FI59300B - Foerfarande och anordning vid kontaktfri maetning - Google Patents

Description

Ί.ΆΤΠΛ Γ.Ί KUULUTUSJULKAISU c Q Ύ Λ Λ WV W (^UTLÄOGNINGSSKRIPT 5 9300 • C ^5) Patc-ntti Ty" ' tiy 10 G7 1031 ^ ^ ^ ¢1) Kr.fc.Wa.3 G OI B 11/00 SUOMI—FINLAND (M) 762589 (22) H«k«mliy<trt—AmBknln|»d«« 09-09.76 (23) AHcmMM—GiM|h«adac 09-09.76 (41) Tulkit falklMical — Mlvtt offandlg l6.OU.77 PMMttl. Ja r«kilter!hallitus m NlhtivUuipMwn „ ratal· ach reglitantyrelwn ' AmMcm utt^d «ch uti^kmun pubiinrad 31.03.81 (32)(33)(31) ^7*·«/ «tuoUraau—««(«rd priorU* I5.IO.75

Ruotsi-Sverige(SE) 75/H507~l (71) Kockums Industri AB, Anckargripsgatan 3, S-201 10 Malmö, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Per Strandberg, Väster&s, Ruot s i-Sveri ge(SE) (7U) Antti Impola (5U) Menetelmä ja laite kosketuksettoman mittauksen suorittamiseksi -Förfarande och anordning vid kontaktfri mätning

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite kosketuksettoman mittauksen suorittamiseksi optisesti mittaamalla esine, jonka poikkileikkauksessa on mitattava kolme tai neljä mittapistettä, jotka esim. poikkileikkauksessa edustavat mitattavan esineen pitkittäisreunoja tai muita ratkaisevia kohtia.

Vaikka keksintö seuraavassa tullaan selittämään lähemmin eräiden suoritusesimerkkien perusteella, joissa mitattavana esineenä on lauta, Jossa on kaksi vajasärmää, ja vaikka keksintö erikoisen hyvin soveltuu tällaiseen käyttöön, ei keksintö silti mitenkään rajoitu ainoastaan tälle alueelle tai esineisiin, joilla on tämänkaltainen ulkonäkö.

Esim. sahateollisuudessa on ennestään tunnettua optisesti mitata esineitä, kuten lautoja, ainakin yhden valonlähettimen ja ainakin yhden valonvastaanottimen sisältävien erilaisten järjestelmien avulla, jolloin vastaanotetut valosignaalit muutetaan sähkösignaaleiksi, jotka tarpeen vaatiessa sopivasti sovitettuina, esim. vahvistettuina, jne., syötetään tulkintayksikköön, kuten tietokoneeseen, jossa niitä laaditun ohjelman mukaan käsitellään osoitus- ja/tai ohjaustarkoituk-siin soveltuvan ulostulosignaalin, vast, ulostulosignaalisarjän saamiseksi. Eräissä tähän tarkoitukseen käytetyissä tietokoneohjelmissa, joissa pyritään käytettävissä olevan pinnan tai tilavuuden ns. opti- 2 59300 mointiin, on saman mitattavan esineen mittaus suoritettava useissa keskenään välin päässä toisistaan olevissa mittaustasoissa, koska ' lautojen poikkileikkaus vaihtelee niiden pituussuunnassa.

Ennestään tunnetut optiset mittaus- eli tuntomenetelmät ja -laitteet toimivat joko heijastuneella valolla tai varjostusperiaat-teen mukaan. Ensinmainitussa tapauksessa mittaustulos riippuu kokonaan yleensä tummemman vajasärmän ja puhtaaksi sahatun laakean pinnan välisestä valoisuuskontrastista (valonheijastuskyvyn erotuksesta), ja/tai vajasärmän ja puhtaaksi sahatun laakean pinnan enemmän tai vähemmän terävästä rajaviivasta. Mittaustulokset ovat tästä syystä suhteellisen epäluotettavia, koska käytännössä voi melko usein esiintyä sekä vähäisiä valoisuuseroja että vajasärmän ja puhtaaksi sahatun pinnan aivan epäteräviä ylimenokohtia.

Varjostusperiaatteen mukaan mitattaessa mitataan varjo, jonka valaistu mitattava esine saattaa lankeamaan esim. sarjaan valonvas-taanottimia. Erottelukyky, toisin sanoen mittaustarkkuus riippuu erillisten vastaanottimien välisestä etäisyydestä. Yleensä voidaan ainoastaan mitata esim. laudan suurin mitta, toisin sanoen sen levein puhtaaksi sahattu laakapinta, koska tämä määrää varjon ulottuvuuden. Optimaalisesti saatavissa olevan pinnan tai tilavuuden määräämiseksi on kuitenkin nimenomaan tärkeää tuntea juuri kapeimman puhtaaksi sahatun pinnan (yläsivun) mitat.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada alussa mainittua laatua oleva menetelmä ja laite, joka toimii varjostusperiaatteen mukaan, mutta joka ei kuitenkaan perustu varjon mittaukseen. Keksinnön lähtökohtana on menetelmä esineen poikkileikkauksen muodon kosketuksettoman mittauksen suorittamiseksi optisesti, joka esine saatetaan liikkumaan kyseessä olevan poikkileikkauksen tasossa tuntojärjestelmän suhteen, jossa on ainakin kaksi lähetintä ja ainakin kaksi niiden tuntosätei-siin suunnattua vastaanotinta, joista lähettimet on sovitettu siten, että tuntosäteet tai niiden projektiot risteilevät esineen kyseessä olevan poikkileikkauksen tasossa keskenään ja kulkevat tällöin vinossa siirtymissuuntaan nähden ja vastaanottimet kehittävät esineen aiheuttaman tuntosäteiden varjostuksen alussa ja lopussa sähköisiä ulostulosignaaleja, jotka tulkitaan yhdessä esineen ja tuntojärjestelmän suhteellista siirtymistä osoittavan asennon ilmaisimen antamien sähköisten signaalien kanssa tulkintayksikössä, esim. tietokonelaitteessa. Keksinnölle tunnusomaista on, että esineiden mittaamiseksi, joiden poikkileikkauksena on oleellisesti kantareuna, johon kahdessa 3 59300 päätepisteessä kuhunkin liittyy siihen nähden kulmassa oleva sivu-reuna esineen asento suhteessa tuntojärjestelmään valitaan siten, että tuntosäteet rajoittavat siirtymissuunnan kanssa pitemmän kulman kuin sivureunat, että siirtymissuunta asetetaan ainakin lähes samansuuntaiseksi kantareunan kanssa ja erilaisista sähköisistä ulostulosignaaleista se, joka kehittyy ensimmäisen tuntosäteen katketessa tulkitaan asennonilmoituksena kantareunan ensimmäiselle päätepisteelle, se joka kehittyy toisen tuntosäteen katketessa tulkitaan asennonilmoituksena yhden sivun toiselle päätepisteelle, se joka kehittyy kun ensimmäisen tuntosäteen varjostus päättyy tulkitaan asennonilmoituksena toisen sivureunan toiselle päätepisteelle ja se joka kehittyy kun toisen tuntosäteen varjostus päättyy tulkitaan asennonilmoituksena kanta-reunan toiselle päätepisteelle. "Suhteellisella siirtymisellä"tarkoite-taan sekä sitä, että mitattava esine voi siirtyä ja tuntojärjestelmä voi olla kiinteä, että päinvastoin, ja mahdollisesti voivat molemmat osat samanaikaisesti siirtyä eri tavoin.

Tuntosäteiden vinous, vast, niiden kaltevuus siirtymissuuntaan nähden määrää toisaalta mittausherkkyyden, ja toisaalta sen laajuuden, jossa kahden särmän väliset "piilossa olevat" nurkat voidaan havaita, kuten lähemmin tullaan selittämään erään suoritusesimerkin selityksen yhteydessä. Sopiva kulma määräytyy kokonaan mitattavan esineen muodosta .

Tällöin on huomattava, että periaatteessa on merkityksetöntä missä kohdassa tuntosäteiden risteyspiste sijaitsee. Oleellista on, että tuntosäteet muodostavat "mittausristin", jonka avulla mitataan se suunnikas, johon mitattava esine voidaan sijoittaa, jolloin suunnikkaan sivut ovat yhdensuuntaiset vastaavien mittaussäteiden kanssa. Täten saadaan tietoa mitattavan esineen ulottuvuudesta kahdessa suunnassa. Monien mitattavien esineiden poikkileikkauksen muoto on kuitenkin sellainen, että näiden tuntosäteiden sivuamispisteet antavat halutun mittatiedon. Yksinkertaisin poikkileikkausmuoto on tietenkin ympyrämäinen vast, likimain ympyrämäinen poikkileikkaus, josta saadaan halkaisija kahdessa suunnassa.

Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu myös varsin hyvin kolmi-tai nelikulmaisia mitattavia esineitä varten, kun esineen suuntaus ja kulkusuunta ja tuntosäteiden kaltevuus valitaan siten, että ennalta tiedetään, että sivuamispisteet ovat etsityt mittapisteet, toisin sanoen mitattavan esineen poikkileikkauksen kulmapisteet.

Kulmapisteen asento voidaan määrätä käyttämällä hyödyksi tietoa 't 59300 tämän kulmapisteen asennosta suhteessa tunnettuun vertaustasoon, joka on yhdensuuntainen siirtymissuunnan kanssa. Tämä tieto voidaan saada eri tavoin, esim. mekaanisesti suuntaamalla esine, tuntemalla yksi tai useampi mitta ennestään, tai käyttämällä kaksisäteistä mittausta.

Keksinnön edelleen kehitetyssä suoritusmuodossa jokainen lähetin yhteistoimii mittaustasossaan (toisin sanoen mitattavan esineen mitatun poikkileikkauksen tasossa) kahden vastaanottimen kanssa tai päinvastoin, jokainen vastaanotin yhteistoimii mittaustasossaan kahden lähettimen kanssa. Kahdennetut elementit sovitetaan esim, siten, että kahden vastaavan tuntosäteen välinen kulma on noin 3..-^5°. Tämän järjestelmän avulla, jossa siis neljä tuntosädettä (tai niiden projektiot yhteisissä tasoissa) risteilee keskenään, saadaan tietoa puoli-suunnikkaan muotoisen esineen neljästä kulmapisteestä, ilman että esineen tarvitsee sijaita millään määrätyllä tunnetulla vertaustasolla.

Jos mitattavana esineenä on yhdensuuntaispuolisuunnikas, jonka yhdensuuntaiset sivut muodostavat tunnetun kulman kulkusuunnan kanssa, tarvitaan ainoastaan kolme tuntosädettä, toisin sanoen yksi kahdennettu elementti.

Sellaisista mittattavista esineistä kyseenollen, joiden poikkileikkaus vaihtelee pitkin niiden pituutta, mikä kuten jo johdannossa mainittiin on asianlaita lautojen yhteydessä, suoritetaan mittaus sinänsä tunnetulla tavalla useissa yhdensuuntaisissa pitkin toisiaan sijaitsevissa mittaustasoissa, jolloin vastaanottimien ulostulosignaalit sopivasti syötetään yhteen ainoaan tulkintayksikköön, jossa niitä käsitellään annetun ohjelman mukaan, esim. optimointitarkoituk-sia varten.

Laitteessa, jota käytetään keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi on ainakin kaksi lähetintä ja ainakin kaksi lähettimien tuntosäteille sovitettua vastaanotinta, laite suhteellisen siirtymisen kehittämiseksi toisaalta mitattavan esineen toisaalta tuntojärjestelmän välillä ja asennonosoitin tätä suhteellista siirtymistä vastaavien sähköisten signaalien aikaansaamiseksi sekä mittalaitteiden esim. tietokonelaitteiden signaalien aikaansaamiseksi, johon vastaanottimen ja asennonilmoittimen sähköiset ulostulosignaalit johdetaan, ja tämä laite tunnetaan siitä, että ainakin kaksi paria kustakin vähintään yhdestä lähettimestä ja yhdestä vastaanottimesta on järjestetty niin, että niiden tuntosäteet rajoittavat pienemmän kulman esineen kantareunan kanssa lähes samansuuntaisen tuntojärjestelmän ja esineen välisen suhteellisen siirtymissuunnan kanssa kuin kantareunan sivureunat.

5 59300

Vastaanottiraena on yksinkertaisimmassa tapauksessa jotain tavanomaista tyyppiä oleva valonilmaisin ilman mitään lisälaitetta.

Se voidaan kuitenkin edullisesti varustaa valonjohtimellä, jonka etupinta tai etuosa sijoitetaan siten, että se voi siepata vastaavasta lähettimestä tulevan tuntosäteen ja täten muodostaa vastaanottimen koko optisen sisäänmenon, kun taas valonjohtimen pääteosa sijoitetaan valonilmaisimen sitä osaa vastapäätä, joka on tarkoitettu valon vastaanottamiseksi, ja joka muuten olisi toiminut vastaanottimen optisena sisäänmenona. Täten saavutetaan erkoisen suuri etu siinä tapauksessa, että käytetään useita yhdensuuntaisia mittaustasoja, koska sen sijaan, että itse mittauskenttään on jokaiseen mittaustasoon sovitettava valonilmaisimet ja niihin kuuluvat piirikortit, voidaan nämä elektroniikkakomponentit keskittää yhteen ainoaan elektroniikka-laatikkoon, johon myös muut elektroniset varusteet on sijoitettu.

Tämä laitteen eräs toinen yksinkertaistuminen aikaansaadaan siten, että useat lähettimet syttyvät vuoron perään aikamultipleksimenetel-män mukaan, ja vastaavat valonjohtimet johdetaan vastaanottopuolella samaan valonilmaisimeen. Tämän ansiosta saavutettu huomattava rakenteellinen yksinkertaistuminen perustuu siis siihen, että voidaan kokonaan luopua eräistä valonilmaisimista ja niihin kuuluvista piiri-korteista.

Lähettimenä voidaan periaatteessa käyttää mitä tahansa sopivaa valonlähdettä. Koska tunnistamiseen ei tarvita mitään erikoisen suurta valotehoa, soveltuvat valodiodit erinomaisesti. Tällöin on erikoisen edullista käyttää sellaisia valodiodeja, jotka säteilevät näkymätöntä infrapunavaloa, jonka valotransistori voi vastaanottaa. Käyttämällä moduloitua suoraa valoa saavutetaan erittäin suuri epä-herkkyys häriöihin nähden. Ei ole olemassa mitään kriittistä rajaa sille mitattavalle kohdalle, jota keksinnön mukaan on käsiteltävä särmänä tai yläsivuna, erotukseksi heijastusmittausmenetelmistä.

Tällä tavoin saadaan mittaus riippumattomaksi näkyvällä tai näkymättömällä valolla aikaansaadusta ulkopuolisesta valaistuksesta, ja eliminoidaan kaikki häiriömahdollisuudet sellaisella valolla, jota ei ole moduloitu juuri sillä taajuudella, joka on valittu lähettimiä varten.

Sellaiset sannonat kuin '•optinen”, "tuntosäde”, jne. tarkoittavat siis tässä selityksessä ja siihen liittyvissä patenttivaatimuksissa sekä näkyvää että näkymätöntä säteilyaluetta. Optisella sisäänme- 6 59300 nolla, vast, ulostulolla tarkoitetaan toiraintaelementin sitä osaa, jonka läpi vastaanotettu säde päästetään sisään, vast, lähetetty säde päästetään ulos. Tuntosäteiden suuntaamiseksi lähettimen ja siihen kuuluvan vastaanottimen väliselle yhdyslinjalle käytetään lähettimen ja/tai vastaanottimen edessä sopivasti himmennyselementtejä.

Lähettimen eteen sovitettu himmennyselementti suuntaa läpimenevän säteen määrättyyn suuntaan, kun taas vastaanottimen eteen sovitettu himmennyselemetti toimii valikoivasti siten, että ainoastaan asianomainen tuntosäde tulee valituksi läpäisyä varten, mutta sen sijaan ei mitään muita sisäänlankeavia tuntosäteitä. Muu häiritsevä säteily saadaan varjostetuksi sitä paremmin mitä pienempää himmennys-elementtiä käytetään, joten himmennyselementit on valittava mahdollisimman pieniksi, jolloin kuitenkin on otettava huomioon, että lähetin ja vastaanotin silti on voitava suunnata helposti toisiinsa.

Himmennyselementti tehdään yksinkertaisimmin levynä, jossa on himmennysaukko jokaisen vastaanottimen tai lähettimen optista sisään-menoa vast, ulostuloa varten, jolloin levy sovitetaan määrävälin päähän vastaanottimen tai lähettimen eteen. Tällöin voidaan vastaanottimen tai vastaanottimien, vast, lähettimen tai lähettimien etupintojen ja levyn välistä tilaa sopivasti käyttää kanavana, johon voidaan puhaltaa painekaasua, esim. paineilmaa sekä himmennysaukkojen että optisten sisäänmenojen ja ulostulojen pitämiseksi puhtaina. Sekä lähetin että vastaanotin voidaan tietenkin haluttaessa varustaa tavanomaisin 1 inssijärjestelmin.

Keksintö selitetään seuraavassa lähemmin eräiden oheisten piirustusten kuvaamien suoritusesimerkkien perusteella.

Kuvio 1 havainnollistaa kaaviollisesti keksinnön mukaista menetelmää.

Kuviot 2A...2C näyttävät kolme eri sovitusmahdollisuutta mit-tausesineen sijoittamiseksi vertaustasoon nähden.

Kuvio 3 esittää kaaviollisesti erästä muunnettua keksinnön mukaista menetelmää.

Kuviot 4 ja 5 esittävät kaaviollisesti laitetta mittauksen suorittamiseksi useassa mittaustasossa.

Kuvion 1 mukaan kuljetetaan lautaa 3 naukkareilla 4 varustetun kuljettimen 5 avulla nuolen £ suunnassa. Asennonosoitin 6, esim. pulssinanturi, kehittää signaaleja, jotka vastaavat kuljettimen 5 ja täten myös laudan 3 siirtymistä. Kuljettimen käyttölaite on tavanomaista rakennetta, eikä sitä selvyyden vuoksi ole näytetty piirustuk- i 7 59300 sessa.

Kuljettimen alle, jonka periaatteessa oletetaan läpäisevän säteilyä, kuten on laita esim. tunnettujen ketjukuljettimien suhteen, on sovitettu kaksi lähetintä 11 ja 12, ja kuljettimen yläpuolelle on sovitettu kaksi näiden kanssa yhteistoimivaa vastaanotinta 21, 22. Lähetin 11 lähettää tuntosäteen 1n ja lähetin 12 lähettää tuntosäteen 2n. Nämä molemmat tuntosäteet, jotka muodostavat sädeparin, vast, aikaisemmin mainitun mittausristin, on piirustuksen tai ainakin sen eräis-säosissa näytetty neljänä peräkkäisenä hetkenä m, £, £, £. Kokovii-voin 1n, 2n näytetään tällöin tuntosäteiden tilanne järjestyksessä toisena hetkenä in. Myös tuntosäteet 1 p, 2m, 2o lähtevät todellisuudessa lähettimistä 11, 12 ja ovat suunnatut vastaanottimiin 21, 22, koska yhä edelleen on kysymys samoista säteistä, ja itse asiassa lauta 3 on muuttanut asentoaan eri hetkinä m, n, o, p. Piirustuksesta näkyy myös selvästi, että tuntomenetelmää voidaan keksinnön mukaan soveltaa myös siten, että mitattava esine on kiinteä ja lähetin-vastaan-otihjärjestelmä on liikkuva.

Toinen hetki £ tarkoittaa sitä ajankohtaa, jolloin laudan poikkileikkauksen yläpuolinen vasen kulmapiste D juuri katkaisee tuntosäteen 1n joka kulmapiste on yksi mittauspisteistä.

Tuntosäde 2n on tässä asennossa laudan alapinnan varjostamana kohdassa X, ja on ollut varjostettuna jo jonkin aikaa, nimittäin ensimmäisestä hetkestä m laskettuna, jolloin lauta 3 sijaitsi sellaisessa, piirustuksessa oikealle siirtyneessä asennossa, että poikkileikkauksen alapuolinen vasen kulmapiste A (toinen mittauspisteestä) on katkaissut tuntosäteen 2m (kun siis A sijaitsi kohdassa X).

Hetkenä m on siirtyminen valosta pimeyteen kehittänyt vastaan-ottimessa 22 signaalin, jonka avulla yhteistoiminnassa asennonosoitti-men 6 antaman signaalijärjestyksen kanssa pisteen A asento on tullut määrätyksi. Kulmapisteen D vastaava signaalinanto on muodostumaisil-laan hetkenä £ vastaanottimessa 21, kun säteen 1b katkeaminen kehittää tässä vastaanottimessa valon ja pimeän vaihtumisen takia samankaltaisen signaalin.

Kolmantena hetkenä £ poikkileikkauksen yläpuolinen oikea kulmapiste C (vielä eräs mittapiste) jälleen vapauttaa säteen 2c. Siirtyminen pimeästä valoon kehittää tällöin vastaanottimessa 22 signaalin, joka yhdessä asennonosoittimesta 6 tulevien signaalien kanssa ilmaisee tämän kulmapisteen _C asennon. Vastaavalla tavalla vapautuu neljäntenä hetkenä £ tuntosäde 1p alapuolisen oikean kulmapisteen (B) (viimeinen mittauspiste) varjostuksesta, niin, että tämän kulma-pisteen asento tulee määrätyksi.

β 59300

Saadut asennonilmaisut tarkoittavat itse asiassa kulmapisteiden A, B, C, D projektioita vertaustasoon Z (kuviot 2A...2C). Kulmapisteiden tarkan keskinäisen sijainnin määräämiseksi tarvitaan myös tietoa laudan paksuudesta t_, joka kuitenkin käytännössä usein on ennalta tunnettu arvo.

Kuviot 2A, 2B, 2C esittävät kolmea tulkintamahdollisuutta vertaustason Z avulla, jona tasona voi olla joko itse kuljettimen pinta (2A, 2C), tai joka voi määräytyä esim. erikoisista johdekiskois-ta 7 (2B), jota vasten puristuselimet painavat mitattavan esineen. Kuvioiden 2A ja 2B mukaan saadaan tällöin mittauksen yhteydessä tietoa oleellisista kulmapisteistä C ja D, vaikkakaan ei tunneta paksuutta _t, ja myös kulmapisteistä A ja D, kun t_ tunnetaan. Kuvion 2C mukaan saadaan tietoa kulmapisteistä A ja B, mutta kulmapisteiden C ja D määrääminen edellyttää, että _t tunnetaan.

Erikoistapauksessa, jossa mitataan suorakaiteen muotoisen poikkileikkauksen omaavan esineen leveys ja paksuus, antavat kaikki kolme menetelmää tietoa korkeudesta ja leveydestä.

Jos esine on puolisuunnikkaan muotoinen, tarvitaan tietoa etäisyyksistä A-E ja B-Z, jotta kuvioiden 2A ja 2B mukaan voitaisiin määrätä kulmapisteet A, vast. B. Sama pätee kuviossa 2C pisteille C ja D.

On selvää, kuten myös piirustuksesta ilmenee, että lähettimet ja vastaanottimet voivat olla sovitetut mitattavan esineen kulkuradan mielivaltaisille sivuille, ja että tuntosäteiden vinous tähän rataan nähden, toisin sanoen kulma oC , ei millään tavoin vaikuta itse mittausperiaatteeseen, ainoastaan mittaustarkkuuteen, sekä siihen seikkaan, minkälaiset poikkileikkausmuodot ovat mitattavissa (niiden sivu-reunojen vinous). Jos tuntosäteen kaltevuus on kulkurataan nähden esim. 20°, ei voida mitata sellaisia esineitä, joiden vinot reunat muodostavat vieläkin pienemmän kulman, esim. 15°, kulkuradan kanssa. Kuvion 1 näyttämä kulmapiste D joutuu tällöin kulmapisteen A varjoon, ja vastaavasti C pisteen B varjoon.

Mitattavissa oleviin poikkileikkausmuotoihin sisältyy kaikkien sellaisten mitattavien esineiden lisäksi, joiden poikkileikkaus voidaan "kehystää” suunnikkaalla, myös periaatteessa kaikki riittävän kaltevat kolmiomuodot, koska näitä voidaan pitää neliskulmion erikoistapauksena, jossa kulmapisteet C ja D lankeavat yhteen. On edelleen ilmeistä, että tuntosäteiden risteyspisteen, jota ei ole näytetty 9 59300 piirustuksessa, ja joka saadaan pidentämällä sädettä 2n kohti sädettä 1 n, ei tarvitse sijaita missään määrätyssä kohdassa.

Riippuen mitattavan esineen suuremmasta tai pienemmästä "sy-vyyssuntaisesta" säännöllisyydestä, toisin sanoen suunnassa kohti-suorasti piirustuksen tasoa vastaan, on enemmän tai vähemmän kriittistä sijaitsevatko sädeparin molemmat tuntosäteet itse asiassa samassa tasossa, tai menevätkö ne vierekkäin esim. muutamien millimetrien päästä toisistaan. Tästä syystä esitetään keksinnön mukaisen mittausmenetelmän ehtona, että joko tuntosäteiden itse, tai niiden projektiot yhteisessä projektiotasossa (esim. kuvion 1 piirustustasossa) on risteiltävä keskenään.

Kuvion 3 mukaan kaksi samaan mittaustasoon sijoitettua lähetintä 11A, 11B, vast. 12A, 12B yhteistoimii yhden ainoan vastaanottimen 21 vast. 22 kanssa. Heti alussa on kuitenkin huomattava, että yhtä hyvin voi yksi lähetin yhteistoimia kahden samaan mittaustasoon sovitetun vastaanottimen kanssa, koska keksinnön mukaisen mittausmenetelmän kannalta ilmeisesti on yhdentekevää, mihin suuntaan valo etenee, joten seuraavat selitykset pätevät periaatteessa molemmille tapauksille. Jokainen säde 1A, IB muodostaa tällöin kaksoisparin toisaalta säteen 2A ja toisaalta säteen 2B kanssa. Tilanne voidaan tulkita siten, että toinen tuntojärjestelmä olisi järjestetty hiukan syrjään siirrettyyn asentoon, jolloin vastaanotin- (tai lähetin-) sivu on yhdistetty alkuperäiseen tuntojärjestelmään.

Koska asennon erotus, kun reuna ohittaa A-säteen (1A, 2A), vast. B-säteen (1B, 2B), on verrannollinen reunan korkeuteen vastaanottamista 21, 22 laskettuna, voidaan kaikkien reunojen asennot määrätä riippumatta esineen suuntauksesta. Esineessä ei tarvitse olla yhdensuuntaisia pintoja, vaan se voi olla puolisuunnikkaan muotoinen.

Tämä menetelmä on riippumaton mitattavan esineen suuntauksesta (ylösalaisin) ja vertaustasoista, kuten piirustuksessa on esitetty näyttämällä mitattavan esineen kolme vaihtoehtoista sijoitusta 3, 3a, 3b.

Kuvio 4 esittää erästä sopivaa laitetta mittauksen suorittamiseksi useissa keskenään yhdensuuntaisissa mittaustasoissa, joista ainoastaan kolme tasoa I, II, III on näytetty piirustuksessa. Piirustuksen kuvion 4 tasona voidaan pitää esim. sitä kuvion 1 piirustusta-soa vastaan kohtisuorassa olevaa tasoa, joka menee tuntosäteen 1n kautta, kun taas kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaisen laitteen poikkileikkausta jonkin mittaustason, esim. tason I kohdalla.

59300 10

Joukko lähettimiä 11, sopivasti valodiodeja, on sovitettu lähetin-koteloon 14 ja johtimilla 13 liitetty virranlähteenä toimivaan ei näytettyyn oskillaattoriin siten, että saadaan lähetetyksi moduloitua infrapunavaloa. Vastaanotinpuolella on vastaava lukumäärä vastaanottimia sijoitettu samankaltaiseen vastaanotinkoteloon 24. Vastaanottimina, vast, niiden optisina sisäänmenoina 21' toimivat tässä edullisessa suoritusmuodossa valojohtimien 23 etupinnat, jotka valon-johtimet vastaanotinkotelossa 24 on koottu kimpuksi 23', jossa ne johdetaan ei näytettyihin valonilmisimiin. Tällä tavoin on kaikki elektroniset komponentit saatu poistetuiksi itse vastaanotinkotelosta. Edellä mainittua aikamultipleksimenetelmää sovellettaessa johdetaan kimppu 23’ kaikista sisäänmenoista 21’ tai ainakin näiden sisäänmenojen määrätystä ryhmästä yhteen ainoaan valonilmaisimeen, joka sijaitsee elektroniikkakotelossa 25. Lähetinkotelon 14 alaosassa on näytetty valonlähettimien eräs vaihtoehtoinen suoritusmuoto, joka vastaa näytettyä vastaanotinsovitusta. Lähettimien optisina ulostuloina 11' toimivat valonjohtimien 113 etupinnat, jotka valonjohtimet lähetin-kotelossa on koottu kimpuksi 113', josta ne johdetaan valonlähteeseen 115. Tämä laite voidaan yhdistää vastaanotinpuolen valonjohtimiin, vaikkakaan tämä ei ole välttämätöntä. Valonjohtimet voivat lähetin-ja vastaanotinpuolella ilmeisesti olla samaa tyyppiä.

Valonjohtimien sopivat optiset sisäänmenot aikaansaadaan lämmittämällä valonjohtimien pääteosaa siten, että syntyy helmimäinen laajenema, joka samalla sekä kerää valoa että mahdollistaa mekaanisen kiinnittämisen reikään, jonka halkaisija vastaa valonjohtimen normaalia halkaisijaa.

Valodiodien 11 optisten ulostulojen, vast, lähetinkotelon 14 sen seinämän eteen, johon koteloon nämä diodit on sovitettu, on sijoitettu levy 15, jossa on himmennysaukot 16, yksi aukko jokaista valodio-dia varten. Vastaavalla tavalla on levy 15', jossa on himmennysaukot 16’, sovitettu vastaanotinkotelon 24 sen seinämän eteen, jossa kotelossa optiset sisäänmenot 21' sijaitsevat. Piirustuksesta nähdään, että himmentimet 16, 16' on sovitettava ainoastaan jomman kumman kotelon 14, 24 eteen. Kuvion 4 kohdissa Y ja Y' on näytetty, miten vastaanotinkotelon 24 eteen sijoitettu himmennin tehokkaasti sulkee pois sekä muista lähettimistä tulevan valon että myös suurimman osan muusta haja- ja häiriövalosta. Levyjen 17, 17' takana olevaa tilaa voidaan sopivasti kuvion 5 näyttämällä tavalla käyttää kanavana, johon paineilmaa voidaan puhaltaa esim. nuolien T suunnassa puhdistus-tarkoituksia varten.

n 59300

Laitteessa kuvion 3 mukaisen menetelmän soveltamiseksi on vastaava kotelo 14 tai 24 kahdennettu (kuvion 4 piirustustason ylä- tai alapuolella). On kuitenkin huomattava, että yleensä ei ole välttämätöntä suorittaa tätä kahdennusta jokaisessa mittaustasossa siinä tapauksessa, että näitä tasoja on useita, vaan että laudanmittauskäy-tännössä riittää suorittaa kahdennus esim. joka viidennessä... kymmenennessä mittaustasossa.

Edellä on jo mainittu, että mitattava esine voi olla liikkuva ja tuntojärjestelmä kiinteä, tai päinvastoin (vast, molemmat osat voivat samalla kertaa suorittaa erilaisia liikkeitä). Laudan mittaus-käytännössä sovelletaan edullisesti vaihtoehtoa, jossa mitattavat esineet liikkuvat, koska tällöin voidaan ilman mitään erikoisia toimenpiteitä käyttää hyödyksi sitä eteenpäin syöttävää liikettä, jonka avulla laudat sirretään eri käsittelyasemien välillä. Keksinnön eräs suuri etu perustuu nimenomaan juuri siihen seikkaan, että lautoja tai tukkeja, jne. ei tarvitse mittausta varten pysäyttää niiden valmistusteknisistä syistä tapahtuvassa eteenpäin suunnatussa liikkeessä ja /tai siirtää niitä johonkin erikoiseen mittausasentoon, kuten on laita eräissä aikaisemmin tunnetuissa menetelmissä.

Claims (15)

1. Menetelmä esineen poikkileikkauksen muodon kosketuksettoman mittauksen suorittamiseksi optisesti, joka esine saatetaan liikkumaan kyseessä olevan poikkileikkauksen tasossa tuntojärjestelmän suhteen, jossa on ainakin kaksi lähetintä ja ainakin kaksi niiden tuntosätei-siin suunnattua vastaanotinta, joista lähettimet on sovitettu siten, että tuntosäteet tai niiden projektiot risteilevät esineen kyseessä olevan poikkileikkauksen tasossa keskenään ja kulkevat tällöin vinossa siirtymissuuntaan nähden ja vastaanottimet kehittävät esineen aiheuttaman tuntosäteiden varjostuksen alussa ja lopussa sähköisiä ulostulosignaaleja, jotka tulkitaan yhdessä esineen ja tuntojärjestelmän suhteellista siirtymistä osoittavan asennon ilmaisimen antamien sähköisten signaalien kanssa tulkintayksikössä, esim. tietokonelaitteessa, tunnettu siitä, että esineiden (3, 3a, 3b) mittaamiseksi, joiden poikkileikkauksena on oleellisesti kantareuna (AB), johon kahdessa päätepisteessä (A ja B) kuhunkin liittyy siihen nähden kulmassa oleva sivureuna (AD vast. BC) esineen asento suhteessa tuntojärjestelmään (lähetin 11, 11A, 11B, 12, 12A, 12B, vastaanotin 21, 22) valitaan siten, että tuntosäteet (1, IA, 1B, 2, 2A, 2B) rajoittavat siirtymis-suunnan (nuoli P) kanssa pienemmän kulman kuin sivureunat, että siir-tymissuunta asetetaan ainakin lähes samansuuntaiseksi kantareunan kanssa ja erilaisista sähköisistä ulostulosignaaleista se, joka kehittyy ensimmäisen tuntosäteen katketessa tulkitaan asennonilmoituksena kanta-reunan ensimmäiselle päätepisteelle (A), se, joka kehittyy toisen tunto-säteen katketessa tulkitaan asennonilmoituksena yhden sivun toiselle päätepisteelle (D), se, joka kehittyy kun ensimmäisen tuntosäteen varjostus päättyy tulkitaan asennonilmoituksena toisen sivureunan toiselle päätepisteelle (C) ja se joka kehittyy kun toisen tuntosäteen varjostus päättyy tulkitaan asennonilmoituksena kantareunan (B) toiselle päätepisteelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuntojärjestelmässä lähetin (11, 12) mittaustasossaan on yhdistetty kahteen keskenään kulmittain vastakkain siirrettyyn vastaanottimeen (21, 22) tai yksi vastaanotin (21, 22) joka on mittaus-tasossaan yhdistetty kahteen kulmittain vastakkain siirrettyyn läheb-timeen (11A, 11B, 12A, 12B). v.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esineen (3, 3a, 3b) ositus suoritetaan useissa 13 59300 toisiinsa nähden samansuuntaisissa tasoissa ja saadut ulostulosignaalit syötetään yhteen ainoaan tietokoneeseen yhteistä mittausta varten.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että useampia lähettimiä (11, 11A, 11B, 12, 12A, 12B) käytetään toinen toisensa jälkeen aikamultipleksimenetelmäs-sä ja niiden tuntosäteet (1, 1A, 1B, 2, 2A, 2B) johdetaan yhteen ja samaan vastaanottimeen (21, 22).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähettimiä (11, 11A, 11B, 12, 12 A, 12B) ja vastaanottimia 21, 22) käytetään moduloivalla säteilyllä.

6. Laite jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi tuntojärjestelmällä, jossa on ainakin kaksi lähetintä ja ainakin kaksi lähettimien tuntosäteille sovitettua vastaanotinta, laite suhteellisen siirtymisen kehittämiseksi toisaalta mitattavan esineen toisaalta tuntojärjestelmän välillä ja asennon osoitin tätä suhteellista siirtymistä vastaavien sähköisten signaalien aikaansaamiseksi sekä mittalaitteiden esim. tietokonelaitteiden signaalien aikaansaamiseksi, johon vastaanottimen ja asennonosoittimen sähköiset ulostulosignaalit johdetaan, tunnettu siitä, että ainakin kaksi paria kustakin vähintään yhdestä lähettimestä (11, 11A, 11B, 12, 12A, 12B) ja yhdestä vastaanottimesta (21, 22) on järjestetty niin, että niiden tuntosäteet (1, 1A, 1B, 2, 2A, 2B) rajoittavat pienemmän kulman esineen (3, 3a, 3b) kantareunan (AB) kanssa lähes samansuuntaisen tuntojärjestelmän ja esineen välisen suhteellisen siirtymissuunnan (nuoli P) kanssa kuin kantareunan sivureunat (AD ja BC).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhteen lähettimeen (11, 12) sen mittaustasossa on sovitettu kaksi kulmittain vastakkain asetettua vastaanotinta (21, 22) tai yhteen vastaanottimeen (21, 22) sen mittaustasossa on sovitettu kaksi kulmittain vastakkain asetettua lähetintä ( 1 1Λ, 11B, 12A, 12B).

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että useita tuntojärjestelmiä on sovitettu toisiinsa nähden yhdenssuntaisissa mittaustasoissa peräkkäin.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että vastaanottimina (21, 22) on fotodetektoreja (25) jotka on varustettu etukäteen kytketyillä valonjohtimilla (23), joista aina yksi etupinta vastaanotinsisääntulona (21') on asennettu vastapäätä sille kuuluvalle lähettimelle (11, 11A, 11B, 12, 12A, 12B) ja 14 59300 vastakkain asetettu etupinta on asetettu fotodetektoria vastapäätä.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että joukko lähettämiä (11, 11A, 11B, 12, 12A, 12B) on kytketty yhteen yhteistä käyttöä varten aikamultipleksiperiaatteen mukaan ja vastaanottimen puolella on vastaavat valojohtimet (23) sovitettu yhteiseen fotodetektoriin (25).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 6-10 mukainen laite, tunnet--t u siitä, että lähettäminä (11, 11A, 11B, 12, 12A, 12B) on joukko valonjohtimia (113), joista aina yksi etupinta on vastapäätä yhteistä valonlähdettä (115) ja vastakkain asetettu etupinta muodostaa kulloisenkin lähettimen ulostulon (11*).

12. Jonkin patenttivaatimuksen 6-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että lähettimiin ( 11, 11A, 11B, 12, 12A, 12B) ja/tai vastaanottimiin (21, 22) on joko jälki- tai etukytketty himmennin (16, 16. vastaanotettujen tuntosäteiden (1, IA, 1B, 2, 2A, 2B) toimittamiseksi.

12 59300

13· Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että himmentimen aukkoina (16, 16') lähettimien (11, 1 1A, 11B, 12, 12A, 12B) ja/tai vastaanottimien (21, 22) ulostulokohdissa tai sisääntulokohdissa ovat jälki- tai etukytketyt levyt.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että himmennyslevyt (15, 15’) muodostavat painekaasulla läpihuuhdottavan kanaalin (17, 17') seinän.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 6-14 mukainen laite, tunnettu siitä, että aktiivisina elementteinä on varustettu lähettimen puolella luminisenssidiodeja ja vastaanotinpuolella foto-transistoreja. 15 5 9 30 0