DE8806466U1

DE8806466U1 - Optoelektronische Vorrichtung zum berührungsfreien Messen der Abmessungen von Objekten

Info

Publication number: DE8806466U1
Application number: DE8806466U
Authority: DE
Original assignee: ARTOS ITALIA SpA LA LOGGIA TORINO IT
Current assignee: ARTOS ITALIA SpA LA LOGGIA TORINO IT
Priority date: 1987-05-18
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1988-06-30
Also published as: FR2615612B3; IT8767430A0; FR2615612A3; US4914307A; ES1006621Y; ES1006621U; IT1210741B

Description

Optoelektronische Vorrichtung zum berührungsfreien Messen der Abmessungen von Objekten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Abmessungen von Objekten. Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung dieser Art anzugeben, die einfach und preiswert herzustellen ist, zuverlässig arbeitet, und die es ermöglicht, die Abmessungen (speziell die Querabmessungen) von Objekten, und zwar insbesondere auch recht kleiner Objekte, deren Abmessungen in der Größenordnung von einem zehntel Millimeter liegen, mit großer Auflösung berührungsfrei zu messen .

Dieser Zweck wird erfindungsgemäß durch eine optoelektronische Meßvorrichtung erreicht, die gekennzeichnet ist durch

einen opaken Hohlkörper mit einer öffnung für das Einführen eines Meßobjekts

und wenigstens eine, vorzugsweise im Infrarotbereich arbeitende, Strahlungsemittierende Diode und eine lineare photovoltaische Zelle zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das für die Menge der aufgenommenen Strahlung kennzeichnend ist,

wobei die Strahlungsemittierende Diode und die photovoltaische Zelle in dem Hohlraum des Körpers in ein und derselben zur Einführungsrichtung des zu messenden Objekts ortogonalen Ebene derart angeordnet sind, daß im Betriebszustand ein in der vorbestimmten Einführungsrichtung eingeführtes Objekt zwischen die Strahlungsemittierende Diode und die photovoltaische Zelle tritt und auf letztere einen Schatten wirft, der eine Funktion seiner Querabmessungen ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung eine gleichartige weitere aus einer Strahlungsemittierenden Diode und einer photovoltaischen Zelle bestehende Anordnung besitzt, die koplanar zu der erstgenannten Anordnung und gegenüber dieser um 90°

versetzt angeordnet ist. Praktisch ausgeführte Meßvorrichtungen in erfindungsgemäßer Ausgestaltung ermöglichten die Messung von Objekten mit Abmessungen bis zu 0,1 mm und mit einer unter 0,01 mm liegenden Auflösung. 20

Weitere Vorteile und Eigenschaften der optoelektronischen Meßvorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen:
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Fig. 1 zeigt eine optoelektronische Meßvorrichtung gemäß

der Erfindung in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 zeigt einen Transversalschnitt entsprechend der Linie U-II von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt exemplarisch dan Verlauf des von einer der photovoltaischen Zellen der Vorrichtung gemäß der Erfindung abgegebenen Stroms in Abhängigkeit von den Abmessungen eines in die Vorrichtung eingeführten Meßkörpers.
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Die als Ausführungsbeispiel dargestellte optoelektronische

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Meßvorrichtung bestitzt einen rohrförmigen Körper 1 quadratischen Querschnitts aus opaken Material. In diesem Körper ist ein Hohlraum 2 ausgebildet, der sich längs der Achse X-X des Körpers 1 erstreckt und im dargestellten Ausfüh-J 5 rungsbeispiel an beiden Enden des Körpers offen ist.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind in der Mittelzone zweier aneinandergrenzender Wandungen des Körpers 1 zwei [ Strahlungsemittierende Dioden 3 und 4 in derselben Transit) versalebene des Körpers angeordnet. Es kann sich beispielsweise um lichtemittierende Dioden handeln. Die von ihnen emittierte Strahlung kann im sichtbaren Bereich liegen, vorzugsweise wird jedoch infrarote Strahlung verwendet, damit die Messung nicht vom Umgebungslicht beeinflußt wird. 15

In der selben Ebene, in der die Dioden 3 und 4 montiert sind, sind auf den anderen Wandungen des Körpers 1 in dem Hohlraum 2 zwei lineare Fotosensoren 5 und 6 befestigt, von denen der eine der Diode 3 und der andere der Diode 4 gegenüberliegt, wie dies im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Fotosensoren erzeugen ein elektrisches Signal, das für die aufgenommene Strahlung kennzeichnend ist. Sie bestehen verzugsweise aus photovoltaischen Zellen.

Die Strahlungsemittierenden Dioden 3 und 4 und die Fotosensoren 5 und 6 sind mit einer (nicht dargestellten) elektronischen Schaltung verbunden, die zu ihrer Speisung dient und die Ausgangssignale der Fotosensoren 5 und 6 verarbeitet. Mit 10 ist in Fig. 1 und 2 ein langgestrecktes zylin-30 drisches Objekt bezeichnet, dessen Querabmessungen mit der &rgr; vorangehend beschriebenen optoelektronischen Meßvorrich- % tung gemessen werden sollen. Dieses Objekt wird in den Hohlraum 2 des Körpers 1 so eingeführt, daß seine Achse mit der Achse des Körpers zusammenfällt. Zu diesem Zweck

35 können am Eingang und/oder am Ausgang des Körpers 1 (an \ sich bekannte und deshalb nicht dargestellte) Zentrier-

Vorrichtungen vorgesehen sein. Der Körper ^&Lgr;>") legt sich zwischen die Dioden 3 und 4 und die zugeordneten photovoltaischen Kellen 5 und 6 und projiziert auf letzteren einen Schatten, dessen Ausdehnung für die Querabmessungen des Körpers kennzeichnend sind. Dieser Schatten bewirkt eine Pegelverringerung des von den photovoltaischen Zellen 5 und 6 gelieferten Signals. Aus dieser Signalpegelreduzierung lassen sich die Querabmessungen des Objekts 10 ableiten.

Die erfindungsgemäß ausgebildete optoelektronische Meßvorrichtung eignet sich unter anderem zur kontaktlosen Prüfung von Drähten oder elektrischen Kabeln mit einer Isolierschicht, beispielsweise um festzustellen, ob vorbestimmte Abschnitte abisoliert sind, oder um festzustellen, ob ihre Enden mit Anschlußösen oder dergleichen versehen sind.

In Fig. 3 ist ein zylindrisches Objekt 10 mit zwei axialen Abschnitten 10a und 10b dargestellt, die unterschiedliche Durchmesser d-| bezw. d£ haben. In derselben Figur ist eine Grafik aufgetragen, die den Verlauf des von einer der photovoltaischen Zellen 5 und 6 während der Messung des in derselben Figur dargestellten Objekts 10 in Abhängigkeit von dessen Länge darstellt.

Die Grafik, die den Verlauf des Stromes I zeigt, hat einen ersten Abschnitt A, in welchem der Strom einen im wesentlichen konstanten Viert Iq hat. Dies ist der Wert des Stroms, den die photovoltaischen Zellen erzeugen, wenn sich ihnen und den Strahlungsemittierenden Dioden kein Körper befindet.

Wenn der Körper 10 von Fig. 3 zwischen die strahlungsenu tierenden Dioden und die photovoltaischen Zellen gelangt, hat der von letzteren gelieferte Strom einen konstanten Wert I₁ (Abschnitt B der Grafik von Fig. 3), der dafür

kennzeichnend ist, daß sich zwischen den Dioden und den photovoltaischen Zellen der Abschnitt 10a des Körpers befindet. Anschließend nimmt der Strom einen im wesentlichen konstanten Wert I Ind. 2 (Abschnitt C der Grafik von Fig. 3) an, wenn der Abschnitt 10b des Körpers 10 sich zwischen den Dioden und den Zellen befindet.

Die Stromwerte I₂ und I₂ sind für die Durchmesser d-j und d₂ der beiden Abschnitte des der Messung unterworfenen Körpers 10 kennzeichnend. Dieser Körper kann beispielsweise ein Teil eines elektrischen Kabels sein, dessen Ende 10a abisoliert ist.

Durch Vergleich des Stroms I mit den konstanten Strompegeln I_1s und I₂S (siehe Fig. 3) läßt sich der Anfang des Abschnitts 10a des Körpers 10 und der Obergang von dem Abschnitt 10a zu dem Abschnitt 10b feststellen. Wenn außerdem die Durchlaufgeschwindigkeit des Körpers 10 in der Meßvorrichtung konstant ist, ist das Intervall zwischen dem Zeitpunkt, in dem der Strom I die genannten Schwellwertpegel durchläuft, eindeutig der Länge I₁ des Abschnitts 10a des Körpers 10 zugeordnet. Die der Meßvorrichtung zugeordnete (nicht dargestellte) elektronische Steuer- und Verarbeitungsschaltung läßt sich leicht so ausgestalten, daß sie Informationen sowohl über die Querabmessungen der gemessenen Objekte als auch über die Länge ihrer durch aufeinanderfolgende Querschnittsänderungen bestimmten Abschnitte liefert.

Mit dieser Schaltung können Vorrichtungen zur Visualisierung der gemessenen Werte und/oder Schnittstelleneinrichtungen zu anderen Verarbeitungs- oder Registriergeäten, z.B. Rechnern, Registriereinrichtungen, Druckern usw., verbunden sein.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich außerdem zur Erzeugung von Freigabe- und Steuersignalen für Bearbeitungsmaschinen verwenden, die an den gemessenen Objekten weitere Bearbeitungen vornehmen solion.

Claims

• I III Ansprüche

1. Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Abmessung eines Objekts,

gekennzeichnet durch

einen opaken Hohlkörper (1) mit einer öffnung für das Einführen eines Meßobjekts CiO)

und wenigstens eine, vorzugsweise im Infrarotbereich arbeitende, strahlungsemittierende Diode (3, 4) und eine lineare photovoltaische Zelle (5, 6) zur Erzeugung eines elektrischen Signals (I), das für die Menge der aufgenommenen Strahlung kennzeichnend ist,

wobei die Strahlungsemittierende Diode (3, 4) und die photovoltaische Zelle (5, 6) in dem Hohlraum (2) des Körpers CD in ein und derselben zur Einfübrungsrichtung des zu messenden Objekts (10) ortogonalen Ebene derart angeordnet sind, daß im Betriebszustand ein in der vorbestimmten Einführungsrichtung (X-X) eingeführtes Objekt (10) zwischen die Strahlungsemittierende Diode (3, 4) und die photovoltaiscne Zelle (5, 6) tritt und auf letztere einen Schatten wirft, der eine Funktion seiner Querabmessungen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine zweite Strahlungsemittierende Diode (4) und eine dieser zugeordnete zweite lineare photovoltaische Zelle (6) in dem Hohlraum (2) des Körpers (1) in ein und derselben zur Einführungsrichtung (X-X) des Meßobjekts (10) ortogonalen Ebene angeordnet sind, die in einer zweiten Richtung einandergegenüberligen, die mit der Richtung einen Winkel bildet, in der die erste strahlungsemittierende Diode (3) und die erste photovoltaische Zelle (5) einandergegüberliegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichent, daß die zweite Strahlungsemittierende Diode (4) und die zweite photovoltaische Zelle (6) koplanar zu der ersten strahlungs-

emittierenden Diode (3) und der ersten photovoltaischen Zelle (5) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung, in der die erste strahlungsemittierende Diode (3) und die erste photovoltaische Zelle (5) einander gegenüberliegen, senkrecht zu der Richtung verläuft, in der die zweite Strahlungsemittierende Diode (4) und die zweite photovoltaische Zelle C6) einander gegenüberliegen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2) des Körpers (1) quaderförmig ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) Rohrform besitzt.