NO790271L

NO790271L - TRANSDUCER FOR DIMENSION MEASUREMENT.

Info

Publication number: NO790271L
Application number: NO790271A
Authority: NO
Inventors: Robert Georg Berntsen
Original assignee: Tomra Systems As
Priority date: 1979-01-26
Filing date: 1979-01-26
Publication date: 1980-07-29

Abstract

Tr. ansducer for dimens jonsmåling .Tr. ansducer for dimension ion measurement.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en transducer for dimensjonsmåling ved hjelp av ultralyd, slik det fremgår av ingressen av etterfølgende patentkrav. The present invention relates to a transducer for dimension measurement using ultrasound, as is evident from the preamble of subsequent patent claims.

Den foreliggende transducer vil særlig egne seg til den slags dimensjonsmåling som er angitt i norsk patentsøknad nr. The present transducer will be particularly suitable for the kind of dimensional measurement stated in Norwegian patent application no.

men også for andre formål hvor det er behov for et smalt fortrinnsvis rotasjonssymmetrisk strålingsdiagram. but also for other purposes where there is a need for a narrow preferably rotationally symmetric radiation diagram.

Det er fra tidligere kjent en rekke fremgangsmåter og anordninger for dimensjonsmåling, især for deteksjon av uregelmessigheter og sprekker i gjenstander samt for måling av veggtykkelser av hule rør eller lignende. Slike anordninger er kjent bl.a. A number of methods and devices for dimensional measurement are known from the past, especially for detecting irregularities and cracks in objects as well as for measuring wall thicknesses of hollow pipes or the like. Such devices are known i.a.

fra US-patent 3 228 233 og tysk Offenlegungsschrift 2 363 356. De der nevnte anordninger er konstruert særskilt med tanke på tverrsnittet av det objekt de skal måle, og de elektroakustiske transducere er derfor fortrinnsvis anordnet radialt relativt gjenstandens senterlinje. from US patent 3 228 233 and German Offenlegungsschrift 2 363 356. The devices mentioned there are designed specifically with regard to the cross-section of the object they are to measure, and the electroacoustic transducers are therefore preferably arranged radially relative to the center line of the object.

Fra britisk patent 1 226 987 er det kjent en anordning for av-standsmåling eller et såkalt ultralyd-micrometer. Dets anvendelse ved dimensjonsmåling er imidlertid meget begrenset på grunn av den nøyaktige fokusering som må finne sted. From British patent 1 226 987 a device for distance measurement or a so-called ultrasonic micrometer is known. However, its use in dimensional measurement is very limited due to the precise focusing that must take place.

Britisk patent 1 391 903 vedrører et ultralydavsøknings-British patent 1 391 903 relates to an ultrasonic scanning

apparat til dannelse av et todimensjonalt "bilde" for medisinsk bruk. Det kjente apparat har sin ultralyd ført i en stort sett spiralformet bane for å tilveiebringe størst mulig kontinuerlig og jevn avsøkning. apparatus for forming a two-dimensional "image" for medical use. The known device has its ultrasound guided in a largely spiral-shaped path to provide the greatest possible continuous and even scanning.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe en ultralydtransducer som er enkel og rimelig å fremstille, som oppviser et smalt, rotasjonssymmetrisk strålingsdiagram og som egner seg f.eks. ved tredimensjonal måling av gjenstander særlig væskebeholdere slik som f.eks. flasker med eller uten inn-hold. The present invention aims to provide an ultrasound transducer which is simple and inexpensive to manufacture, which exhibits a narrow, rotationally symmetric radiation pattern and which is suitable for e.g. for three-dimensional measurement of objects, especially liquid containers such as e.g. bottles with or without contents.

De ved den foreliggende transducer kjennetegnende trekk vil fremgå av de etterfølgende patentkrav samt av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser en elektroakustisk transducer ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser strålingsdiagrammet for den elektroakustiske transduceren ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 viser et eksempel på en praktisk anvendelse av transduceren ifølge oppfinnelsen i forbindelse med tredimensjonal dimensjonsmåling. The characteristic features of the present transducer will be apparent from the subsequent patent claims as well as from the subsequent description with reference to the drawings. Fig. 1 shows an electroacoustic transducer according to the invention. Fig. 2 shows the radiation diagram for the electroacoustic transducer according to the invention. Fig. 3 shows an example of a practical application of the transducer according to the invention in connection with three-dimensional dimension measurement.

I fig. 1 er vist en ultralyd transducer bestående av en rørformet piezo-elektrisk omformer/svinger 1. Omformeren 1 er montert i et hus 3 som er i alt vesentlig sylindrisk og forsynt med et strålingsreflektorparti 2 som er traktformet og rotasjonssymmetrisk med en åpningsvinkel relativt senterlinjen gjennom omformeren 1. Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er vinkelen lik 45°. Strømtilførsel til omformeren 1 skjer via ledninger 4. In fig. 1 shows an ultrasound transducer consisting of a tubular piezoelectric transducer/transducer 1. The transducer 1 is mounted in a housing 3 which is essentially cylindrical and provided with a radiation reflector part 2 which is funnel-shaped and rotationally symmetrical with an opening angle relative to the center line through the transducer 1. According to a preferred embodiment of the invention, the angle is equal to 45°. Power is supplied to the converter 1 via cables 4.

Den viste utformning av transduceren gir et meget gunstig strålingsdiagram, hvilket fremgår av fig. 2 samt av nedenstående tabell I. The shown design of the transducer provides a very favorable radiation diagram, which can be seen from fig. 2 as well as from table I below.

Bølgelengdeområdet for de utsendte ultralydsignaler ligger eksempelvis i området = 1,1 - 1,4 mm. Det vil således naturlig nok oppnås en meget god måleoppløsning. The wavelength range for the transmitted ultrasound signals lies, for example, in the range = 1.1 - 1.4 mm. A very good measurement resolution will thus naturally be achieved.

Som det fremgår av fig. 2 er strålingsdiagrammet smalt og stort sett rotasjonssymmetrisk. As can be seen from fig. 2, the radiation pattern is narrow and largely rotationally symmetric.

I fig. 3 er det vist, kun som eksempel, tre transducere 1, 1', 1" med strålingsreflektoren vendende nedad. De nevnte transducere kan gis en frem- og tilbakegående, synkronisert bevegelse slik at den utsendte stråle fra hver av transducerne teller et respektivt om-råde I, II og III. De kunne selvsagt også vært stasjonære. I det viste eksempel, som ikke på noen måte er begrensende for oppfinnelsens anvendelse mates en kartong 7 med flasker 8 på et transportbånd 6. Herved tilveiebringes mulighet for måling av kassens 7 ytter- og innerdimensjoner samt lengde og videre de respektive flaskers største ytterdimensjon, dimensjonen av halsmunningen og innvendig dybde i flasken. Den frem- og tilbakegående bevegelse av transducerne 1, 1' og 1" kan frembringes f.eks. ved at transducerne er montert på en felles ramme som be-veges frem og tilbake ved hjelp av en eksenterskive anordning. In fig. 3 shows, as an example only, three transducers 1, 1', 1" with the radiation reflector facing downwards. The aforementioned transducers can be given a reciprocating, synchronized movement so that the emitted beam from each of the transducers counts a respective revolution rules I, II and III. They could of course also be stationary. In the example shown, which is in no way limiting for the application of the invention, a carton 7 with bottles 8 is fed onto a conveyor belt 6. This provides the possibility of measuring the outside of the box 7 - and internal dimensions as well as length and further the respective bottles' largest external dimension, the dimension of the neck mouth and internal depth in the bottle. The reciprocating movement of the transducers 1, 1' and 1" can be produced e.g. in that the transducers are mounted on a common frame which is moved back and forth using an eccentric disc device.

Ved en modifikasjon av utførelsen i fig. 3 kunne transducerne iIn a modification of the embodiment in fig. 3 could the transducers in

!l, 1" ligge stasjonært og horisontalt slik at den utsendte stråle fra hver transducer gikk horisontalt og traff en respektiv skråstilt reflektor. På tilsvarende måte som for transducerne i fig. 3 kan reflektorene gis synkronisert frem- og tilbakegående bevegelse slik at de reflekterte stråler dekker tilgrensende områder. !l, 1" lie stationary and horizontally so that the emitted beam from each transducer went horizontally and hit a respective inclined reflector. In a similar way as for the transducers in Fig. 3, the reflectors can be given synchronized back and forth movement so that the reflected beams covers adjacent areas.

Innenfor rammen av de etterfølgende krav vil det umiddelbart forstås at modifikasjoner a"v oppfinnelsens idé og utførelse, Within the scope of the subsequent claims, it will immediately be understood that modifications of the invention's idea and execution,

kan lett iverksettes. can be easily implemented.

Claims

1. Transducer for dimension measurement using ultrasound, preferably three-dimensional dimension measurement of objects that are passed by a device containing at least one transducer, characterized in that the transducer consists of an electroacoustic transducer (1) arranged coaxially with the center line in a mostly funnel-shaped ultrasound reflector (2).

2. Transducer as stated in claim 1, characterized in that the electroacoustic transducer (1) is a piezo-electric element.

3. Transducer as specified in claim 1, characterized in that the reflector (2) has an opening angle (OC ) relative to the center line through the reflector equal to 45°.

4. Transducer as specified in claim 1, characterized in that the transducer provides ultrasound with a wavelength ( ) in the range 0.1-5 mm, preferably 1.1 - 1.4 mm.

5. Transducer as stated in claim 1, characterized in that the main radiation lobe of the transducer has a divergence + , o 0o

6. Transducer as stated in claim 1, characterized in that the ultrasound beam is given a reciprocating '■ In motion largely transverse to the object's direction of motion^

7. Transducer as stated in claim 1, characterized in that it serves as a combined transmitter and receiver.

8. Transducer as specified in claim 1, characterized by two transducers which form part of said device respectively forming an ultrasound transmitter and an ultrasound receiver.

9. Transducer as specified in claim 1, characterized in that it is placed above the object's transport path with a downward beam direction and at a distance from the objects to be dimensionally measured.