FI89583B - Foerfarande och anordning foer maetning av boejningsgraden hos en glasskiva - Google Patents

Description

1 89583

Menetelmä ja laite lasilevyn taivutusasteen mittaamiseksi. -Förfarande och anordning för mätning av böjningsgraden hos en glasskiva.

Keksinnön kohteena on menetelmä lasilevyn taivutusasteen mittaamiseksi käyttämällä optista mittausyksikköä, jolla kohdistetaan lasilevyn pintaan toisaalta valaisusäde ja toisaalta valaisusädettä risteävä mittaussäde. Keksinnön kohteena on myös laite lasilevyn taivutusasteen mittaamiseksi, johon laitteeseen kuuluu optinen mittausyksikkö, jossa on ensimmäiset optiikkaelimet valaisusäteen lähettämiseksi ja toiset optiikkaelimet valaisusädettä risteävän mittaussäteen vastaanottamiseksi ja kohdistamiseksi valoilmaisimelle.

Tämän tyyppinen laseravusteinen taivutusasteen mittausmenetelmä ja laite on esitetty hakijan aiemmassa suomalaisessa patenttihakemuksessa 912871. Siinä on esitetty käytettäväksi sinänsä tunnettua mittalaitetta, joka perustuu CCD-kameratekniikkaan niin, että kiinteästi paikalleen asetetulla laitteella voidaan seurata lasin taipumisastetta. CCD-kameratekniikkaan perustuva mittauslaite on kuitenkin suhteellisen kallis, koska siinä tarvitaan suuri määrä herkkiä valoilmaisimia. Tällaisen laitteen asentaminen erilaisiin käyttökohteisiin vaatii myös suurta tarkkuutta.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu menetelmä ja laite, jotka perustuvat yksinkertaisempaan ja halvempaan Laite-konstruktioon, joLa voidaan tällöin edullisesti käyttää sekä taivutuksen mittaukseen että tarkistusinittaukseen taivutuksen . -·. ja mahdollisen karkaisun jälkeen.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan oheisissa patenttivaatimuksissa . ; esitettyjen tunnusmerkkien perusteella.

Seuraavassa keksinnön yhtä suoritusesiinerkkiä selostetaan 2 89583 lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen mittalaitteen yleisrakennetta kaaviollisesti sivulta nähtynä; kuvio 2 esittää kaaviollisesti laitteeseen kuuluvan optisen mittapään konstruktiota; kuvio 3 esittää halkileikkausta optiikkaelimistä valaisusäteen 4 (esim. lasersäde) lähettämiseksi; kuvio 4 esittää halkileikkausta optiikkaelimistä mittaussäteen 5 vastaanottamiseksi; ja kuvio 5 esittää suurennetussa mittakaavassa suorakaideraolla 17 varustetun rajairnen 16 käyttöä valodiodin 15 edessä.

Laite koostuu kolmesta pääkomponentista, jotka ovat optinen mittausyksikkö 1, mittausyksikön liikuttelukoneisto 2 ja toimintaa ohjaavat elektroniset mittaus- ja ohjauselimet 3.

Lasilevyn pinnan 20 taivutusastetta seurataan mittaamalla sen etäisyyttä kahden toisiaan risteävän optisen säteen 4 ja 5 avulla. Toinen säteistä on laserin ja optiikan 6 avulla muodostettava valaisusäde 4, joka muodostaa tutkittavan lasin pinnalle pienen, halkaisijaltaan 300 - 500 fm:n kokoisen valaistun alueen. Valaisusäteen 4 kanssa risteää kohdassa 21 kiinteässä ennalta valitussa kulmassa mittaussäde 5, jonka avulla kerätään kohteesta heijastunut valo ilmaisimeen, joka esitetyssä tapauksessa on optiikkaputkessa 7 oleva valodiodi 15 (vrt. kuvio 4). Optiikka 7 ja ilmaisin 15 yhdessä muodostavat tai määrittävät mittaussäteen 5. Mittaussäteeksi 5 voidaan siis määritellä sellainen tilavuus, jossa optiikkaan 7 liitetyllä ilmaisimella 15 voidaan havaita valonlähde (piste 21) 3 b95ö0 vain ja ainoastaan jos valonlähde (piste 21) sijaitsee mainitussa tilavuudessa. On selvää, että valodiodi ei ole ainoa kysymykseen tuleva ilmaisin ja että ilmaisimia voi olla useampia samassa laitteessa. Mittaussäde 5 on rajattu rajaimen 16 suorakaiteen muotoisella raolla 17 siten, että se on kohteen pinnalla 20 suorakaide, jonka mitat ovat esim. 0,3 x 5 mrn^. Suorakaidemuodon avulla saavutetaan hyvä mittaustarkkuus mutta vältetään suuntausongelmat, jotka aiheutuisivat kahden pienen säteen kohdistamisesta samaan kohtaan. Säteen rajaaminen voi tapahtua useilla eri menetelmillä eikä muodon tarvitse olla suorakaide, vaan se voi olla yleensä pitkulainen. Vaihtoehtoisesti voidaan valaisusäde 4 rajata muodoltaan pitkulaiseksi. Rajaaminen helpottaa laitteen valmistustoleransseja ja käyttöä, mutta ei ole oleellinen laitteen toiminnan tai tarkkuuden kannalta.

Kohteen pinnan 20 etäisyyden mittaus perustuu siihen, että valon heijastuminen valaisusäteestä 4 mittaussäteeseen 5 on mahdollista ainoastaan, jos mitattava kohde on tarkasti näiden kahden säteen 4, 5 risteyskohdassa 21. Kysymyksessä on siis optinen kolmiomittausmenetelmä, jossa säteiden risteyskohta 21 ja mainitut optiikkaelimet 6 ja 7 muodostavat mittauskolmion.

Kuvion 3 mukaisesti laseroptiikan 6 linssit 11 ja 12 on kiin-; nitetty putkimaiseen kappaleeseen 13, johon myös laser 10 on kiinnitetty.

-j- Kuvion 4 mukaisesti valodiodioptiikan 7 rajain 16, linssi 18 ja suodin 19 ovat kiinnitetyt putkeen 14, johon myös valodiodi 15 on kiinnitetty rajaimen 16 taakse.

. . Kuten näkyy kuviosta 2, molemmat putkimaiset optiikkaelimet 6 ja 7 on kiinnitetty kappaleeseen 9, jolloin ne muodostavat yhtenä yksikkönä liikuteltavan optisen mittapään 1. Mittaussä-teiden 4 ja 5 lähtöpisteiden välimatka voi olla esim. 30 cm.

4 89583

Se, samoin kuin säteiden 4 ja 5 välinen kulma on kuitenkin ennalta asetettavissa johonkin kiinteään arvoon.

Yleisesti ottaen keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen, että optisen mittapään 1 sijainti välittää tiedon lasilevyn taivutusasteesta ja liikuttelukoneisto 2 tai mittalaitteen käyttäjä pyrkii pitämään optisen mittapään 1 vakioetäisyydellä tai lähes vakioetäisyydellä lasilevystä 20 mainitun optisen kolmiomittauksen avulla.

Valodiodi 15 on liitetty vahvistuselektroniikkaosan 8 välityksellä mittaus- ja ohjauselimiin 3, joka ohjaa koneistoa 2, jolla optista mittausyksikköä voidaan liikutella edestakaisin pystysuunnassa. Mittaus- ja ohjauselimet 3 siis toisaalta ohjaavat liikuttelukoneistoa 2 ja toisaalta tarkkailevat valodio-dilta 15 tulevaa sähköistä signaalia. Eräs mahdollinen ratkaisu mittaus- ja ohjauseliiniksi on analogisia tuloja ja lähtöjä sisältävä ohjelmoitava logiikka, johon on mahdollista ohjelmoida kohteen 20 etsimiseen vaadittava hakustrategia.

Liikuttelueliminä 2 voidaan käyttää lähinnä tasasähkö- tai askelmoottoripohjaisia lineaarimoottoreita. Molemmat soveltuvat periaatteessa yhtä hyvin tarkoitukseen, mutta asennon tai ase-manmittauspotentiometrillä varustetut tasasähkolineaarimoot-torit ovat yksinkertaisimpia ohjata sekä hinnaltaan edullisempia. Mittaus- ja ohjauselimillä 3 on siis tieto optisen mit-taussyksikön 1 asemasta tai liikematkasta suhteessa ennalta asetettuun arvoon, joka on esim. valittu siten, että risteys-kohta 21 sijaitsee haluttuun asteeseen taipuneen lasilevyn pinnan 20 kohdalla. Tämä tieto asemasta tai liikematkasta voidaan siis välittää liikutteluelimiin 2 liittyvältä anturilta tai se saadaan suoraan ohjauselimien 3 antamista ohjauskäskyistä (esim. askelmoottoria käytettäessä). Taivutusastetta voidaan seurata jatkuvasti sitä mukaa kun lasi taipuu, laskemalla optista mittausyksikköä 1 niin, että säteiden risteyskohta 21 5 89583 seuraa lasin pintaa 20. Mittaustulos ilmoitetaan ± poikkeamana ennalta määrätystä tavoitearvosta. Tarkistusmittauksissa riittää ilmoitus siitä, onko mittaustulos hyväksyttävien rajojen sisällä.

Claims (6)

1. Menetelmä lasilevyn taivutusasteen mittaamiseksi käyttämällä optista kolmiomittausta, jossa lasilevyn pintaan (20) kohdistetaan toisaalta valaisusäde (4) ja toisaalta valaisusädettä risteävä mittaussäde (5), mainittujen säteiden optiikkaelimien (6, 7) ollessa sijoitettu optiseen mittapäähän (1) välimatkan päähän toisistaan, jolloin säteiden (4, 5) risteyskohta (21) ja mainitut optiikkaelimet (6, 7) muodostavat mittauskolmion, tunnettu siitä, että optisen mittapään (1) sijainti välittää tiedon lasilevyn taivutusasteesta ja liikuttelukoneis-tolla (2) pyritään pitämään optinen mittapää (1) vakioetäisyy-dellä tai lähes vakioetäisyydellä lasilevystä (20) mainitun optisen kolmiomittauksen avulla, jota varten optisen mittapään (1) liikuttelukoneistoa (2) ohjataan sähköisillä mittaus- ja ohjauselimillä (3), jotka samalla tarkkailevat mainitun mit-taussäteen (5) valoilmaisimelta (15) tulevaa sähköistä signaalia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valaisusäteenä (4) käytetään lasersädettä.

3. Laite lasilevyn taivutusasteen mittaamiseksi, johon laitteeseen kuuluu optinen mittausyksikkö (1), jossa on ensimmäiset optiikkaelimet (6) valaisusäteen (4) lähettämiseksi ja toiset optiikkaelimet (7) valaisusädettä risteävän inittaussäteen (5) vastaanottamiseksi ja kohdistamiseksi valoilmaisimelle (15), tunnettu siitä, että optinen mittausyksikkö (1) on järjestetty liikuteltavaksi liikuttelukoneistolla (2), jota ohjaa sähköiset ohjauselimet (3), joilla on tieto mittausyksikön (1) liikuttelumatkasta tai asemasta ja jotka ohjauselimet (3) lisäksi tarkkailevat mainitulta valoilmaisimelta (15) tulevaa sähköistä signaalia. 7 ο 9 5 8 3

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittuihin ensimmäisiin tai toisiin optiikkaeli-miin (6 tai 7) kuuluu rajäin (16), jonka avulla valaisusäteestä (4) tai mittasäteestä (5) tehdään poikkileikkaukseltaan pitkänomainen esim, suorakaiteen muotoinen.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että valoilmaisin (15) on valodiodi.

6. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että optinen mittausyksikkö (1) on pystysuunnassa edestakaisin lineaarisesti liikuteltavissa. 8 89583 Paten tkrav