DE3428718A1 - Optical instrument for determining the waviness of material surfaces - Google Patents

Optical instrument for determining the waviness of material surfaces

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Klaus Dipl.-Ing. 8000 München Dabelstein
Falko 8034 Germering Mikloweit
Klaus Dipl.-Ing. Ostertag (FH), 8000 München
Christoph Dipl.-Phys. Dr.-Ing. 8021 Icking Schenk
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Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
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Abstract

An optical instrument for determining the waviness of a material surface operates using a laser beam (11) which is split into at least two component beams (11', 11''), which sequentially generate two light spots (15', 15'') on the moving material web (25). These light spots are optically concentrated onto a diode row (13). A connected evaluation electronic system (17) responds only to changes in separation of the two light source images on the diode row (13). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Gerät zur FeststellungThe invention relates to an optical device for detection

von Krimnungen einer innerhalb einer engen Streukeule reflektierenden Materialoberfläche, insbesondere zur Bestimmung der Welligkeit der Materialoberfläche, bei der ein Laserstrahl schräg auf die Materialoberfläche auftrifft und unter dem Reflexionswinkel des Laserstrahls eine Photoempfangsanordnung und eine das reflektierte Licht auf diese konzentrierende Optik vorgesehen sind.from crimps of a reflective within a narrow scattering lobe Material surface, in particular to determine the waviness of the material surface, in which a laser beam strikes the material surface at an angle and below the Reflection angle of the laser beam a photoreceiver and a reflected Light are provided on these concentrating optics.

Bei einem derartigen Gerät wird die Lichtquelle über das z.B. aus einem spiegelnd reflektierenden Blech bestehenden Material und die Optik auf die Photoempfangsanordnung abgebildet, so daß Änderungen der Neigung der Materialoberfläche zu einer Veränderung des Ortes des Bildes der Lichtquelle auf der Photoempfangsanordnung führen, was zur Ermittlung von Neigungsänderungen oder einer Welligkeit der vorzugsweise kontinuierlich unter dem Gerät hindurchgeführten Materialoberfläche ausgewertet werden kann.In such a device, the light source is turned off via the e.g. a specularly reflective sheet of material and the optics on the Photo-receiving arrangement mapped so that changes in the inclination of the material surface to a change in the location of the image of the light source on the photoreceiver arrangement lead to the determination of inclination changes or a waviness of the preferred continuously evaluated material surface passed under the device can be.

Ein Problem bei derartigen optischen Geräten besteht jedoch darin, daß auch beim Transport kaum zu vermeidende Kippungen sowie Hebungen und Senkungen der Materialoberfläche zu Veränderungen des Bildes der Lichtquelle auf der Photoempfangsanordnung führen, so daß zwischen einer Welligkeit und derartigen, beim Transport auftretenden Störungen nicht unterschieden werden kann. Derartige optische Geräte werden z.B.However, a problem with such optical devices is that even during transport, tilting, raising and lowering can hardly be avoided the material surface to changes in the image of the light source on the photoreceiver arrangement lead, so that between a ripple and such, occurring during transport Disturbances cannot be distinguished. Such optical devices are e.g.

in Walzwerken verwendet, wo gewalztes Blech über Transportrollen unter dem Gerät hindurchgeführt wird. Eine Abhilfe durch bessere Führung der Blechbahn wäre mit einem zu hohen mechanischen Aufwand verbunden.Used in rolling mills where rolled sheet metal is placed over transport rollers under is passed through the device. A remedy through better guidance of the sheet metal track would involve too much mechanical effort.

Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein optisches Gerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches lediglich auf Änderungen der Oberflächenneigung innerhalb relativ enger Bereiche anspricht, jedoch bei Hebungen und Senkungen der Bahn bzw. Kippungen der Materialoberfläche insgesamt kein Signal abgibt. Das erfindungsgemäße Gerät soll also ausschließlich auf Welligkeiten der unter ihm hindurchgeführten Materialoberfläche insbesondere Material bahn ansprechen.The aim of the invention is thus to provide an optical device of To create the type mentioned at the beginning, which only applies to changes in the surface inclination responds within relatively narrow ranges, but when the Path or tilting of the material surface does not emit a signal overall. The inventive The device should therefore only focus on undulations of the underneath it Address material surface in particular material web.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Laserstrahl vor dem Auftreffen auf die Materialoberfläche in zumindest zwei Teilstrahlen aufgeteilt ist, die in geringem Abstand auf die Materialoberfläche auftreffen; daß die Photoempfangsanordnung aus einer linearen Reihe nebeneinander angeordneter Photoempfänger besteht, die optisch in der gleichen Ebene wie die Verbindungslinie der Mittel punkte der von den Teilstrahlen auf der Materialoberfläche erzeugten Lichtflecke liegt bzw. parallel zu dem durch die Optik von dieser Verbindungslinie erzeugten Bild verläuft, daß die Optik das von den Lichtf lecken ausgehende Licht auf jeweils einen der Photoempfänger konzentriert und daß die Reihe nebeneinander angeordneter Photoempfänger an einer Auswerteelektronik angeschlossen ist, die aus dem sich verändernden Abstand der beiden beaufschlagten Photoempfänger ein Welligkeitssignal bildet.To solve this problem, the invention provides that the laser beam divided into at least two partial beams before striking the material surface which impinge on the material surface at a small distance; that the photoreceiver arrangement consists of a linear row of photoreceivers arranged next to one another, the optically in the same plane as the line connecting the center points of the light spots generated on the material surface lies or parallel to the partial beams to the image generated by the optics of this connecting line runs that the optics direct the light emanating from the light spots onto one of the photo receivers concentrated and that the row of side-by-side photoreceivers on one Evaluation electronics is connected, which from the changing distance of the forms a ripple signal on both photoreceivers that are acted upon.

Wird die Materialoberfläche bei diesem Gerät insgesamt gehoben oder gesenkt oder um eine senkrecht auf der Reflexionsebene stehende Achse gekippt, so verändern zwar die beiden Bilder der Lichtquelle auf der Reihe nebeneinander angeordneter Photoempfänger ihren Ort, beaufschlagen also andere Photoempfänger als vorher; jedoch bleibt der Abstand der beaufschlagten Photoempfänger gleich. Die Auswerteelektronik ist so ausgelegt, daß bei konstant bleibenden Abstand kein Fehlersignal abgegeben wird.If the material surface is lifted as a whole with this device or lowered or tilted about an axis perpendicular to the plane of reflection, see above change the two images of the light source on the row arranged next to each other Photo receivers their location, so act on other photo receivers than before; However the distance between the photo receivers that are acted upon remains the same. The evaluation electronics is designed in such a way that no error signal is emitted if the distance remains constant will.

Tritt jedoch an der Materialoberfläche eine Welligkeit z.B. in Form von Buckeln oder Dellen auf, so wird das von den zumindest zwei Lichtflecken ausgehende Licht unterschiedlich geneigt die Materialoberfläche verlassen, so daß der Abstand der Lichtquellenbilder auf der Reihe nebeneinander angeordneter Photoempfänger sich ändert, was in der Auswerteelektronik zur Auslösung eines Fehler- bzw. Welligkeitssignals ausgenutzt werden kann.However, if there is a waviness on the surface of the material, e.g. in the form of a shape protrudes from bumps or dents, then this will proceed from the at least two light spots Light leave the material surface inclined at different angles, so that the distance the light source images on the row of photoreceivers arranged next to one another changes what is in the evaluation electronics to trigger an error or ripple signal can be exploited.

Die Bahn soll sich in Richtung der Verbindungslinie der beiden Lichtguellen unter dem Gerät hindurchbewegen.The path should be in the direction of the line connecting the two light sources move under the device.

Nur die in Bewegungsrichtung auftretenden Wellungen bzw. Neigungen werden mit dem erfindungsgemäßen Gerät gemessen.Only the undulations or inclinations occurring in the direction of movement are measured with the device according to the invention.

Eine vorteilhafte bauliche Verwirklichung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß gegebenenfalls im Anschluß an eine Strahlaufweitungsoptik ein Teilerspiegel im Laserstrahl angeordnet ist, der einen Teil, vorzugsweise 50 %, des Laserlichtes zu einem seitlich von ihm angeordneten Umlenkspiegel leitet, der den Teilstrahl im wesentlichen in die gleiche Richtung wie der andere Teilstrahl umlenkt.Characterizes an advantageous structural implementation of the invention by the fact that optionally following a beam expansion optics Divider mirror is arranged in the laser beam, which is a part, preferably 50%, of the laser light leads to a deflection mirror arranged to the side of it, which the partial beam essentially in the same direction as the other partial beam diverts.

Besonders vorteilhaft ist hierbei der Abstand des Umlenkspiegels vom Teilerspiegel und/oder sein Neigungswinkel veränderbar, so daß der Abstand der beiden Lichtflecke auf der Materialoberfläche durch Verschiebung oder Verkippung des Umlenkspiegels auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Die beiden Teilstrahlen müssen also nicht streng parallel, sondern können auch geringfügig gegeneinander gekippt sein.The distance between the deflecting mirror and the mirror is particularly advantageous Divider mirror and / or its angle of inclination can be changed so that the distance between the two Light spots on the material surface due to displacement or tilting of the deflecting mirror can be set to a desired value. The two partial beams must so not strictly parallel, but can also be tilted slightly against each other be.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes in Walzwerken zur Feststellung der störenden Welligkeit von z.B. Stahlblech oder Feinblech, das z.B. tiefgezogen werden soll, liegt die Amplitude der Welligkeit in der Größenordnung von 10 bis 15 µ und die Wellenlänge bei 15 bis 30 mm.When using the device according to the invention in rolling mills for determination the disturbing waviness of e.g. sheet steel or thin sheet, e.g. deep-drawn should be, the amplitude of the ripple is in the order of magnitude from 10 to 15 µ and the wavelength at 15 to 30 mm.

Aus diesem Grunde sollten die Lichtflecke auf der Materialoberfläche bevorzugt einen Abstand von 5 bis 10, insbesondere etwa 7 mm, haben, um ein optimales Abstandsänderungssignal am Ausgang der Auswerteelektroflik zu erhalten-.For this reason, the light spots should be on the material surface preferably a distance of 5 to 10, in particular about 7 mm, have an optimal To receive distance change signal at the output of the Auswerteelektroflik-.

Unabhängig davon, wie die zwei oder mehr Teilstrahlen erzeugt werden, sollten die Abstände der Lichtf lecke auf der Materialoberfläche in jedem Fall einstellbar sein, so daß das Gerät an den jeweiligen Anwendungsfall, d.h. die zu erwartende Welligkeit optimal angepaßt werden kann.Regardless of how the two or more partial beams are generated, the distances between the light flaws on the material surface should be adjustable in any case so that the device can be adapted to the particular application, i.e. the expected Waviness can be optimally adjusted.

Vorteilhafte Dimensionierungen der Laserstrahlen ergeben sich aus den Ansprüchen 4 und 5.Advantageous dimensions of the laser beams result from claims 4 and 5.

Vorzugsweise liegen die beiden Teilstrahle n-- der Reflexionsebene, welche ihrerseits die Transportrichtung der Materialoberfläche bzw. Materialbahn enthält. Dieg ist die optimale Anordnung für die Feststellung der Welligkeit von Blechen in Walzwerken.The two partial beams are preferably n-- the reflection plane, which in turn determines the transport direction of the material surface or material web contains. Dieg is the optimal arrangement for determining the waviness of Sheets in rolling mills.

Beim Transport von Materialbahnen insbesondere in Walzwerken kann es auch vorkommen, daß die Bahnen um die Transportrichtung herum kippen, was bei der erfindungsgemäßen Anordnung dazu führen könnte, daß die Bilder der Lichtquelle seitlich, d.h. senkrecht zur Längserstreckung der Reihe von Photoempfängern herunterfallen, so daß kein Licht mehr auf die Photoempfänger gelangt. Um auch diese Störungamöglichkeit aus zu schalten, ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Bereich der Optik eine Zylinderlinse mit parallel zu der Reihe von nebeneinander angeordneten Photoempfängern verlaufender Achse im Abstand ihrer Brennweite von der betreffenden Reihe angeordnet. Die hinter der Optik angeordnete Zylinderlinse sorgt dafür, daß unabhängig von Kippungen der Materialoberfläche um die Verbindungslinie zwischen den beiden Lichtflecken das von ihnen ausgehende Licht stets auf der Photoempfängerzeile konzentriert wird.When transporting material webs, especially in rolling mills, can it can also happen that the tracks tilt around the direction of transport, which is the case with the arrangement according to the invention could lead to the images of the light source fall sideways, i.e. perpendicular to the length of the row of photoreceivers, so that no more light reaches the photoreceiver. To this possibility of disruption turning off is in the range according to a further embodiment of the invention the optics have a cylindrical lens arranged parallel to the row of side by side Photo receivers extending axis at a distance of their focal length from the relevant Arranged in a row. The cylindrical lens arranged behind the optics ensures that regardless of tilting of the material surface around the connecting line between the two light spots, the light emanating from them always on the photoreceiver line is concentrated.

Erfindungsgemäß besteht die Reihe von nebeneinander angeordneten Photoempfängern bevorzugt aus einer Diodenzeile, welche z.B. auf einer Länge von 24,5 mm 2000 Pixel aufweist.According to the invention, there is a row of photo receivers arranged next to one another preferably from a line of diodes which, for example, have 2000 pixels over a length of 24.5 mm having.

Bei der Verwendung der mit sehr eng benachbarten Dioden bestückten Diodenzeilen ist das Bild der Lichtquelle wesentlich größer als ein Pixel. Bei einem Lichtquellenbild in der Größe von 0,25 mm werden z.B. 20 Pixel angesprochen.When using the very closely spaced diodes With rows of diodes, the image of the light source is much larger than a pixel. At a Light source images with a size of 0.25 mm are addressed, for example, to 20 pixels.

Es ist also erfindungsgemäß nicht unbedingt nötig, daß jedes Lichtquellenbild nur auf einen einzigen Photoempfänger fällt; werden jedoch mehrere Photoempfänger bzw. Pixel angesprochen, so muß die anschließende Auswerteelektronik den Schwerpunkt des Lichtquellenbildes auf den angesprochenen Photoempfängern feststellen, damit ein einwandfreier Abstand zwischen den beiden Lichtquellenbildern ermittelt werden kann.According to the invention, it is therefore not absolutely necessary that every light source image falls on a single photoreceiver; however, there are several photo receivers or pixels are addressed, the subsequent evaluation electronics must focus determine the light source image on the addressed photoreceivers, so a perfect distance between the two light source images can be determined can.

Die Breite der erfindungsgemäß verwendeten Diodenzeile beträgt .The width of the diode line used according to the invention is.

Die Aufweitung des Laserstrahls hat den Zweck, die Lichtflecke auf der Materialoberfläche nicht zu klein werden zu lassen. Eine gewisse Mindestgröße der Lichtflecke ist erforderlich, um normale Materiaiunregelmäßigkeiten wegzuintegrieren. Die Größe der Lichtflecke muß also an das untersuchte Material angepaßt werden, damit nicht übliche Materialunregelmäßigkeiten die Messung verfälschen.The purpose of expanding the laser beam is to raise the light spots not to let the material surface become too small. A certain minimum size the light spot is necessary in order to integrate away normal irregularities in the material. The size of the light spots must therefore be adapted to the examined material, so that unusual material irregularities falsify the measurement.

Die Oberfläche des untersuchten Materials muß nicht streng spiegelnd reflektieren, sondern kann auch etwas streuend sein. Das Material muß jedoch eine enge Streukeule aufweisen, damit noch ein deutlicher Schwerpunkt des gerichtet reflektierten Lichtes vorhanden ist.The surface of the examined material does not have to be strictly reflective reflect, but can also be a bit scattering. However, the material must have a have narrow scatter lobes, so that there is still a clear focus of the directionally reflected Light is available.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen optischen Gerätes in Anordnung an einer darunter vorbeigeführten Materialbahn und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Diodenzeile mit den aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung erzielten Empfangssignalen.The invention is illustrated below, for example, with reference to the drawing described; 1 shows a schematic side view of an inventive device optical device in arrangement on a material web passed underneath and Fig. 2 is a schematic representation of a diode line according to the invention with the received signals obtained on the basis of the arrangement according to the invention.

Nach Fig. 1 erzeugt ein Helium-Neon-Laser 22 über eine Aufweitungsoptik 18 und einen zur Intensitätsanpassung darin vorgesehenen, quer verstellbaren Graukeil 23 einen Laserstrahl 11, der auf einen Teilerspiegel 19 fälLt. Etwa 50 % des Laserlichtes werden vom Teilerspiegel 19 durchgelassen und bilden einen ersten Teilstrahl al'. Der Rest der Laserlichtes wird zu einem neben dem Teilerspiegel 19 angeordneten Umlenkspiegel 20 umgelenkt, welcher durch erneute Umlenkung einen weiteren Teilstrahl 11" erzeugt, der gleich stark und gleich dimensioniert ist wie der erste Teilstrahl 11', jedoch seitlich versetzt zu diesem verläuft. Der Umlenkspiegel ist um eine senkrecht auf der Zeichnungsebene stehende Achse 24 schwenkbar und/oder in Richtung des Doppelpfeiles F in Richtung auf den Teilerspiegel 19 bzw. von ihm weg verschiebbar, wodurch der Abstand und die Neigung der Teilstrahlen 11',11" verändert werden können.According to FIG. 1, a helium-neon laser 22 generates via expansion optics 18 and a transversely adjustable gray wedge provided therein for intensity adjustment 23 a laser beam 11 which is incident on a splitter mirror 19. About 50% of the laser light are transmitted by the splitter mirror 19 and form a first partial beam a1 '. The rest of the laser light is arranged next to the splitter mirror 19 Deflecting mirror 20 deflected, which by redirecting a further partial beam 11 ", which has the same strength and dimensions as the first partial beam 11 ', but laterally offset to this. The deflection mirror is around one Axis 24 perpendicular to the plane of the drawing can be pivoted and / or in the direction of the double arrow F in the direction of the splitter mirror 19 or away from it, whereby the distance and the inclination of the partial beams 11 ', 11 "can be changed.

In einem Abstand von z.B. 7 mm fallen die beiden Teilstrahlen unter einem Winkel von 450 auf die Oberfläche 12 einer Materialbahn 25, welche in Richtung des Pfeiles f unter dem erfindungsgemäßen Gerät hindurchbewegt wird. Die beiden Teilstrahlen 11',11" erzeugen somit auf der Oberfläche 12 zwei Lichtflecke 15',15", deren Mittelpunkte auf einer geraden Verbindungslinie 14 liegen, die mit der Transportrichtung f ausgerichtet ist.At a distance of e.g. 7 mm, the two partial beams fall below an angle of 450 on the surface 12 of a material web 25, which in the direction of the arrow f is moved under the device according to the invention. The two Partial beams 11 ', 11 "thus generate two light spots 15', 15" on the surface 12, the centers of which lie on a straight connecting line 14 that corresponds to the direction of transport f is aligned.

Das von der Oberfläche 12 reflektierte Licht fällt auf eine Optik 16, die die parallelen Lichtstrahlen auf einer Diodenzeile 13 konzentriert, welche aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Photoempfänger 13' besteht.The light reflected from the surface 12 is incident on optics 16, which concentrates the parallel light beams on a row of diodes 13, which consists of a plurality of photoreceivers 13 'arranged next to one another.

Die Diodenzeile 13 liegt ebenso wie die Verbindungslinie 14 in der durch die Zeichnungsebene der Fig. 1 gebildeten Reflexionsebene.The diode row 13 is just like the connecting line 14 in the The plane of reflection formed by the plane of the drawing in FIG.

Zweckmäßigerweise ist die Diodenzeile 13 in Richtung des Doppelpfeiles w um z.B. + 20 mm verschiebbar.The diode row 13 is expediently in the direction of the double arrow w can be moved by e.g. + 20 mm.

Hinter der Optik 16 kann noch eine Zylinderlinse 21 mit parallel zur Diodenzeile 13 verlaufender Achse angeordnet sein, deren Brennlinie sich am Ort der Diodenzeile 13 befindet.Behind the optics 16, a cylindrical lens 21 can also be parallel to the Diode row 13 may be arranged along the axis, the focal line of which is at the location the diode row 13 is located.

Die Diodenzeile 13 ist an eine Auswerteelektronik 17 angeschlossen, welche die einzelnen Photoempfänger 13' nach dem Multiplex-Verfahren periodisch abt ragt und an ihrem Ausgang 26 ein Welligkeitssignal abgibt, das aus den Änderungen des Abstandes der beiden Lichtquellenbilder auf der Diodenzeile 13 gebildet wird.The diode row 13 is connected to evaluation electronics 17, which the individual photoreceivers 13 'periodically according to the multiplex method abt protrudes and at its output 26 emits a ripple signal that is derived from the changes the distance between the two light source images on the diode line 13 is formed.

Hebt und senkt sich die Materialbahn 25 oder kippt sie um eine senkrecht auf der Zeichnungsebene der Fig. 1 stehende Achse, so ändert sich an dem Abstand der beiden Lichtquellenbilder auf der Diodenzeile 13 nichts, und es kommt zu keiner Anzeige am Ausgang 26 der Auswerteelektronik 17.Raises and lowers the material web 25 or tilts it about a perpendicular Axis standing on the plane of the drawing in FIG. 1 changes in the distance of the two light source images on the diode line 13 nothing, and none occurs Display at output 26 of evaluation electronics 17.

Großwellige Schwankungen, die z.B. durch schlechte Bahnführung hervorgerufen werden oder eine Auf- und Abbewegung der Bahn während des Durchlaufs unter dem erfindungsgemäßen Gerät führen also zu keinem Fehlersignal am Ausgang 26.Large-wave fluctuations, e.g. caused by poor web guidance or an up and down movement of the web during the passage under the invention Devices do not lead to an error signal at output 26.

Tritt jedoch eine sogenannte Kleinwelligkeit auf, die für Fehler charakteristisch ist, so ist die Bahn an den Orten der LichtfLecke 15',15" unterschiedlich geneigt, und der Abstand der Lichtquellenbilder auf der Diodenzeile 13 verändert sich, was zu einem Fehler- bzw. Welligkeitssignal am Ausgang 26 der Auswerteelektronik 17 führt.However, if a so-called small ripple occurs, which is characteristic of errors is, the path is inclined differently at the locations of the light spots 15 ', 15 ", and the The distance between the light source images on the diode line 13 is changed resulting in an error or ripple signal at the output 26 of the evaluation electronics 17 leads.

Die Erfindung schafft also ein optisch-elektronisches Gerät zur Auffindung von Abweichungen der Planheit plattenförmiger oder bandförmiger Materialien, wie z.B. Stahlblech, wobei Lageänderungen des Prüfmaterials, z.B. durch Führungsungenauigkeiten, die Messung nicht beeinflussen. Im Gegensatz zu bekannten optischen Geräten spricht die Auswerteelektronik nur auf den Abstand der beiden vom Bahnmaterial reflektierten Lichtstrahlen und nicht auf deren absolute Lage an.The invention thus creates an optoelectronic device for discovery of deviations in the flatness of plate-shaped or strip-shaped materials, such as e.g. sheet steel, with changes in the position of the test material, e.g. due to inaccuracies in the guide, do not affect the measurement. In contrast to known optical devices, speaks the evaluation electronics only reflected on the distance between the two from the web material Rays of light and not their absolute position.

Bei Wellen bewegen sich also die Bilder auf der Diodenzeile 13 entsprechend dem Ort der Lichtflecke 15',15" auf der im Material befindlichen Welle, z.B. einer Sinuswelle. Die Bilder bewegen sich zueinander bzw. voneinander weg abhängig von der Amplitude und Frequenz der Welle auf der Materialoberfläche 12. Aufgrund des Abstandes der beiden Lichtflecke 15', 15" in Vorschubrichtung geschieht dies nicht phasengleich, es sei denn, daß zufällig der Abstand der Lichtflecke gleich der Wellenlänge der Wellenstörung sein sollte, was außerordentlich unwahrscheinlich ist und durch geeigneten Abstand der Lichtflecke vermieden werden kann.In the case of waves, the images on the diode line 13 move accordingly the location of the light spots 15 ', 15 "on the wave in the material, e.g. Sine wave. The images move towards or away from each other depending on the amplitude and frequency of the wave on the material surface 12. Due to the This does not happen at a distance between the two light spots 15 ', 15 "in the feed direction in phase, unless the distance between the light spots happens to be equal to the wavelength the wave disturbance should be, which is extraordinarily unlikely and through suitable spacing of the light spots can be avoided.

Die Informationen in der Auswerteelektronik 17 können in der Frequenz der gewonnenen Differenzspannung der beiden beaufschlagten Photoempfänger bestehen, deren Amplitude zusammen mit der auf anderem Wege bestimmten Materialvorschubgeschwindigkeit zur Bestimmung der Wellenlänge und Amplitude der Wellen in der Materialoberfläche 12 herangezogen werden kann.The information in the evaluation electronics 17 can be in frequency the obtained differential voltage of the two photoreceivers applied exist, their amplitude together with the material feed speed determined in another way to determine the wavelength and amplitude of the waves in the material surface 12 can be used.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch die Diodenzeile 13 mit den sehr kleinen Photoempfängern 13'. Auf einer Länge von 24,5 mm sind 2000 Pixel untergebracht. Dies entspricht einem Winkelbereich der Empfangslichtstrahlen von etwa + 2,50. Oberhalb der Diodenzeile 13 sind schematisch zwei Empfangssignale 27,28 diagrammartig veranschaulicht, welche durch die Fokussierung der Lichtflecke 15" bzw. 15' erzielt werden.Fig. 2 schematically illustrates the diode row 13 with the very small photoreceivers 13 '. 2000 pixels are accommodated on a length of 24.5 mm. This corresponds to an angular range of the received light rays of approximately + 2.50. Above the Diode row 13 is a schematic diagram of two received signals 27, 28, which are achieved by focusing the light spots 15 "or 15 '.

Claims (9)

Optisches Gerät zur Bestimmung der Welligkeit von Materialoberflächen Patentansprüche 1. Optisches Gerät zur Feststellung von Rrummungen einer innerhalb einer engen Streukeu le refleletieren den Materialoberfläche, insbesondere zur Bestimmung der Welligkeit der Materialoberfläche, bei der ein Laserstrahl schräg auf die Materialoberfläche auftrifft und unter dem Reflexionswinkel des Laserstrahls eine Photoempfangsanordnung und eine das reflektierte Licht auf diese konzentrierende Optik vorgesehen sindg dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß der Laserstrahl (11) vor dem Auftreffen auf die Materialoberfläche (12) in zumindest zwei Teilstrahlen (11',11") aufgeteilt ist, die in geringem Abstand auf die Materialoberfläche (12) auftreffen, daß die Photoempfangsanordnung aus einer linearen Reihe (13) nebeneinander angeordneter Photoempfänger (13') besteht, die optisch in der gleichen Ebene wie die Verbindungslinie (14) der Mittelpunkte der von den Teilstrahlen (11',11") auf der Materialoberfläche (12) erzeugten Lichtflecke (15',15") liegt bzw. parallel zu dem durch die Optik (16) von dieser Verbindungslinie (14) erzeugten Bild verläuft, daß die Optik (16) das von den Lichtf lecken (15',15") ausgehende Licht auf jeweils einen der Photoempfänger (13') konzentriert und daß die Reihe (13) nebeneinander angeordneter Photoempfänger (13') an einer Auswerteelektronik (17) angeschlossen ist, die aus dem sich verändernden Abstand der beiden beaufschlagten Photoempfänger (13') ein Welligkeitssignal bildet. Optical device for determining the waviness of material surfaces Claims 1. Optical device for determining a rummage within a narrow scatter leu le reflet the material surface, especially for determination the waviness of the material surface, with which a laser beam obliquely hits the material surface impinges and at the angle of reflection of the laser beam a photo-receiving arrangement and optics concentrating the reflected light are provided g as a result, that the laser beam (11) before it hits divided into at least two partial beams (11 ', 11 ") on the material surface (12) is that impinge at a small distance on the material surface (12) that the Photoreceiver arrangement from a linear row (13) side by side arranged photoreceiver (13 ') is optically in the same plane as the connecting line (14) of the centers of the partial beams (11 ', 11 ") the light spots (15 ', 15 ") generated by the material surface (12) lies or parallel runs to the image generated by the optics (16) from this connecting line (14), that the optics (16) the light spots (15 ', 15 ") emanating from the light spots on each one of the photoreceivers (13 ') concentrated and that the row (13) side by side arranged photoreceiver (13 ') connected to evaluation electronics (17) is that from the changing distance between the two photoreceivers acted upon (13 ') forms a ripple signal. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß gegebenenfalls im Anschluß an eine Strahlaufweitungsoptik (18) ein Teilerspiegel (19) im Laserstrahl (11) angeordnet ist, der einen Teil, vorzugsweise 50 %, des Laserlichtes zu einem seitlich von ihm angeordneten Umlenkspiegel (20) leitet, der den Teilstrahl (11") im wesentlichen in die gleiche Richtung wie der andere-Teilstrahl (11') umlenkt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c hn e t optionally a splitter mirror following a beam expansion optics (18) (19) is arranged in the laser beam (11), the part, preferably 50%, of the Laser light leads to a deflecting mirror (20) arranged to the side of it, which the partial beam (11 ") essentially in the same direction as the other partial beam (11 ') deflects. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Abstand des Umlenkspiegels (20) vom Teilerspiegel (19) und/oder sein Neigungswinkel veränderbar ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the distance between the deflection mirror (20) and the splitter mirror (19) and / or its angle of inclination is changeable. 4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstand der Achsen der beiden Teilstrahlen (11',11") 7 bis 30 mm und insbesondere etwa 15 bis 20 mm beträgt.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the distance between the axes of the two partial beams (11 ', 11 ") 7 to 30 mm and in particular about 15 to 20 mm. 5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Durchmesser der Laserstrahlen (11,11',11") 4 bis 7 mm beträgt.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that g e k e Note that the diameter of the laser beams (11, 11 ', 11 ") is 4 to 7 mm. 6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teilstrahlen (11Z, 11") in der Reflexionsebene liegen.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the partial beams (11Z, 11 ") lie in the reflection plane. 7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich der Optik (16) eine Zylinderlinse (21) mit parallel zu der Reihe (13) von nebeneinander angeordneten Photoempfängern (13') verlaufender Achse im Abstand ihrer Brennweite von der betreffenden Reihe (13) angeordnet ist 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that g e k e n n z e i h n e t that in the area of the optics (16) a cylindrical lens (21) with parallel to the row (13) of photoreceivers (13 ') arranged next to one another extending axis at a distance of their focal length from the row (13) concerned is 8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lichtflecke (15',15") auf der Materialoberfläche (12) einen Abstand von 5 bis 10, insbesondere etwa 7 mm haben.8. Apparatus according to any of the preceding claims, characterized in that it is e k e n n z e i c h n e t that the light spots (15 ', 15 ") on the material surface (12) a distance from 5 to 10, in particular about 7 mm. 9. Gerät nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gek e n n z ei c h ne t , daß die Reihe (13) nebeneinander angeordneter Photoempfänger (13aus einer Diodenzeile bestehen.9. Apparatus according to any of the preceding claims, characterized in that it is n n z ei c h ne t that the row (13) of photoreceivers (13 from consist of a line of diodes.
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