cylindrical, rotatable housing (20) and the Frame (26) existing measuring system (25) connected to the installation site Share is elastically suspended.
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