DE4024849A1

DE4024849A1 - Object dimension digital measurement - uses pulsed laser beam passed across pulse detection path in repeated, pref. oscillatory, manner

Info

Publication number: DE4024849A1
Application number: DE19904024849
Authority: DE
Inventors: Horn Hannes Dr Schulze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-08-06
Filing date: 1990-08-06
Publication date: 1992-02-13

Abstract

The digital measurement of object dimensions involves swinging at least one pulsed laser beam over a pulse detection path whose length varies with the measurement dimension. The pulses arriving at the pulse detection path during the swinging of the laser beam are evaluated. The pivotal motion of the laser beam is repeated a number of times in order to increase accuracy, pref. using an oscillation. USE/ADVANTAGE - E.g. for measuring object thickness, esp. of bands, sheet and profiles. The contactless, fault tolerant and rapid method reliably eliminates measurement value drift due to ambient influences.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Abmessungen, z. B. der Dicke, von Gegenständen, insbesondere Bändern, Blechen, Profilen o. ä., durch Lichtstrahlen.The invention relates to a method for determining Dimensions, e.g. B. the thickness of objects, in particular Strips, sheets, profiles or similar, by light rays.

Bedingt durch Schwankungen im Ablauf von kontinuierlichen Fertigungsprozessen, z. B. durch Istwert-Sollwertregelungen von Fördermitteln, Walzen etc. oder von Stellantrieben, aber auch durch die sonstigen im Fertigungsprozeß auftretenden Abwei chungen von Sollzuständen, z. B. bei der Schmierung, der Temperatur, der Werkstoffzusammensetzung o. ä., weisen in kontinuierlichen Herstellungsprozessen hergestellte Gegenstände wie Bänder, Bleche oder Profile zum Teil erhebliche Abweichun gen von den für die Weiterverarbeitung günstigen Abmessungen auf. Dies gilt besonders für Herstellungsprozesse, die mit der Urformung des Gegenstandes, z. B. durch Gießen oder Extrudieren oder eine Abscheidung aus der flüssigen Phase beginnen. Um die Herstellungstoleranzen, insbesondere bei diesen Prozessen verringern zu können, ist es notwendig, die Abweichungen genauer als bisher zu messen und nach den Meßwerten zu regeln. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein fehlertolerantes, berührungslos arbeitendes und schnelles Meßverfahren für in kontinuierlichen Herstellungsverfahren erzeugte Gegenstände, insbesondere Bänder, Profile, Dünnbrammen etc. anzugeben, mit dem sowohl absolute Maße als auch insbesondere die regelungs technisch wichtigen Abweichungen sowie Sonderzustände, die Betriebsstörungen vorhergehen, zuverlässig erkannt und in geeignete digitale Regelsignale, vorzugsweise für die Soll wertführung von Regelkreisen, umgewandelt werden können. Die insbesondere in Warmbetrieben leicht auftretenden Meßwert driften sollen dabei ebenso zuverlässig ausgeschaltet werden wie eine Beeinflussung durch Umweltbedingungen wie Hitze, Staub, Wasserdampf o. ä.Due to fluctuations in the course of continuous Manufacturing processes, e.g. B. by actual value setpoint controls from Funding, rollers etc. or actuators, but also by the other divergences occurring in the manufacturing process chances of target states, z. B. in lubrication Temperature, the material composition or the like, have in Articles manufactured in continuous manufacturing processes such as strips, sheets or profiles, sometimes considerable deviations of the favorable dimensions for further processing on. This is especially true for manufacturing processes using the Original shaping of the object, e.g. B. by casting or extrusion or start deposition from the liquid phase. To the Manufacturing tolerances, especially in these processes to be able to reduce it is necessary to reduce the deviations to measure more precisely than before and to regulate according to the measured values. It is an object of the invention to provide a fault-tolerant, non-contact and fast measuring method for in articles produced by continuous manufacturing processes, in particular to indicate tapes, profiles, thin slabs etc. with both the absolute dimensions and especially the regulation technically important deviations as well as special conditions that Prevent operational failures, reliably detected and in suitable digital control signals, preferably for the target value management of control loops that can be converted. The Measured value that occurs particularly in hot operations drifts should also be reliably switched off like being affected by environmental conditions like heat, Dust, water vapor or similar

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine digitale, d. h. mit Ja/Nein-Signalen arbeitende Verfahrensweise angewendet wird, bei der zumindest ein gepulster Lichtstrahl, insbesondere ein gepulster Laserstrahl, geschwindigkeitsgeführt auf einer Puls detektionsstrecke verschwenkt wird, deren Länge sich in Abhängigkeit von der zu ermittelnden Abmessung ändert und wobei die bei der Schwenkbewegung auf die Pulsdetektionsstrecke auf treffenden Pulse ausgewertet werden.The object is achieved in that a digital, i.e. H. With Method working with yes / no signals is used, in which at least one pulsed light beam, in particular a pulsed laser beam, speed-guided on a pulse Detection path is pivoted, the length of which is in Depends on the dimension to be determined and where on the pulse detection path during the swiveling movement relevant pulses can be evaluated.

Verfahren mit der Auswertung von Pulsen sind aus der allgemeinen Ultraschalltechnik und in der Ausgestaltung als Lasermeßverfah ren mit Puls-Laufzeitmessungen z. B. aus der DE-37 35 905 A1 bekannt. Die bekannten Pulsverfahren sind jedoch für die Ermittlung von Abmessungen von Bändern, Profilen etc. bei ihrer Herstellung, nur bedingt geeignet. Entweder unterliegt ihre Genauigkeit sehr stark Umwelteinflüssen wie Hitze, Luftwirbeln, Staub oder Wasserdampf, etwa bei den Ultraschallverfahren oder die Auswertegenauigkeit ist für Messungen in endabmessungsnahen Bereichen ungenügend, wie bei den Laser-Impulslaufzeitmes sungen. Auch eine Mittelwertbildung aus einer Vielzahl von Messungen kann bei diesen Meßmethoden nicht zu ausreichenden Genauigkeiten führen. Das gleiche gilt für Messungen mit Laser-Bilderfassungssystemen, bei denen zu dem große Daten mengen zu verarbeiten sind (Zeitschrift "Elektronik 12/ 16. 06. 1983, Sonderteil, Seiten 93-98).Methods with the evaluation of pulses are general Ultrasound technology and in the form of a laser measurement process ren with pulse transit time measurements z. B. from DE-37 35 905 A1 known. However, the known pulse methods are for the Determination of dimensions of strips, profiles, etc. in your Manufacturing, only suitable to a limited extent. Either is subject to Accuracy very strong environmental influences such as heat, air turbulence, Dust or water vapor, for example in the ultrasonic process or the evaluation accuracy is for measurements close to final dimensions Areas insufficient, as with the laser pulse transit time measurement sung. Also averaging from a variety of Measurements cannot be sufficient with these measuring methods Lead accuracy. The same applies to measurements with Laser imaging systems where big data quantities to be processed (magazine "Electronics 12 / June 16, 1983, special section, pages 93-98).

Von erheblich größerer Genauigkeit, jedoch für rauhen Betrieb ungeeignet, sind Analog-Meßverfahren mit Umlenkrollen, wie eines beispielsweise in der DE-28 27 126 C2 beschrieben ist. Of considerably greater accuracy, but for rough operation unsuitable, are analog measuring methods with pulleys, such as one is described for example in DE-28 27 126 C2.

Auch Laser-Meßverfahren wie in der US-PS 41 68 126 beschrieben, die mit Meßzeiten für die Erfaßbarkeit verschwenkter Laser strahlen arbeiten, sind für ein Arbeiten unter fabrikmäßigen Bedingungen, insbesondere in Warmbetrieben wie Hüttenwerken, nicht geeignet, da schon geringe Abweichungen vom Einstell zustand erhebliche Fehler der Meßwerte verursachen.Laser measurement methods as described in US Pat. No. 4,168,126, the lasers pivoted with measuring times for the detectability blasting work is for working under factory Conditions, especially in hot plants such as iron and steel works, not suitable as there are slight deviations from the setting cause significant errors in the measured values.

Gegenüber dem Stand der Technik ist eine Ermittlung der Abmessungen durch Zählung von Ja/Nein-Aussagen über das Eintreffen von Einzelpulsen auf Pulsdetektionsstrecken oder in Ausgestaltung durch Zeitmessung zwischen dem Auftreffen von Einzelpulsen an Grenzen von Pulsdetektionsstrecken, die sich im Verhältnis zu Abmessungsänderungen ebenfalls ändern, wesentlich genauer und praxisgerechter. Ein derartiges System ist einfach und störsicher, da auch stark abgeschwächte Pulse erfaßt werden können und die bekannten Analogfehler durch Meßwertdrift, her vorgerufen durch sich ändernde Eigenschaften der elektrischen oder optischen Mittel sowie durch Absorption oder Streuung des Strahles etc. vermieden werden können. Bei der Verwendung von Infrarotlasern mit deutlich voneinander abgesetzten Einzel pulsen, z. B. mit einer Pulsdauer zwischen 1 und 10 Nanosekunden und einem Pulstakt zwischen 5 und 500 kHz ergibt sich eine Betriebsausführung, bei der selbst die diffuse Reflektion auf glühenden Stahloberflächen eine sichere Erkennung des Auftreffens von Pulsen und ihre genaue Auswertung erlaubt.Compared to the prior art, the Dimensions by counting yes / no statements about the Arrival of individual pulses on pulse detection sections or in Design through time measurement between the occurrence of Single pulses at the limits of pulse detection sections, which are in the Change ratio to dimensional changes as well, significantly more precise and more practical. Such a system is simple and interference-free, since even strongly weakened pulses are recorded can and the known analog errors due to measured value drift caused by changing properties of the electrical or optical means and by absorption or scattering of the Beam etc. can be avoided. When using Infrared lasers with clearly separated individual pulse, e.g. B. with a pulse duration between 1 and 10 nanoseconds and a pulse cycle between 5 and 500 kHz results in one Operational version, where even the diffuse reflection on glowing steel surfaces ensure reliable detection of the Impingement of pulses and their exact evaluation allowed.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schwenk bewegung des gepulsten Lichtstrahls zur Genauigkeitserhöhung in vielfacher Wiederholung erfolgt, wobei insbesondere eine Mittelwertbildung über einen Wiederholungszeitraum stattfindet, und daß Fehlerkorrekturroutinen, etwa eine Ausscheidung unwahr scheinlicher oder meßtechnisch unsicherer Werte, durchgeführt werden. Hierdurch ist eine weitere, erhebliche Erhöhung der erzielbaren Genauigkeit erreichbar, da die Genauigkeit eines Zählverfahrens mit der Wurzel aus der Zahl der ausgewerteten Ereignisse, hier der Detektionsstreckendurchläufe steigt. So kann schon bei einer Zählung in Millimeterschritten, der größten praxisgerechten Schrittweite, bei der Auswertung von entsprechend vielen Messungen durch einen Rechner eine sichere Genauigkeit von 1/10 oder sogar von 1/100 mm erreicht werden. Entsprechende Rechenprogramme sind standardmäßig vorhanden. Ebenso die Fehlerroutinen, durch die Fehlmessungen, z. B. durch fliegende Teilchen, etwa Zunder, dichte Wasserdampfwolken sowie Blasen oder Tropfen auf der Oberfläche, die zu Meßwertverfäl schungen führen würden, mit Sicherheit ausgeschieden werden können.In an embodiment of the invention it is provided that the pivot Movement of the pulsed light beam to increase accuracy is repeated many times, in particular one Averaging takes place over a repetition period, and that error correction routines, such as an elimination, are untrue Apparent or technically uncertain values will. This is a further, significant increase in achievable accuracy achievable because the accuracy of a Counting method with the root of the number of evaluated Events, here the detection range runs increases. So can already count in millimeter increments, the largest practical step size when evaluating corresponding to many measurements by a computer Accuracy of 1/10 or even 1/100 mm can be achieved. Corresponding computer programs are available as standard. Likewise the error routines through the incorrect measurements, e.g. B. by flying particles, such as scale, dense water vapor clouds as well Bubbles or drops on the surface that lead to measurement errors would lead to certain excretions can.

Da nur diffus reflektiertes Licht ausgewertet wird und die Detektionsstrecken relativ lang ausgebildet werden können, ergeben sich insbesondere bei einer Auswertung durch Auszählung auch bei dem eventuellen Auftreten von Beugungen oder Brechungen an Luftschichten, im Rahmen fabrikmäßiger Abstände, d. h. im Bereich unter 2 m keine meßwertverfälschenden Abweichungen. Dies gilt insbesondere bei einer abgeschirmten und von Frischluft umströmten Laseroptik. Dazu kommt die Möglichkeit, nicht trendgerechte Meßwerte zu korrigieren. Die leichte Überprüfbarkeit und Korrigierbarkeit der digital erhaltenen Meßwerte ist ein wesentlicher Vorteil des erfin dungsgemäßen Verfahrens.Since only diffusely reflected light is evaluated and the Detection distances can be made relatively long, result in particular from an evaluation by counting also in the event of the appearance of bends or Refractions in air layers, within the framework of factory distances, d. H. in the area below 2 m there are no measurement errors Deviations. This applies particularly to a shielded one and laser optics around which fresh air flows. Add to that the Possibility to correct measured values that are not in line with the trend. The easy to check and correct the digital Measured values obtained is a major advantage of the inventions method according to the invention.

In einer Ausgestaltung, die die besondere Genauigkeit von Zeitmeßverfahren ausnutzt, ist vorgesehen, daß die Auswertung über Zeitdifferenzen der die Detektionsstreckengrenzen über schreitenden Pulse erfolgt. Hierdurch wird vorteilhaft der Einfluß von Ereignissen, die während des Schwenkens des Licht strahls auftreten, eliminiert und eine hohe Genauigkeit erreicht. Zeitmessungen sind im Nanosekunden- oder sogar im Gigasekundenbereich möglich, wodurch die Ausnutzung eines sehr hohen Taktpulses möglich wird. In an embodiment that the special accuracy of Utilizes time measurement method, it is provided that the evaluation over time differences of the detection distance limits over pulses. This is advantageous Influence of events during the panning of the light beam occurring, eliminated and high accuracy reached. Time measurements are in nanoseconds or even in Gigasecond range possible, which allows the exploitation of a very high clock pulse is possible.

Der Pulstakt eines Lasers liegt bei herkömmlichen Lasern im niedrigen Kilohertzbereich und kann kurzzeitig im hohen Kilohertzbereich angesiedelt sein. Bei einem Pulsen im hohen Kilohertzbereich z. B., können die Pulse um Dauerbetriebs probleme mit dem verwendeten Laser zu vermeiden, nur am Anfang und am Ende jedes Meßbereiches ausgesendet werden. Die Zeit dazwischen kann durch rechnerische Methoden überbrückt werden, ohne daß die Genauigkeit, die sehr hoch ist, darunter leidet.The pulse rate of a laser in conventional lasers is low kilohertz range and can briefly in the high Kilohertz range. With a pulse in the high Kilohertz range z. B., the pulses for continuous operation Avoid problems with the laser used, only at the beginning and be sent out at the end of each measuring range. The time in between can be bridged using computational methods, without the accuracy, which is very high, suffering from it.

Das Auftreffen der Pulse auf die Pulsdetektionsstrecken wird vorteilhaft durch zwei räumlich getrennte, vorzugsweise symmetrisch mit Abstand zur Quelle des Lichtstrahls angeordnete Detektoren erfaßt. So ergibt sich eine Abhängigkeit der Länge der Pulsdetektionsstrecke von der Zahl der doppelt und damit sicher detektierten Pulse. Für die Auswertung ist ebenso wie bei der Verwendung eines Detektors neben dem Ausgangspunkt des Lichtstrahls der Strahlensatz maßgebend, nach dem die Änderung der Abmessungen errechnet wird. Zwei Detektoren für eine Puls detektionsstrecke haben außer der erhöhten Meßsicherheit auch den Vorteil, daß sich bei der Messung eine prozentual größere Abweichung der Pulsdetektionsstreckenlänge erreichen läßt, als bei der Verwendung nur eines Detektors.The impingement of the pulses on the pulse detection sections will advantageously by two spatially separate, preferably arranged symmetrically at a distance from the source of the light beam Detectors detected. This results in a length dependency the pulse detection distance by the number of double and thus safely detected pulses. For the evaluation is just like when using a detector next to the starting point of the The beam of light is decisive after which the change the dimensions is calculated. Two detectors for one pulse In addition to the increased measuring certainty, detection distances also have the advantage that there is a larger percentage in the measurement Deviation of the pulse detection path length can be reached as when using only one detector.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Laserpulse, insbesondere durch Ausblenden, als Balken, als Doppelbalken, Dreiecke o. ä. figuriert werden. Durch eine Balkenausbildung, z. B. durch ein einfaches Ausblenden aus dem an sich runden und nicht besonders zu fokussierenden Laserstrahl, ergibt sich eine besonders gut detektierbare Pulsform. Bei zwei Balken kann z. B. jeweils der erste Balkenteil zum Zählungsbeginn der Laser pulse und der zweite Balkenteil zur eigentlichen Messung ver wendet werden. Die Breite der Balken wird vorteilhaft an die Durchlaufgeschwindigkeit des Laserpulses durch die Detektions strecke angepaßt. Die Balkenbreiten werden insbesondere nach den Reflektionseigenschaften des Laserlichts auf der Oberfläche des untersuchten Gegenstandes bestimmt.In a further embodiment it is provided that the laser pulses especially by hiding, as bars, as double bars, Triangles or the like. Through a bar formation, e.g. B. by simply hiding from the round itself and a laser beam that is not particularly to be focused results in a particularly well detectable pulse shape. With two bars z. B. the first part of the bar at the start of the laser counting pulse and the second part of the bar for the actual measurement ver be applied. The width of the bars is advantageous to that Passing speed of the laser pulse through the detection route adapted. The bar widths are especially after the reflective properties of the laser light on the surface of the examined object.

Zur Justierung sowie zur Kontrolle über die Funktion der Meßeinrichtung wird vorteilhaft dem nicht sichtbaren IR-Laser strahl ein sichtbarer Laserstrahl überlagert. So ergibt sich gleichzeitig ein Warnsignal für das Bedienungspersonal bei Inbetriebnahme des Meßsystems.For adjustment and for checking the function of the Measuring device is advantageous the invisible IR laser beam a visible laser beam is superimposed. So it turns out at the same time a warning signal for the operating personnel Commissioning of the measuring system.

Besondere Schwierigkeiten bereitete bisher die Dickenmessung von Bändern, insbesondere von heißen oder mit hoher Geschwin digkeit laufenden Stahlbändern. Durch eine gleichzeitige Ab tastung von beiden Seiten mit Lasern, die im Meterbereich von den Bändern entfernt sind, läßt sich dieses Problem durch das erfindungsgemäße Verfahren in bisher unerreicht vorteilhafter Weise lösen. Die Messung von beiden Seiten bei freilaufenden Bändern ermöglicht durch die erfindungsgemäße Mittelwertbildung der Meßwerte ein einfaches Vergleichen der Mittelwerte in einem Komparator, wobei sich die Mittelwerte nur in unter schiedlichen Pulszahlen oder Zeiten zwischen dem ersten und dem letzten Puls auf der Detektionsstrecke ausdrücken. So ergibt sich eine einfache Ermittlung von regeltechnisch sofort ver wertbaren Angaben.So far, thickness measurement has been particularly difficult of tapes, especially of hot or high speed running steel strips. By a simultaneous Ab scanning from both sides with lasers in the meter range of the tapes are removed, this problem can be solved by the The method according to the invention is more advantageous than ever before Solve wise. The measurement from both sides with free running Bands are made possible by the averaging according to the invention a simple comparison of the mean values in a comparator, whereby the mean values only differ in below different pulse numbers or times between the first and the Express the last pulse on the detection path. So results a simple determination of control technology immediately ver valuable information.

Wegen der Verwendung von Mittelwerten, die in, für Rechner relativ großen Zeitabständen, d. h. in 1/10- oder 1/100-Sekun denabständen, anfallen, ist die Datenverbindung zwischen den beiden Seiten des gemessenen Bandes im Gegensatz zu trigonometrischen oder Bilderfassungssystemen problemlos. Eine Dickenmessung von Bändern kann daher ebenso schnell wie bei Systemen erfolgen, die z. B. mit Umlenkrollen arbeiten und nur einseitig, d. h. auf der Oberseite eines Bandes installiert sind.Because of the use of averages in, for calculators relatively large intervals, d. H. in 1/10 or 1/100 seconds intervals, the data connection between the as opposed to both sides of the measured band trigonometric or imaging systems easily. A Thickness measurement of strips can therefore be as fast as with Systems take place which, for. B. work with pulleys and only one-sided, d. H. installed on the top of a ribbon are.

Umlenkrollen haben den Nachteil, daß für eine genaue Messung eine plane Anlage des Bandes, das gemessen wird, an die Umlenkrolle Voraussetzung ist. Für Bänder, bei denen eine plane Anlage gewährleistet werden kann, ergibt sich jedoch unter Berücksichtigung der Umlaufkontur der Umlenkrolle durch den direkten Bezug der Pulszahl oder der Zeitdifferenz zur Dicke des Bandes und der sehr klein ausführbaren Pulsdetektions strecken eine sehr hohe Genauigkeit der Messung. Eine Genauig keit bis 1/1000 mm kann bereits mit relativ wenigen Messungen erreicht werden. Es ist dabei von besonderem Vorteil, wenn auch hier mit einer diffusen Reflektion des relativ zur Oberfläche des Bandes verschwenkten Laserstrahls gearbeitet wird, da so direkte Reflektionsfehler vermieden werden und mit im Bereich der Laserlichtquelle beliebig angeordneten Detektoren gearbeitet werden kann. Auch störende Reflektionen von der Oberfläche des tangential von dem Laserstrahl angestrahlten Bandes durch Signale, deren Auftreffpunkt nicht mit der Winkel stellung des Schwenkmittels korreliert können, ausgeschieden werden. Auch Änderungen der Lage der Umlenkrolle, z. B. durch Lagereinflüsse können korrigiert werden, da jederzeit durch eine Messung auf die freien Seiten der Umlenkrolle ein Bezug der gemessenen Oberfläche des Bandes zu der Lage der Oberfläche der Umlenkrolle herstellbar ist. Die Auswertung erfolgt ent sprechend der Auswertung bei einem von beiden Seiten gemessenen Band durch einen Komparator.Deflection pulleys have the disadvantage that for an accurate measurement a flat contact of the tape that is being measured against the Deflection roller is a prerequisite. For belts where a flat System can be guaranteed, however, results under Consideration of the contour of the pulley by the direct reference to the number of pulses or the time difference to the thickness of the band and the very small pulse detection stretch a very high accuracy of the measurement. Exactly speed up to 1/1000 mm can be achieved with relatively few measurements can be achieved. It is particularly beneficial, though here with a diffuse reflection of the relative to the surface of the band pivoted laser beam is worked because so direct reflection errors can be avoided and with in the area the laser light source detectors arranged in any way can be worked. Also distracting reflections from the Surface of the tangentially illuminated by the laser beam Band by signals whose point of impact is not related to the angle position of the swivel means can be correlated, eliminated will. Changes in the position of the pulley, z. B. by Warehouse influences can be corrected as at any time a measurement on the free sides of the pulley a reference the measured surface of the tape to the location of the surface the pulley can be produced. The evaluation takes place ent speaking of the evaluation of one measured from both sides Band through a comparator.

Durch eine doppelte Ablenkung des Strahls, z. B. durch eine Oszillation und eine Drehbewegung, ergibt sich auch bei der Umlenkrolle eine Abtastung über die Werkstückbreite, so daß auch hier der Profilverlauf in Form eines angepaßten Polygon zugs ermittelt werden kann. Das Meßprofil kann einfach auf einem Bildschirm dargestellt werden und erlaubt so eine Kontrolle des verwendeten Regelsystems, dem das erfindungs gemäße Meßverfahren mit der zugehörigen Einrichtung die Istwerte liefert. By double deflection of the beam, e.g. B. by a Oscillation and a rotary movement also result in the Deflection roller one scan across the workpiece width, so that here too the profile course in the form of an adapted polygon train can be determined. The measurement profile can simply be opened be displayed on a screen and thus allows one Control of the control system used, the fiction appropriate measurement procedures with the associated device Provides actual values.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Ermittlung der Abweichungen einer Band- oder Profildicke von einem Sollwert. Ebenso kann jedoch auch der Absolutwert erfaßt werden. Eine Absolutwerterrechnung kann über die Werte der Schwenkbewegung und der Detektionsstreckenbegrenzung sowie der Taktrate des Laserpulses unter Zuhilfenahme des Strahlen satzes erfolgen. Aber auch eine Berechnung unter Zuhilfenahme konventionell vermessener Eichflächen ist möglich. Die Eich flächen werden vorteilhaft neben dem Band oder Profil ange ordnet und bei jedem Überlauf des Laserstrahls über das Werk stück mit angestrahlt, so daß sich eine laufende Überwachung des Meßverfahrens ergibt.The method according to the invention is particularly suitable for Determination of the deviations of a strip or profile thickness from a setpoint. However, the absolute value can also be recorded will. An absolute value calculation can be made using the values of Swivel movement and the detection distance limitation as well the clock rate of the laser pulse with the aid of the rays sentence. But also a calculation with the help Conventionally measured calibration areas are possible. The oak surfaces are advantageously placed next to the band or profile arranges and every time the laser beam overflows the factory piece illuminated with, so that there is ongoing monitoring of the measuring method results.

Die Genauigkeit des Meßverfahrens kann nicht nur durch eine Erhöhung der Pulszahl, eine Verbesserung der Genauigkeit der Zeitmessung etc. erhöht werden, sondern auch durch eine Strahl teilung und gleichzeitige Vielfachabtastung, z. B. von in Lauf richtung des Lichtstrahls hintereinander angeordneten, relativ kleinen Pulsdetektionsstrecken. Dies erfordert lediglich Sensoren, die entsprechende Abtastfelder aufweisen oder bei denen eine zeitliche Zuordnung der Meßwerte zu den abgetasteten Pulsdetektionsstrecken erfolgt.The accuracy of the measuring method can not only be determined by a Increasing the pulse rate, improving the accuracy of the Time measurement etc. can be increased, but also by a beam division and simultaneous multiple sampling, e.g. B. from in progress Direction of the light beam arranged one behind the other, relative small pulse detection distances. This only requires Sensors that have corresponding scanning fields or at which a temporal assignment of the measured values to the sampled Pulse detection sections are carried out.

Auch eine Verwendung von Laserlicht mit z. B. zwei Frequenzen ist vorteilhaft, da so eine Verdoppelung der Zahl der Ja/Nein- Signale erreicht werden und die Sicherheit der Zählung oder Zeitmessung erhöht werden kann.Also use of laser light with e.g. B. two frequencies is advantageous because it doubles the number of yes / no Signals are reached and the security of the count or Time measurement can be increased.

Ebenso wie eine Abtastung des Außenbereichs von Umlenkrollen zur Korrektur der gemessenen Profilwerte auf der Umlenkrolle ist auch die Erfassung des Kantenbereichs von Bändern oder Profilen möglich. Es ergibt sich in Korrelation mit dem Auf treten oder Nichtauftreten von Reflektionspunkten auf dem Werkstück eine Aussage über die Lage der Band- oder Profil kanten, so daß insbesondere Einschnürungen im Randbereich, häufig ein Vorbote für Abrisse, zuverlässig erkannt werden können.Just like a scan of the outer area of deflection rollers to correct the measured profile values on the pulley is also the detection of the edge area of tapes or Profiles possible. It results in correlation with the up kick or no appearance of reflection points on the Work piece a statement about the location of the strip or profile edges, so that especially constrictions in the edge area, often a harbinger of demolitions, can be reliably recognized can.

Weitere Vorteile und auch erfindungswesentliche Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigtFurther advantages and details essential to the invention result from the following description of exec Examples based on the drawing and in connection with the Subclaims. It shows

Fig. 1 das Verfahren in schematischer Darstellung bei der Abtastung eines freilaufenden Bandes, Fig. 1, the method in a schematic view when scanning a free-running belt,

Fig. 2 das Verfahren bei der Abtastung eines Profilsteges, Fig. 2, the method for the scanning of a profile web,

Fig. 3 eine Meßanordnung an einer Umlenkrolle von oben, Fig. 3 shows a measuring arrangement on a guide roller from above,

Fig. 4 eine Meßanordnung an einer Umlenkrolle von der Seite sowie Fig. 4 shows a measuring arrangement on a pulley from the side and

Fig. 5 den Pulsverlauf an einem Bandquerschnitt auf einer Umlenkrolle mit einer Detektionsstreckenbegrenzung an einem Reflektor und Fig. 5 shows the pulse profile to a belt cross-section on a deflecting roller with a detection limit distance to a reflector, and

Fig. 6 ein Pulsdetektions-Ordnungsmuster für die Vielfach abtastung eines Bandes. Fig. 6 shows a pulse detection order pattern for multiple scanning of a tape.

In Fig. 1 bezeichnet 1 das freilaufende Band mit den beiden optischen Einrichtungen 2 und 3 zur Verschwenkung der Laser strahlen. Die optischen Einrichtungen 2 und 3, an dieser Stelle können auch die Laser selbst angeordnet sein, weisen bekannte und in bekannter Weise angeordnete oszillierende Spiegel, Prismen, Linsen etc. auf. Wegen der relativ geringen optischen Anforderungen können vorteilhaft gepreßte und verklebte Linsen verwendet werden.In Fig. 1, 1 denotes the free-running strip with the two optical devices 2 and 3 beams for pivoting the laser. The optical devices 2 and 3 , at which the lasers themselves can also be arranged, have known and known oscillating mirrors, prisms, lenses etc. Because of the relatively low optical requirements, pressed and glued lenses can advantageously be used.

Die Drehbewegungen und Oszillationsbewegungen sind vorteilhaft frequenzgesteuert, so daß sich über Frequenzumrichter eine gute Einstellbarkeit, z. B. auf verschiedene Genauigkeitsstufen, ergibt. Die Laserpulse selbst werden über optische Strecken zu den Optiken übertragen. Die optischen Strecken, die schematisch angedeutet und mit 4 und 5 bezeichnet sind, können sowohl Licht wellenleiter (LWL) als auch andere Strahlführungsmittel sein. Der Laser selbst, der vorteilhaft separat frequenzstabilisiert ist, kann so außerhalb des Meßbereichs an einer geeigneten Stelle angeordnet werden, z. B. neben der Walzstraße oder Stranggießanlage. Eine aufwendige Kühlung kann daher im Regelfall entfallen. Auch eine Beeinträchtigung durch Vibrationen o. ä. kann vermieden werden.The rotary movements and oscillation movements are advantageously frequency-controlled, so that a good adjustability, for. B. at different levels of accuracy. The laser pulses themselves are transmitted to the optics via optical paths. The optical paths, which are indicated schematically and designated 4 and 5 , can be both optical waveguides (LWL) and other beam guiding means. The laser itself, which is advantageously frequency-stabilized separately, can thus be arranged outside the measuring range at a suitable point, for. B. next to the rolling mill or continuous caster. As a rule, there is no need for complex cooling. Impairment by vibrations or the like can also be avoided.

Mit Abstand zu den Laseroptiken sind Sensoren 6, 7 sowie 8, 9 angeordnet, mit denen vorteilhaft gleichzeitig mehrere Puls detektionsstrecken erfaßt werden. Die Erfassung mehrerer Puls detektionsstrecken durch einen Sensor wird durch eine zeit liche Staffelung der Detektionsvorgänge erleichtert.At a distance from the laser optics, sensors 6 , 7 and 8 , 9 are arranged, with which several pulse detection paths are advantageously detected simultaneously. The detection of several pulse detection sections by a sensor is facilitated by a temporal staggering of the detection processes.

Die Pulsdetektionsstrecken 10, 11, 12, 13 und 14, 15, 16, 17 befinden sich an den für die Regelung wichtigen Stellen des Bandes oder Profils und werden durch nicht näher gezeigte Blenden, Masken oder andere optische Begrenzungen gebildet. Die optischen Begrenzungen sind vorteilhaft verzugsfrei vor den optischen Einrichtungen installiert und haben die Aufgabe, die Puls detektionsstrecken zu begrenzen.The pulse detection sections 10 , 11 , 12 , 13 and 14 , 15 , 16 , 17 are located at the points of the band or profile which are important for the regulation and are formed by diaphragms, masks or other optical limitations, not shown in any more detail. The optical limits are advantageously installed in front of the optical devices without distortion and have the task of limiting the pulse detection distances.

Die Abstandsmessung und die Berechnung der Banddicke sowie ihrer Abweichungen geschieht in nicht näher dargestellten, bekannten Recheneinheiten unter Berücksichtigung der bisher für Banddickenmessungen o. ä. nicht genutzten Tatsache, daß sich aufgrund der Änderung der Überlaufgeschwindigkeit eines geschwenkten Pulsstrahls über Strecken mit unterschiedlichem Abstand, mit Änderung des Abstandes auch der Abstand der auf treffenden Pulse untereinander entsprechend ändert. Hierdurch ist es möglich, in neuer Weise durch die Zahl der auf der Pulsdetektionsstrecke auftreffenden Pulse oder über Zeit differenzen im Auftreffen der Laserpulse an den Pulsdetek tionsstreckenenden, die Abmessungen, z. B. Dicke, von Werk stücken zu messen. Da die Einzelsignale in digitaler Form vorliegen, ist eine vorteilhafte direkte Digitalauswertung ohne Signalumsetzung möglich.The distance measurement and the calculation of the strip thickness as well their deviations occur in unspecified, known computing units taking into account the previously for Strip thickness measurements or similar unused fact that due to the change in the overflow speed pivoted pulse beam over distances with different Distance, with change of distance also the distance of on the corresponding pulses change accordingly. Hereby it is possible in a new way by the number of on the Pulse detection path impinging pulses or over time differences in the impact of the laser pulses on the pulse detector tion stretch ends, the dimensions, for. B. thickness, ex works pieces to measure. Since the individual signals in digital form is an advantageous direct digital evaluation without Signal conversion possible.

In Fig. 2 bezeichnet 17 das Profil, dessen Steg 18 vermessen wird. Die Pulsdetektionsstrecke 19 ergibt sich durch die Sensorfeldbegrenzung und befindet sich stets an der gleichen Position. Durch den Durchlauf des Profils bildet sich ebenso wie bei Bändern o. ä., die im Gegensatz zu Profilen vorzugs weise in Querrichtung gemessen werden, eine Meßstrecke 20 aus, über die die mittlere Stegdicke ermittelt wird und deren Länge von der Pulsdetektionsstreckenlänge, der Profilgeschwindigkeit und der Meßzeit abhängig ist. Es versteht sich, daß auch hier mit einer Vielzahl von z. B. hintereinanderliegenden Meßstrecken gearbeitet werden kann. Die Mittelwertbildung ist regelungs technisch nicht von Nachteil, da bei Walzprozessen, Zieh- oder Streckprozessen mit statistisch gesicherten Mittelwerten gearbeitet werden muß, und Mittelwerte die Lage der gesuchten Abmessung im Toleranzfeld besser wiedergegeben als Einzel messungen.In Fig. 2, 17 denotes the profile, the web 18 of which is measured. The pulse detection path 19 results from the sensor field limitation and is always in the same position. Through the passage of the profile, like bands or the like, which, in contrast to profiles are preferably measured in the transverse direction, forms a measuring path 20 , via which the average web thickness is determined and its length depends on the pulse detection path length, the profile speed and depends on the measuring time. It is understood that here too with a variety of z. B. successive measuring sections can be worked. The averaging is not disadvantageous from a technical control point of view, since in the case of rolling processes, drawing or stretching processes it is necessary to work with statistically reliable mean values, and mean values better reflect the position of the dimension sought in the tolerance field than individual measurements.

In Fig. 3 bezeichnet 21 die Umlenkrolle mit der sich ausbil denden Schattengrenze 22. Die Laseroptik 23 sendet einen oszil lierenden, geschwenkten Strahl 24 aus, der von dem Reflektor 25 reflektiert wird und von einem oder mehreren Detektoren 26, 27, 28, 29, die bei diffuser Reflektion an beliebiger Stelle ange ordnet sein können, z. B. in einem Gehäuse mit der Laseroptik, aufgenommen und zur Auswertung weitergeleitet werden. Der Reflektor ist oben vorteilhaft von einer Begrenzung 33 abge deckt, die einfach als Schneide ausgebildet sein kann. Die Begrenzung des Pulsdetektionsfeldes kann aber auch detektor seitig erfolgen. Zusammen mit einer Berücksichtigung der Rollenumlaufkontur ergibt sich ein zuverlässiges System, wenn ein plan auf der Umlenkrolle aufliegendes Band vorliegt. In FIG. 3, 21 denotes the deflection roller with the shadow boundary 22 which is being formed . The laser optics 23 emits an oscillating, pivoted beam 24 which is reflected by the reflector 25 and by one or more detectors 26 , 27 , 28, 29 , which can be arranged at any point with diffuse reflection, for. B. in a housing with the laser optics, recorded and forwarded for evaluation. The reflector is advantageously covered above by a boundary 33 , which can simply be designed as a cutting edge. The pulse detection field can also be limited on the detector side. Together with a consideration of the roller circulation contour, a reliable system results if there is a flat belt lying on the deflection roller.

Bei einem nicht plan aufliegenden Band, z. B. mit Wellen, zeigt sich aber deutlich der wellige Bereich durch eine periodische Schwankung des, z. B. auf einem Monitor dargestellten, Band profils in den entsprechenden Bereichen.In the case of a non-flat band, e.g. B. with waves but the wavy area is clearly characterized by a periodic Fluctuation of the, e.g. B. shown on a monitor, tape profiles in the relevant areas.

In Fig. 4 sind die in Fig. 3 bereits enthaltenen Teile der Ein richtung mit den entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.In Fig. 4, the parts of the device already contained in Fig. 3 are identified with the corresponding reference numerals.

Wie ersichtlich weist die Umlenkrolle 21 einen Impulsgeber 30 für die Winkelstellung auf, dessen Werte einer Recheneinheit aufgegeben werden, die die gemessenen Oberflächenwerte des Bandes korrigiert, indem sie die Lagewerte der Umlenkrollen oberfläche berücksichtigt. Die Lichtstrahlbewegung ist anhand des Verlaufs 31 gekennzeichnet, der durch eine Oszillation mit überlagerter Ablenkung parallel zur Umlenkrolle entsteht. So ergibt sich eine Abtastung des Profils an einer Vielzahl von Stellen. Es versteht sich, daß die Lichtstrahlbewegung ledig lich beispielhaft gezeigt ist, es ist ohne weiteres möglich, den Lichtstrahl auch Sprungbewegungen durchführen zu lassen oder mehrere Lichtstrahlen gleichzeitig derart für die Abtastung zu verwenden, daß sich entsprechend viele senkrecht zur Ober fläche der Umlenkrolle verlaufende Abtaststrecken ergeben. Die Ausbildung des Strahlwegs ist dabei ohne weiteres an die Anforderungen des Regelungsverfahrens, in das die Regelungsein richtung integriert ist, anpaßbar.As can be seen, the deflecting roller 21 has a pulse generator 30 for the angular position, the values of which are given to a computing unit which corrects the measured surface values of the strip by taking into account the position values of the deflecting roller surface. The light beam movement is characterized on the basis of the course 31 , which is created by an oscillation with a superimposed deflection parallel to the deflection roller. This results in the profile being scanned at a large number of locations. It is understood that the light beam movement is only shown as an example, it is readily possible to have the light beam also perform jump movements or to use several light beams simultaneously for the scanning such that there are a correspondingly large number of scanning paths running perpendicular to the upper surface of the deflection roller . The design of the beam path is easily adaptable to the requirements of the control process in which the control device is integrated.

In Fig. 5 bezeichnet 32 die Umlenkrolle, während sich 33 auf den Querschnitt eines abgetasteten Bandes bezieht. Hinter dem abge tasteten Bandquerschnitt 33 befindet sich ein, vorzugsweise diffuser Reflektor 34 mit der oberen Detektionsfeldbegrenzung 35. Zwischen dem Bandquerschnitt 33 und der Detektionsstrecken begrenzung 35 treffen die gezählten, sich überlappenden Laserpulse 36 auf, bei denen die Zahl oder der Zeitdurchgang ausgewertet wird. Die Überlappung der Laserpulse ist aufgrund der Auswertung ohne Einfluß auf das Ergebnis; gezählt wird lediglich die Anzahl der detektierten Pulse oder die Zeit zwischen dem Auftreffen des ersten und letzten detektierbaren Puls. Die Zahl der detektierten Pulse und ihr Abstand kann durch das Zulassen einer Überlappung wesentlich erhöht und die Genauigkeit der Messung entsprechend vergrößert werden.In Fig. 5, 32 denotes the deflection roller, while 33 refers to the cross section of a scanned tape. Behind the scanned band cross section 33 is a, preferably diffuse reflector 34 with the upper detection field boundary 35 . Between the band cross-section 33 and the detection path limit 35 , the counted, overlapping laser pulses 36 hit, in which the number or the passage of time is evaluated. Due to the evaluation, the overlap of the laser pulses has no influence on the result; only the number of detected pulses or the time between the arrival of the first and last detectable pulse is counted. The number of detected pulses and their distance can be increased significantly by allowing an overlap and the accuracy of the measurement can be increased accordingly.

In Fig. 6 entsprechen die dunkel angelegten Felder 37 den z. B. durch eine Maske vor der Lichtquelle abgedeckten Einzelgrenzen in einem Pulsdetektionsbereich mit einer Vielzahl von Pulsdetektionsstrecken 38, die vorteilhaft von parallel aufgefächerte Strahlen durchlaufen werden.In Fig. 6 the dark fields 37 correspond to the z. B. covered by a mask in front of the light source in a pulse detection area with a plurality of pulse detection sections 38 , which are advantageously traversed by fanned out beams in parallel.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die Ermittlung von Abmessungen bei der Herstellung von Bändern, insbesondere Stahlbändern durch endabmessungsnahes Gießen, aber auch bei der Steuerung und Regelung von Warmbandstraßen, von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung. Es kann bezüglich des Lasers, der Laseroptik und der Auswertung in vielerlei Ausgestaltungen, angepaßt an die jeweiligen Bedürfnisse des Regelsystems, in dem es integriert ist, eingesetzt werden, z. B. durch die Verwendung von Läserpulsen langer Dauer und Abtastung der Zeitdurchgänge in gitterförmig aufgeteilten Detektionsbereichen. Der artige Abwandlungen liegen im Rahmen der Erfindung. Die Erfin dung erfüllt ein lange bestehendes Bedürfnis der Fachwelt, (die ersten Patente über das Bandgießen von Stahl liegen z. B. über 100 Jahre zurück und konnten wegen fehlender Meß- und Regeleinrichtungen nicht ausgeführt werden).The method according to the invention is for the determination of Dimensions in the manufacture of tapes, in particular Steel strips through casting close to final dimensions, but also with the Control and regulation of hot strip mills, of considerable economic importance. Regarding the laser, the Laser optics and evaluation in various configurations, adapted to the respective needs of the control system in which it is integrated, used, e.g. B. through use of long-duration laser pulses and sampling of time passes in detection areas divided into a grid. The like modifications are within the scope of the invention. The Erfin dung meets a long-standing need of the professional world, (The first patents on steel strip casting are e.g. back over 100 years and were unable to measure and Control devices are not executed).

In der Ausbildung zur Ermittlung eines Abstands- bzw. Profilbildes ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausführung, die nicht nur in Stahlwerken, sondern univer sell einsetzbar ist, z. B. zur Kontrolle von Druckbehältern, Drehrohröfen usw., also bei allen flächigen, auch heißen oder radioaktiven Gegenständen.In training to determine a distance or Profile picture results in a particularly advantageous Execution that not only in steel mills, but univer sell can be used, e.g. B. to control pressure vessels, Rotary tube furnaces etc., i.e. for all flat, also called hot or radioactive objects.

Claims

1. Digital method for determining dimensions, e.g. B. the thickness of objects, in particular strips, sheets, Profiles or the like, with at least one pulsed light beam, ins especially a pulsed laser beam, speed-controlled is pivoted on a pulse detection path, its length changes depending on the dimension to be determined, and wherein the panning motion on the pulse detection range impinging pulses are evaluated.

2. Digital method according to claim 1, characterized, that the pivotal movement of the pulsed light beam is accurate ity increase in repeated repetition, in particular through an oscillation.

3. Digital method according to claim 1 or 2, characterized, that the evaluation of the on the pulse detection path impulses occurring arithmetically and in particular a Includes averaging over a repetition period.

4. Digital method according to claim 1, 2 or 3, characterized, that the computational evaluation error correction routines, for example an elimination of unlikely or technologically unsafe contains values.

5. Digital method according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized, that the evaluation of the on the pulse detection path pulses by counting with averaging over a large number of counts are made.

6. Digital method according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized, that the evaluation of time differences between on Detection path limits impinging occurs.

7. Digital method according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized, that the beat of the pulsation when the light enters and exits beam into or out of the pulse detection path becomes.

8. Digital method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, characterized, that the impingement of the pulses on the pulse detection path by two spatially separated, symmetrical at a distance from Arranged source of the light beam, detectors registered becomes.

9. Digital method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, characterized, that the laser pulses, especially by fading out, as bars, Double bars, triangles or the like can be figured.

10. Digital method according to claim 9, characterized, that the figure and the slew rate of the laser pulses are coordinated.

11. Digital method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, characterized, that as laser light infrared laser light, preferably from one visible laser light is used.

12. Digital method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or 11, characterized in that the impact of the pulses on pulse detection sections Free workpieces on both sides, such as strips or profiles in the Space between management posts, from both sides at the same time from, the change in dimensions by comparison of the Results from both sides is determined.

13. Digital method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12, characterized in that the dimension determination, in particular the profile Ausbil determination of the material in the case of tapes with the aid of a deflection roller takes place, the orbital contour determined in advance and with the determined values is compared.

14. Digital method according to claim 13, characterized, that the impingement of the pulses on a diffuse reflector takes place on the side opposite the light source the deflection roller is arranged, which is via the deflection roll guided band acts as a detection distance limitation.

15. Digital process according to one or more of the above claims, characterized, that it periodically checks on a calibration detection line becomes.

16. Digital process according to one or more of the above claims, characterized, that the speed-controlled pivoting of a double Distraction, e.g. B. by an oscillation and a rotary movement is subjected so that z. B. a wavy scan the workpiece width is done.

17. Digital process according to one or more of the above claims, characterized, that the number of detection sections by a parallel and / or line arrangement is multiplied.

18. Digital process according to one or more of the above claims, characterized, that as laser light is a laser light with multiple frequencies is used, whose frequencies are evaluated individually.

19. Digital process according to one or more of the above claims, characterized, that it is in continuous production of tapes or profiles, preferably made of steel, is used.

20. Digital process according to one or more of the above claims, characterized, that it is used to control and regulate a manufacturing process for tapes, foils or the like, especially steel tapes becomes.

21. The method according to claim 20, characterized, that the pulses occurring in the edge region of the tapes as Yes / No signals for the location and / or formation of the band edges are used.

22. Digital method according to claim 20 or 21, characterized, that the measured values obtained are an actual value / setpoint control or a setpoint control for the production of sheets, strips Profiles can be entered.

23. Device for carrying out the method according to one or several of the preceding claims, characterized, that they have means to carry out the process, in particular a pulsed IR laser, speed-controlled pan and Beam guidance means such as mirrors or prisms, light waves head, etc., an arithmetic unit for arithmetical evaluation of light pulses, in particular with monitor display Dimensions of the workpiece and detectors for light pulses, especially laser pulses, as well as detection field limits for the detectors, in particular masks, diaphragms or limiters cut, has.

24. Device according to claim 23, characterized, that they are part of a control system for manufacturing of strips, sheets or profiles.

25. Device according to claim 23 or 24, characterized characterized that they have a row arrangement of adjacent pulse detection sections, so that there are distance or profile images of the surface.

26. Device according to claim 23, 24 or 25, characterized by known electronic computing means, such as Quellenpro programs for averaging, data comparison, off divide and replace unlikely values to data management multi-line, especially simultaneous Ab keying and comparisons.

27. Device for carrying out the method according to one or several of the preceding claims, characterized net by details of the figure description.