JP6993330B2 - 少なくとも1つの長尺物の真直度の非接触的決定装置及び該装置の較正方法 - Google Patents

少なくとも1つの長尺物の真直度の非接触的決定装置及び該装置の較正方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6993330B2
JP6993330B2 JP2018524405A JP2018524405A JP6993330B2 JP 6993330 B2 JP6993330 B2 JP 6993330B2 JP 2018524405 A JP2018524405 A JP 2018524405A JP 2018524405 A JP2018524405 A JP 2018524405A JP 6993330 B2 JP6993330 B2 JP 6993330B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
long object
measurement
straightness
longitudinal direction
source module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018524405A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020530096A (ja
Inventor
カルル、ダニエル
イェッター、フォルカー
シュミット-シーアリンク、トビアス
Original Assignee
フラウンホーファー-ゲゼルシャフト ツール フエルデルング デア アンゲヴァンテン フォルシュング エー.ファオ.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by フラウンホーファー-ゲゼルシャフト ツール フエルデルング デア アンゲヴァンテン フォルシュング エー.ファオ. filed Critical フラウンホーファー-ゲゼルシャフト ツール フエルデルング デア アンゲヴァンテン フォルシュング エー.ファオ.
Publication of JP2020530096A publication Critical patent/JP2020530096A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6993330B2 publication Critical patent/JP6993330B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/17Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B11/272Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • G01B5/0016Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to weight
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/003Bistatic lidar systems; Multistatic lidar systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497Means for monitoring or calibrating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

本発明は、請求項1の上位概念に応じた少なくとも1つの長尺物の真直度を非接触的に決定する装置に関する。
更に、本発明は、少なくとも1つの長尺物の真直度を非接触的に決定する装置を較正する方法に関する。
この種の装置は、インターネットアドレス「https://www.lap-laser.com/de/industrie/ihre-aufgabe/messen/geradheit/STRAIGHTNESS_CHECK_fly_de_1-9_2016-03-03_mix2.pdf」から入手可能な LAP GmbH Laser Applikationen 社(リューネブルク市、ドイツ)の2017年6月7日に検索した製品説明書“STRAIGHTNESS CHECK”から既知である。少なくとも1つの長尺物(ロング製品)の真直度を非接触的に決定するこの既知の装置は複数のビーム源モジュールを使用し、これらのビーム源モジュールは、夫々、長尺物の長手方向に対する横方向に方向付けられた光スクリーンないしシート(スクリーンないしシート状の光)を測定ビームとして放射可能であり、該測定ビームは少なくとも1つの長尺物に当射可能である。更に、該ビーム源モジュールの数に対応する数のビーム検出器が設けられており、これらのビーム検出器は長尺物の長手方向に分散配置された複数の異なる当射領域において該長尺物又は各長尺物によって修正された測定ビームを、投下シャドー(Schattenwurf)の形態での検出ビームとして検出することができる。制御及び評価ユニットは、長尺物の長手方向に対する横方向への投下シャドーの夫々のずれの形態での、検出ビームから生成されたデータから、測定ビームが当射された該長尺物又は各長尺物の真直度を決定することができる。
LAP GmbH Laser Applikationen 社、"STRAIGHTNESS CHECK"、2017年6月7日検索、インターネット(URL:https://www.lap-laser.com/de/industrie/ihre-aufgabe/messen/geradheit/STRAIGHTNESS_CHECK_fly_de_1-9_2016-03-03_mix2.pdf)
本発明の課題は、少なくとも1つの長尺物の真直度の可変的、迅速かつ比較的正確な決定を可能にする冒頭に記載したタイプの装置を提供することである。
更に、本発明の課題は、そのような装置を較正する方法を提供することである。
これらの課題は、請求項1の特徴及び請求項13の特徴によって解決される。即ち、
本発明の第1の視点により、少なくとも1つの長尺物の真直度を非接触的に決定する装置が提供される。該装置は、
少なくとも1つの長尺物に当射可能な測定ビームを放射可能な少なくとも1つのビーム源モジュールと、
当該長尺物の長手方向に分散された複数の異なる当射領域において該長尺物又は少なくとも1つの長尺物によって跳ね返された測定ビームを検出ビームとして検出可能な少なくとも1つのビーム検出器と、
前記検出ビームから生成されたデータから、前記測定ビームによって当射された当該長尺物の真直度を決定することが可能な制御及び評価ユニットと
を有し、
前記ビーム源モジュール又は各ビーム源モジュールによって、スポット状の又は前記長尺物の長手方向に延在する直線状の測定ビームは、1つの測定サイクル中に該測定ビームが該長尺物又は少なくとも1つの長尺物の長手方向に対する横方向に当該長尺物上で能動的運動が可能であるよう、生成可能であり、
前記測定サイクル中に、当該長尺物によって跳ね返された測定ビームの部分は、検出ビームとして、その強度の時間推移が検出可能であり、
少なくとも1つの測定サイクル後、前記制御及び評価ユニットによって、当該長尺物の長手方向における前記能動的運動の制御を介して得られる当射領域の位置に関する位置情報から及び当該長尺物の前記検出ビームの特徴的強度値の時間的位置と基準として使用される所定の基準真直度を有する長尺物の検出ビームの特徴的強度値の時間的位置のずれから、当該長尺物の真直度を決定することが可能である。
本発明の第2の視点により、
本発明の装置の較正方法が提供される。該方法は、以下のステップ:
・真直度が未知の長尺物を支持体ユニットに挿置すること、
・1つの測定サイクルを実行すること、
・前記長尺物をその長手軸の周りで少なくとも一回回転させ、そして、更なる測定サイクルを実行すること、及び、
・複数の測定サイクルからの前記検出ビームの特徴的強度値からの有意なデータを、基準真直度のための基準値として、決定すること、
を含む。
真直度を決定するための本発明の装置では、該長尺物又は少なくとも1つの長尺物の長手方向に対する横方向において測定ビームの能動的(aktiv)運動が行われる。この能動的運動の制御を介して得られる当射領域(複数)に対する位置情報(複数)と当射領域(複数)に由来する検出ビームの特徴的強度値(複数)とから、真直度を迅速かつ比較的正確に、及び、長手方向に対する横方向において測定ビームの横移動速度が夫々異なる場合には可変的にも、決定することができる。
本発明の方法によって、この関連において、長尺物の真直度の正確な知見なしに、複数の測定サイクルを介して、検出ビームの特徴的強度値からの有意な(顕著な)データ(signifikanten Daten)に基づいて基準真直度のための基準値を決定することが可能になる。
本発明の更なる好都合な形態は従属請求項の対象である。
これらの形態は以下に概略的に示す利点を有する。
請求項2又は請求項3に応じ特徴的強度値(複数)の選択により、真直度の決定の際に、比較的大きな精度が得られる。
請求項4又は請求項5に応じ測定ビームの運動と直接的に関係する出発位置(Ausgangsgrundlage)の選択により、当射領域の空間的位置を決定する際に、比較的大きな精度も得られる。
請求項6に応じ測定ビームを紫外ビーム、可視ビーム又は赤外ビームとして選択することにより、コスト的に比較的好都合でありかつに一般的な企業において支配(制御)可能な構造が得られる。
長手方向においても測定ビームを運動可能にするビーム源モジュールを有する請求項7に応じた方法によって、長手方向における長尺物の能動的運動が比較的小さい場合にも、該長尺物の真直度を決定することができる。
請求項8に応じた装置は、位置情報を得るために測定技術的により単純な構成に特徴を有する。
請求項9又は請求項10に応じた装置によって、当該(関係:betreffend)長尺物の真直度の比較的迅速な決定が達成される。
請求項11に応じた装置では、静置の長尺物の場合、真直度のずれ(直線からのずれ)を2次元で決定することができる。
請求項12に応じた装置では、一方では、当該(関係)長尺物の1つのサイドにのみビーム源モジュールを設ける場合でも、2つの方向における真直度のずれを決定(改善)することができ、更に、横方向において互いに対し離隔配置されるビーム源モジュールを設ける場合、その上、真直度決定の精度を改善することができる。
請求項14又は請求項15に応じて有意の(顕著な:signifikant)データを選択することにより、基準真直度の統計的にロバスト性の(ないし強靭性の:robust)決定(Festlegen)を可能にする。
以下に、本発明の好ましい態様を付記する。
(態様1)少なくとも1つの長尺物の真直度を非接触的に決定する装置。
該装置は、
少なくとも1つの長尺物に当射可能な測定ビームを放射可能な少なくとも1つのビーム源モジュールと、
当該長尺物の長手方向に分散された複数の異なる当射領域において該長尺物又は少なくとも1つの長尺物によって修正された測定ビームを検出ビームとして検出可能な少なくとも1つのビーム検出器と、
前記検出ビームから生成されたデータから、前記測定ビームによって当射された当該長尺物の真直度を決定することが可能な制御及び評価ユニットと
を有する。
前記ビーム源モジュール又は各ビーム源モジュールによって、スポット状の又は前記長尺物の長手方向に延在する直線状の測定ビームは、1つの測定サイクル中に該測定ビームが該長尺物又は少なくとも1つの長尺物の長手方向に対する横方向に当該長尺物上を移動可能であるよう、生成可能である。
前記測定サイクル中に、当該長尺物によって跳ね返された測定ビームの部分は、検出ビームとして、その強度の時間推移が検出可能である。
少なくとも1つの測定サイクル後、前記制御及び評価ユニットによって、長手方向における当射領域の位置に関する位置情報から及び前記検出ビームの特徴的強度値から、当該長尺物の真直度を決定することが可能である。
(態様2)上記態様1の装置において、前記特徴的強度値は、最大強度を含むことが好ましい。
(態様3)上記態様1又は2の装置において、前記特徴的強度値は、強度分布の側縁部における有意な強度値を含むことが好ましい。
(態様4)上記態様1~3の何れかの装置において、前記位置情報は、前記測定ビームの運動時の既知の長手方向速度及び横方向速度に基づくことが好ましい。
(態様5)上記態様1~3の何れかの装置において、前記位置情報は、前記測定ビームの運動時の方向情報に基づくことが好ましい。
(態様6)上記態様1~5の何れかの装置において、前記測定ビームは、紫外ビーム、可視ビーム又は赤外ビームであることが好ましい。
(態様7)上記態様1~6の何れかの装置において、前記ビーム源モジュール又は少なくとも1つのビーム源モジュールは、当該長尺物の長手方向においても所定の測定部分にわたって、2次元の走査軌道に沿ってスポット状測定ビームを運動させるよう、構成されていることが好ましい。
(態様8)上記態様7の装置において、前記走査軌道は、長手方向において方向反転することなく、前記所定の測定部分にわたって延伸していることが好ましい。
(態様9)上記態様1~8の何れかの装置において、当該長尺物の長手方向において相互に離隔して配置された少なくとも2つのビーム検出器が設けられていることが好ましい。
(態様10)上記態様1~9の何れかの装置において、当該長尺物の長手方向において相互に離隔して配置された少なくとも2つのビーム源モジュールが設けられていることが好ましい。
(態様11)上記態様1~10の何れかの装置において、当該長尺物の横方向において相互に離隔して配置された少なくとも2つのビーム源モジュールが設けられていることが好ましい。
(態様12)上記態様1~11の何れかの装置において、当該長尺物をその長手軸の周りで回転可能に支持する支持体ユニットが設けられていることが好ましい。
(態様13)上記態様1~12の何れかの装置の較正方法。該方法は、以下のステップ:
・真直度が未知の長尺物を支持体ユニットに挿置すること、
・1つの測定サイクルを実行すること、
・前記長尺物をその長手軸の周りで少なくとも一回回転させ、そして、更なる測定サイクルを実行すること、及び、
・複数の測定サイクルからの前記検出ビームの特徴的強度値からの有意なデータを、基準真直度のための基準値として、決定すること、
を含む。
(態様14)上記態様13の方法において、前記有意なデータは、特徴的強度値の中央値を含むことが好ましい。
(態様15)上記態様13又は14の方法において、前記有意なデータは、特徴的強度値の平均値(Mittelwerte)を含むことが好ましい。
本発明の更なる好都合な形態及び利点は、図面を参照した実施例についての以下の説明から明らかになる。
なお、特許請求の範囲に付した図面参照符号は専ら本発明の理解を助けるためのものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図したものではない。
ビーム源モジュールと、ビーム検出器と、制御及び評価ユニットと、丸い横断面を有するブランクスチールロッドとしての長尺物とを備えた本発明に応じた装置の一実施例の模式図。 図1の実施例の平面図。 図1の実施例の正面図。 円形横断面を有する長尺物で跳ね返された(反射ないし反跳された:rueckgeworfen)検出ビームの強度の等値線及びビーム検出器のアパーチャの軌跡(Pfad)の説明図。 未知の真直度を有する長尺物の当射領域及び基準真直度を有する長尺物の当射領域から夫々跳ね返された検出ビームの強度の時間推移(変化)の一例。 長尺物の長手方向及び/又は横方向において互いに対し離隔配置され、(照射領域が)スポット状の測定ビームを生成するよう調整(構成)された2つのビーム源モジュールと、長尺物の長手方向に延伸しかつ横方向においてこれらのビーム源モジュールの間の中間に配置され、複数のビーム受信器を有するビーム検出器とを有する本発明に応じた装置の更なる一実施例の模式的斜視図。なお、これらのビーム源モジュールは長手方向において長尺物を連続的に走査するよう調整(構成)されている。 図6の実施例に類似するが、横方向においてステップ状に(矩形波状に)走査を行う1つのビーム源モジュールを備えて構成された本発明に応じた装置の更なる一実施例の模式的斜視図。 図6の実施例に類似するが、測定ビームが長手方向において直線状に整列されるよう構成された本発明に応じた装置の更なる一実施例の模式的斜視図。 本発明に応じた装置の一実施例の堅固な支持体ユニットの点状支持体の一例の端面図。 本発明に応じた装置の一実施例の支持体ユニットの縦長(長い)支持体の一例の斜視図。 本発明に応じた装置の一実施例の支持体ユニットの2つの回転可能ローラによって構成された回転支持体の一例の正面図。 図1に相当する、本発明に応じた装置の更なる一実施例。但し、長尺物は非丸型断面の一例として6角形断面を有する。 図12に応じた非丸型かつ正確には直線的でない長尺物の、2つのエッジの両側に位置する3つの平面から跳ね返された検出ビームの強度推移の一例。 本発明に応じた装置の制御及び評価ユニットの例示的構造のブロック図。
図1は、(検査)対象物としての長尺物(ロング製品)の真直度を決定するための本発明に応じた装置の一実施例を模式的に側面図で示す。なお、長尺物の長手方向における伸長(長さ)は、該長手方向に対し直角をなす方向、即ち横方向ないし半径方向における伸長(長さ)よりも本質的に(遥かに)より大きい。長尺物は、図1では、円形横断面を有するブランクスチールロッド103として構成されている。図1に応じた実施例はビーム源モジュールとしてレーザスキャナ106を使用する(備える)。このレーザスキャナ106は、有利には紫外、可視又は赤外スペクトル領域のスポット状の測定ビーム109を生成することができ、該測定ビーム109をブランクスチールロッド103の長手方向に対する横方向に所定の横方向速度で運動させることができる。
レーザスキャナ106は制御及び評価ユニット112に接続されており、該ユニットは、とりわけ、ブランクスチールロッド103の横方向における測定ビーム109の運動の横方向速度に影響を及ぼす(制御する)ことができる。
ブランクスチールロッド103の比較的高反射性の表面にスポット状の測定ビーム109を当射する場合、測定ビーム109の強度の一部は、この実施例では比較的小面積の当射領域115から、検出ビーム118として、この場合反射的な態様で跳ね返される。延出ビームの強度の時間推移(変化)は、ビーム検出モジュールとしての比較的大きな開口角を有する単一体の(einzellig)ビーム検出器121によって検出されることができる。
ビーム検出器121は同様に制御及び評価ユニット112に接続されており、該ユニットに(1つの)測定サイクル中における検出ビーム118の強度の時間的推移を供給する。これ(測定サイクル)は、レーザスキャナ106に指向されたブランクスチールロッド103の表面を横方向に完全に掃引することによって形成されている。
図2は図1の実施例を模式的に平面図で示す。図2から明らかなとおり、ビーム検出器121はブランクスチールロッド103の長手方向において当射領域(複数)115から離隔されて配置されている。
図3は図1の実施例を端面図で示す。この場合、ブランクスチールロッド103は第1横断面領域303と第2横断面領域306とによって記載されているが、これらの領域は理想的な真直度(直線)からのブランクスチールロッド103のずれのために互いに対しずらされて(記載されて)いる。
かくして、ブランクスチールロッド103の横方向において互いに対し離隔して位置する第1横断面領域303の当射領域115と第2横断面領域306の当射領域115’は、レーザスキャナ106及びビーム検出器121に対し互いに異なる距離を有し、このため、ビーム検出器121に当射(入射)する(検出ビームの)強度の時間推移は互いに異なるものになる。
図4は、円形横断面を有するブランクスチールロッド103によって跳ね返された測定ビーム109の強度の同じ強度を連ねた複数の等値線(Isolinien)403と、例示的に最大強度の領域に示された当射領域115を有するビーム検出器121の典型的なアパーチャ軌跡(Aperturpfad)406の説明図である。
図4の記載から分かることは、(1つの)測定サイクル中に、ビーム検出器121によって検出される検出ビーム118の強度の時間推移は最大値(極大値)を有し、該最大値の時間的位置は、理想的に直線状の長尺物(この例ではブランクスチールロッド103)の基準位置に対し相対的な当射領域115の距離に依存することである。
図5は、その真直度が決定されるべきブランクスチールロッド103の当射領域115及び基準として使用される基準真直度を有するブランクスチールロッド(基準真直度は更に以下において詳細に説明するように好ましくは本発明に応じて決定される)の当射領域115’に夫々時点t及びtにおいて当射した場合における、横軸506にプロットされた時間tに依存する(の関数としての)縦軸503にプロットされた検出ビーム118の強度Iの時間推移を模式図で示す。なお、測定されるべきブランクスチールロッド103の当射領域115は基準として使用されるブランクスチールロッドの当射領域115’に対し空間的にずれている。かくして、この実施例では、ビーム検出器121によって検出されかつ特徴的強度値として評価される(両者の)最大強度は、時間Δt=t-tだけ互いに対しずれている。
この時間Δtから、例えば、長手方向における当射領域115に関する適切に獲得された位置情報と共に、測定ビーム109の横方向速度及びレーザスキャナ106とビーム検出器121との互いに対する相対的空間的位置を知ることで、基準真直度に対する長さ単位当たりの理想的な真直度からの半径方向の長さずれ(Laengenabweichung)の形での当該(関係)長尺物の真直度を決定することができる。
最大強度に対して代替的に又は補完的に、図5に記載された強度分布の側縁部(フランク部ないし急峻変化部:Flanken)に位置する有意(顕著)な強度値も、特徴的強度値として考慮に入れることができる。
この場合、真直度を決定する際の精度は、必要に応じ、例えば以下のように、調節することができる。即ち、比較的大きな精度のためには、測定ビーム109は、比較的緩慢に、これに応じて比較的長い測定サイクルで動かされ、これに対し、より不正確ではあるがより迅速な測定のためには、測定ビーム109は、(1つの)測定サイクル中、比較的迅速に動かされる。
図6は、本発明に応じた装置の更なる一実施例を模式図で示す。なお、図1~図5を用いて説明した実施例と図6に応じた実施例とにおいて互いに対応する要素には同じ図面参照符号を付記し、更に、一部については繰り返しては詳細に説明されていない(が共通する)。図6に応じた実施例では、ビーム源モジュールの2つのレーザスキャナ106が備えられており、これらは、長手方向においても横方向においても、支持体ユニット(Auflagereinheit)の複数の点状支持体(載置台:Auflagern)603に支持された長尺物の一例としてのブランクスチールロッド103に関係して配置されている。両者のビームスキャナ106によって、曲線状に(正弦波状に)蛇行する走査軌道(軌跡)606によって例示されているように、測定ビーム109は、好都合なことに長手方向における方向反転を要することなく、夫々の測定部分にわたって、何れにせよ予め設定可能かつ再現可能な態様で、ブランクスチールロッド103の長手方向において、更にブランクスチールロッド103の横方向においても好都合なことに規則的な態様で振動的に、運動することができる。
ブランクスチールロッド103の長手方向における当射領域115の位置に関する位置情報は、とりわけ長手方向及び横方向において連続的なスキャン状の運動の場合、夫々基準時点に関する長手方向速度及び横方向速度から、又は、測定ビーム109の方向から直接的に、決定されることができる。
ブランクスチールロッド103の横方向において、この場合好ましくは2つのレーザスキャナ106間の中間において、図6に応じた実施例は、ブランクスチールロッド103の長手方向に配向され(揃えられ)かつ複数のビーム検出器121が装着された受信器フレーム(Empfaengerleiste)609を備えたビーム検出モジュール609を有する。なお、これらのビーム検出器121はブランクスチールロッド103の長手方向において好都合には相互に均一な間隔をなして配されている。有利には、図6に応じた実施例の場合、2つのレーザスキャナ106は、ブランクスチールロッド103の横方向において、それらの測定ビーム109が互いに対し直角をなして配向されるよう、配置されている。
図6に応じた実施例では、ブランクスチールロッド103の変形、従って理想的な真直(度)からのずれは、比較的に(verhaeltnismaessig)2つの次元において決定されることができる。
図7は、本発明に応じた装置の更なる一実施例を示す。なお、図1~図6を用いて説明した実施例と図7に応じた実施例とにおいて互いに対応する要素には同じ図面参照符号を付記し、更に、一部については繰り返しては詳細に説明されていない。図7に応じた実施例における支持体ユニットは、複数の回転可能な支持体703を備えて構成されており、これらの支持体においてないしこれらの支持体によって、挿置された(載置ないし装着ないしセットされた)ブランクスチールロッド103は、好ましくは少なくとも90°の角度領域にわたって、真直度を決定する場合の最高の精度のためには360°に至るまで、回転することができる。図7に応じた実施例の場合、ビーム源モジュールは、1つのレーザスキャナ106を備えて構成されている。このレーザスキャナ106は、長尺物の一例としてのブランクスチールロッド103の長手方向にステップ状に(矩形波状に:schrittweise)運動し、かくして、この場合、矩形(波)状に(ジグザグ)蛇行する走査軌道(軌跡)706が得られるよう、構成されている。
図7に応じた実施例は、長尺物のその長手軸の周りでの回転(可能性)と比較的費用がかからない光学的構造、及び、比較的大きな精度による矩形(波)状に蛇行する走査軌道(軌跡)706、を有することを特徴としている。
図8は、本発明に応じた装置の更なる一実施例を模式図で示す。なお、図1~図7を用いて説明した実施例と図8に応じた実施例とにおいて互いに対応する要素には同じ図面参照符号を付記し、更に、一部については繰り返しては詳細に説明されていない。図6を用いて説明した実施例とは異なり、レーザスキャナ106は、例えばシリンダレンズとして構成されたビーム成形光学系を有し、かくして、長尺物の例としてのブランクスチールロッド103の長手方向に延在する(拡開ないし拡散する)直線状の測定ビーム803を生成することができ、該測定ビーム803は、(1つの)測定サイクル中、当該(関係)長尺物の長手方向に対する横方向に所定の横方向速度で運動することができる。かくして、長尺物の或る(1つの)長さ部分は、(1つの)測定サイクル中、ビーム検出モジュールの複数のビーム検出器121によって同時に測定されることができ、その結果から真直度を決定することができる。
図9~図11は、本発明に応じた装置のための支持体ユニットの種々の形態を模式的に示す。
図9は、挿置された(セットされた)ブランクスチールロッド103の長手方向において比較的短く構成された複数のアングル(L字型)ガイドレール部分(Winkelschienenstuecken)903を有する支持体ユニットの一例を端面図で示す。この支持体ユニットは、ブランクスチールロッド103を、有利には等間隔をなす支持位置(複数)において、静的に支持し、かくして、支持体間において重力によって引き起こされるブランクスチールロッド103の撓みを、計算(Herausrechnen)によって比較的簡単に補償することができる。
図10は、長いアングル(L字型)ガイドレール1003を有する支持体ユニットの一例の一部分を斜視図で示す。これによって、挿置された(セットされた)ブランクスチールロッド103の重力によって引き起こされる撓みは妨げられ、このため、重力の影響を補償するための相応の計算の実行を回避することができる。
図11は、本発明に応じた装置の支持体ユニットの一例を端面図で示す。この支持体ユニットは、横方向に直接して並置された回転可能なローラ1103を有し、これらのローラを例えば時計方向に回転することにより、長尺物の例としての載置されたブランクスチールロッド103を反時計回りに回転することができ、かくして、ブランクスチールロッド103を異なるサイドから測定ビーム109、803を当射することができる。
図12は、図1に対応して構成された本発明に応じた装置の一実施例を模式図で示す。但し、図1とは異なり、長尺物は、非丸型横断面の例として6角形横断面を有するブランクスチールロッド103である。エッジ1203とエッジ1203の間には平坦な(平面状の)外周面(複数)1206があるため、(1つの)測定サイクル中に検出ビーム118の強度が最大となる複数の当射領域115が生成されるが、これらは、理想的な真直度からのずれに対して時間的に明確に区別可能である。
図13は、図12に応じた実施例において、6角形ブランクスチールロッド103が理想的な真直度(直線性)からずれている場合にビーム検出器121によって検出される測定ビーム109の強度の時間的推移(時間変化)を図5に類似するグラフを示す。図13から分かることは、6角形ブランクスチールロッド103の実際の真直度の理想的な真直度からのΔt(これは隣り合うエッジ1203間についての時間間隔tとt’(t’-t)ないしtとt’ (t’-t)よりも小さい)のずれによって、6角形ブランクスチールロッドの真直度を一意的に決定できることである。
図14は、本発明に応じた装置の一実施例のための制御及び評価装置112の典型的一例の構造を比較的大幅に単純化したブロック図で示す。制御及び評価装置112は中央モジュール1403を有する。中央モジュール1403には、入力モジュール1406の測定パラメータ及び上記ビーム検出器121又は各ビーム検出器121に後置されたアナログ/デジタル変換器(A/D変換器)1409からの(測定)パラメータが入力可能である。中央モジュール1403によって、更に、上記レーザスキャナ106又は各レーザスキャナ106の制御のためのデジタル/アナログ変換器(D/A変換器)1412及びブランクスチールロッド103を回転(回動)するためのモータ制御モジュール1415を制御することができる。最後に、制御/評価モジュールは、例えば良/不良の表示、許容可能(合格)/クリティカル(当落線上)/許容不能(不合格)の表示又は正確な真直度の値の表示の形での真直度の評価されたデータを表示するための出力モジュール1418を有する。
既述の実施例を用いて例示的に説明したような本発明に応じた装置を較正するための本発明に応じた方法の一実施例では、例えばブランクスチールロッド103としての未知の真直度を有する長尺物が支持体ユニットに挿置され(セットされ)、1つの測定サイクルが横方向における測定ビーム109の運動によって又は長手軸の周りでの長尺物の回転(回動)によって実行され、次いで、少なくとも1つの更なる測定サイクルが実行される。次に、有意(顕著)なデータ(signifikante Daten)として、例えば検出ビーム118の最大強度の位置のような特徴的強度(複数)からの中央値又は平均値が、基準真直度の基準値のために決定される。この基準真直度は、次いで、更なる長尺物の真直度を決定するための基準として使用される。
長尺物の真直度を決定する際に予め設定された精度を達成するための本発明に応じた方法の効率的な実行のために、真直度が未知の長尺物を回転(回動)するステップ及び測定サイクルの実行は、有意(顕著)なデータのばらつき(Streuung)が予め設定された最大閾値を下回るまで繰り返されると好都合である。これによって、本装置は、後に長尺物の真直度を決定することができるよう精密に較正される。このことは、とりわけ真直度に対する要求が夫々異なる(長尺物の)装着(Chargen)を(その都度)切換えて行う場合、好都合である。

Claims (15)

  1. 少なくとも1つの長尺物(103)の真直度を非接触的に決定する装置であって、
    該装置は、
    少なくとも1つの長尺物(103)に当射可能な測定ビーム(109、803)を放射可能な少なくとも1つのビーム源モジュール(106)と、
    当該長尺物(103)の長手方向に分散された複数の異なる当射領域(115)において該長尺物(103)又は少なくとも1つの長尺物(103)によって跳ね返された測定ビーム(109、803)を検出ビーム(118)として検出可能な少なくとも1つのビーム検出器(121)と、
    前記検出ビームから生成されたデータから、前記測定ビーム(109、803)によって当射された当該長尺物(103)の真直度を決定することが可能な制御及び評価ユニット(112)と
    を有し、
    前記ビーム源モジュール(106)又は各ビーム源モジュール(106)によって、スポット状の又は前記長尺物(103)の長手方向に延在する直線状の測定ビーム(109、803)は、1つの測定サイクル中に該測定ビーム(109、803)が該長尺物(103)又は少なくとも1つの長尺物(103)の長手方向に対する横方向に当該長尺物(103)上で能動的運動が可能であるよう、生成可能であり、
    前記測定サイクル中に、当該長尺物(103)によって跳ね返された測定ビーム(109、803)の部分は、検出ビーム(118)として、その強度の時間推移が検出可能であり、
    少なくとも1つの測定サイクル後、前記制御及び評価ユニット(112)によって、当該長尺物(103)の長手方向における前記能動的運動の制御を介して得られる当射領域(115)の位置に関する位置情報から及び当該長尺物(103)の前記検出ビーム(118)の特徴的強度値の時間的位置(t )と基準として使用される所定の基準真直度を有する長尺物の検出ビーム(118)の特徴的強度値の時間的位置(t )のずれ(Δt)から、当該長尺物(103)の真直度を決定することが可能である、
    装置。

  2. 請求項1に記載の装置であって、
    前記特徴的強度値は、最大強度を含む、
    装置。
  3. 請求項1又は2に記載の装置であって、
    前記特徴的強度値は、強度分布の側縁部における有意な強度値を含む、
    装置。
  4. 請求項1~3の何れかに記載の装置であって、
    前記位置情報は、前記測定ビーム(109、803)の運動時の既知の長手方向速度及び横方向速度に基づく、
    装置。
  5. 請求項1~3の何れかに記載の装置であって、
    前記位置情報は、前記測定ビーム(109、803)の運動時の方向情報に基づく、
    装置。
  6. 請求項1~5の何れかに記載の装置であって、
    前記測定ビーム(109、803)は、紫外ビーム、可視ビーム又は赤外ビームである、
    装置。
  7. 請求項1~6の何れかに記載の装置であって、
    前記ビーム源モジュール(106)又は少なくとも1つのビーム源モジュール(106)は、当該長尺物(103)の長手方向においても所定の測定部分にわたって、2次元の走査軌道(606、706)に沿ってスポット状測定ビーム(109)を運動させるよう、構成されている、
    装置。
  8. 請求項7に記載の装置であって、
    前記走査軌道(706)は、長手方向において方向反転することなく、前記所定の測定部分にわたって延伸している、
    装置。
  9. 請求項1~8の何れかに記載の装置であって、
    当該長尺物(103)の長手方向において相互に離隔して配置された少なくとも2つのビーム検出器(121)が設けられている、
    装置。
  10. 請求項1~9の何れかに記載の装置であって、
    当該長尺物(103)の長手方向において相互に離隔して配置された少なくとも2つのビーム源モジュール(106)が設けられている、
    装置。
  11. 請求項1~10の何れかに記載の装置であって、
    当該長尺物(103)の横方向において相互に離隔して配置された少なくとも2つのビーム源モジュール(106)が設けられている、
    装置。
  12. 請求項1~11の何れかに記載の装置であって、
    当該長尺物(103)をその長手軸の周りで回転可能に支持する支持体ユニット(703)が設けられている、
    装置。
  13. 請求項1~12の何れかに記載の装置の較正方法であって、以下のステップ:
    ・真直度が未知の長尺物(103)を支持体ユニット(603、703)に挿置すること、
    ・1つの測定サイクルを実行すること、
    ・前記長尺物(103)をその長手軸の周りで少なくとも一回回転させ、そして、更なる測定サイクルを実行すること、及び、
    ・複数の測定サイクルからの前記検出ビーム(118)の特徴的強度値からの有意なデータを、基準真直度のための基準値として、決定すること、
    を含む、
    方法。
  14. 請求項13に記載の方法であって、
    前記有意なデータは、特徴的強度値の中央値を含む、
    方法。
  15. 請求項13又は14に記載の方法であって、
    前記有意なデータは、特徴的強度値の平均値(Mittelwerte)を含む、
    方法。
JP2018524405A 2017-06-30 2017-06-30 少なくとも1つの長尺物の真直度の非接触的決定装置及び該装置の較正方法 Active JP6993330B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2017/066339 WO2019001738A1 (de) 2017-06-30 2017-06-30 Vorrichtung zum berührungsfreien bestimmen der geradheit wenigstens eines langprodukts und verfahren zum kalibrieren einer derartigen vorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020530096A JP2020530096A (ja) 2020-10-15
JP6993330B2 true JP6993330B2 (ja) 2022-01-13

Family

ID=59313216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018524405A Active JP6993330B2 (ja) 2017-06-30 2017-06-30 少なくとも1つの長尺物の真直度の非接触的決定装置及び該装置の較正方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11163072B2 (ja)
EP (1) EP3443378B1 (ja)
JP (1) JP6993330B2 (ja)
ES (1) ES2856333T3 (ja)
PL (1) PL3443378T3 (ja)
WO (1) WO2019001738A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115406544B (zh) * 2022-11-01 2023-03-14 四川省药品检验研究院(四川省医疗器械检测中心) 一种激光定位光源的定位线直线度测量方法、装置及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19741730A1 (de) 1997-09-22 1999-04-01 Sick Ag Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Oberflächenkontur von Meßobjekten
US20140168414A1 (en) 2012-12-19 2014-06-19 Tenaris Connections Limited Straightness Measurements of Linear Stock Material
EP3093611A2 (en) 2015-05-15 2016-11-16 Q-TECH S.r.l. Measuring method and device to measure the straightness error of bars and pipes

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH609149A5 (ja) * 1975-10-23 1979-02-15 Heidenhain Gmbh Dr Johannes
US4201476A (en) * 1978-01-05 1980-05-06 The Austin Company Laser dimension gauge
JPS61128112A (ja) * 1984-11-27 1986-06-16 Mitsubishi Rayon Co Ltd 管、棒状物の真直度測定方法
EP0309611A1 (en) 1987-10-02 1989-04-05 Bell Technology Associates Method and apparatus for controlling spray and splash caused by a vehicle while reducing the drag of the vehicle
JP3186876B2 (ja) * 1993-01-12 2001-07-11 株式会社東芝 表面形状測定装置
DE10195052B3 (de) * 2000-01-25 2015-06-18 Zygo Corp. Verfahren und Einrichtungen zur Bestimmung einer geometrischen Eigenschaft eines Versuchsgegenstands sowie optisches Profilmesssystem
US7110910B1 (en) * 2005-06-13 2006-09-19 The Timken Company Method and apparatus for determining the straightness of tubes and bars
DE102008038174A1 (de) * 2008-08-18 2010-02-25 Prüftechnik Dieter Busch AG Vorrichtung und Verfahren zur zerstörungs- und berührungsfreien Erfassung von Fehlern in einem Prüfling
KR101050050B1 (ko) * 2009-12-31 2011-07-19 유진인스텍 주식회사 로드의 결함검출장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19741730A1 (de) 1997-09-22 1999-04-01 Sick Ag Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Oberflächenkontur von Meßobjekten
US20140168414A1 (en) 2012-12-19 2014-06-19 Tenaris Connections Limited Straightness Measurements of Linear Stock Material
EP3093611A2 (en) 2015-05-15 2016-11-16 Q-TECH S.r.l. Measuring method and device to measure the straightness error of bars and pipes

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020530096A (ja) 2020-10-15
EP3443378B1 (de) 2020-12-02
ES2856333T3 (es) 2021-09-27
PL3443378T3 (pl) 2021-06-14
EP3443378A1 (de) 2019-02-20
US20210173098A1 (en) 2021-06-10
WO2019001738A1 (de) 2019-01-03
US11163072B2 (en) 2021-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3093611B1 (en) Measuring method and device to measure the straightness error of bars and pipes
US6441905B1 (en) Sheet thickness and swell measurement method and apparatus therefor
JP7117189B2 (ja) 光学式変位計
JP5707041B2 (ja) 厚さ測定のための方法及び装置
JP2002323561A (ja) 距離プロフィール定量装置
JP6993330B2 (ja) 少なくとも1つの長尺物の真直度の非接触的決定装置及び該装置の較正方法
KR20100127457A (ko) 적외선 스캔 방식의 터치스크린 장치
JP2017191013A (ja) 肉厚測定装置、肉厚評価装置、肉厚測定方法及び肉厚評価方法
JP2014044127A (ja) 中央位置検出装置、プログラム、記録媒体、及び方法
US6480802B1 (en) Method for determining the flatness of a material strip
US4227812A (en) Method of determining a dimension of an article
US20150055144A1 (en) High-resolution imaging and processing method and system for determining a geometric dimension of a part
JPH04160351A (ja) ガンマ又はx線によるテスト対象物検査装置
US4982102A (en) Apparatus for detecting three-dimensional configuration of object employing optical cutting method
JP6839335B2 (ja) 光走査装置
JP2017032297A (ja) 測定台および表面形状測定装置
JPH06167327A (ja) キャンバ測定方法
KR101255194B1 (ko) 거리측정방법 및 장치
JP5023382B2 (ja) 周辺監視装置
JP2020027054A (ja) 光学式変位計
CN110476080A (zh) 用于对扫描角进行扫描并且用于分析处理探测器的激光雷达设备和方法
US11359910B2 (en) Inspection method, correction method, and inspection device
JP3806769B2 (ja) 位置計測装置
JP7508062B2 (ja) 塗装装置
JP2002122419A (ja) 平坦度測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180615

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200605

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200605

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210531

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210608

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210824

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211116

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6993330

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150