DE3922319A1 - METHOD AND DEVICE FOR TOUCHING OR. CONTACTLESS MEASUREMENT - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR TOUCHING OR. CONTACTLESS MEASUREMENTInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und der Länge eines sich bewegenden Objektes auf berührungs- oder kontakt losem Wege.The invention relates to a method and to a Device for measuring speed and length of a moving object on touch or contact loose way.
In bestimmten industriellen Anwendungen ist es wünschenswert, die Geschwindigkeit und den Durchmesser eines Produktes während der Fertigung zu messen.In certain industrial applications, it is desirable the speed and diameter of a product to measure during manufacturing.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Methoden für diesen Zweck bekannt, und zwar einschließlich solcher Methoden, bei denen die Messung durch direkten Kontakt mit dem sich bewegenden Objekt oder aber mit optischen Mitteln erfolgen.There are numerous methods for this from the prior art Purpose known, including such methods, at whom the measurement is through direct contact with the moving object or with optical means.
Alle diese bekannten Techniken weisen verschiedene Nachteile und Einschränkungen auf. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile und Unzulänglichkeiten auszuräumen, und zwar durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung der Ge schwindigkeit und der Länge eines sich bewegenden Objektes mit Hilfe einer Wiedererkennungstechnik bzw. -methode, die eine spezielle Charakteristik des Objektes verwendet.All of these known techniques have various disadvantages and restrictions. The object of the invention is this To overcome disadvantages and shortcomings, namely through a method and an apparatus for measuring the Ge speed and the length of a moving object with the help of a recognition technology or method that used a special characteristic of the object.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur berührungs- bzw. kontaktlosen Bestimmung der Geschwindigkeit eines sich ständig bewegenden Objektes erfindungsgemäß so ausgebildet, daß an einer ersten Position der Bewegungsbahn des Objektes eine kennzeichnende oder typische Charakteristik dieses Objektes erfaßt, daß die Charakteristik bei Erreichen einer zweiten Position der Bewegungsbahn identifiziert und die Zeitdauer, die die Charakteristik für die Bewegung von der ersten Position an die zweite Position benötigt hat bestimmt wird, und daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes als Quotient aus dem Abstand zwischen den beiden Positionen und der Zeitdauer ermittelt wird. To solve this problem, a method for touch or contactless determination of the speed of yourself continuously moving object designed according to the invention that at a first position on the trajectory of the object a characteristic or typical characteristic of this Object detects that the characteristic when reaching a identified the second position of the trajectory and the Time period that the characteristic for the movement of the has determined the first position to the second position and that the speed of movement of the object as Quotient from the distance between the two positions and the duration is determined.
Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines sich ständig bewegenden Objektes ohne eine Berühung oder einen Kontakt mit diesem Objekt ist erfindungsgemäß so ausgebildet, durch erste Mittel zur Identifizierung bzw. Erfassung einer für das Objekt kennzeichnenden bzw. typischen Charakteristik an einer ersten Position der Bewegungsbahn dieses Objektes, durch zweite Mittel zur Identifzierung dieser Charakteristik an einer zweiten Position, die eben falls an der Bewegungsbahn des Objektes vorgesehen ist und einen vorgegebenen Abstand von der ersten Position aufweist, durch dritte Mittel zur Bestimmung derjenigen Zeitdauer, die zwischen der Identifizierung der Charakteristik durch die ersten und die zweiten Mittel vergangen ist, um hierdurch eine Berechnung der Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes als Verhältnis bzw. Quotient des erwähnten vorbestimmten Ab standes und der Zeitdauer zu ermöglichen.A device for determining the speed of a moving object without a touch or a contact with this object is so according to the invention trained by first means for identification or Detection of a characteristic or typical of the object Characteristic at a first position of the trajectory of this object, through second means of identification this characteristic at a second position, the just if provided on the movement path of the object and has a predetermined distance from the first position, by third means for determining the period of time that between the identification of the characteristic by the first and second means has passed to this a calculation of the speed of movement of the object as Ratio or quotient of the aforementioned predetermined Ab status and duration.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.Further developments of the invention are the subject of the Unteran claims.
Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug nahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the invention are described below with reference described on the accompanying drawings.
In den Figuren ist 1 ein langgestreckter Gegenstand bzw. ein langgestrecktes Objekt, welches die Form eines Stabes, Streifens, Kabels, Drahtes oder dergleichen aufweist und sich in Richtung seiner eigenen Achse bewegt. Kameras 2 und 3 sind so positioniert, daß sie auf die Oberfläche des Objektes 1 gerichtet sind, wobei die Oberfläche mit Hilfe von Licht quellen 4 und 5 beleuchtet ist, die jeweils Licht in Richtung der Kameras aussenden, und zwar bei dazwischenliegendem Objekt 1. Die Oberfläche 6 des Objektes 1 weist geringfügige Unregelmäßigkeiten bzw. Unebenheiten 6, die von der Kamera 2 erfaßt werden, sowie Unregelmäßigkeiten 7 auf, die von der Kamera 3 erfaßt werden. Die Kamera 2 erfaßt die Oberfläche zur Zeit t 1=0 und ein Bildsignal der Oberfläche 6 wird an eine Einrichtung bzw. an einen Schaltkreis 8 übertragen, der zur Muster- bzw. Bilderkennung dient und das Bild speichert. In the figures, 1 is an elongated object, which has the shape of a rod, strip, cable, wire or the like and moves in the direction of its own axis. Cameras 2 and 3 are positioned so that they are directed onto the surface of the object 1 , the surface being illuminated with the aid of light sources 4 and 5 , each of which emits light in the direction of the cameras, with the object 1 in between. The surface 6 of the object 1 has slight irregularities or bumps 6 , which are detected by the camera 2 , and irregularities 7 , which are detected by the camera 3 . The camera 2 detects the surface at time t 1 = 0 and an image signal of the surface 6 is transmitted to a device or to a circuit 8 , which is used for pattern or image recognition and stores the image.
Die Kamera 3 wird dann für die Aufnahme von Oberflächenbil dern des Objektes 1 aktiviert und führt kontinuierlich einen Bild- bzw. Mustervergleich zur Wiedererkennung so lange aus, bis sie das gleiche Muster bzw. die gleiche Struktur wieder erkennt, das bzw. die von der Kamera 2 zum Zeitpunkt t 1=0 erkannt bzw. erfaßt wurde.The camera 3 is then activated for the recording of surface images of the object 1 and continuously carries out an image or pattern comparison for recognition until it recognizes the same pattern or the same structure as that of the camera 2 was recognized or recorded at time t 1 = 0.
Es wird angenommen, daß die Kamera 3 das Oberflächenmuster zum späteren Zeitpunkt t 2 erkennt und daß D die Länge des Weges ist, die das Objekt zwischen den Kameras 2 und 3 zurückgelegt hat. Damit ergibt sich die Geschwindigkeit des Objektes als S=D/t 2-t 1, was der Geschwindigkeit des Objektes zum Zeitpunkt t 2 entspricht.It is assumed that the camera 3 recognizes the surface pattern at a later time t 2 and that D is the length of the path that the object has traveled between the cameras 2 and 3 . The speed of the object thus results as S = D / t 2 - t 1 , which corresponds to the speed of the object at time t 2 .
Diese Messung wird dann mehrfach pro Sekunde wiederholt, wobei eine Tabelle von Ergebnissen gespeichert und ein Mittelwert einer vorgewählten Anzahl von Ergebnissen wird in dem Schaltkreis 8 verarbeitet und an einen Prozessor 9 weitergeleitet. Der Prozessor 9 mittelt diese Ergebnisse in bezug auf die Zeit, und eine mittlere Geschwindigkeit z.B. eines Produktes (z.B. eines Kabels) während eines bestimmten Produktionsabschnittes kann hiermit ermittelt werden. Unter Berücksichtigung einer vorbestimmbaren Gesamtzeit für einen speziellen Produktionsabschnitt ist es dann auch möglich, die Länge des Kabels in diesem Produktionsabschnitt zu bestimmen. Da der mittlere Querschnitt des Objektes während der Produk tion durch nicht beschriebene Mittel eingehalten wird bzw. festgelegt ist, kann auch die tatsächliche Menge an Material, die in dem Produktionsabschnitt verwendet wird, aus der in der vorbeschriebenen Weise ermittelten Länge berechnet werden.This measurement is then repeated several times per second, a table of results being stored and an average of a preselected number of results being processed in the circuit 8 and forwarded to a processor 9 . The processor 9 averages these results with respect to time, and an average speed, for example of a product (for example a cable) during a specific production section can be determined hereby. Taking into account a predeterminable total time for a special production section, it is then also possible to determine the length of the cable in this production section. Since the mean cross-section of the object is maintained or fixed during production by means not described, the actual amount of material used in the production section can also be calculated from the length determined in the manner described above.
Ein ähnliches Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung kann dadurch erhalten werden, daß die Kapazität des sich in linearer Richtung bewegenden Objektes bzw. Produktes gemessen wird. Dieses Verfahren ist generell auf spezielle Produkte einschließlich isolierter Kabel und Metallbänder beschränkt, jedoch auch für eine Anwendung unter Wasser geeignet. Fig. 2 zeigt einen Metallstreifen 11, der sich in einer linearen Richtung bewegt. 12 und 13 sind kapazitive oder induktive Sensoren, die die örtliche Kapazität oder Induktivität des sich bewegenden Produktes 11 messen. In ähnlicher Weise gibt 14 die Wellenform bzw. den zeitlichen Verlauf der Kapazität bzw. Induktivität wieder, und zwar am Befestigungspunkt bzw. Ort der Sonde 12, und dieser zeitliche Verlauf wird einer Einheit 15 für eine Wellenform Wiedererkennung zugeführt, die die Wellenform am Anfangszeitpunkt Null speichert. Die Sonde 13 sucht dann nach dieser speziellen Wellenform. Dann, wenn diese Wellenform die Sonde 13 passiert, wird die bis dahin vergangene Zeit gemessen. Die von dem Schaltkreis 15 gelie ferten Informationen bzw. Ergebnisse werden in der Einheit 16 ausgewertet und das Ausgangssignal wird integriert und an eine Einheit 17 weitergeleitet, die die Produktionslänge des Produktes 11 sowie die Bewegungsgeschwindigkeit dieses Produktes anzeigt.A similar method for speed measurement can be obtained by measuring the capacitance of the object or product moving in the linear direction. This process is generally limited to special products including insulated cables and metal tapes, but is also suitable for use under water. Fig. 2 shows a metal strip 11 which moves in a linear direction. 12 and 13 are capacitive or inductive sensors that measure the local capacitance or inductance of the moving product 11 . Similarly, 14 represents the waveform or the time profile of the capacitance or inductance, specifically at the attachment point or location of the probe 12 , and this time profile is fed to a unit 15 for a waveform recognition, the waveform at the start time zero saves. The probe 13 then searches for that particular waveform. Then, when this waveform passes the probe 13 , the elapsed time is measured. The information or results supplied by the circuit 15 are evaluated in the unit 16 and the output signal is integrated and passed on to a unit 17 which indicates the production length of the product 11 and the speed of movement of this product.
Ein drittes Verfahren ist mit Fig. 3 dargestellt. Ein sich bewegendes Objekt in Form einer flachen oder gewölbten Oberfläche 18 bewegt sich linear. Eine Laser-Lichtquelle 19 sendet einen feinen bzw. gebündelten Lichtstrahl aus, der auf die sich bewegende Oberfläche des Objektes 18 gerichtet ist. Der Laserstrahl 20 passiert eine Einrichtung 21, die diesen Laserstrahl aufspaltet, d.h. die Einrichtung 21 bewirkt, daß 50 Prozent des Lichtes direkt auf das Objekt 18 auftrifft und 50 Prozent des Lichtes an einen Spiegel 22 umgelenkt wird, der seinerseits diese weiteren 50 Prozent auf eine sich bewegende Fläche 18 umlenkt, jedoch in einem gewissen Abstand D von der Einrichtung 21. Die vom Punkt 23, an dem der Laserstrahl 20 direkt auf die Oberfläche des Produktes 18 auftrifft, ausgehende Reflexion wird mit der Reflexion bzw. dem Reflexionsmuster 24 verglichen, welches von einem zweiten Punkt ausgeht, an dem die zweite Hälfte des Laserstrahls auf das Produkt auftrifft. Die beiden vom Produkt 18 reflektier ten Lichtstrahlen werden einem optischen Komparator 25 zur Wiedererkennung von Mustern zugeführt. Dieser Komparator 25 vergleicht die von den Punkten 23 und 24 stammenden Refle xionsmuster. Der Komparator 25 speichert ein optisches Muster, das vom Punkt 23 zum Zeitpunkt Null ausgesandt wird und vergleicht dieses Muster mit einem Muster, welches von der Reflexion 24 einige Zeit später erhalten wird. Auch hier wird wiederum durch den Quotienten aus dem Abstand D zwischen der Einrichtung 21 bzw. dem direkt auf das Objekt 18 auftref fenden Lichtstrahl und dem Spiegel 22 bzw. dem dortigen auf das Objekt 18 auftreffenden Lichtstrahl und aus der zeit lichen Verzögerung ein Meßwert für das Objekt 18 erhalten. Die Information wird in einem Prozessor 26 verarbeitet und dann an eine Anzeigeeinrichtung 27 geliefert, um die Ge schwindigkeit anzuzeigen, von der dann die Gesamtlänge des in einer bestimmten Produktionsphase hergestellten Kabels ermittelt werden kann.A third method is shown in FIG. 3. A moving object in the form of a flat or curved surface 18 moves linearly. A laser light source 19 emits a fine or focused beam of light, which is directed onto the moving surface of the object 18 . The laser beam 20 passes through a device 21 which splits this laser beam, ie the device 21 causes 50 percent of the light to strike the object 18 directly and 50 percent of the light is deflected to a mirror 22 , which in turn directs this further 50 percent to one deflecting moving surface 18 , but at a certain distance D from the device 21 . The reflection emanating from the point 23 at which the laser beam 20 strikes the surface of the product 18 is compared with the reflection or the reflection pattern 24 which originates from a second point at which the second half of the laser beam impinges on the product . The two light rays reflected by the product 18 are fed to an optical comparator 25 for recognizing patterns. This comparator 25 compares the reflection patterns from points 23 and 24 . The comparator 25 stores an optical pattern which is emitted from point 23 at time zero and compares this pattern with a pattern which is obtained from the reflection 24 some time later. Here, too, the measured value for that is again determined by the quotient from the distance D between the device 21 or the light beam hitting the object 18 and the mirror 22 or the light beam hitting the object 18 and the time delay Object 18 received. The information is processed in a processor 26 and then supplied to a display device 27 in order to display the speed, from which the total length of the cable produced in a specific production phase can then be determined.
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8131 | Rejection |