FI68910B - Foerfarande foer optisk maetning av laongstraeckta stycken - Google Patents

Description

6391 O

Laitteisto pitkänomaisten kappaleiden muodon optiseksi mitta amiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen laitteisto pitkänomaisten kappaleiden muodon optiseksi mittaamiseksi.

Mitattaessa optisesti pitkänomaisten kappaleiden, esim. lautojen, muotoa on vaikeutena se geometrinen tosiseikka, että 10 mitattavien kappaleiden muoto olennaisesti poikkeaa mittaa-van instrumentin kuva-alan (esim. neliömäisestä) muodosta. Jos mitattava kappale kokonaisuudessaan mahtuu kuva-alaan, sen 1 eveysdimension suhteellinen mittatarkkuus on kertaluokkaa heikompi kuin pituusdimen sion suhteellinen mittatark-15 kuus.

Tämä pulma on pyritty ratkaisemaan mm. siten, että sovitetaan useita kameroita riviin mitattavan kappaleen pituussuunnassa. Tämän ratkaisun hankaluutena on kuitenkin tarvit-20 tavien laitteiden suuri lukumäärä sekä kuvien yhteenliittämisen vaikeus.

Toinen tunnettu keino on kuvata näkökentässä liikkuva kappale useana peräkkäisenä kuvana. Tämän ratkaisun hankaluutena 25 on puolestaan vaikeus järjestää kappaleelle riittävän pitkä häiriötön kulku.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa ennestään tunnetuissa ratkaisuissa esiintyvät haitat ja saada aikaan uuden-30 tyyppinen laitteisto pitkänomaisten kappaleiden muodon optiseksi mittaamiseksi.

Keksintö perustuu siihen, että kuva vääristetään eri suunnissa erilaisen kaarevuuden omaavan peilin tai linssin avul-35 la niin, että mittauskamera "näkee" mitattavan kappaleen pituus- ja 1 eveysdimeneiot samaa suuruusluokkaa olevina ja kuvaterävyys säilytetään käyttämällä rakomaista aukkoa kameran mittausoptiikassa.

2 63910 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

5 Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä pitkä kin kappale saadaan mahtuniaan mittaavan kameran kuva-alaan. Lisäksi suhteellinen mittaustarkkuus saadaan peilin avulla tapahtuvan reduktion ansiosta kappaleen poikittais-suunnassa yhtäsuureksi kuin sen pituussuunnassa (esim. 1 X 10 leveydestä ja 1 % pituudesta, vaikka pituus on 10-kertainen leveyteen verrattuna).

Keksintöä ryhdytään seuraavassa 1 äh emm in tarkastelemaan oheisten piirustusten mukaisen suoritus esiraerkin avulla.

15

Kuvio 1 esittää osittain kaaviollisena perspektiivikuvantona yhtä keksinnön mukaisen laitteiston suoritusmuotoa.

Kuvio 2 esittää kaavio11 is esti osaa kuvion 1 mukaisesta 20 laitteistosta sivuleikkauskuvantona.

Kuvio 3 esittää kaavio 11is esti osaa kuvion 1 mukaisesta laitteistosta yläleikkauskuvantona.

25 Kuvio 4 esittää kameran eteen sovitettavaa rakolevyä edestä katsottuna.

Kuvio 5 esittää mitattavan kappaleen pituussuunnassa redusoitunutta kuvaa kameran kuvatasolla.

30

Kuvio 6 esittää yhtä peilipinnan käytännöllistä profiilia.

Keksinnön mukainen laitteisto käsittää kuvion 1 mukaisesti vaakatasossa olevan mittausalusten 2, jolle mitattavat saha-35 tut puutavarakappaleet 1 syötetään yksi kerrallaan mittaus-alustalle 2. Mittausalusten 2 yläpuolelle on sovitettu peili 5, jonka tarkoituksena on heijastaa mittaus a lueta 1la 2 olevan kappaleen 1 kuva kameran 3 optiikkaan 6. Kamera 3, sopivammin videokamera, on kytketty kuvankäsite ly lai11eisiin 4 3 68910 kamerasta 3 saadun kuva in f ortnaa t ion muokkaamiseksi ohjaustiedoiksi esim. sahausopt iraointia silmällä pitäen. Tarkkai-luraoni torista 8 kappaleen 1 redusoitua muotoa voidaan seurata .

5

Peilin 5 heijastuspinta omaa pituus- ja 1 eveys suunna s s a erisuuren kaarevuuden niin, että kameran 3 optiikkaan 6 heijastunut kappaleen 1 kuva on pituussuunnassa supistunut leveys-10 suuntaan verrattuna (vrt. kuviot 3 ja 5). Tämä perustuu siihen, että peilin 5 heijastuspinnan profiili mitattavan kappaleen 1 pituussuunnassa on mitattavaa kappaletta 1 kohti kupera, kun taas heijastuspinnan profiili mitattavan kappaleen 1 poiki11ais suunnass a on suoraviivainen. Tämä aiheutin taa sen, että mitattavan kappaleen 1 pituus kameran 3 kuvatasolla redusoituu suuruusluokaltaan kappaleen 1 leveyttä vas taavaks i .

Mittaustarkkuuden säilyttämiseksi kameran 3 optiikkaan 6 20 liittyy kapea rakomainen aukko 7, joka esimerkkitapauksessa on vaakasuorassa asennossa ja mitattavan kappaleen 1 pituussuuntaan 1 nähden poikittainen. Tämä aukko 7 vaikuttaa siten, että mitattavan kappaleen 1 pituutta kuvaavat valonsä-dekomponentit voivat läpäistä optiikan 6 vain aukon 7 25 leveyttä vastaavalla alueella. Sensijaan kappaleen 1 leveyttä kuvaavat valonsädekomponentit voivat läpäistä optiikan 6 koko aukon 7 pituutta vastaavalla alueella.

Esim. sahatavaran kan11auks e s s a lauta 1 tulee poikittain 30 tarkastuspaikalle ja jatkaa siitä suuntauksen jälkeen varsinaiseen kanttaukseen. Mittauskameran 3 kuva-ala kattaa kaarevan peilin 5 avulla koko laudan 1. Kuva-ala voi olla esim. 600 mm x 6000 mm, jolloin kamera 3 muodostaa siitä suhteessa 4/3 olevan videokuvan, joka näkyy monitorista 8.

35 Saman tiedon sisältävä videosignaali digitalisoidaan ja siirretään ohjaustietokoneelle, joka analysoi kuvasta kappa-lemuodon,' optimoi s ahausasennon ja antaa tarvittavat suuntaus t iedot.

4 6S910

Kuvan terävyyden säilyttäraisperiaate käy ilmi kuvioista 2 ja 3. Näissä kuvioissa on esitetty mitattavasta kappaleesta 1 joidenkin pisteiden kuvautuminen peilin 5 kautta kameran 3 kuvatasolle 9. Esimerkkinä on selvyyden vuoksi käytetty vain 5 yhdessä pääsuunnassa kaarevaa peiliä 5. Niinpä leikkausta-sossa YZ peili 3 on kaareva ja tasossa XY puolestaan suora.

Kuvion 3 mukaisesti kaikki 1eikkaustas os s a XY kulkevat valonsäteet kohtaavat suoran peilipinnan ja kuvautuvat tunnet-10 tujen optiikan lakien mukaan kuvatasolle terävinä, ts. kaikki yhdestä pisteestä eri reittejä kulkevat valonsäteet tulevat samaan pisteeseen kuvatasolle 9. Kuviossa 3 on esitetty pisteistä AI ja A2 lähtevät säteet, jotka kulkevat seuraavia reittejä: 15 piste AI: AI, Pii, LII, B1 ja AI, P12, L12, B1 piste A2: A2, P21, L21, B2 ja A2, P22, L22, B2. Pisteet A3 ja A4 kuvautuvat vastaavalla tavalla kuvatasolle 9 .

20 YZ-tasossa peilin 5 kaarevuuden vuoksi eri reittiä kulkevat valonsäteet eivät enää kohtaa kuvapintaa 9 samassa paikassa, vaan pisteet kuvautuvat viivoiksi. Kuviossa 2 on esitetty kolmen pisteestä AI tai A2 lähtevän valonsäteen reitit: 25 AI, PII, B1, joka päättyy samaan pisteeseen kuin ku vion 3 YX-tasossa kuvattu valo, sekä sivuun vievät reitit: AI, P13, B13, ja AI, P14, B14.

Estämällä rakolevyllä 10 viimeksi mainittujen säteiden pääsy 30 kuvatasolle 9 kukin piste A saadaan kuvautumaan vain yhteen pisteeseen B, joten peilin 5 kaarevuus ei heikennä terävyyt-t ä.

Voidaan näin ollen sanoa että kysymyksessä on kamera, joka 35 periaatteeltaan on X-suunnassa normaa1i1inssi1lä varustettu kamera ja Y-suunnassa neulanreikäkamera. Näin saavutetaan riittävä herkkyys neulanreikäominaisuudesta huolimatta.

5 68910

Peilin 5 kaarevuuden vaikutus erottelukykyyn on suunnilleen R x_LPA , jossa

HY x LLA

5 R = raon 7 korkeus HY = peilin 5 korkeus (kamerasta 3 katsottuna) LPA = etäisyys peilistä 5 kohteeseen LLA = etäisyys linssistä 6 kohteeseen.

10 Keksinnön puitteissa voidaan ajatella edellä kuvatusta suoritus esimerkistä poikkeaviakin ratkaisuja. Niinpä peili voi tarvittaessa olla molempiin suuntiin kaareva, esim. toiseen suuntaan kovera ja toiseen suuntaan kupera tai molempiin suuntiin kupera. Mitattaessa pienten kappaleiden muo-15 toa voitaisiin ajatella peili sovitettavaksi heijastamaan mitattavan kappaleen kuva poikittaisuunnassa, jolloin videokamera tulisi sijaitsemaan mittausalusten sivussa. Tällöin peili olisi sopivasti esim. toiseen suuntaan kovera ja toiseen suuntaan suora. Mainittakoon, että keksinnön mukaiseen 20 perusideaan sisältyy ekviva1 en11isena ratkaisuna myös se, että peilin asemesta käytetään sellaista linssiä, joka on esim. yhdessä suunnassa kupera ja tätä suuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa kovera.

Claims (2)

6 6891 0 Patenttivaatimukset : 1. Laitteisto pitkänomaisten kappaleiden (1) muodon optiseksi mittaamiseksi, joka laitteisto käsittää 5. mittausalusten (2) tai sentapaisen mitattavaa kap paletta (1) varten, kameran (3) tai sentapaisen mitattavan kappaleen (1) kuvaamiseksi, kameraan (3) kytketyt kuvankäsittelylaitteet (4) 10 kamerasta (3) saadun kuva informaation ohjaustie doiksi muokkaamista varten, ja mittausalusten (2) tasosta välimatkan päässä olevan peilin (5) mittausalusta 1la (2) olevan kappaleen (1) kuvan heijastamiseksi kameran (3) optiikkaan 15 (6), jolloin peilin (3) heijastus pinta omaa pituus- ja leveyssuunnassa erisuuren kaarevuuden niin, että kameran (3) optiikkaan (6) heijastunut kappaleen (1) kuva on pituussuunnassa supistunut levysuuntaan verrat tuna, 20. u n n e t t u siitä, että kameran (3) optiikkaan (6) liittyy rakolevy (10), jossa on kapea rakomainen aukko (7), joka on sovitettu niin, että mitattavan kappaleen (1) pituutta kuvaavat valonsädekomponentit voivat läpäistä optiikan (6) vain aukon (7) leveyttä vastaavalla alueella, kun 25 taas kappaleen (1) leveyttä kuvaavat valonsädekomponentit puolestaan voivat läpäistä optiikan (6) koko aukon (7) pituutta vastaavalla alueella. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, jossa alusta 30 (2) sijaitsee vaakatasossa, tunnettu siitä, että rakomainen aukko (7) on vaakasuora ja mitattavan kappaleen (l) pituussuuntaan nähden poikittainen. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että rakolevy (10) on sovitettu kameran (3) optiikan (6) ulkopuolelle. 7 63910 Paten tkrav:

1. Anordning för optisk mätning av langsträckta stycken (1), omfa11 ande 5. ett mätunderlag (2) eller liknande för det stycke (1) som skall mätäs, - en kamera (3) eller liknande för fotografering av nämnda stycke (1), - bildbehandlingsanordningar (4), som är koppi ade tili 10 kameran (3), för bearbetning av bildinformationen fran kameran (3) tili styrdata, och - en spegel (5) belägen p a ett avstand fran roätunder-lagets (2) pian och avsedd för reflektering av hiiden av stycket (1) tili kamerans (3) optik (6), var- 15 vid spegelns (5) reflektionsyta uppvisar en olika stor krökning i längd- och tvärriktning sa att den bild av stycket (1), som reflekterats tili kamerans (1) optik (6), är i längdriktning förminskad i för-hallande tili tvärriktning, 20 kännetecknad därav, att tili kamerans (3) optik (6) är en spaltskiva (10) ansluten, vilken uppvisar en smal spa1t1iknande öppning (7), som är sä utbildad, att de kompo-nenter av ljusstralen, som avbildar längden för det stycke som skall mätäs, kan passera optiken (6) endast pa ett omra- 25 de som motsvarar bredden av öppningen (7), medan de korapo- menter av ljusstralen som avbildar bredden för nämnda stycke (1) kan passera optiken (6) pa ett omrade som motsvarar hela längden av öppningen (7). 30

2 . Anordning enligt patentkravet 1, väri underlaget (2) är horisontellt beläget, kännetecknad därav, att den spaltformade öppningen (7) är vagrät och transversell i förhallande tili längdriktningen för det stycke (1) som ska 11 mätäs. 1 35 Anordning enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att spaltskivan (10) är anordnad utanför kamerans (3) optik (6 ) .