Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer relativen Längenänderung Method and device for determining a relative change in length
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung einer relativen Längenänderung eines Antriebs- oder Förderbandes durch eine Dehnung, bei dem ein Oberflächenbereich des Antriebs- oder Förderbandes belichtet, das reflektierte Licht detektiert und daraus eine veränderte relative Position des Oberflächenbereiches bestimmt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the contactless determination of a relative change in length of a drive or conveyor belt by stretching, in which a surface area of the drive or conveyor belt exposes, the reflected light is detected and a changed relative position of the surface area is determined therefrom. Furthermore, the invention relates to a device for performing the method.
Zur Messung der Dehnung von Transportbändern oder Antriebsriemen ist nach der EP 06 94 756 A 3 beispielsweise ein System mit einer Kamera bekannt, die Reflexionen eines Laserstrahls, der auf einen kleinen Oberflächenbereich gelenkt wird, erfaßt. Der Laserstrahl wird dabei aufgrund der unregelmäßigen Oberflächenbeschaffenheit des mit insbesondere herstellungsbedingten Strukturierungen versehenen Antriebs- oder Förderbandes unterschiedlich reflektiert. Aus dem reflektierten Licht wird ein charakteristisches Reflexionsmuster des Bandes vor und nach der Dehnung des Antriebs- oder Förderbandes erstellt. Mittels eines mathematischen Verfahrens können durch Vergleich der Oberflächenbilder einzelne Ab- schnitte identifiziert und aus der Abstandsdifferenz die relative Dehnung bestimmt werden. Das Verfahren kann daher bei beliebigen Antriebs- oder Förderbändern eingesetzt werden.For measuring the elongation of conveyor belts or drive belts, a system with a camera is known from EP 06 94 756 A 3, for example, which detects reflections of a laser beam that is directed onto a small surface area. The laser beam is reflected differently due to the irregular surface properties of the drive or conveyor belt, which is provided with structuring that is particularly related to production. A characteristic reflection pattern of the belt is created from the reflected light before and after the stretching of the drive or conveyor belt. Using a mathematical method, individual sections can be identified by comparing the surface images and the relative elongation can be determined from the difference in distance. The method can therefore be used with any drive or conveyor belt.
Nachteilig wirkt sich der hohe Aufwand für das mit dem Laserstrahl arbeitende Meßverfahren aus, bei dem insbesondere umständliche Schutzmaßnahmen zu beachten sind, um eine Gefährdung des Bedienpersonals auszuschließen. Weiterhin ist es bisher nicht gelungen, eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung zu realisieren, die problemlos transpor
tabel und damit auch vor Ort einsetzbar ist. Weiterhin führen bereits geringe dehnungsbedingte Verformungen zu einer unerwünschten Verlagerung, durch welche die Meßgenauigkeit verschlechtert wird.The high outlay for the measuring method working with the laser beam has a disadvantageous effect, in which particularly cumbersome protective measures have to be observed in order to rule out any danger to the operating personnel. Furthermore, it has so far not been possible to implement a device which operates using this method and which can be transported without problems table and can therefore also be used on site. Furthermore, even slight deformations caused by stretching lead to an undesirable displacement, which deteriorates the measuring accuracy.
Daher behilft man sich zur Einstellung der gewünschten Vorspannung, insbesondere beim Aufspannen hochfester Antriebsbänder auf entsprechende Laufelemente, in der Praxis zur Kontrolle der richtigen Spannung zumeist noch immer mit einfachen Mitteln. Beispielsweise wird das Band vor der Dehnung mit zwei zueinander beabstandeten Strichmarkierungen versehen, deren veränderter Abstand im gedehnten Zustand des Antriebs- oder Förderban- des mit einem Maßstab manuell erfaßt wird. Die Qualität des Meßergebnisses hängt dabei entscheidend von der Sorgfalt bei der Durchführung der Messung ab und kann daher bei wechselndem Bedienpersonal unterschiedlich ausfallen.For this reason, one still helps to set the desired pretension, in particular when tensioning high-strength drive belts on corresponding running elements, in practice to check the correct tension, mostly with simple means. For example, before stretching, the belt is provided with two line markings spaced apart from one another, the changed distance of which is recorded manually on a scale in the stretched state of the drive or conveyor belt. The quality of the measurement result depends crucially on the care taken when carrying out the measurement and can therefore vary depending on the operating personnel.
Auf einem anderen technischen Gebiet ist es gemäß der DE 40 29 013 A1 auch bereits be- kannt, zur Dehnungsmessung im Zusammenhang mit Zugversuchen von Materialproben ein optisches Meßverfahren einzusetzen, bei dem ein zuvor aufgebrachtes Meßraster während der Dehnung von einer Kamera überwacht wird. Der größte Abstand einander benachbarter Rasterlinien wird dabei erfaßt und der Berechnung der maximalen Dehnung zugrunde gelegt.In another technical field, according to DE 40 29 013 A1, it is also known to use an optical measuring method for strain measurement in connection with tensile tests of material samples, in which a previously applied measuring grid is monitored by a camera during the stretching. The greatest distance between adjacent grid lines is recorded and used as the basis for the calculation of the maximum elongation.
Als nachteilig erweist es sich hierbei, daß ein exaktes Meßergebnis eine genaue Fokussierung des optischen Systems erfordert. Hierzu hat das optische System eine Linsenanordnung, die über eine hohe Apertur verfügt, um somit eine einen für die CCD-Kamera ausreichenden Kontrast der Bezugsmarke zu erreichen. Dies erfordert jedoch eine exakte, insbe- sondere durch die Dehnung unbeeinflußte Einhaltung des Abstandes zwischen der Kamera und der Zugprobe, was jedoch lediglich unter Laborbedingungen erreichbar ist. Zudem ändern sich die Oberflächenkoordinaten der Rasterlinie verformungsbedingt, so daß eine permanente Korrektur der Fokussierung erforderlich wird. Daher läßt sich dieses Verfahren für den Einsatz zur Dehnungsmessung von Antriebsbändern oder Transportbändern nicht nut- zen, da eine derart exakte Fokussierung sowohl eine Festlegung des Transportes als auch der CCD-Kamera erfordert. Insbesondere müßte eine einstellbare Unterlage für das Band geschaffen werden, um die mit der Straffung des Bandes verbundene Änderung der Höhe des geringfügig durchhängenden Bandes zu vermeiden. Aufgrund der vielfältigen Ausführungsformen der gebräuchlichen Antriebs- oder Förderbänder ist es in der Praxis jedoch in einem wirtschaftlich vertretbaren Rahmen nicht möglich, solche erforderliche Hilfsmittel für die zuverlässige Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse zur Verfügung zu stellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen die eine einfache und zuverlässige Bestimmung der Dehnung eines Antriebs- oder Förderbandes gestattet. Das Verfahren soll dabei insbesondere mit geringem Aufwand durchzuführen sein. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden, welche insbesondere mitführbar sein soll und somit einen problemlosen Einsatz gestattet.It proves to be disadvantageous here that an exact measurement result requires precise focusing of the optical system. For this purpose, the optical system has a lens arrangement which has a high aperture in order to achieve a contrast of the reference mark which is sufficient for the CCD camera. However, this requires an exact maintenance of the distance between the camera and the tensile specimen, which is unaffected by the elongation, which can only be achieved under laboratory conditions. In addition, the surface coordinates of the raster line change due to deformation, so that a permanent correction of the focus is necessary. For this reason, this method cannot be used for measuring the elongation of drive belts or conveyor belts, since such precise focusing requires both the transportation and the CCD camera to be fixed. In particular, an adjustable support for the band would have to be created in order to avoid the change in the height of the slightly sagging band associated with the tightening of the band. However, due to the wide variety of embodiments of the conventional drive or conveyor belts, it is not possible in practice, within an economically justifiable framework, to provide such necessary aids for the reliable reproducibility of the measurement results. The invention has for its object to provide a way that allows a simple and reliable determination of the elongation of a drive or conveyor belt. The method should in particular be carried out with little effort. Furthermore, a device for carrying out the method is to be created which, in particular, should be able to be carried along and thus permits problem-free use.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung des Verfahrens ist den Unteransprüchen 1 bis 5 zu entnehmen.The first-mentioned object is achieved according to the invention with a method according to the features of patent claim 1. The further development of the method can be found in subclaims 1 to 5.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem das mit zwei Bezugsmarken ausgestattete Antriebs- oder Förderband durch einen jeweils den Bezugsmarken zugeordneten Bereich eines CCD-Sensors erfaßt wird. Hierdurch wird ein Verfahren geschaffen, mit dem man mit einem vergleichsweise geringen Aufwand den Abstand von zwei zu diesem Zweck auf dem Antriebs- oder Förderband angebrachten Bezugsmarken erfassen kann, indem der Helligkeitskontrast der Bezugsmarke von dem CCD-Sensor pixelgenau erfaßt wird. Die dabei erzielbare Auflösung gestattet es, den Abstand der den jeweiligen Bezugsmarken zugeordneten Pixel mittels einer Steuerung in den Abstand der Pixel voneinander und damit der Bezugsmarken voneinander umzurechnen. Dabei ist insbesondere keine aufwendige Fokussierung des optischen Strahles erforderlich, weil der CCD-Sensor mit sehr geringem Abstand den Bezugsmarken unmittelbar zugeordnet werden kann, so daß sich auch Verformungen des Antriebs- oder Förderbandes quer zur Dehnungsrichtung bei der Dehnungsmessung nicht bemerkbar machen können. Weiterhin sind Fehler bei der Durchführung des Verfahrens im wesentlichen ausgeschlossen, weil eine exakte Positionierung und Ausrich- tung bei dem Verfahren entfällt. Zudem wird der hohe Rechenaufwand verringert, der nach dem Stand der Technik zur Identifizierung von solchen charakteristischen Oberflächenbereichen, welche als Bezugsmarken dienen, erforderlich ist. Außerdem kann durch das erfindungsgemäße Verfahren auch auf den Einsatz des Laserstrahles verzichtet werden, der vergleichsweise hohe Anforderungen an das Bedienpersonal stellt und leicht zu Bedienungs- fehlem führen kann.According to the invention, a method is therefore provided in which the drive or conveyor belt equipped with two reference marks is detected by a region of a CCD sensor assigned to the reference marks. This creates a method with which the distance from two reference marks attached for this purpose on the drive or conveyor belt can be detected with comparatively little effort, in that the brightness contrast of the reference mark is detected with pixel accuracy by the CCD sensor. The resolution that can be achieved thereby allows the distance of the pixels assigned to the respective reference marks to be converted by means of a controller into the distance of the pixels from one another and thus of the reference marks from one another. In particular, no complex focusing of the optical beam is required because the CCD sensor can be directly assigned to the reference marks at a very short distance, so that deformations of the drive or conveyor belt transversely to the direction of elongation cannot be noticed during the elongation measurement. Furthermore, errors in the implementation of the method are essentially ruled out because exact positioning and alignment in the method are omitted. In addition, the high computational effort required to identify such characteristic surface areas, which serve as reference marks, is reduced. In addition, the use of the laser beam can be dispensed with by the method according to the invention, which places comparatively high demands on the operating personnel and can easily lead to operating errors.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dann erreicht, wenn die Belichtung in Abhängigkeit der von dem CCD-Sensor erfaßten Intensität des von den Bezugsmarken reflektierten Lichtes eingestellt wird. Hierdurch wird der erforderliche Kontrast der Bezugsmarke durch eine unmittelbare Steuerung der Belichtung in Abhängigkeit der erfaßten Intensität eingestellt und erfordert dabei keine manuelle Korrektur.
Dabei kann es bauartbedingt von besonderem Vorteil sein, wenn die Belichtung mittels Blitzlicht erfolgt, um so einen ausreichenden Kontrast benachbarter Bereiche des CCD-Sensors zu erzeugen und Einflüsse des Umgebungslichtes zu minimieren.A particularly advantageous embodiment of the method according to the invention is also achieved if the exposure is set as a function of the intensity of the light reflected by the reference marks, as detected by the CCD sensor. As a result, the required contrast of the reference mark is set by direct control of the exposure as a function of the detected intensity and does not require any manual correction. In this case, it can be of particular advantage, depending on the design, if the exposure is carried out by means of flash light, in order in this way to produce a sufficient contrast between adjacent areas of the CCD sensor and to minimize influences from the ambient light.
Weiterhin ist es auch besonders günstig, wenn jeweils der Randbereich der Bezugsmarken erfaßt und eine Zentrierung vorgenommen wird. Hierdurch können durch das Verfahren eine Vielzahl unterschiedlicher Bezugsmarken eingesetzt werden, wobei insbesondere die genaue Breite der Bezugsmarke für die Bestimmung des Abstandes unerheblich ist. Aus den erfaßten Randbereichen wird mittels einer Steuereinheit die geometrische Mitte und in einem nachfolgenden Schritt der Abstand der Bezugsmarken untereinander bestimmt. Je nach Beschaffenheit des Antriebs- oder Förderbandes können daher Bezugsmarken mit unterschiedlichen Abmessungen eingesetzt werden. Weiterhin kann dadurch der unerwünschte Einfluß der Dehnung auf die Bezugsmarken, die dabei je nach Ausführung der Fixierung ebenfalls einer Dehnung oder Verformung unterworfen sind, vermindert werden.Furthermore, it is also particularly favorable if the edge region of the reference marks is grasped and centered. As a result, a large number of different reference marks can be used by the method, the exact width of the reference mark in particular being irrelevant for determining the distance. The geometric center and, in a subsequent step, the spacing of the reference marks from one another are determined from the detected edge regions by means of a control unit. Depending on the nature of the drive or conveyor belt, reference marks with different dimensions can therefore be used. Furthermore, the undesirable influence of the stretch on the reference marks, which are also subjected to stretching or deformation depending on the design of the fixation, can thereby be reduced.
Besonders praxisnah ist dabei eine Weiterbildung des Verfahrens, bei dem die Messung im wesentlichen kontinuierlich durchgeführt und bei Erreichen einer vorbestimmten Längenänderung ein Signal erzeugt wird. Hierdurch kann das Antriebs- oder Förderband der gewünschten Dehnung bei laufender Messung unterzogen werden und bei Erreichen des ein- gestellten Wertes ein Signal erzeugt werden. Weiterhin können dabei sicherheitsrelevante Werte der Dehnung berücksichtigt und dadurch eine Gefährdung des Bedienungspersonals verhindert werden.A further development of the method is particularly practical in which the measurement is carried out essentially continuously and a signal is generated when a predetermined change in length is reached. As a result, the drive or conveyor belt can be subjected to the desired stretching while the measurement is running and a signal can be generated when the set value is reached. Furthermore, safety-relevant values of the elongation can be taken into account, thereby preventing the operating personnel from being endangered.
Die zweitgenannte Aufgabe, eine Vorrichtung zur Bestimmung einer relativen Längenände- rung eines Antriebs- oder Förderbandes, mit einer Belichtungseinheit und einem optischen Detektor zur Erfassung des von dem Antriebs- oder Förderband reflektierten Lichtes zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, wird erfindungsgemäß durch einen als CCD- Sensor ausgeführten optischen Detektor mit zwei Bereichen, die jeweils einer mit dem Antriebs- oder Förderband verbundenen Bezugsmarke zugeordnet sind, und eine Linearoptik, durch die das von den Bezugsmarken reflektierte Licht auf den zugeordneten Bereich des CCD-Sensors übertragbar ist, gelöst. Hierdurch kann in einfacher Weise der Abstand der Bezugsmarken zueinander erfaßt werden, indem der durch die Bezugsmarken erzeugte Kontrast durch den CCD-Sensor erfaßt wird. Die den jeweiligen Bezugsmarken zugeordneten Pixel des CCD-Sensors sind dabei mit hoher Genauigkeit bestimmbar, woraus auf den Abstand der Bezugsmarken geschlossen werden kann. Hierzu wird durch die Linearoptik eine lineare Abbildung gleicher Größe auf den CCD-Sensor übertragen, dessen Abstand von der Bezugsmarke daher in einem vorgegebenen Bereich ohne Einfluß auf die Genauigkeit
des Meßergebnisses variabel ist. Die Vorrichtung braucht zur Dehnungsmessung daher lediglich im Bereich der Bezugsmarken an dem Antriebs- oder Förderband positioniert werden. Der Abstand der Bezugsmarken wird anschließend selbsttätig erfaßt und die Dehnung errechnet. Eine fehlerhafte Handhabung ist daher weitgehend ausgeschlossen, so daß Feh- lereinflüsse, verursacht durch eine unsachgemäße Bedienung, vermieden werden.The second-mentioned task of creating a device for determining a relative change in length of a drive or conveyor belt, with an exposure unit and an optical detector for detecting the light reflected from the drive or conveyor belt for carrying out the method, is performed according to the invention by a CCD - Sensor designed optical detector with two areas, each associated with a reference mark connected to the drive or conveyor belt, and a linear optic through which the light reflected by the reference marks can be transmitted to the assigned area of the CCD sensor. As a result, the distance between the reference marks from one another can be detected in a simple manner by the contrast generated by the reference marks being detected by the CCD sensor. The pixels of the CCD sensor assigned to the respective reference marks can be determined with high accuracy, from which the distance between the reference marks can be deduced. For this purpose, the linear optics transmit a linear image of the same size to the CCD sensor, whose distance from the reference mark is therefore in a predetermined range without affecting the accuracy of the measurement result is variable. The device therefore only needs to be positioned in the area of the reference marks on the drive or conveyor belt for measuring the strain. The distance between the reference marks is then automatically detected and the stretch is calculated. Incorrect handling is therefore largely ruled out, so that the effects of errors caused by improper operation are avoided.
Der CCD-Sensor könnte sich über den gesamten Bereich beider zugeordneten Bezugsmarken erstrecken. Besonders günstig ist es jedoch auch, wenn die Vorrichtung einen weiteren CCD-Sensor aufweist und daß jeweils einem der CCD-Sensoren ein Bereich zugeordnet ist. Hierdurch können zwei vergleichsweise kleine CCD-Sensoren eingesetzt werden, die in einem bestimmten Abstand zueinander an der Vorrichtung angeordnet sind, wodurch der Herstellungsaufwand verringert werden kann. Der Abstand der CCD-Sensoren untereinander ist dabei wesentlich durch den vorgesehenen Einsatzzweck bestimmt, wobei sich prinzipiell durch einen großen Abstand die Genauigkeit der Erfassung der relativen Längenänderung verbessern läßt.The CCD sensor could extend over the entire area of both assigned reference marks. However, it is also particularly favorable if the device has a further CCD sensor and that an area is assigned to each of the CCD sensors. As a result, two comparatively small CCD sensors can be used, which are arranged at a certain distance from one another on the device, as a result of which the production outlay can be reduced. The distance between the CCD sensors is essentially determined by the intended use, and in principle the accuracy of the detection of the relative change in length can be improved by a large distance.
Der CCD-Sensor kann eine Matrix aufweisen, durch die ein zweidimensionales Bild der Bezugsmarke erfaßt werden kann und dabei insbesondere mehrere parallele Messungen zeitgleich durchgeführt werden können, wobei eine Verlagerung zwischen aufeinanderfolgenden Messungen erfaßt und durch die Steuerung korrigiert werden kann. Besonders einfach ist hingegen eine Abwandlung, bei welcher der CCD-Sensor als ein Zeilensensor ausgeführt ist. Hierdurch kann der Aufwand zur Herstellung der Vorrichtung weiter verringert werden, weil lediglich eine Zeile erforderlich ist. Hierzu erstrecken sich die Bezugsmarken im wesentlichen quer zur Dehnungsrichtung und können daher zuverlässig erfaßt werden, ohne daß hierzu eine exakte Positionierung oder Orientierung der Vorrichtung auf dem Antriebs- oder Förderband erforderlich ist.The CCD sensor can have a matrix by means of which a two-dimensional image of the reference mark can be acquired and in particular several parallel measurements can be carried out simultaneously, a shift between successive measurements being recorded and corrected by the control. In contrast, a modification in which the CCD sensor is designed as a line sensor is particularly simple. As a result, the outlay for producing the device can be reduced further because only one line is required. For this purpose, the reference marks extend essentially transversely to the direction of expansion and can therefore be reliably detected without the exact positioning or orientation of the device on the drive or conveyor belt being required for this.
Eine besonders vorteilhafte Abwandlung der Erfindung wird auch dadurch geschaffen, daß die Linearoptik mehrere nebeneinander angeordnete Gradientenindexlinsen aufweist, um dadurch eine Abbildung gleicher Größe und damit einer zuverlässige Meßwerterfassung zu ermöglichen.A particularly advantageous modification of the invention is also created in that the linear optics have a plurality of gradient index lenses arranged next to one another, in order thereby to enable imaging of the same size and thus reliable measurement value acquisition.
Eine weitere besonders praxisnahe Ausführungsform der Erfindung wird auch geschaffen, indem die Bezugsmarken mittels einer Adhäsionsverbindung an dem Antriebs- oder Förder- band fixierbar sind. Die Bezugsmarken können dadurch auch an einem bereits vorhandenen Antriebs- oder Förderband befestigt werden, ohne daß hierzu ein wesentlicher Eingriff an dem Antriebs- oder Förderband erforderlich ist oder bereits bei der Herstellung eine entspre-
chende Bezugsmarke vorgesehen werden muß. Die Bezugsmarken werden dabei an einer geeigneten Stelle aufgeklebt und können anschließend nach erfolgter Messung wieder entfernt werden.Another particularly practical embodiment of the invention is also created in that the reference marks can be fixed on the drive or conveyor belt by means of an adhesive connection. As a result, the reference marks can also be attached to an already existing drive or conveyor belt without this requiring substantial intervention on the drive or conveyor belt or without a corresponding appropriate reference mark must be provided. The reference marks are glued on at a suitable point and can then be removed again after the measurement.
Es ist weiterhin besonders einfach, wenn die Bezugsmarken zur Fixierung an dem Antriebsoder Förderband durch ein Haltemittel in einem vorbestimmten Abstand zueinander festgelegt sind. Hierdurch sind die Bezugsmarken in ihrer relativen Position zueinander bereits durch das Haltemittel festgelegt und können dadurch mühelos an dem Antriebs- oder Förderband fixiert werden. Das Haltemittel kann anschließend entfernt werden und gegebenen- falls wiederverwendet werden. Beispielsweise kann das Haltemittel auch als eine Haftfläche ausgeführt sein, von der die Bezugsmarken abgelöst werden können, sobald diese mit ihrer dem Haltemittel abgewandten Fläche an dem Antriebs- oder Förderband fixiert sind.It is furthermore particularly simple if the reference marks for fixing to the drive or conveyor belt are fixed at a predetermined distance from one another by a holding means. As a result, the reference marks are already fixed in their relative position to one another by the holding means and can thus be easily fixed to the drive or conveyor belt. The holding means can then be removed and, if necessary, reused. For example, the holding means can also be designed as an adhesive surface from which the reference marks can be detached as soon as they are fixed to the drive or conveyor belt with their surface facing away from the holding means.
Eine weitere besonders erfolgversprechende Abwandlung der Erfindung wird dann erreicht, wenn die Bezugsmarken mit zwei Abschnitten mit einem unterschiedlichen Reflexionsvermögen ausgestattet sind, um auf diese Weise die Bezugsmarken anhand des Kontrastes eindeutig identifizieren zu können. Daher können die Bezugsmarken auch auf solchen Antriebs- oder Förderbändern angebracht werden, die mit Mustern ausgestattet sind oder durch ihre Oberflächenbeschaffenheit ein unregelmäßiges Lichtreflexionsverhalten aufweisen.A further particularly promising modification of the invention is achieved if the reference marks are equipped with two sections with a different reflectivity, in order in this way to be able to clearly identify the reference marks based on the contrast. Therefore, the reference marks can also be attached to drive belts or conveyor belts that are equipped with patterns or have an irregular light reflection behavior due to their surface properties.
Der Abstand zwischen der Bezugsmarke und dem CCD-Sensor wird wesentlich durch die erforderliche Belichtung bestimmt, wobei insbesondere eine unzureichende Belichtung eine zuverlässige Meßwerterfassung ausschließt. Eine andere besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird hingegen dadurch erreicht, daß die Bezugsmarken selbstleuchtend oder nachleuchtend sind. Hierdurch braucht die Belichtung zeitlich nicht unmittelbar vor der Erfassung der Bezugsmarken mittels des CCD-Sensors erfolgen, weil die Bezugsmarke zur Meßwerterfassung vorübergehend eine ausreichende Helligkeit abstrahlt. Die Bezugsmarken können dabei passiv bzw. nachleuchtend oder auch als eine selbstleuchtende Bezugsmarke in Form einer Lumineszenzfolie ausgeführt sein.The distance between the reference mark and the CCD sensor is essentially determined by the required exposure, with inadequate exposure in particular precluding reliable measured value acquisition. Another particularly advantageous development of the invention is achieved, however, in that the reference marks are self-luminous or luminescent. As a result, the exposure need not take place immediately before the detection of the reference marks by means of the CCD sensor, because the reference mark temporarily emits sufficient brightness for the measurement value acquisition. The reference marks can be passive or luminescent or can also be designed as a self-illuminating reference mark in the form of a luminescent film.
Eine weitere besonders praktische Ausgestaltung der Erfindung ist dann erreicht, wenn die Vorrichtung Mittel zur Abschirmung der Bezugsmarken gegenüber dem Umgebungslicht aufweist. Hierdurch kann der unerwünschte Einfluß der Umgebungshelligkeit vermieden werden und so Fehler bei der Meßwerterfassung verhindert werden. Das Mittel kann zu- gleich als Kontaktfläche zum Aufsetzen der Vorrichtung auf dem Antriebs- oder Förderband dienen.
Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inAnother particularly practical embodiment of the invention is achieved if the device has means for shielding the reference marks from the ambient light. In this way, the undesired influence of the ambient brightness can be avoided and errors in the measurement value acquisition can be prevented. The agent can also serve as a contact surface for placing the device on the drive or conveyor belt. The invention allows various embodiments. To further clarify its basic principle, one of these is shown in the drawing and is described below. This shows in
Fig.1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;1 shows a schematic diagram of a device according to the invention;
Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung;2 shows a side view of the device;
Fig.3 die in Figur 1 gezeigten Bezugsmarken in einer Draufsicht;3 shows the reference marks shown in FIG. 1 in a top view;
Fig.4 ein zur Fixierung der in Figur 3 gezeigten Bezugsmarken vorgesehenes Haltemittel.4 shows a holding means provided for fixing the reference marks shown in FIG. 3.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Bestimmung einer relativen Längenänderung eines Antriebs- oder Förderbandes 2. Das Antriebs- oder Förderband 2 ist mit zwei Bezugsmarken 3, 4 ausgestattet, die im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Mittels einer Belichtungseinheit 5 werden die Bezugsmarken 3, 4 insbesondere kurzzeitig belichtet und das reflektierte Licht mittels einer Linearoptik 6 einem jeweiligen Bereich 7, 8 eines CCD-Sensors 9 zugeführt. Unter Berücksichtigung der bekannten Entfernung der Bereiche 7, 8 voneinander wird eine genaue Bestimmung eines Abstandes A des nicht weiter dargestellten, belichteten Pixels des CCD-Sensors 9 und damit des Abstandes A der Bezugsmarken 3, 4 mittels einer als Auswerteelektronik ausgeführten Steuerung 10 bestimmt. Die Steuerung 10 erstellt daraus eine Anzeige 11, durch die dem Bedienpersonal in einer gewünschten Darstellungsform die relative Dehnung als Ergebnis einer Messung durch eine Dehnung ausgegeben wird.FIG. 1 shows a device 1 according to the invention for determining a relative change in length of a drive or conveyor belt 2. The drive or conveyor belt 2 is equipped with two reference marks 3, 4, which are aligned essentially parallel to one another. The reference marks 3, 4 are exposed for a short time in particular by means of an exposure unit 5 and the reflected light is fed to a respective region 7, 8 of a CCD sensor 9 by means of a linear optic 6. Taking into account the known distance of the areas 7, 8 from one another, a precise determination of a distance A of the exposed pixel of the CCD sensor 9 (not shown further) and thus the distance A of the reference marks 3, 4 is determined by means of a controller 10 designed as evaluation electronics. The controller 10 uses this to produce a display 11, by means of which, in a desired form of representation, the operator is given the relative elongation as a result of a measurement by an elongation.
Der konstruktive Aufbau der Vorrichtung 1 wird ergänzend auch in Figur 2 dargestellt, die eine Seitenansicht der lediglich abschnittsweise dargestellten Vorrichtung 1 zeigt. Zu erkennen ist dabei das Antriebs- oder Förderband 2, welches eine in Figur 1 dargestellte Bezugsmarke 3 aufweist. Das von dem Antriebs- oder Förderband 2 bzw. der Bezugsmarke 3 re- flektierte Licht wird von der zu dem Antriebs- oder Förderband 2 zwischen 2 und 20 mm be- abstandeten Linearoptik 6 auf ein Element 12 des CCD-Sensors 9 übertragen, durch das ein auswertbares elektrisches Signal erzeugt wird, sofern ein vorgegebener, einstellbarer Helligkeitswert erreicht ist. Die Linearoptik 6 erzeugt dabei ein lineares Abbild gleicher Größe, so daß auf eine Fokussierung des Lichtstrahles zur Abbildung und eine damit verbundene auf- wendige Vorbereitung der Meßwertaufnahme verzichtet werden kann. Die Linearoptik 6 ist mittels einer Fixierung 13 ebenso wie der CCD-Sensor 9 an einer gemeinsamen Platine 14
angeordnet. Hierdurch wird eine kompakte Bauform geschaffen, die problemlos in einem mitführbaren Handgerät untergebracht werden kann.The structural design of the device 1 is also shown in addition in FIG. 2, which shows a side view of the device 1 shown only in sections. The drive or conveyor belt 2 can be seen, which has a reference mark 3 shown in FIG. The light reflected by the drive or conveyor belt 2 or the reference mark 3 is transmitted from the linear optics 6 spaced between the drive or conveyor belt 2 between 2 and 20 mm to an element 12 of the CCD sensor 9, through which an evaluable electrical signal is generated if a predefined, adjustable brightness value is reached. The linear optics 6 generate a linear image of the same size, so that focusing of the light beam for imaging and the associated time-consuming preparation of the measurement value recording can be dispensed with. The linear optics 6, like the CCD sensor 9, are attached to a common circuit board 14 by means of a fixation 13 arranged. This creates a compact design that can be easily accommodated in a portable handheld device.
Figur 3 zeigt zwei zueinander beabstandete Bezugsmarken 3, 4 in einer Draufsicht. Die Be- zugsmarken 3, 4 weisen jeweils einen hellen Abschnitt 15 und einen schmaleren, dunklen und mittig auf dem hellen Abschnitt 15 angebrachten Abschnitt 16 auf. Der hierdurch erzeugte Kontrast wird mittels des in Figur 1 gezeigten CCD-Sensors 9 zuverlässig erfaßt, wobei beispielsweise aus den Randbereichen des dunklen Abschnittes 16 die geometrische Mitte 17 bestimmt werden kann. Die Bezugsmarken 3, 4 sind an einem gemeinsamen, als selbstklebende Fläche ausgeführten Haltemittel 18 bereits zueinander unveränderiich beabstandet und können dadurch gemeinsam an dem in Figur 1 gezeigten Antriebs- oder Förderband 2 fixiert werden. Hierdurch wird das Anbringen der Bezugsmarken 3, 4 weiter vereinfacht. Diese können je nach Anwendungsbereich auch lumineszierend oder selbstleuchtend ausgeführt sein.Figure 3 shows two mutually spaced reference marks 3, 4 in a plan view. The reference marks 3, 4 each have a light section 15 and a narrower, dark section 16, which is attached centrally to the light section 15. The contrast generated in this way is reliably detected by means of the CCD sensor 9 shown in FIG. 1, it being possible, for example, to determine the geometric center 17 from the edge regions of the dark section 16. The reference marks 3, 4 are already spaced invariably apart from one another on a common holding means 18 designed as a self-adhesive surface and can thereby be fixed together on the drive or conveyor belt 2 shown in FIG. This further simplifies the attachment of the reference marks 3, 4. Depending on the area of application, these can also be luminescent or self-luminous.
Figur 4 zeigt eine der in Figur 3 gezeigten Bezugsmarken 3 in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Bezugsmarke 3 ist dabei ebenso wie die weitere in Figur 3 gezeigte Bezugsmarke 4 an dem als obere Folie ausgeführten Haltemittel 18 lösbar befestigt. Eine dem Haltemittel 18 abgewandte Seite der Bezugsmarke 3 ist mit einer Adhäsionsschicht 19 versehen, wel- ehe durch eine untere Folie 20 zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse vor dem Gebrauch geschützt ist. Nach dem Entfernen der unteren Folie 20 kann die Bezugsmarke 3 problemlos an dem in Figur 1 gezeigten Antriebs- oder Förderband 2 fixiert werden.
FIG. 4 shows one of the reference marks 3 shown in FIG. 3 in a sectional side view. The reference mark 3, like the further reference mark 4 shown in FIG. 3, is detachably attached to the holding means 18 designed as an upper film. A side of the reference mark 3 facing away from the holding means 18 is provided with an adhesive layer 19, which is protected from use by a lower film 20 for protection against environmental influences. After removal of the lower film 20, the reference mark 3 can be fixed to the drive or conveyor belt 2 shown in FIG. 1 without any problems.