SE442448B - Apparat for metning av konturformen hos foremal - Google Patents

Description

7905376-5 10 15 20 25 30 35 2 anordning för mätning av axiellt symmetriska föremål.

Denna anordning innefattar ett vridbord, på vilket en transparent platta är placerad. I plattans ovansida är ett V-format cirkulärt spår anordnat och ett föremål, på vilket mätningen skall utföras, placeras i detta spår. Föremålet belyses via i plattans undersida an- ordnade, V-formade, cirkulära spår. De ljusstrâlar som inte skyms av föremålet detekteras av en kamera.

Genom att rotera vridbordet är det möjligt att inspektera hela föremålets kontur. Detta gäller dock enbart för axiellt symmetriska föremål. Axiellt asymmetriska föremål är omöjliga att detektera med denna anordning.

En annan anordning för detektering av ett föremâls konturform visas i US 4 064 534. Denna anordning används för att detektera konturen hos en flaska, vilken är placerad på ett transportband. Flaskan belyses med en lampa och en bild upptas med en tv-kamera, varefter' den upptagna bilden jämföres med en i ett minne lagrad bild av en standardflaska. Med denna anordning detekteras . flaskans konturform från en enda vinkel. Anordningen är således utformad för detektering av konturformen hos synunetriska föremål. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en ny och användbar apparat för mätning av kontur- formen eller dimensionerna hos föremål på ett snabbt och noggrant sätt utan beröring med föremålen, med vilken apparat även asymmetriska föremåls konturform och dimen- sioner kan mätas.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en apparat för att utan beröring med föremål mäta deras konturform, varvid apparaten har en enkel konstruktion och är lätt att manövrera.

Dessa ändamål uppnås med en apparat, vars särdrag framgår av efterföljande patentkrav.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av ett utföringsegempel under hänvisning till medföljande_ritningar, Fig l visar schematiskt från 10 15 20 25 30 35 7905376-5 3 sidan en utföringsform av en apparat enligt föreliggande uppfinning. Fig 2 visar en schematisk planvy av apparaten i fig 1. Fig 3 visar ett diagram för beskrivning av apparatens funktion.

Fig 1 visar schematiskt en utföringsform av en appa- rat för mätning av konturformen hos föremål. Ett föremål 1, som skall mätas, är placerat på ett vridbord 2 vid dettas centrum- För att säkerställa att föremålet 1 pla- cerats vid bordets 2 centrum är en lämplig styrplatta 3 fäst på vridbordets 2 yta. Vridbordet 2 är förbundet med en rotationsaxel 4, som roteras i en riktning, vilken visas med pilen A, medelst en motor 5 och en kugghjuls- anordning 6. Rotationsaxeln 4 är dessutom ansluten till en rotationsvinkeldetektor, t ex en rotationskodare 7.

Rotationskodaren 7 alstrar en rotationsvinkelsignal för vridbordet 2 och således för föremålet l. Vid sidan av föremålet 1 på vridbordet 2 är en ljuskälla, t ex en lampa 8, anordnad att belysa ett parti av föremålet l.

I denna utföringsform skall föremálets 1 höjd mätas och därför belyses föremálets 1 övre kant 9 medelst lampan 8.

En optisk avbildning av kantpartiet 9 projiceras medelst en lins 10 på en avbildningsdetektor ll, varvid dessa båda komponenter upptas i en avkänningsanordning 12. Av- känningsanordningen 12 är så anordnad, att en optisk axel 13 för linsen l0, d v s för avkänningsanordningen 12, är inriktad med en övre kant av ett standardföremål, när detta standardföremål med givna dimensioner placerats pà vridbordet 2. En höjd H fràn vridbordsytan till den optiska axeln 13 göres lika med en given höjd på standardföremálet.

Detta arrangemang är föredraget därför att man i detta fall kan göra mätområdet maximalt. Det må emellertid påpekas, att ett sådant arrangemang inte alltid är nöd- vändigt vid användning av föreliggande uppfinning. Av- bildningsdetektorn ll kan t ex formas av en enkel linjär uppsättning av avbildningskännare, t ex en laddningskopp- lad- eller BBD-uppsättning. Alternativt kan avkännings- anordningen 12 bestå av en televisionskamera. Avbildnings- 7905376-5 l0 l5 20 25 30 35 4 detektorn ll onvandlar den optiska avbildningen till en videosignal, som motsvarar ett läge för kanten 9 på före- målet l, som skall mätas.

Om föremålet l har elliptisk tvärsektion, varierar ett avstånd 1 från kanten 9 på föremålet l till linsen 10 i avkänningsanordningen 12 i beroende av vridbordets 2 vridningsläge, även om föremålet 1 placeras vid bordets 2 centrum. Därför blir den optiska avbildningen av kanten 9 inte alltid fokuserad på avbildningsdetektorn 11 och således kan en bra mätningsnoggrannhet inte uppnås. För att hålla avståndet 1 vid en given längd L, är avkännings- anordningen l2 förflyttbart anordnad i dubbelpilens B riktning. Avkänningsanordningen 12 är ansluten till en stång 14, vid vars nedre ände ett gängat hål 15 är utfor- mat. En ledarskruv 16 är skruvad genom hålet 15 och vid sin ena ände ansluten till en reversibel motor 17. För detektering eller mätning av avståndet ß mellan kanten 9 och linsen 10 är det anordnat en optisk detekterings- anordning l8. I fig l är denna anordning 18 endast schema- tiskt åskådliggjord.

Fig 2 visar en planvy och åskådliggör i huvudsak arrangemanget med den optiska detekteringsanordningen 18 i förhållande till föremålet l på vridbordet 2. Anordning- en 18 innefattar en projektordel 18A för parallella ljus- strålar, vilken innefattar en laserljuskälla och en roter- ande spegel för reflektering av laserstrålen i form av parallella strålar, och en mottagardel l8B för mottagning av parallella laserljusstrålar, vilka utsänts från pro- jektqrdelen 18A. Delarna 18A och l8B är anordnade vinkel- rätt mot den optiska axeln 13 för avkänningsanordningen 12.

Projektordelen 18A projicerar laserljusstrålen från t ex vänster till höger i fig 2. Under denna avsökning skärmas laserstrålen medelst föremålet 1 och således är det möjligt att mäta ett läge för kanten 9 i förhållande till en standardpunkt, t ex ett centrum O på vridbordet 2, genom detektering av en tid, under vilken delen l8B motfagør laserstrålen under varje avsökningsperiod för den roter- 10 15 20 25 30 7905376-5 5 ande spegeln, som är anordnad i projektordelen 18A. En utsignal från delen l8B matas till en drivkrets l8C för matning av en drivsignal till den reversibla motorn 17.

Därefter vrids motorn 17 och således ledarskruven 16 i en given riktning, vilket visas medelst en dubbelpil C, varigenom avkänningsanordningen 12 förflyttas i denna riktning. Under vridningen av vridbordet 2 matar driv- kretsen l8c drivsignalen till motorn l7 och avkännings- anordningen l2 förflyttas så mycket i endera riktningen, att avståndet 2 från kanten 9 till linsen 10 hålles vid ett förutbestämt värde, varigenom den optiska avbildningen av föremålskanten 9 alltid fokuseras på avbildnings- detektorn ll på ett korrekt sätt.

Rotationsvinkelsignalen frán rotationskodaren 7 och videosignalen från avbildningsdetektorn ll matas till en operationskrets 19, till vilken även en standardvideo- signal, som är lagrad i ett minne 20, matas. Standard- videosignalen motsvarar den signal, som åstadkommes me- delst detektorn ll, när ett standardföremål med given form och dimension är placerat på vridbordet 2 och vrids 360°.

Operationskretsen 19 jämför dessa videosignalen med var- andra under inverkan av rotationsvinkelsignalen, som ma- tas från rotationskodaren 7, och alstrar vid en utgång 21 en signal, som visar om det mätta föremålet l har korrekt konturform, d v s korrekt höjd H.

Ett mätningssteg för detektering av föremålets 1 höjd med hjälp av apparaten enligt fig l och 2 kommer att be- skrivas med hänvisning till fig 3. Föremålet l av t ex cylindrisk form placeras på vridbordet 2 och föremålets övre kant 9 belyses. Därefter formas den optiska avbild- ningen av den övre kanten på avbildningsdetektorn 11 i avkänningsanordningen 12. Eftersom avkänningsanordningen 12 inställts vid en sådan nivå, att dess optiska axel 13 motsvarar den önskade höjden H, kommer avbildningen på detektorn ll att avvika ett värde, som motsvarar en avvi- kelse Ah om höjden på den övre kanten 9 avviker sträckan Ah från det önskade värdet H. Detta värde kan beräknas 7905376-5 lO 15 20 25 30 35 6 som en produkt av linsens 10 förstoring och avviklesen Ah. På detta sätt åstadkommes en kurva enligt fig 3 under tiden vridbordet 2 vrids 360° med en relativt låg, konstant hastighet. I fig 3 indikeras rotationsvinkeln G på en abskissa och värdet av den uppmätta avvikelsen Ah från standardhöjden H på en ordinata. I minnet 20 finns det lagrat de maximala toleransvärdena +AH och -AH, ett maxi- malt värde W för en skillnad w mellan de högsta och lägsta värdena samt standardhöjdvärdet H. I operationskretsen l9 åstadkommas således jämförelsen på basis av följande två kriterier: l) Överskrider avvikelsen de maximala, tolerabla värdena illa? 2) Överskrider avvikelsens Ah topp-till-toppvärde w det maximala, tolerabla värdet W? När åtminstone en av de ovan nämnda frågorna besvaras med ja, alstrar oper- ationskretsen 19 en signal vid utgången 21, vilken signal visar att det mätta föremålet l har ett otill- låtet fel i konturformen.

Det må påpekas att föreliggande uppfinning inte är begränsad till den ovan nämnda utföringsformen utan flera modifieringar kan göras inom ramen för föreliggande upp- finning. T ex kan olika slag av konturformer för olikfor- made föremål, t ex elliptiska pelare, polygonala pelare, mätas medelst apparaten enligt uppfinningen. Dessutom kan föremålets avbildning fokuseras på avbildningsdetektorn medelst olika organ. T ex kan avkänningsanordningen 12 för- flyttas på ett förbestämt sätt medelst en lämpligt formad kamplatta, om föremålet har en given tvärsektion. Alterna- tivt kan avkänningsanordningens 12 lins 10 förflyttas me- delst en känd autofokuseringsmekanism.

Apparaten enligt uppfinningen kan således noggrant mä- ta den yttre formen, speciellt höjden av föremålet utan att beröra detta, varför apparaten är mycket lämplig för mät- ning av sköra föremål. Eftersom mätningen kan utföras under en mycket kort tid, t ex 2-3 s, är mätapparaten enligt föreliggande uppfinning dessutom speciellt lämplig för 7905376-5 7 användning vid massproducering av föremål.

Claims (1)

1. 79nss7s-5 10 15 20 25 30 PATENTKRAV l. Apparat för mätning av konturformen hos föremål, innefattande ett vridbord (2), pâ vilket föremålet (l), som skall mätas, är placerat; en detektor (7) för detek- teríng av en rotationsvinkel för vridbordet (2) för alstring av en rotationsvinkelsignal; en ljuskälla (8) för belysning av åtminstone ett parti av föremålet på vridbordet (2), varvid konturformen för nämnda parti skall bestämmas; en avkänningsanordning (12), som inne- fattar en lins (lö) för alstring av en optisk avbildning av nämnda parti av föremålet och en avbildningsdetek- tor (ll) för mottagning av avbildningen och alstring av en videosignal; ett minne (20) för lagring av en standardsignal, som motsvarar ett standardföremål med en given konturform, och den maximalt tillåtna toleransen för ett föremåls konturforms avvikelse från standard- föremålets konturform; och en operationskrets (19) för mottagning av rotationsvinkelsignalen från detektorn (7), videosignalen från avkänningsanordningen (l2) och standardvideosignalen från minnet (20) och för alstring av en signal, som motsvarar avvikelsen i föremålets konturform jämfört med standardföremâlets konturform; k ä n n n e't e c k n a d av organ (18, 18A, l8B) för detektering av ett avstånd l mellan föremålets (l) nämnda parti och avkänningsanordningen (l2); och av organ (17) för drivning av avkänningsanordningen (12) i riktning längs dess optiska axeln i beroende av det detekterade avståndet på sådant sätt att föremålets (l) optiska avbildning alltid fokuseras på avbildnings- detektorn (ll) i avkänningsanordningen (12), varvid en kant på föremålet belyses medelst ljuskällan (8) och avkänningsanordningens (12) optiska axel är inriktad med en motsvarande kant på standardföremålet, varigenom operationskretsen (19) mäter avvikelsen av föremålets ïhöjd från en standardhöjd och avvikelsen av föremålets 7905376-5 9 (1) konturform från standardvärdet och jämför den uppmätta avvikelsen med den maximalt tillåtna toleransen och mäter ett topp-till-toppvärde för avvikelsen och jämför detta med det i minnet (20) lagrade maximalt tillåtna värdet.