SE519657C2 - Kalibreringsanordning och metod vid en optisk profilmätningsutrustning - Google Patents

Description

25 30 35 519. 657 2 - I en del fall finns ej plats för att mäta in en normal i en produktionslina eller på ett mätobjekt då befintlig mekanik, t.ex. transportörer, finns monterade som ej enkelt går att flytta.

- Formstabila kalibreringsnormaler är lika breda som eller bredare än ett mät- objekt, vilket innebär att för breda mätobjekt t ex 3-4 m blir normalerna stora, tunga och svåra att hantera.

- Att arrangera en formstabil kalibreringsnormal för kalibrering är tidsödande och i vissa fall t ex vid demonstration finns det ofta ej tillräckligt med tid för detta.

När kalibrering görs under pågående produktion, dvs med material i rörelse t ex en vid bearbetning av plåtband, finns i vissa fall inte möjligheter att använda vanliga kalibreringsnormaler pga deras fysiska utsträckning i höjdled dvs ortogonalt plåt- bandets eller mätobjektets längsriktning.

Ett litet avstånd mellan en kalibreringsyta och en mätyta hos mätobjektet är viktig för att få en tillförlitlig kalibrering.

I vissa fall när kalibrering sker vid ett mätobjekt som kan orsaka skada på kalibre- ringsnormalen t ex varmt plåtband, mycket ojämna produkter eller andra produkter är det vanskligt att placera en normal t ex av glas nära mätobjektet.

UPPFINNINGENS ÄNDAMÅL Ändamålet med uppfinningen är att lösa något eller några av ovan angivna problem.

Detta åstadkoms med en anordning enligt patentkravet 1 samt en metod enligt patentkravet 12.

Genom att vid en optisk profilmätningsutrustning spänna ett böjligt band mellan två spännorgan, så att bandet sträcks över det mätobjekt, vars profil skall mätas baserat på uppmätta kalibreringsvärden, erhålls en väsentligen plan reflektor, inrättad att reflektera det från den optiska profilmätningsutrustningen utsända ljuset åter till utrustningen för att medelst en beräkningsenhet beräkna kalibre- ringsvärden för profilen. 10 15 20 25 30 35 519 657 3 BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer att närmare beskrivas i utföringsexempel, med hänvisning till figurer enligt följande.

Fig 1, visar en schematisk skiss av en profilmätningsutrustning från sidan med två snittmarkerade band för kalibrering i ett första läge.

Fig 2, visar en schematisk skiss av profilmätningsutrustningen från sidan med två snittmarkerade band för kalibrering i ett andra läge.

Fig 3, visar en schematisk skiss i vy från sidan av en bandslinga för kalibrering, vilken är anordnad vid mätobjektet.

Fig 4, visar en schematisk skiss i vy från ovan av bandslingan anordnad vid mät- objektet.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL En profilmätningsutrustning betecknas i ritningen generellt med 1 och en laser med 2 och en kamera med 3. En beräkningsenhet 4 är kopplad till kameran 3 för att i samband med kalibrering eller profilmätning utföra beräkningar baserade på det av kameran 3 inlästa laserljuset 2a. Vid kalibrering är Iasern 2 riktad mot ett band 5, se fig 1 och 2, vilket band 5 är spänt över och nära ett mätobjekt 9 som ska profil- mätas baserat på en utförd kalibrering. En reflektoryta på bandet 5 är inrättad att reflektera ljuset till kameran 3. I en föredragen utföringsform är bandet 5 upplagt i en slinga kring två roterbara spännanordningar 6. Genom resp spännanordning 6 finns en axel 7, vilken är rotationslagrat förbundet med en resp axelhållare 8. En motor M är anordnad vid en av axelhållarna 8 och inrättad att vid kalibrering rotera bandet 5 kring spännanordningarna 6. När motorn M är i drift kommer sålunda bandet 5 att rotera kring spännanordningarna 6, så att en första, övre del 5a av bandet förflyttas i en riktning och en andra, nedre del av bandet 5b förflyttas i en andra riktning, motriktad den första delens 5a rörelseriktning. Bandet 5 anordnas företrädesvis väsentligen tvärs mätobjektets 9 rörelseriktning 11, t ex plåt eller metallband inom stål- och metallindustrin, se fig 4.

Axelhållarna 8 är anordnade vid en respektive transportör 10, vilka är inrättade att medge förflyttning av axelhållaren 8 i en riktning längs bandets 5 dvs i en riktning 15 20 25 30 35 519 657 4 väsentligen i mätobjektets rörelseriktning 11, se fig 4. Axelhållarna 8 är sålunda anordnade att hålla bandet 5 ett första läge där lasern 2 är riktad mot den nedre delen 5b av bandet 5, se fig 1, eller i ett andra läge där lasern 2 är riktad mot den övre delen 5a av bandet 5, se fig 2. I dessa båda alternativa bandlägen, enligt fig1 resp fig 2, för kalibrering kan sålunda kameran 3 läsa av reflekterat laserljus 2a från bandets övre del 5a resp nedre del 5b, vilket medger kalibrering på två olika nivåer eller avstånd från mätobjektet 9. Laserljuset 2a utsänds och reflekteras från två höjder ovan mätobjektet och med en bredd som företrädesvis är bredare än mätobjektets bredd, jfr laserljuset och mätobjektet i fig 4. Sålunda spänner de två banddelarnas 5a, 5b laserljusreflektion upp ett område inom vilket kalibreringsvär- den kan beräknas med god precision. Även kalibreringsvärden strax utanför detta område kan beräknas men precisionen avtar med tilltagande avstånd från detta område.

Bandet 5 har en nedböjning som beror av bandets 5 massa och hur hårt bandet 5 är spänt. Detta innebär att ju hårdare bandet 5 spänns desto rakare blir bandet 5 och desto mindre massa bandet 5 har ju mindre nedböjning får det. Ett band 5 av plast eller fiberarmerad plast ger en för flesta applikationer så liten nedböjning att den är försumbar. För noggranna kalibreringar kan nedböjningen beräknas utifrån spännkraften i bandet 5 och massan hos bandet 5, så att nedböjningen kan kom- penseras för vid kalibreringen eller vid själva mätningen på mätobjektet 9.

Den nedre delen av bandet 5b anordnas företrädesvis nära mätobjektet 9 för att kalibrera så nära mätobjektet 9 som möjligt, men dock ej så nära, att risken att bandet 5 kan erhålla skador från mätobjektet 9, t ex av mekanisk kontakt eller värme, är för stor. Närheten varierar sålunda beroende på applikation och t ex formvariationer eller temperatur hos mätobjektet 9.

Laserljuset 2a är företrädesvis format så, att det avtecknar en linje 2a på bandet 5, se fig 4. I alternativa utföringsformer är laserljuset format så, att det bildar punkter eller mönster på bandet. Ljuset är i den föredragna utföringsformen laserljus, men kan i andra alternativa utföringsformer utgöras av annat ljus med tillräcklig styrka för att reflekteras mot både bandet 5 eller mätobjektet 9, t ex vanligt vitt ljus utsänt från en ljussändare 2 och mottaget av en ljusmottagare 3 Bandet 5 tillverkas företrädesvis av ren eller fiberarmerad plast, vilket ger ett böjligt, lätt och starkt band. Alternativt kan bandet tillverkas av tunnplåt eller liknande. Vid transport kan sålunda band 5 tillverkade av plast, plåt eller liknande 20 25 30 35 519 657 rullas ihop så, att det ej blir skrymmande. Bandet 5 uppvisare företrädesvis en matt yta för att reflektera en jämn reflektion till kameran 3.

Speckeleffekter uppkommer vid reflektion av t ex laserljus och ger en grynig reflek- terad Ijusbild på bandet 5, vilket reduceras genom bandets 5 rörelse. Bandets 5 rörelse sker i ett plan definierat av den reflekterande ytan på bandet. Rörelsen i den föredragna utföringsformen med en roterande slinga, ger minimal acceleration av bandet 5 vid reflektionsytan och därmed en förutsägbar och stabil reflektion.

Den föredragna utföringsformen innefattar även markörer 12, vilka är anordnade bredvid varandra längs bandet 5. Markörerna exemplifieras i fig 4 av på bandet 5 tvärgående ribbor men kan även utgöras av i bandet 5 genomgående öppningar.

Markörerna 12 reflekterar ljuset 2a på ett annat sätt än bandet 5 och överför sålunda kalibreringsinformation via ljusreflektion till kameran om sina resp lägen på bandet 5. Avståndet mellan markörerna 12 är förutbestämt och beräknings- enheten 4 kan därför med information från kameran 3 och det förutbestämda avståndet mellan markörerna 12 kalibrera mätutrustningen 1.

I en alternativ utföringsform (ej visad) är bandet fast förbundet vid resp spänn- anordning varvid motorn M är inrättad att röra bandet och spännanordningarna ett stycke fram och åter i ett plan, vilket även i denna utföringsform definieras av den reflekterande ytan på bandet 5. Rörelsen kan exempelvis även vara cirkelformig.

Denna utföringsform kan uppvisa ett eller två band på olika avstånd från mät- objektet 9.

För att utföra höjdkalibrering med utföringsformer innefattande endast ett band är bandet i dessa utföringsformer flyttbart en förutbestämd sträcka i höjdled. På detta vis kan de två höjdlägen som beskrivs av den övre delen Sa resp den nedre delen 5b av bandet åstadkommas, jfr fig 1-3.

I ytterligare en utföringsform är bandet 5 utfört av ett genomlysbart material, varvid bandet 5 tillverkas så brett att det med en viss inkommande ljusvinkel kan reflektera en del av det inkommande ljuset från den övre delen 5a av bandet och en andra del av ljuset från den andra delen 5b av bandet, utan att flytta bandet i sidled dvs i mätobjektets rörelseriktning 11. Härvid erhåller kameran två reflek- tioner från bandet 5 samtidigt, vilka vidarebefordras till beräkningsenheten 4 för kalibreringsberäkning. 519 657 6 Uppfinningen skall ej uppfattas som begränsad till de ovan beskrivna exemplen utan kan varieras inom ramen för patentkraven. 15 20 519 657 SAMMANSTÄLLNING Av HÄNVISNINGSBETECKNINGAR 10 11 12 profilmätningsutrustning laser kamera beräkningsenhet band övre del av bandet nedre del av bandet spännanordning axel axelhållare mätobjekt transportör rörelseriktning markörer motor

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 40 519 657 8 Patentkrav 1. 11. 10. Kalibreringsanordning vid en optisk profilmätningsutrustning (1) för mätning av planhet hos ett mätobjekt (9), där kalibreringsanordningen är inrättad att medelst en reflektor reflektera från en ljussändare (2) utsänt ljus till en ljus- mottagare (3) kopplad till en beräkningsenhet (4) för att kalibrera mätutrust- ningen (1), kännetecknad av att reflektorn innefattar ett mellan tvenne spännanordningar (6) uppspänt band (5) inrättat att anordnas utmed mät- objektet (9). Kalibreringsanordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att utrust- ningen (1) innefattar en drivanordning (M) inrättad att vid kalibrering förflytta åtminstone delar av bandet (5) väsentligen i ett plan definierat av en reflek- toryta på bandet (5). Kalibreringsanordning enligt patentkrav 2, kännetecknad av, att bandet (5) är flyttbart mellan två i höjdled från mätobjektet (9) åtskilda, förutbestämda lägen. Kalibreringsanordning enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av, att ban- det (5) är anordnat i en slinga kring spännanordningarna (6). Kalibreringsanordning enligt patentkrav 4, kännetecknad av, att slingan har en övre del (Sa) och en nedre del (5b), varvid både den övre delen (Sa) och den nedre delen (5b) är inrättade att reflektera ljus (2a) för kalibrering. Kalibreringsanordning enligt patentkrav 5, kännetecknad av, att bandet (5) kan bringas att rotera kring spännanordningarna (6). Kalibreringsanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att åtminstone en del av bandet (5) är delvis ljusgenomsläppligt och delvis reflekterande. Kalibreringsanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att ljussändaren (2) är en laser. Kalibreringsanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att ljuset (2a) är anordnat i strålar, så att strålarna åstadkommer punkter längs en linje på bandet. Kalibreringsanordning enligt patentkrav 8, kännetecknad av, att Iasern (2) är en linjelaser, vilken är inrättad att bilda åtminstone en linje på bandet (5). 15 20 25 30 35 11. 12. 13. 14. 15. 519 657 9 Kalibreringsanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att det finns markörer (12) anordnade på bandet (5) med ett förutbestämt avstånd rneiian varandra och inrättade att markera sina positioner medelst ljusreflektion tili ljusmottagaren (3). Metod att kalibrera en optisk profilmätningsutrustning (1) för mätning av planhet hos ett mätobjekt (9), kännetecknad av stegen att; - ett band (5) som har en åtminstone delvis reflekterande yta uppspännes mellan tvenne spännanordningar (6), - bandet (5) anordnas utmed ett mätobjekt (9), - ljus (2a) sändes mot bandet (5), vars reflekterande yta reflekterar ljuset (2a) till en ljusmottagare (3) och - kalibreringsvärden beräknas, baserat på det till ljusmottagaren (3) reflek- terade ljuset (2a), av en beräkningsenhet (4) kopplad till ljusmottagaren (3). Metod enligt patentkrav 12, där - den reflekterande ytan förflyttas av ett drivorgan M inom det plan som definieras av den reflekterande ytan. Metod enligt patentkrav 13, där - bandet (5) utgörs av en slinga som bringas att rotera kring spänn- anordningarna (6). Metod enligt patentkrav 14, där - ljus (2a) sänds mot både en övre del (Sa) och en nedre del (5b) som bil- das av slingan och - ljusmottagaren (3) tar emot ljus från både den övre (5a) och den nedre (5b) delen, varvid kalibreringsvärden genereras av beräkningsenheten (4) för båda den över delens och den undre delens reflektioner av ljus från Ijussändaren (2)