DE9320228U1

DE9320228U1 - Gap measuring device

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Publication number: DE9320228U1
Application number: DE9320228U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Mannesmann AG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Vodafone GmbH
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2003-12-31

Description

Spa LtmeßvorrichtungSpa Ltmeasuring device

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Spaltbreite und der Verrundung von Spaltkanten an einem Bauteil mit einem nach außen offenen Spalt.The invention relates to a device for measuring the gap width and the rounding of gap edges on a component with a gap that is open to the outside.

In verschiedenen technischen Gebieten gibt es Bauteile, die einen Spalt aufweisen, dessen Geometrie sehr genau eingestellt sein muß. Derartige Spalte können in ihrer Längserstreckung gradlinig oder auch gekrümmt verlaufen. Ein Beispiel ist die Einstellung und überwachung der Geometrie von rotationssymmetrischen Spalten in Form von ringförmigen Schlitzen, wie sie an sogenannten Ringschlitzdüsen auftreten. Solche Ringschlitzdüsen werden insbesondere benötigt, um durch Gas- oder Flüssigkeitszerstäubung von Metallschmelzen feinkörnige Metallpulver herstellen zu können. Ein übliches Zerstäubungsmedium ist Wasser, das unter einem hohen Druck Cz.B. 20 - 150 bar) in Form eines kegelförmigen Strahlenmantels aus dem Ringschlitz der Düse austritt. Die Düse selbst besteht im wesentlichen aus zwei koaxial unter Bildung eines ringförmigen Spaltes mit Rbstand ineinander "geschachtelter" Ringkörper. Die Metallschmelze wird in Form eines Gießstrahls vertikalIn various technical fields, there are components that have a gap whose geometry must be set very precisely. Such gaps can be straight or curved in their length. One example is the setting and monitoring of the geometry of rotationally symmetrical gaps in the form of ring-shaped slots, as they occur in so-called ring slot nozzles. Such ring slot nozzles are particularly required in order to be able to produce fine-grained metal powders by gas or liquid atomization of molten metal. A common atomization medium is water, which emerges from the ring slot of the nozzle under high pressure (e.g. 20 - 150 bar) in the form of a conical jet jacket. The nozzle itself essentially consists of two ring bodies that are "nested" coaxially to form an annular gap with a distance Rb. The molten metal is poured vertically in the form of a pouring jet.

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im Bereich ihrer Längsachse durch die Ringschlitzdüse geführt und trifft im Bereich des "Brennpunktes" der Düse, d.h. des Schnittpunktes der Wasserstrahlen (Spitze des nach unten gerichteten Wasserkegels) auf diese Wasserstrahlen auf und wird in feinste Partikel zerrissen, die sehr schnell erstarren und abkühlen. Um ein Metallpulver hoher Qualität zu erhalten, müssen bezüglich der Erzeugung des Wasserstrahlenkegels räumlich und zeitlich gleichbleibend genaue Einstellbedingungen am Rustrittsquerschnitt des Düsenspaltes gewährleistet sein. Durch den hohen Druck und die hohen flustrittsgeschwindigkeiten des Zerstäubungswassers kommt es jedoch gelegentlich zu unerwünschten Verlagerungen der Düsenkomponenten zueinander und auch zum Verschleiß im Bereich der den Düsenspalt für den Wasseraustritt begrenzenden, normalerweise scharfkantig endenden Wände der ringförmigen Düsenkomponenten. Eine überprüfung der Düsengeometrie ist daher während der Gebrauchsdauer einer Düse wiederholt erforderlich.in the area of its longitudinal axis through the ring slot nozzle and hits these water jets in the area of the "focal point" of the nozzle, i.e. the intersection point of the water jets (tip of the downward-pointing water cone) and is torn into the finest particles, which solidify and cool very quickly. In order to obtain a high-quality metal powder, precise setting conditions must be guaranteed at the outlet cross-section of the nozzle gap that are spatially and temporally consistent with regard to the production of the water jet cone. However, the high pressure and the high flow speeds of the atomizing water occasionally lead to undesirable displacement of the nozzle components relative to one another and also to wear in the area of the walls of the ring-shaped nozzle components that limit the nozzle gap for the water outlet and that normally end in sharp edges. A check of the nozzle geometry is therefore required repeatedly during the service life of a nozzle.

Die Spaltweite zwischen den ringförmigen Körpern der Düse, die für die Gleichmäßigkeit und Form des Wasserkegels bestimmend ist, wird bisher stets vor dem Einbau der Düse in die entsprechende Zerstäubungsanlage endgültig eingestellt. Die Fixierung der justierbaren Düsenkomponente gegenüber dem jeweils zugehörigen festen Gegenstück erfolgt dabei regelmäßig mit Hilfe taktiler Meßmittel CMeßlehren, Meßstifte). Eine überprüfung, ob sich die Lage beider Düsenkomponenten während des Einbaus eventuell unbeabsichtigt verändert hat, findet nicht statt, zumal die Zerstäubungsdüse auf dem Verdüsungstank der Anlage befestigt ist, in dem das zu erzeugende Pulver und das Verdüsungswasser aufgefangen werden, und die flustrittsseite des Ringschlitzes auf der Innenseite des Verdüsungstanks liegt, also nicht mehr von außen ohne weiteres zugänglich ist. Erst nach einer Demontage der Düse kann eine überprüfung der Spaltgeometrie erfolgen. Dies ist ein unbefriedigender Zustand, zumal das Ein- und fiusbauen einer Düse erheblicheThe gap width between the ring-shaped bodies of the nozzle, which determines the uniformity and shape of the water cone, is always finally set before the nozzle is installed in the corresponding atomization system. The adjustable nozzle component is usually fixed in relation to the corresponding fixed counterpart using tactile measuring devices (gauges, measuring pins). There is no check to see whether the position of both nozzle components may have changed unintentionally during installation, especially since the atomization nozzle is attached to the system's atomization tank, in which the powder to be produced and the atomization water are collected, and the flow inlet side of the ring slot is on the inside of the atomization tank, and is therefore no longer easily accessible from the outside. The gap geometry can only be checked after the nozzle has been dismantled. This is an unsatisfactory condition, especially since the installation and removal of a nozzle requires considerable

finLagenstiLLstandszeiten verursacht.finLagenstandszeit caused.

flufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der eine SpaLtgeornetrie schnell und zuverlässig gemessen werden kann, ohne daß es erforderlich ist, daß das jeweilige Bauteil mit dem Spalt von außen frei zugänglich ist. Insbesondere soll es möglich sein, Ringschlitzdüsen oder andere rotationssymmetrische Körper mit zentrischer Bohrung und ringförmigem Spalt hinsichtlich der Spaltgeometrie (Spaltweite und Kantenverrundung) zu messen, ohne daß ein flusbauen der Düse bzw. des Körpers aus einer Hnlage vorgenommen werden muß.The aim of the invention is therefore to propose a device with which a gap geometry can be measured quickly and reliably, without the respective component with the gap being freely accessible from the outside. In particular, it should be possible to measure ring slot nozzles or other rotationally symmetrical bodies with a central bore and annular gap with regard to the gap geometry (gap width and edge rounding) without the nozzle or the body having to be removed from a position.

Gelöst wird diese Rufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 21 gekennzeichnet.According to the invention, this calling task is solved by a device with the features specified in claim 1. Advantageous further developments of the invention are characterized by the features of subclaims 2 to 21.

Die Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, die nach optoelektronischen Meßverfahren arbeitet und somit ein berührungsloses Messen gestattet. Es ist möglich, die zur Ermittlung des Meßergebnisses erforderlichen 5ignale z.B. mit Hilfe eines Sensorkopfes der Vorrichtung aufzunehmen, wobei dieser Sensorkopf vergleichsweise kleine äußere flbmessungen aufweist. Der Sensorkopf kann daher z.B. bei einer an einem Zerstäubungstank fest angebauten Zerstäubungsdüse durch deren zentrische Durchtrittsöffnung für den Schmelzenstrahl hindurchgeführt werden, so daß die im Tank liegende flustrittsseite der Zerstäubungsdüse für den Sensorkopf "einsehbar" wird und meßtechnisch erfaßt werden kann, im Hinblick auf die anzuwendende Meßtechnik sieht die Erfindung eine Kombination von zwei unterschiedlichen, für sich genommen an sich bekannten Meßprinzipien vor, nämlich des Lichtschnittverfahrens mit Linienlichtquelle und des zweidimensionalen Kamerameßverfahrens mitThe invention provides a device that works according to optoelectronic measuring methods and thus allows contactless measuring. It is possible to record the signals required to determine the measurement result, for example, using a sensor head of the device, whereby this sensor head has comparatively small external dimensions. The sensor head can therefore, for example, be guided through the central passage opening for the melt jet of an atomizing nozzle that is permanently attached to an atomizing tank, so that the flow inlet side of the atomizing nozzle in the tank is "visible" to the sensor head and can be measured. With regard to the measuring technology to be used, the invention provides a combination of two different measuring principles that are known per se, namely the light section method with a line light source and the two-dimensional camera measuring method with

DiffusLichtbeLeuchtung des Meßobjekts vor, wobei aLLerdings zur aufnahme der optischen SignaLe nicht zwei verschiedene, sondern für beide Meßverfahren ein und dieseLbe Einrichtung zur Detektion von HeLLigkeitsunterschieden in der Meßebene eingesetzt werden. Diese Einrichtung, die nachfoLgend regeLmäßig aLs eLektronische Kamera bezeichnet wird, setzt die festgesteLLten HeLLigkeitsunterschiede in eine eLektronisch auswertbare Form um, so daß eine angeschLossene fluswerteeLektronik mit HiLfe eines entsprechenden fluswerteprograrnms LetztLich aus der ermitteLten HeLLigkeitsverteiLung die gewünschten Geometriedaten errechnen kann.Diffuse light illumination of the measuring object is provided, whereby not two different devices are used to record the optical signals, but one and the same device for detecting brightness differences in the measuring plane for both measuring methods. This device, which is regularly referred to as an electronic camera below, converts the detected brightness differences into a form that can be electronically evaluated, so that a connected flow value electronics can ultimately calculate the desired geometric data from the determined brightness distribution with the help of a corresponding flow value program.

flnhand der Zeichnung wird die Erfindung an schematischen Beispielen, die sich auf Zerstäubungsdüsen beziehen und bei denen für funktionsgleiche Teile jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet wurden, näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail using schematic examples, which relate to atomizing nozzles and in which the same reference numerals are used for functionally identical parts. They show:

Figur 1 eine vereinfachte perspektivische Rnsicht wesentlicher Komponenten einer Zerstäubungsdüse und einer erfindungsgemäßen MeGvorrichtung undFigure 1 is a simplified perspective view of essential components of an atomizing nozzle and a measuring device according to the invention and

Figur 2 einen axialen Längsschnitt durch eineFigure 2 shows an axial longitudinal section through a

Zerstäubungsdüse mit eingesetzter erfindungsgemäßer Meßvorrichtung.Atomizing nozzle with inserted measuring device according to the invention.

Die räumliche flnordnung wesentlicher Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Meßobjekts, der Ringschlitzdüse 10, läßt sich in der perspektivischen Darstellung der Figur 1 gut erkennen. Die dargestellte flnsicht bezieht sich auf die Blickrichtung, wie sie sich aus dem Inneren eines Zerstäubungstanks ergeben würde. Die Ringschlitzdüse 10 besteht im wesentlichen aus den beiden axial zueinander einstellbaren Ringkörpern 8 und 9, zwischen denen der SpaltThe spatial arrangement of essential parts of the device according to the invention and of the measuring object, the ring slot nozzle 10, can be clearly seen in the perspective view of Figure 1. The view shown refers to the direction of view as it would result from the interior of an atomization tank. The ring slot nozzle 10 consists essentially of the two axially adjustable ring bodies 8 and 9, between which the gap

CRingschlitz) für den Wasseraustritt gebildet wird. Die den Ringschlitz 5 begrenzenden Seitenwände der Ringkörper 8, 9 enden an der flustrittsseite scharfkantig. Die dargestellten Teile der Meßvorrichtung dienen zur Messung der Kantenverrundung. Hierzu ist eine LinienlichtquelLe 3 vorgesehen, die im Grundsatz beliebig sein kann, vorzugsweise aber als Laserlichtquelle ausgebildet ist und von außerhalb des (nicht dargestellten) Verdüsungstanks etwa parallel zur Düsenlängsachse durch deren zentrische öffnung 20 nach unten in den Verdüsungstank strahlt. Der im Querschnitt linienförmige Laserstrahl wird über zwei einstellbare Umlenkspiegel 21b und 21c in der Weise abgelenkt, daß er in einem relativ flachen Winkel zur Unterseite der Düse 10 auf die Ringkörper 8, 9 fällt und den Spalt 5 mit einer Lichtlinie 22, die als Strich angedeutet ist, überdeckt. Dieses strichförmige Beleuchtungsbild kann von einer elektronischen Kamera 1 unter einem bezogen auf die Unterseite der Düse 10 sehr steilen Winkel beobachtet werden. Die Lichtstrahlenebene steht schräg zum Strahlengang des Objektivs 2. Die gewählten Winkelstellungen führen zu einem großen Triangulationswinkel, der das Ruflösungsvermögen der Messung begünstigt. Da die Kamera 1 mit ihrem Objektiv 2 ebenso wie die Laserlichtquelle 3 von außen in die kreisförmige zentrische öffnung 20 der Düse 10 eingeführt ist, ist ein weiterer Umlenkspiegel 21a vorgesehen, der den Blickwinkel der Kamera 1 ermöglicht. Die Blickrichtung der Kamera 1 verläuft, wenn man voraussetzt, daß die Düse 10 einen kegelförmigen, nach unten gerichteten Wassermantel erzeugt, also parallel zur jeweiligen Mantellinie des Wasserkegels und Liegt damit praktisch senkrecht zur jeweiligen flustrittsebene des Spaltes 5 an der beleuchteten Stelle. Vorzugsweise liegt die Lichtlinie 22 senkrecht zu den (kreisförmigen) Spaltkanten, verläuft also in radialer Richtung. Es ist auch möglich, die Lichtlinie 22 schräg zur Spaltkante einzustrahlen und die Schrägstellung bei der Ruswertung der Meßsignale entsprechend korrigierend zu berücksichtigen, flnstetle der UmLenkspiegel 21a bis 21c können vorteilhaft auch entsprechende Faseroptiken zur Umlenkung derC ring slot) is formed for the water outlet. The side walls of the ring bodies 8, 9 that delimit the ring slot 5 end with sharp edges on the flow inlet side. The parts of the measuring device shown are used to measure the rounding of the edges. For this purpose, a line light source 3 is provided, which in principle can be of any type, but is preferably designed as a laser light source and shines from outside the atomization tank (not shown) approximately parallel to the nozzle's longitudinal axis through its central opening 20 downwards into the atomization tank. The laser beam, which is linear in cross section, is deflected by two adjustable deflection mirrors 21b and 21c in such a way that it falls onto the ring bodies 8, 9 at a relatively flat angle to the underside of the nozzle 10 and covers the gap 5 with a line of light 22, which is indicated as a line. This line-shaped illumination image can be observed by an electronic camera 1 at a very steep angle relative to the underside of the nozzle 10. The light beam plane is at an angle to the beam path of the lens 2. The selected angle positions lead to a large triangulation angle, which improves the resolution of the measurement. Since the camera 1 with its lens 2, like the laser light source 3, is inserted from the outside into the circular, central opening 20 of the nozzle 10, a further deflection mirror 21a is provided, which enables the viewing angle of the camera 1. The viewing direction of the camera 1 runs, assuming that the nozzle 10 creates a conical, downward-facing water jacket, i.e. parallel to the respective surface line of the water cone and is thus practically perpendicular to the respective flow plane of the gap 5 at the illuminated point. Preferably, the light line 22 is perpendicular to the (circular) gap edges, i.e. runs in a radial direction. It is also possible to radiate the light line 22 at an angle to the gap edge and to take the inclination into account when evaluating the measurement signals. In addition to the deflection mirrors 21a to 21c, appropriate fiber optics can also be used to deflect the

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Lichtstrahlen, die im sichtbaren oder unsichtbaren Teil des Spektrums liegen können, verwendet werden. Das in der elektronischen Kamera z.B. auf einer CCD-Matrix erzeugte flbbild der Lichtlinie 22 läßt aufgrund des großen Triangulationswinkels, der vorzugsweise bei 40 - 50 , insbesondere bei 45° liegt, eine sehr gute Erkennung der Kantenverrundung zu, die sich in Form einer entsprechend gekrümmten Laserlinie zeigt. Nach Kalibrierung der Meßeinrichtung anhand einer Musterdüse mit bekannter Kantenverrundung lassen sich ohne weiteres sehr genaue quantitative flussagen über die vorliegende Kantenverrundung am jeweiligen MeGobjekt machen.Light rays that can be in the visible or invisible part of the spectrum can be used. The image of the light line 22 generated in the electronic camera, e.g. on a CCD matrix, allows very good detection of the edge rounding due to the large triangulation angle, which is preferably 40 - 50, especially 45°, which appears in the form of a correspondingly curved laser line. After calibrating the measuring device using a sample nozzle with known edge rounding, very precise quantitative flow measurements of the existing edge rounding on the respective measuring object can be made without further ado.

Die Erfindung schlägt zur Messung der Spaltbreite einen Weg vor, der in Figur 1 nicht dargestellt ist, sondern Figur 2 entnommen werden kann.The invention proposes a method for measuring the gap width which is not shown in Figure 1 but can be seen in Figure 2.

Figur 2 zeigt im axialen Längsschnitt eine schematische in gerätetechnischer Hinsicht weiter ausgeführte Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf eine als Halbschnitt angedeutete Zerstäubungsdüse 10 von oben aufgesetzt ist. Die beiden Ringkörper 8, 9 der Zerstäubungsdüse 10 sind in axialer Richtung durch eine nicht dargestellte Verstellvorrichtung zueinander einstellbar, so daß die Breite des dazwischen gebildeten Spaltes 5 entsprechend variierbar ist. Die Strahlrichtung des Zerstäubungsmediums, das durch die Düse 10 geführt wird, entspricht der gestrichelten Linie 7, die senkrecht auf der Spaltaustrittsebene an der Meßstelle steht. Die Spaltaustrittsebene verläuft senkrecht zur Bildebene und ist daher als strichpunktierte Linie 6 angedeutet. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ist in bevorzugter Weise in einem kompakten Gehäuse 12 untergebracht, das in seinem oberen Teil einen umlaufenden flanschartigen Kragen 17 aufweist, der an seiner Unterseite mit mindestens drei fiufsetznocken 18 bestückt ist. über diese Rufsetznocken 18 ist das Gehäuse 12 auf der oberen Stirnseite der Düse 10 fest abgestützt. Rn der Rußenseite des im unterenFigure 2 shows, in axial longitudinal section, a schematic form of the device according to the invention, which is further developed in terms of equipment technology and which is placed from above on an atomizing nozzle 10, indicated as a half-section. The two ring bodies 8, 9 of the atomizing nozzle 10 can be adjusted relative to one another in the axial direction by an adjustment device (not shown), so that the width of the gap 5 formed between them can be varied accordingly. The jet direction of the atomizing medium which is guided through the nozzle 10 corresponds to the dashed line 7, which is perpendicular to the gap exit plane at the measuring point. The gap exit plane runs perpendicular to the image plane and is therefore indicated as a dash-dotted line 6. The measuring device according to the invention is preferably housed in a compact housing 12, which has a circumferential flange-like collar 17 in its upper part, which is equipped with at least three setting cams 18 on its underside. The housing 12 is firmly supported on the upper face of the nozzle 10 by means of these call-setting cams 18. Rn the soot side of the lower

Teil im wesentlichen zylindrischen Teils des Gehäuses 12 sind über den Umfang verteilt mindestens drei Zentriernocken 19 angeordnet, über die eine zentrische Rusrichtung des Gehäuses 12 innerhalb der im axialen Längsschnitt kreisrunden zentralen öffnung 20 der Düse 10 gewährleistet ist. Zur Rnpassung an unterschiedliche geometrische Pbmessungen des Meßobjekts sind die Rufsetznocken 1ö und/oder die Zentriernocken 19 vorteilhaft höhenverstellbar ausgebildet. Die elektronische Kamera 1 ist im oberen Teil des Gehäuses 12 angeordnet. Ihr Objektiv 2 ragt bis in den unteren Teil des Gehäuses 12 hinein. Seine optische Rchse verläuft vorzugsweise parallel zur Gehäuselängsachse. In manchen Fällen empfiehlt sich eine koaxiale flnordnung.In the essentially cylindrical part of the housing 12, at least three centering cams 19 are arranged distributed over the circumference, by means of which a centric alignment of the housing 12 within the central opening 20 of the nozzle 10, which is circular in axial longitudinal section, is ensured. To adapt to different geometric dimensions of the measuring object, the setting cams 10 and/or the centering cams 19 are advantageously designed to be height-adjustable. The electronic camera 1 is arranged in the upper part of the housing 12. Its lens 2 extends into the lower part of the housing 12. Its optical axis preferably runs parallel to the longitudinal axis of the housing. In some cases, a coaxial arrangement is recommended.

Die Messung der Kantenverrundung erfolgt in entsprechender Weise, wie dies oben bezüglich Figur 1 bereits beschrieben wurde. Hierzu liefert ein Laser 3, dessen Lichtstrahlen über eine insgesamt mit 21 bezeichnete Umlenkeinrichtung durch ein Fenster 11 im Gehäuse 12 auf die MeQstelle projiziert werden, ein linienförmiges Beleuchtungsbild, flufgrund des gewählten Betrachtungswinkels ist in Figur 2 nicht ohne weiteres ersichtlich, daß die Laserstrahlen in einem schrägen Winkel zur Spaltaustrittsebene 6 auf die Meßstelle auftreffen. Der Betrachtungswinkel der Kamera 1 ist dagegen so gewählt, daß die Blickrichtung des Objektivs 2 senkrecht zur Spaltaustrittsebene 6 im Bereich der Meßstelle steht. (Die "Spaltaustrittsfläche" ist insgesamt an sich ringförmig, genauen gesagt als Mantelfläche eines Kegelstumpfs ausgebildet.)The measurement of the edge rounding is carried out in a similar manner as was already described above with regard to Figure 1. For this purpose, a laser 3, whose light rays are projected onto the measuring point through a window 11 in the housing 12 via a deflection device designated as 21, produces a linear illumination image. Due to the selected viewing angle, it is not immediately apparent in Figure 2 that the laser rays impinge on the measuring point at an oblique angle to the slit exit plane 6. The viewing angle of the camera 1, on the other hand, is selected such that the viewing direction of the lens 2 is perpendicular to the slit exit plane 6 in the area of the measuring point. (The "slit exit surface" is ring-shaped overall, more precisely, designed as the surface of a truncated cone.)

Um auch eine genaue Messung der Spaltbreite des Spaltes 5 zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, daß die jeweilige Meßstelle nicht mit Laserlicht, sondern mit diffusem Licht (im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich) beleuchtet wird. Hierzu ist im dargestellten Beispiel der Figur 2 außen am unteren Ende des Objektivs 2, dasIn order to enable an accurate measurement of the gap width of the gap 5, the invention provides that the respective measuring point is not illuminated with laser light, but with diffuse light (in the visible or invisible range). For this purpose, in the example shown in Figure 2, the

vorzugsweise zur flusblendung von Störlicht als telezentrisches Objektiv ausgebildet ist, als diffuse Lichtquelle 4 eine Ringleuchte angebracht. Die Umlenkeinrichtung 21 ist bei dieser Messung (vorzugsweise motorisch) so eingestellt, daß der Bereich der Meßstelle an der Düse 20 von dem diffusen Licht beleuchtet wird und reflektiertes Licht entlang der gestrichelten Linie über das Objektiv 2 auf das Detektorfeld der Kamera 1 fällt. Die optische flchse des Objektivs 2 bildet dabei also mit der Strahlrichtung der Ringschlitzdüse 10 an der Meßstelle einen spitzen Winkel. Ruf diese Weise entsteht auf dem Detektorfeld der Kamera als Bild eine Helligkeitsverteilung für eine um die eigentliche Meßstelle herum liegende Zone, in der die den Spalt 5 repräsentierenden Bildbereiche dunkel sind. Im Bereich der Kanten liegen Flächenteile mit Helligkeitszwischenstufen, während die Unterseiten der Ringkörper 8, 9 besonders hell erscheinen. Um zu einer quantitativen flussage über die Spaltbreite zu kommen, wird bei der fluswertung vorzugsweise eine Linie in der Bildfläche hinsichtlicht der Helligkeitsverteilung (Grauwertbild) ausgewertet, die quer, vorzugsweise in radialer Richtung über den Spalt 5 verläuft. In manchen Fällen kann es zur Erhöhung der Meßgenauigkeit sinnvoll sein, anstelle einer Linie (d.h. einer extrem schmalen Fläche) eine über den Spalt 5 gelegte Zone mit vorgegebener Breite für die Helligkeitsuntersuchung heranzuziehen. Dies läuft praktisch auf die Untersuchung einer Vielzahl von Einzellinien hinaus, die nach statistischen Gesichtspunkten weiter ausgewertet werden kann.preferably designed as a telecentric lens for filtering out stray light, a ring light is attached as a diffuse light source 4. The deflection device 21 is set (preferably motor-driven) in such a way during this measurement that the area of the measuring point on the nozzle 20 is illuminated by the diffuse light and reflected light falls along the dashed line via the lens 2 onto the detector field of the camera 1. The optical surface of the lens 2 thus forms an acute angle with the beam direction of the ring slot nozzle 10 at the measuring point. In this way, a brightness distribution is created on the detector field of the camera as an image for a zone around the actual measuring point, in which the image areas representing the gap 5 are dark. In the area of the edges there are surface parts with intermediate brightness levels, while the undersides of the ring bodies 8, 9 appear particularly bright. In order to achieve a quantitative flow across the slit width, the flow evaluation preferably involves evaluating a line in the image area in terms of brightness distribution (grayscale image) that runs transversely, preferably in a radial direction across the slit 5. In some cases, in order to increase the measurement accuracy, it can be useful to use a zone of a given width laid across the slit 5 for the brightness analysis instead of a line (i.e. an extremely narrow area). In practice, this amounts to examining a large number of individual lines, which can be further evaluated according to statistical criteria.

In bevorzugter flusführungsform zeigt Figur 2, daß der untere Teil des Gehäuses 12 als um die Längsachse des Gehäuses 12 drehbarer Sensorkopf 13 ausgebildet sein kann. Die Drehung des Sensorkopfes 13 kann z.B. mittels eines Elektromotors 14, vorzugsweise eines Schrittmotors, erfolgen, der über ein miteinander kämmendes Paar von Zahnrädern 15, 16 antriebstechnisch angekoppelt ist. Die Kamera 1, die Lichtquellen 3, 4 und die Umlenkeinrichtung 21 sind im Sensorkopf 13 gelagert, so daß aufIn a preferred form of flow, Figure 2 shows that the lower part of the housing 12 can be designed as a sensor head 13 that can be rotated about the longitudinal axis of the housing 12. The rotation of the sensor head 13 can be carried out, for example, by means of an electric motor 14, preferably a stepper motor, which is coupled to the drive via a meshing pair of gears 15, 16. The camera 1, the light sources 3, 4 and the deflection device 21 are mounted in the sensor head 13, so that

diese Weise durch Drehung des Sensorkopfes 13 beliebige Meßstellen entlang des ringförmigen 5paltes 5 anvisiert werden können. Für Meßarbeiten an andersartigen, beispielsweise gradlinig verlaufenden, Spalten können entsprechend angepaßte andersartige Verfahreinrichtungen vorgesehen werden, um die gewünschten Meßstellen erreichen zu können. Es kann auch ausreichend sein, ohne Verfahreinrichtungen zu arbeiten und die Meßeinrichtung jeweils von Hand auf die jeweilige Meßstelle zu positionieren.In this way, any measuring point along the ring-shaped gap 5 can be targeted by rotating the sensor head 13. For measuring work on other types of gaps, for example those that run in a straight line, appropriately adapted displacement devices can be provided in order to be able to reach the desired measuring points. It may also be sufficient to work without displacement devices and to position the measuring device manually on the respective measuring point.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den großen Vorteil, z.B. bei Zerstäubungsdüsen eine Überprüfung der Spaltweite vornehmen zu können, auch wenn die Düse bereits betriebsfertig eingebaut ist. Darüber hinaus kann über die Gebrauchsdauer einer solchen Düse der Verschleiß anhand der Kantenverrundung während kurzer Produktionspausen überwacht werden. Dies ist möglich, weil durch die Erfindung ein kompaktes berührungslos arbeitendes Meßgerät bereitgestellt wird, das auch an schwer zugänglichen Meßorten einsetzbar ist.The device according to the invention offers the great advantage of being able to check the gap width of atomizing nozzles, for example, even if the nozzle has already been installed and is ready for use. In addition, the wear of such a nozzle can be monitored over the service life by means of the rounding of the edges during short production breaks. This is possible because the invention provides a compact, non-contact measuring device that can also be used in difficult-to-access measuring locations.

Claims

1. Device for measuring the gap width and the rounding of the gap edges on a component with an outwardly open gap (5),
characterized,

- a device CD is provided for detecting brightness distributions in a measuring plane with conversion of the brightness distributions into an electronically evaluable form (hereinafter electronic camera),

- that a line light source (3) is provided for generating a linear illumination image placed across the gap at the respective measuring point,

that a second light source (4) is provided with which the respective measuring point can be illuminated with diffuse light,

- that the beam path (viewing direction) of the lens (2) of the electronic camera (1) is directed towards the measuring point of the slit (5) illuminated by the line light source (3) in such a way that the beam path of the lens (2) is at a triangulation angle oblique to the light beam plane of the line light source (3),

- that a flow value electronics (computer) is provided with a program for determining the respective gap width and the edge rounding,

- that the edge rounding electronics determine the edge rounding according to the two-dimensional triangulation principle (light section method) from the illumination image (22) captured by the electronic camera (1) and generated by the line light source (3) and

- that the gray value electronics determine the slit width from the gray value image that is captured by the electronic camera (1) when illuminated with the second light source.

2. Device according to claim 1, characterized in that the lens (2) of the electronic camera (1) is designed as a telecentric lens.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the line light source (3) is designed as a laser light source.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second light source (4) is designed as a ring light placed around the lens (2).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the camera CD, the line light source (3) and the second light source (4) are mounted in a common housing (12).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that one or more deflection devices (21 to 21c) are inserted into the respective beam path from the light sources (3, 4) to the slit (5) and/or from the slit (5) to the objective (2).

7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the housing (12) as a whole or parts of the housing (sensor head 13) can be moved in a motor-driven manner in such a way that different measuring points can be set one after the other along the gap (5).

8. Device according to claim 7, characterized in that the mobility is designed in the sense of a rotary drive (14, 15, 16) around the longitudinal axis of the housing (12).

9. Device according to claim 8, characterized in that the optical surface of the lens (2) is aligned approximately parallel to the longitudinal axis of the housing (12), in particular coaxially to this longitudinal axis.

10. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the housing (12) has on its flux casing at least three centering cams (19) distributed around the circumference for centering the longitudinal axis of the housing (12) in a measuring object with a circular opening (20) in cross section.

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11. Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that the housing (12) has a flange-like collar (17) on the outside, which has at least three flow-setting cams (18) on its underside.

12. Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that the centering cams (19) and/or the call setting cams (18) are height-adjustable.

13. Device according to claims 7, 8 and 11, characterized in that for carrying out measurements on ring slot nozzles, the housing (12) with its collar (17) is placed on the side of the ring slot nozzle (10) facing away from the gap (ring slot 5) and the optical surface of the lens (2) forms an acute angle with the beam direction (7) of the ring slot nozzle (10) at the measuring point, whereby a deflection device (21) fastened in the rotatable sensor head (13) deflects the beam paths.

14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the line light source (3) is aligned in such a way that its line beam impinges perpendicularly on the edges of the boundary surfaces of the gap (5) at the measuring point.

15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the viewing direction of the objective (2) (taking into account any deflection devices 21 - 21c present) is aligned essentially perpendicular to the plane of travel (6) of the gap (5) at the measuring point.

16. Device according to one of claims 7 to 15, characterized in that the drive is designed as an electric motor (14), in particular as an electric stepper motor.

17. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that

that the triangulation angle is set to about 40 - 50°.

1ö. Device according to one of claims 1 to 17, characterized in that the camera (1) has a CCD matrix as an image detector.

19. Device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the program of the computer for determining the gap width evaluates the brightness curve along a line across the gap (5).

20. Device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the program of the computer for determining the gap width evaluates the brightness curve along a zone of predetermined width laid over the gap (5).

21. Device according to one of claims 6 to 20, characterized in that the deflection devices (21 - 21c) are adjustable, in particular motor-adjustable.

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