WO2013056289A1 - ECHTZEITMESSUNG VON RELATIVEN POSITIONSDATEN UND/ODER VON GEOMETRISCHEN MAßEN EINES BEWEGTEN KÖRPERS UNTER VERWENDUNG OPTISCHER MESSMITTEL - Google Patents

ECHTZEITMESSUNG VON RELATIVEN POSITIONSDATEN UND/ODER VON GEOMETRISCHEN MAßEN EINES BEWEGTEN KÖRPERS UNTER VERWENDUNG OPTISCHER MESSMITTEL Download PDF

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WO2013056289A1 PCT/AT2012/050142 AT2012050142W WO2013056289A1 WO 2013056289 A1 WO2013056289 A1 WO 2013056289A1 AT 2012050142 W AT2012050142 W AT 2012050142W WO 2013056289 A1 WO2013056289 A1 WO 2013056289A1
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detector
detector unit
unit
relative
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Robert Koeppe
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Isiqiri Interface Technolgies Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to the real-time measurement of relative position data and / or geometric dimensions of a moving body using optical measuring means.
  • a particularly vorteilhaf ⁇ ter application case concerns the monitoring of changes in a wheel of a railway vehicle while driving.
  • the lateral offset of a wheel ei ⁇ nes rail vehicle against the rail is measured even while driving, by shone only on the lower part of the rail from the vehicle and the light reflected therefrom by photodiodes as optical sensors, which also are mounted on the vehicle is detected.
  • a side edge of the rail shadows a portion of the reflected light from a portion of the sensors. From the position of the shadow edge on the sensors, the lateral wheel offset can be calculated.
  • a light source for example, a laser can be used.
  • the position of a rail vehicle relative to a rail is measured by a laser light beam focused as well as possible at a first angle on a surface of the rail and by the light spot through a directed from a different angle to the first angle Ka ⁇ mera, which is formed by a lens and a photocell array, is imaged. Since the light spot on the must occur to the lens center point of the various elements of the laser beam ⁇ defined plane, the position of the light ⁇ flecks can be calculated relative to the camera from the position of images of the light spot on the photo cell array.
  • cross-sectional area is either a La ⁇ serstrahl with the cross-sectional area of a straight line shape of the o- used with the cross-sectional form of several, lying along a straight line points.
  • the image of the light surface caused by the laser beam on a rail taken by a camera from a defined position enables the distance of the rail to the camera and the calculation of a part of the outline of the cross-sectional area of the rail.
  • the above-discussed detection means based on laser light sources and photocells are mounted on the bogie of a rail vehicle.
  • the movement of the bogie relative to the frame of the rail vehicle is preferably detected by mechanical sensors.
  • the geometry of the running surface of a wheel of a rail vehicle is measured by the wheel slowly rolling over a measuring rail and being illuminated by a collimated laser beam.
  • the image of the illuminated area is recorded by a camera and evaluated by a computer including the data at which point of the measuring rail the wheel is applied in each case.
  • a device which is integrally ⁇ arranged on a rail vehicle at the level of the wheels and - as discussed further above - has a lighting ⁇ device and a camera, which are aligned at different angles to a rail - to measure - according to the principle discussed above - this.
  • the device is enclosed by a housing into which compressed air is passed through a hose. In the range of the required window of the housing, the compressed air flows out from the housing and prevents ver ⁇ so that pollution from the outside arrives at the windows.
  • a detector surface is beschrie ⁇ ben for use as a control surface for a data processing system which detek- advantage of the fact the impact of a light pulse on it and the location coordinates of the impact point on it.
  • the detector surface is constructed as a planar optical waveguide.
  • small-area photoelectric sensors are attached ⁇ introduced at the planar optical waveguide, to which on the light wave guide incoming light is coupled out and causes an electrical signal.
  • Paral ⁇ lel with the optical waveguide extends to this one layer with photoluminescent properties. Light in the appropriate wave spectrum, which strikes the layer arrangement, is converted at the photoluminescent layer into longer-wave light, which propagates in the waveguide and thereby reaches the photoelectric sensors.
  • the inventor has set itself the task of improving the continuous measurement of position and geomet ⁇ rieteil an operatively moving object. It should be possible to make more measurements per unit of time, the volume of data obtained in the measurement should still be easily transferable to the data processing system and the necessary devices should be robust and inexpensive.
  • the invention will also be advantageous to applic ⁇ bar, position and geometry data of a wheel of a railway vehicle running réelle ⁇ contained in operative ride take.
  • a planar optical position detector is arranged, over which runs the shadow boundary of the shadow cast by the object to be measured.
  • the planar optical position detector is - as the detector surface according to the above-described WO 2010/006348 Al - formed as a planar optical waveguide with integrated fotoluminesz zentem, wherein the optical waveguide spaced from each other relatively small-area photoelectric sensors are ⁇ introduced , where light from the waveguide mode is disconnected and causes an electrical signal.
  • the electrical signals are evaluated in a connected data processing system.
  • Changes in the shadow boundary on the planar optical position detector cause signal changes to a plurality of photoelectric sensors. From the amplitude of these signal changes by the data processing system on the change of the shadow boundary on the surface position detection tor concluded and further on a change in the position or the course of the contour of the object to be measured.
  • the measuring principle based on luminescence waveguide allows for extremely fast measurements and very fast reading of the obtained data. So are also very short-term or perio ⁇ disch well be detected with high frequency repetitive movements or dimensional changes.
  • planar optical position detector is very cost per unit area compared to other optical position detectors. Therefore allows Messprin ⁇ zip large-scale applications of the invention which have not been realized from elleli ⁇ chen reasons.
  • the proposed position detector is typically present as a flexible plastic film. He does not need to be arranged in a plane, but it can also be applied to a ge ⁇ curved surface.
  • the proposed position detector can be implemented easily as big ⁇ area that for the picture (or "monitoring") of a large area to be imaged no lenses are required which are required in conventional detectors for the light coming from the large area to be imaged light on to focus the much smaller detector area
  • the detector arrangement according to the invention can be made much flatter than detector arrangements according to the prior art.
  • Fig. 1 shows a stylized side-sectional partial view of the essential parts for understanding the invention in an exemplary inventive measuring arrangement.
  • the moving body to be measured is a wheel 1, which - as indicated by directional arrows - can both rotate about its axis, and can also be displaced in a direction normal thereto.
  • a lighting unit 2 and a De ⁇ detector unit 4 are attached on a - not shown - body relative to which relative movement of the wheel 1 is to be detected.
  • the wheel 1 could typically be a wheel of a rail vehicle.
  • the purpose of the measurement would then be to detect deflections of the wheel relative to the rail vehicle or the bogie in the vertical direction and changes in the shape of the tread of the wheel in real time and in a data processing system document.
  • Lighting unit 2 and detector unit 4 would then be attached to the frame of the rail vehicle or on the bogie on which the wheel is held.
  • light beams 3 are sent to the detector unit 4.
  • the light beams 3 are as well as possible collimated with respect to one another (that is to say aligned parallel to one another) or aligned as well as possible starting from a common real or virtual punctiform light source.
  • the object to be measured in the example illustrated a wheel 1, is arranged between the illumination unit 2 and the detector unit 4.
  • the ⁇ ses wheel 1 protrudes into the flooded by the light beams 3 Vo ⁇ lumen so that it casts a shadow whose boundary line passes over the detector unit. 4
  • the shadow boundary on the detector unit 4 is 29o ⁇ ben. Shifting the shadow boundary causes 4 signals in the detector unit.
  • the core of the illumination unit 2 is a light source 2.1, which is best realized by a light-emitting semiconductor diode and a downstream lens.
  • the light beams 3 can be best collimated to each other.
  • the arrangement can be very well insensitive to ambient light influences.
  • the light source 2.1 including the downstream lens it is advisable to cover the light source 2.1 including the downstream lens by a transparent to the emitted light disk 2.4 outwards to protect them from dirt and mechanical damage.
  • a transparent to the emitted light disk 2.4 inwards to protect them from dirt and mechanical damage.
  • form 2.4 includes by a back open on one side to the light exit side of housing 2.2 and into the housing 2.3 2.3 Air is pumped through ei ⁇ ne line passing through the aperture from the light exit side again escapes from the housing 2.3. This ensures that the transparent pane 2.4 less dirty or may not even dirty in dusty or foggy environments.
  • the detector unit 4 preferably has a housing 4.2, which has to the side at which light must be able to penetrate, an opening through which air flows, to which the air through a Lei ⁇ tion 4.3 elsewhere in the housing 4.2 is guided into it.
  • the sensitive Kern Western Immunot the detector unit 4, namely that of the planar optical position detector 4.1 to the housing opening to be protected by a transparent pane 4.4 before mecha ⁇ African damage and contamination.
  • the disc should be attached ⁇ assigns 4.4 as close to the area optical position detector 4.1, preferably at all abut it.
  • the planar optical position detector 4.1 is a planar optical waveguide which contains photoluminescent particles and which has on one side a plurality of distributed, small-area photoelectric sensors 4.1.1, which are able to extract and detect light from the waveguide mode, so that an electrical signal is generated in dependence on the intensity of the light coupled out at the respective point.
  • the photoluminescent particles for example dye molecules or semiconductor nanoparticles, convert ambient light into scattered light of longer wavelength. This light is largely coupled into the waveguide and spreads out in it. For several reasons, the light intensity in the waveguide decreases with increasing distance from the point at which the luminescence has taken place, and thus also the electrical signal generated at the respective photoelectric sensors.
  • photoelectric sensors By a plurality of photoelectric sensors are arranged at a distance from one another on the optical waveguide can be deduced from the ratio of the measured signal strengths at the individual photoelectric sensors with mathematical methods that can be automated by data on the impact position of the light beam triggering the luminescence, wherein the achievable spatial resolution is often finer than the distance between the adjacent photoelectric sensors.
  • Photodiodes based on silicon, whose active cross-sectional area is, for example, 0.36 mm 2 are usually used as photoelectric sensors. Depending on the desired spatial resolution may be between adjacent photoelectric sensors 15 to 150 mm distance.
  • planar optical position detector 4.1 can be read extremely quickly and it can extremely large number of position measurements per unit time, typically 100,000 measurement solutions per second.
  • mög ⁇ Lich as with an extreme Zeitlupenka ⁇ mera an extremely high temporal resolution of observation.
  • the signals generated by the photoelectric sensors of the planar optical position detector 4.1 are read into a data processing system (not shown) and evaluated.
  • a data processing system not shown
  • the detection area is divided into two differently illuminated areas of the illumination unit 2 by the shadow unit described above, wherein the one surface area is illuminated homogeneously and the otherêtnbe ⁇ rich is not illuminated at all, , the course of the shadow border are calculated on the detection surface quickly through the verarbei ⁇ treatment plant by a kind of interpolation from the measurement results of the individual photoelectric sensors.
  • the intensity of the light beams 3 emitted by the illumination unit 2 can fluctuate at a specific frequency and the photoelectric sensors 4.1.1 can be followed by a frequency filter whose passband is set to this frequency. This can be well suppressed by ambient light interference effects.
  • the minimum time interval between aufeinan ⁇ of the following measurements may be 1 ⁇ (corresponds to a measurement frequency of 1 MHz) and the frequency with which the light beams 3 can be switched on and off 100kHz (period 10 is, 5 is on and 5 ⁇ off).
  • the measuring principle according to the invention that can be realized easily.
  • 5 measured values can be recorded in each case, which then correspond to the light intensity at the point of a detector.
  • the speed of the Ra ⁇ des 1 is measured by the data processing system, it can be checked whether repeats of part of the observed shadow boundary or even the entire observed shadow boundary in time with the rotation of the wheel 1 or an integer multiple clock repeat it. This is then a clear indication of points on the wheel 1, which differ from the other rotational symmetry.
  • the example "wheel of a rail vehicle” is the first appearance of such a measurement result and the one-time sudden shift of the entire observing shadow limit an indication of a damaged spot on a railway track. In conjunction with a tachograph can be found quickly with the measurement method, this defective location.
  • a permanent shift of the shadow boundary without its shape has changed is an indication of a permanent re ⁇ relative displacement of the measured body. This can be done by the example of the rail vehicle by changing the elasticity of the suspension, which may indicate a corresponding Materialermü ⁇ tion.
  • a permanent change in shape of the shadow border is an indication that something has been removed or applied evenly. At the instance of the wheel of the rail vehicle, slow uniform wear over the circumference would be typical. Permanent changes in brightness that do not follow the movements of the shadow boundary are a strong indication of contamination of one of the protective transparent panes 2.4 or 4.4.
  • the entire surface of the flächi ⁇ gen optical position detector 4.1 may be a single continuous optical waveguide to which photoelectric sensors 4.1.1 are attached in some places, these being at both the surface edges as can also be arranged on remote surface areas.
  • the surface of the optical position detector 4.1 is subdivided into a plurality of partial areas insulated from one another with respect to optical waveguides, each partial area being equipped with a plurality of photoelectric sensors 4.1.1 is. Since light signals which impinge on a single partial surface can thus not influence the sensor signals from the other partial surfaces, the evaluation of the overall result is simplified and less error-prone.
  • a preferred embodiment of the invention is to enem part at which the lighting unit 2 and detecting unit 4 are mounted immobility ⁇ Lich each other, as a kind of diaphragm secured a template 5 which projects into the flooded by the light beams 3 volume and to be measured together with the Object 1 limits a slot through which light rays 3 reach the detector unit 4.
  • the illuminated surface of the optical Posi ⁇ tion detector 4.1 is better limited.
  • the template 5 may be formed, for example, by a sheet metal part whose the object 1 to be monitored facing edge of the local contour of the article 1 is approximately formed. . Before ⁇ Trains t the template 5 is - as shown in Figure 1 indicated - relative to the illumination unit 2 and detecting unit 4 in an adjustable Po ⁇ sition mountable, so that the gap to the monitored object while but no collision on ⁇ is as narrow as possible but occurs.
  • the measurement principle according to the invention can be usefully employed particularly in such Before ⁇ directions, comprising relative to each other moving parts, whereby its relative position or its geometry to be measured with respect of a part of a relative thereto perio ⁇ disch repetitively moving the other part. It is particularly valuable for monitoring those periodically recurring moving parts, which are so worn by operational stresses that they need to be serviced or replaced several times during the usual life of the device.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Echtzeitmessung von relativen Positionsdaten und/oder von geometrischen Maßen eines bewegten Körpers (1) durch eine Beleuchtungseinheit (2) und eine Detektoreinheit (4), wobei der bewegte Körper (1) relativ zu diesen beiden geführt beweglich ist. Von der Beleuchtungseinheit (2) aus werden Lichtstrahlen (3) in Richtung auf die Detektoreinheit (4) gesandt; der bewegte Körper (1) ragt zwischen der Beleuchtungseinheit (2) und der Detektoreinheit (4) in das von den Lichtstrahlen (3) durchflutete Volumen, sodass die Schattengrenze des vom bewegten Körper (4) dadurch geworfenen Schattens über die Detektoreinheit (4) verläuft. Die Detektoreinheit (4) umfasst einen flächigen optischen Positionsdetektor (4.1), welcher als flächiger Lichtwellenleiter ausgebildet ist, welcher fotolumineszente Partikel enthält und von welchem durch eine Mehrzahl von in Abständen zueinander angeordneten, kleinflächigen fotoelektrischen Sensoren (4.1.1) Signale ausgelesen werden, deren Stärke mit der Intensität des in der Wellenleitermode am Ort des Sensors befindlichen Lichtes (4.1.1) korreliert.

Description

Echtzeitmessung von relativen Positionsdaten und/oder von geometrischen Maßen eines bewegten Körpers unter Verwendung optischer Messmittel
Die Erfindung betrifft die EchtZeitmessung von relativen Positionsdaten und/oder von geometrischen Maßen eines bewegten Körpers unter Verwendung optischer Messmittel. Ein besonders vorteilhaf¬ ter Anwendungs fall betrifft die Überwachung von Veränderungen eines Rades eines Eisenbahnfahrzeuges während der Fahrt.
Durch die DE 11 59 173 B wird schon 1962 vorgeschlagen an Schienenfahrzeugen, Relativbewegung zwischen Rahmen und Drehgestell bzw. Radsatz während der Fahrt aufzuzeichnen. Für das Aufzeichnen wird mit den relativ zum Rahmen mitbewegten Teilen jeweils ein Stift mitbewegt, welcher auf einer gegenüber dem Rahmen gleichförmig dahingezogenen Papierfläche schreibt.
Gemäß der US 3864093 A wird der seitliche Versatz eines Rades ei¬ nes Schienenfahrzeuges gegenüber der Schiene schon während der Fahrt gemessen, indem vom Fahrzeug aus ausschließlich auf den unteren Teil der Schiene geleuchtet wird und das davon reflektierte Licht durch Fotodioden als optische Sensoren, welche ebenfalls am Fahrzeug angebracht sind, erfasst wird. Eine Seitenkante der Schiene schattet einen Teil des reflektierten Lichtes gegenüber einem Teil der Sensoren ab. Aus der Lage der Schattenkante an den Sensoren ist der seitliche Radversatz errechenbar. Als Lichtquelle kann beispielsweise ein Laser verwendet werden.
Gemäß der US 4040738 A wird die Position eines Schienenfahrzeuges gegenüber einer Schiene gemessen, indem ein Laserlichtstrahl möglichst gut fokussiert in einem ersten Winkel auf eine Fläche der Schiene leuchtet und indem der Lichtfleck durch eine aus einem zum ersten Winkel unterschiedlichen Winkel darauf gerichtete Ka¬ mera, die durch eine Linse und ein Fotozellenfeld gebildet ist, abgebildet wird. Da der Lichtfleck auf der durch Verbindungsgera- den des Linsenmittelpunktes mit den einzelnen Punkten des Laser¬ strahl definierten Ebene liegen muss, ist aus der Lage der Abbildungen des Lichtflecks auf dem Fotozellenfeld die Lage des Licht¬ flecks relativ zu der Kamera errechenbar.
Gemäß der FR 267 48 09 AI und der JP 10332323 A wird dieses Prinzip etwas erweitert angewandt. Anstatt eines Laserstrahls mit im Idealfall punktförmiger Querschnittsfläche wird entweder ein La¬ serstrahl mit der Querschnittsflächenform einer geraden Linie o- der mit der Querschnittsform mehrerer, entlang einer geraden Linie liegender Punkte verwendet. Das durch eine Kamera aus einer definierten Position aufgenommene Abbild der durch den Laserstrahl verursachten Lichtfläche auf einer Schiene ermöglicht das Errechnen des Abstandes der Schiene zur Kamera und das Errechnen eines Teils der Umrisslinie der Querschnittsfläche der Schiene.
Gemäß der EP 0707 196 Bl sind die zuvor besprochenen auf Laserlichtquellen und Fotozellen basierenden Erfassungsmittel auf dem Drehgestell eines Schienenfahrzeuges angebracht. Zusätzlich wird die Bewegung des Drehgestells relativ zum Rahmen des Schienenfahrzeuges bevorzugt mit mechanischen Sensoren erfasst.
Gemäß der EP 1 324 005 A2 wird die Geometrie der Lauffläche eines Rades eines Schienenfahrzeuges vermessen indem das Rad langsam über eine Messschiene rollt und dabei durch einen kollimierten Laserstrahl beleuchtet wird. Das Abbild der beleuchteten Fläche wird durch eine Kamera aufgenommen und einschließlich der Daten, an welcher Stelle der Messschiene das Rad jeweils anliegt, durch einen Computer ausgewertet.
Gemäß der US 7715026 B2 wird ein Teil der Randlinie einer Querschnittsfläche eines unbewegten Rades eines Schienenfahrzeuges vermessen, indem ein in Betrieb befindliches Laserentfernungs- messgerät darüber geschwenkt wird und fortwährend Daten aufgenom¬ men und ausgewertet werden, welche Position, Richtung und Entfer- nung des Laserentfernungsmessgerätes und die Entfernung zwischen dem Laserentfernungsmessgerät und dem durch dieses angestrahlten Oberflächenpunkt umfassen.
Gemäß der EP 2 343 496 AI wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche an einem Schienenfahrzeug auf dem Niveau der Räder ange¬ ordnet ist und - wie weiter oben besprochen - eine Beleuchtungs¬ einrichtung und eine Kamera aufweist, welche aus verschiedenen Winkeln auf eine Schiene ausgerichtet sind, um - gemäß dem weiter oben besprochenen Prinzip - diese zu vermessen. Die Vorrichtung ist durch ein Gehäuse umfasst in welches durch einen Schlauch Druckluft geleitet wird. Im Bereich der erforderlichen Fenster des Gehäuses strömt die Druckluft aus dem Gehäuse heraus und ver¬ hindert so, dass Verschmutzung von außen an die Fenster gelangt.
In der WO 2010/006348 AI ist für die Anwendung als Steuerfläche für eine Datenverarbeitungsanlage eine Detektorfläche beschrie¬ ben, welche die Tatsache des Auftreffens eines Lichtimpulses auf ihr und die Ortskoordinaten des Auftreffpunktes auf ihr detek- tiert. Die Detektorfläche ist als flächiger Lichtwellenleiter aufgebaut. An voneinander beabstandeten Stellen sind am flächigen Lichtwellenleiter kleinflächige fotoelektrische Sensoren ange¬ bracht, an welchen über die Lichtwellenleitung ankommendes Licht ausgekoppelt wird und ein elektrisches Signal verursacht. Paral¬ lel mit dem Lichtwellenleiter erstreckt sich an diesem eine Schicht mit fotolumineszenten Eigenschaften. Licht im passenden Wellenspektrum, welches auf die Schichtanordnung trifft, wird an der fotolumineszenten Schicht in langwelligeres Licht umgewandelt, welches sich im Wellenleiter ausbreitet und dadurch an die fotoelektrischen Sensoren gelangt. Mit zunehmender Entfernung zum Ort des Einkoppeins in den Wellenleiter verringert sich die In¬ tensität des im Wellenleiter geleiteten Lichtes. Dadurch kann aus den an mehreren fotoelektrischen Sensoren gemessenen Signalstärken durch eine Art Triangulation auf den Ort des verursachenden Lichteinfalls zurückgerechnet werden. Die durch dieses Zurück- rechnen für die Bestimmung des Auftreffpunktes eines Lichtimpul¬ ses mögliche Ortsauflösung ist vielfach feiner als das Rastermaß der Abstände zwischen den einzelnen fotoelektrischen Sensoren.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, das laufende Messen von Positions- und Geomet¬ riedaten eines in betriebsmäßiger Bewegung befindlichen Gegenstandes zu verbessern. Es sollen mehr Messungen pro Zeiteinheit ermöglicht werden, das bei den Messung anfallende Datenvolumen soll dennoch leicht an die Datenverarbeitungsanlage übertragbar sein und die erforderlichen Vorrichtungen sollen robust und preiswert sein. Die Erfindung soll auch vorteilhaft dazu anwend¬ bar sein, Positions- und Geometriedaten eines in betriebsmäßiger Fahrt befindlichen Rades eines Schienenfahrzeuges laufend aufzu¬ nehmen .
Zum Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen, eine Lichtquelle vorzu¬ sehen, welche sowohl auf den zu vermessenden Gegenstand leuchtet als auch knapp an diesem vorbei. Von der Lichtquelle aus gesehen hinter dem überwachten Bewegungsbereich ist ein flächiger optischer Positionsdetektor angeordnet, über welchen die Schattengrenze des von dem zu vermessenden Gegenstand geworfenen Schattens verläuft. Der flächige optischer Positionsdetektor ist - wie die Detektorfläche gemäß der oben beschriebenen WO 2010/006348 AI - als flächiger Lichtwellenleiter mit integriertem fotolumines- zentem Stoff ausgebildet, wobei am Lichtwellenleiter zueinander beabstandet relativ kleinflächige fotoelektrische Sensoren ange¬ bracht sind, an denen Licht aus der Wellenleitermode ausgekoppelt wird und ein elektrisches Signal verursacht. Die elektrischen Signale werden in einer angeschlossenen Datenverarbeitungsanlage ausgewertet. Veränderungen der Schattengrenze auf dem flächigen optischen Positionsdetektor rufen Signaländerungen an mehreren fotoelektrischen Sensoren hervor. Aus der Amplitude dieser Signaländerungen wird durch die Datenverarbeitungsanlage auf die Veränderung der Schattengrenze auf dem flächigen Positionsdetek- tor rückgeschlossen und davon weiter auf eine Veränderung der Position oder des Verlaufes der Kontur des zu vermessenden Gegenstandes .
Wesentliche Vorteile dieser Anordnung sind:
- Das auf Lumineszenzwellenleitung basierende Messprinzip lässt extrem rasche Messungen und sehr rasches Auslesen der gewonnen Daten zu. Damit sind auch sehr kurzfristige oder sich perio¬ disch mit hoher Frequenz wiederholende Bewegungen oder Maßänderungen gut erfassbar.
- Durch Herausfiltern von Gleichanteilen aus den einzelnen Detektorsignalen kann einfach verhindert werden, dass Verschmutzung der transparenten Abdeckung des flächigen optischen Positionsdetektors oder der transparenten Abdeckung der Lichtquelle das Messergebnis verfälscht.
- Der flächige optische Positionsdetektor ist pro Flächeneinheit verglichen mit anderen optischen Positionsdetektoren sehr kostengünstig. Deswegen ermöglicht das erfindungsgemäße Messprin¬ zip großflächige Anwendungen, welche bisher aus wirtschaftli¬ chen Gründen nicht realisiert wurden.
- Mit dem vorgeschlagenen flächigen optischen Positionsdetektor sind einige Platzprobleme die mit anderen Positionsdetektoren auftreten gut vermeidbar:
Der vorgeschlagene Positionsdetektor liegt typischerweise als flexible Kunststofffolie vor. Er braucht damit nicht in einer Ebene angeordnet zu sein, sondern er kann auch an eine ge¬ krümmte Fläche angelegt werden.
Der vorgeschlagene Positionsdetektor kann problemlos so gro߬ flächig ausgeführt sein, dass auch für die Abbildung (bzw. "Überwachung") einer großen abzubildenden Fläche keine Linsen erforderlich sind, die bei herkömmlichen Detektoren dafür erforderlich sind, das von der großen abzubildenden Fläche kommende Licht auf die viel kleinere Detektorfläche zu fokussie- ren. Damit kann die erfindungsgemäße Detektoranordnung sehr viel flacher ausgeführt werden als Detektoranordnungen gemäß dem Stand der Technik.
- Trotz hoher möglicher Ortsauflösung werden nur von einer relativ geringen Anzahl von fotoelektrischen Sensoren Daten in eine Datenverarbeitungsanlage eingelesen. Gegenüber dem Einlesen von den verbreitet üblicheren optischen Positionsdetektoren bei denen die Anzahl der unterscheidbaren Teilflächen gleich der Anzahl der auszulesenden fotoelektrischen Sensoren ist, ist damit die Datenübertragung an die Datenverarbeitungsanlage bezüglich des Anlagenaufwandes einfacher und sie ist viel schneller durchführbar.
- Die verwendeten Anlagenkomponenten sind relativ kostengünstig und robust.
Weitere Details und vorteilhafte Weiterentwicklungen werden an Hand einer Prinzipskizze näher erläutert:
Fig. 1: zeigt stilisiert in seitlicher Teilschnittansicht die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile in einer beispielhaften erfindungsgemäßen Messanordnung.
Im Beispiel gemäß Fig. 1 ist der zu vermessende bewegte Körper ein Rad 1, welches sich - wie durch Richtungspfeile angedeutet - sowohl um seine Achse drehen kann, als auch in einer dazu normalen Richtung verschoben werden kann. An einem - nicht dargestellten - Körper gegenüber welchem Relativbewegung des Rades 1 feststellbar sein soll, sind eine Beleuchtungseinheit 2 und eine De¬ tektoreinheit 4 befestigt.
Das Rad 1 könnte typischerweise ein Rad eines Schienenfahrzeuges sein. Zweck der Messung wäre es dann, Auslenkungen des Rades gegenüber dem Schienenfahrzeug oder dem Drehgestell in vertikaler Richtung sowie Formveränderungen der Lauffläche des Rades in Echtzeit festzustellen und in einer Datenverarbeitungsanlage zu dokumentieren. Beleuchtungseinheit 2 und Detektoreinheit 4 wären dann am Rahmen des Schienenfahrzeuges bzw. am Drehgestell, an welchem das Rad gehalten ist, befestigt.
Von der Beleuchtungseinheit 2 aus werden Lichtstrahlen 3 zu der Detektoreinheit 4 gesandt. Die Lichtstrahlen 3 sind möglichst gut zueinander kollimiert (also parallel zueinander ausgerichtet) o- der möglichst gut als von einer gemeinsamen realen oder virtuellen punktförmigen Lichtquelle ausgehend ausgerichtet.
Bezüglich der Richtung der Lichtstrahlen 3 ist zwischen der Beleuchtungseinheit 2 und der Detektoreinheit 4 der zu vermessende Gegenstand, im dargestellten Beispiel ein Rad 1, angeordnet. Die¬ ses Rad 1 ragt in das durch die Lichtstrahlen 3 durchflutete Vo¬ lumen, sodass es einen Schatten wirft, dessen Randlinie über die Detektoreinheit 4 verläuft. Wenn das Rad 1 normal zur Richtung der Lichtstrahlen 3 linear bewegt wird oder wenn seine bei Drehung in das lichtdurchflutete Volumen ragende Randfläche verformt wird, wird die Schattengrenze auf der Detektoreinheit 4 verscho¬ ben. Das Verschieben der Schattengrenze ruft in der Detektoreinheit 4 Signale hervor.
Kernstück der Beleuchtungseinheit 2 ist eine Lichtquelle 2.1, welche am besten durch eine lichtemittierende Halbleiterdiode und eine nachgeschaltete Linse realisiert wird. Damit können die Lichtstrahlen 3 bestmöglich zueinander kollimiert werden. Durch zwei weitere Möglichkeiten die eine Lichtquelle auf Halbleiterba¬ sis bietet, kann die Anordnung sehr gut unempfindlich gegen Umgebungslichteinflüsse gemacht werden. Erstens kann man Selektivität des Positionsdetektors 4 auf die Wellenlänge des verwendeten Lichtes einschränken und das Licht mit sehr viel höherer Intensi¬ tät ausstatten, als Licht dieser Wellenlänge im Umgebungslicht vorkommt. Zweitens kann man die Intensität des Lichtes mit einer Modulations frequenz beaufschlagen, es also mit hoher Frequenz periodisch ansteigen und abfallen lassen und von den Ausgangssigna- len des Positionsdetektors 4 durch passende Filterung nur solche Signale zur weiteren Verarbeitung zulassen, welche auch diese Modulationsfrequenz aufweisen.
Natürlich ist es ratsam, die Lichtquelle 2.1 einschließlich nachgeschalter Linse durch eine für das ausgesandte Licht transparente Scheibe 2.4 nach außen hin abzudecken um sie vor Verschmutzung und mechanischer Beschädigung zu schützen. In der skizzierten bevorzugten Aus führungs form sind die Lichtquelle und die transpa¬ rente Scheibe 2.4 durch ein zur Lichtaustrittsseite hin einseitig offenes Gehäuse 2.2 umfasst und in das Gehäuse 2.3 wird durch ei¬ ne Leitung 2.3 Luft gepumpt, welche durch die Öffnung aus der Lichtaustrittsseite wieder aus dem Gehäuse 2.3 entweicht. Damit wird erreicht, dass die transparente Scheibe 2.4 bei staubigen oder nebeligen Umgebungsbedingungen weniger schnell oder vielleicht gar nicht verschmutzt.
Ebenso um Verschmutzung vorzubeugen weist auch die Detektoreinheit 4 vorzugsweise ein Gehäuse 4.2 auf, welches zu der Seite hin, an welcher Licht eindringen können muss, eine Öffnung aufweist, durch welche Luft ausströmt, wozu die Luft durch eine Lei¬ tung 4.3 an anderer Stelle in das Gehäuse 4.2 hineingeführt wird. Ebenso soll auch das empfindliche Kernstückt der Detektoreinheit 4, nämlich der der flächige optische Positionsdetektor 4.1 zur Gehäuseöffnung hin durch eine transparente Scheibe 4.4 vor mecha¬ nischer Beschädigung und Verschmutzung geschützt werden. Damit durch Verschmutzung der Scheibe 4.4 verursachte Lichtstreuung das Messergebnis nicht zu sehr beeinflusst, sollte die Scheibe 4.4 möglichst nahe am flächige optische Positionsdetektor 4.1 ange¬ ordnet sein, vorzugsweise überhaupt daran anliegen.
Der flächige optische Positionsdetektor 4.1 ist ein flächiger Lichtwellenleiter, welcher fotolumineszente Partikel enthält und welcher an einer Seite eine Mehrzahl von verteilt angeordneten, kleinflächigen fotoelektrischen Sensoren 4.1.1 aufweist, welche im Stande sind, Licht aus der Wellenleitermode auszukoppeln und zu detektieren, sodass in Abhängigkeit von der Intensität des an der jeweiligen Stelle ausgekoppelten Lichtes ein elektrisches Signal generiert wird.
Das an sich bekannte Funktionsprinzip eines derartigen flächige optische Positionsdetektor sei kurz wiederholt: Durch die fotolu- mineszenten Partikel, beispielsweise sind dies Farbstoffmoleküle oder Halbleiternanopartikel , wird von außen auftreffendes Licht in gestreutes Licht mit längerer Wellenlänge umgewandelt. Dieses Licht wird großteils in den Wellenleiter eingekoppelt und breitet sich darin aus. Aus mehreren Gründen nimmt die Lichtintensität im Wellenleiter mit zunehmender Entfernung von dem Punkt an welchem die Lumineszenz stattgefunden hat, ab und damit auch das an den jeweiligen fotoelektrischen Sensoren erzeugte elektrische Signal. Indem an dem Lichtwellenleiter mehrere fotoelektrische Sensoren in einem Abstand zueinander angeordnet sind, kann aus dem Verhältnis der gemessenen Signalstärken an den einzelnen fotoelektrischen Sensoren mit datentechnisch automatisierbaren mathematischen Methoden auf die Auftreffposition des die Lumineszenz auslösenden Lichtstrahls zurückgeschlossen werden, wobei die erreichbare Ortsauflösung vielfach feiner ist als der Abstand zwischen den benachbarten fotoelektrischen Sensoren. Als fotoelektrische Sensoren werden üblicherweise Fotodioden auf Siliziumbasis verwendet, deren aktive Querschnittsfläche beispielsweise 0,36 mm2 beträgt. Je nach erwünschter Ortsauflösung kann zwischen benachbarten fotoelektrischen Sensoren 15 bis 150 mm Abstand sein.
Unter anderem, weil trotz hoher Ortsauflösung der Positionsdetek- tion bei einem Messvorgang pro überwachter Fläche nur von einer vergleichsweise kleinen Anzahl von fotoelektrischen Sensoren 4.1.1 ein analoger Signalwert ausgelesen werden muss, kann der beschriebene flächige optische Positionsdetektor 4.1 extrem rasch ausgelesen werden und es können extrem viele Positionsmessungen pro Zeiteinheit durchgeführt werden, typischerweise 100000 Mes- sungen pro Sekunde. Damit ist wie mit einer extremen Zeitlupenka¬ mera eine äußerst hohe zeitliche Auflösung der Beobachtung mög¬ lich.
Die von den fotoelektrischen Sensoren des flächigen optischen Positionsdetektors 4.1 erzeugten Signale werden in eine Datenverarbeitungsanlage (nicht dargestellt) eingelesen und ausgewertet. Unter der als gegeben anzunehmenden Rahmenbedingung, dass durch die oben beschriebene Schattengrenze die Detektions fläche in zwei von der Beleuchtungseinheit 2 unterschiedlich stark beleuchtete Flächenbereiche aufgeteilt wird, wobei der eine Flächenbereich für sich allein homogen beleuchtet ist und der andere Flächenbe¬ reich gar nicht beleuchtet ist, kann durch die Datenverarbei¬ tungsanlage durch eine Art Interpolation aus den Messergebnissen von den einzelnen fotoelektrischen Sensoren rasch der Verlauf der Schattengrenze auf der Detektionsfläche errechnet werden. Damit ist relativ zur Detektoreinheit 4 in der zur Richtung der Lichtstrahlen 3 normalen Ebene auch die Position der einzelnen Punkte des Rades 1, an welchen die Licht-Schattengrenze am Rad liegt de¬ finiert .
Durch Beachtung der Dynamik von Signaländerungen an den einzelnen fotoelektrischen Sensoren 4.1.1 können wertvolle Informationen gewonnen werden, bzw. Falschinformationen unterdrückt werden:
Wie schon oben erwähnt, kann die Intensität der von der Beleuchtungseinheit 2 ausgesandten Lichtstrahlen 3 mit einer bestimmten Frequenz schwanken und den photoelektrischen Sensoren 4.1.1 kann ein Frequenzfilter nachgeschaltet sein, dessen Durchlassbereich auf diese Frequenz eingestellt ist. Dadurch können Störeffekte durch Umgebungslicht gut unterdrückt werden.
Beispielsweise kann der minimale Zeitabstand zwischen aufeinan¬ derfolgenden Messungen 1 με betragen (entspricht einer Messfrequenz von 1 MHz) und die Frequenz mit der die Lichtstrahlen 3 ein- und ausgeschaltet werden kann 100kHz betragen (Periodendauer 10 is , 5 is an und 5 με aus) . Mit dem erfindungsgemäßen Messprinzip lässt sich das problemlos verwirklichen. Damit können innerhalb einer Periode der Schwankung der Lichtleistung jeweils 5 Messwerte aufgenommen werden, die dann der Lichtstärke am Punkt eines Detektors entsprechen. Durch Subtraktion der Werte, welche gemessen wurden, während die Lichtquelle angeschaltet ist von je¬ nen, die gemessen wurden während die Lichtquelle ausgeschaltet ist, ergibt dann ein sehr zuverlässiges Mass für die aktuelle Lichtstärke, die durch die Lichtquelle verursacht wurde.
Wenn durch die Datenverarbeitungsanlage auch die Drehzahl des Ra¬ des 1 gemessen wird, kann überprüft werden, ob sich Verschiebungen eines Teils der beobachteten Schattengrenze oder auch der ganzen beobachteten Schattengrenze im Takt der Drehung des Rades 1 oder eines ganzzahlig vielfachen Taktes davon wiederholen. Das ist dann ein klarer Hinweis auf Stellen am Rad 1, welche von der sonstigen Rotationssymmetrie abweichen.
Am Beispiel "Rad eines Schienenfahrzeuges" ist das erstmalige Auftauchen eines solchen Messergebnisses sowie das einmalige plötzliche Verschieben der gesamten beobachten Schattengrenze ein Hinweis auf eine schadhafte Stelle an einer Eisenbahnschiene. In Verbindung mit einem Fahrtenschreiber kann mit dem Messverfahren diese schadhafte Stelle rasch gefunden werden.
Eine dauerhafte Verschiebung der Schattengrenze ohne dass sich deren Form verändert hat ist ein Hinweis auf eine dauerhafte re¬ lative Verschiebung des vermessenen Körpers. Dies kann am Beispiel des Schienenfahrzeugs durch eine Änderung der Elastizität der Federung geschehen, was auf eine entsprechende Materialermü¬ dung hindeuten kann.
Eine dauerhafte Formänderung der Schattengrenze ist ein Hinweis, dass etwas gleichmäßig abgetragen oder aufgetragen wurde. Am Bei¬ spiel des Rades des Schienenfahrzeuges wäre über den Radumfang langsamer gleichmäßiger Abtrag typisch. Dauerhaft bleibende Helligkeitsveränderungen, welche den Bewegungen der Schattengrenze nicht folgen, sind ein starker Hinweis auf Verschmutzung einer der schützenden transparenten Scheiben 2.4 oder 4.4.
In einer einfachen, kostengünstigen und für viele Anwendungs fälle ausreichend guten Ausführung kann die gesamte Fläche des flächi¬ gen optischen Positionsdetektors 4.1 ein einziger durchgehender Lichtwellenleiter sein, an welchem an einigen Stellen photoelektrische Sensoren 4.1.1 angebracht sind, wobei diese sowohl an den Flächenrändern als auch an davon entfernt liegenden Flächenbereichen angeordnet sein können.
Speziell bei komplizierten zu vermessenden Geometrien oder beim Erfordernis von besonders präziser und rascher Auswertung der Detektorsignale ist es vorteilhaft, wenn die Fläche des optischen Positionsdetektors 4.1 in mehrere, bezüglich Lichtwellenleitung voneinander isolierte Teilflächen unterteilt ist, wobei jede Teilfläche mit mehreren photoelektrischen Sensoren 4.1.1 bestückt ist. Da damit Lichtsignale, welche auf eine einzelne Teilfläche auftreffen, nicht die Sensorsignale von den anderen Teilflächen beeinflussen können, wird die Auswertung des Gesamtergebnisses vereinfacht und weniger fehleranfällig.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist an enem Teil, an welchem Beleuchtungseinheit 2 und Detektoreinheit 4 unbeweg¬ lich zueinander montiert sind, als eine Art Blende eine Schablone 5 befestigt, welche in das von den Lichtstrahlen 3 durchflutete Volumen ragt und gemeinsam mit dem zu vermessenden Gegenstand 1 einen Schlitz eingrenzt, durch den hindurch Lichtstrahlen 3 zur Detektoreinheit 4 gelangen. Gegenüber einer Bauweise ohne derartige Schablone 5 wird die beleuchtete Fläche des optischen Posi¬ tionsdetektors 4.1 besser eingegrenzt. Bei Änderungen von Form oder Position des zu vermessenden Gegenstandes 1 ist die relative Änderung des Lichtfleckes auf der Fläche des optischen Positions- detektors 4.1 höher und damit deutlicher detektierbar . Die Schablone 5 kann beispielsweise durch einen Blechteil gebildet sein dessen dem zu überwachenden Gegenstand 1 zugewandter Rand der dortigen Kontur des Gegenstandes 1 angenähert geformt ist. Bevor¬ zugt ist die Schablone 5 - wie in Fig. 1 angedeutet - relativ zu Beleuchtungseinheit 2 und Detektoreinheit 4 in einstellbarer Po¬ sition montierbar, sodass der Spalt zu dem zu überwachenden Gegenstand zwar möglichst eng ist aber doch keine Kollision auf¬ tritt .
Das erfindungsgemäße Messprinzip ist besonders an solchen Vor¬ richtungen sinnvoll einsetzbar, welche relativ zueinander bewegte Teile umfassen, wobei von einem Teil aus ein relativ dazu perio¬ disch wiederkehrend bewegter anderer Teil bezüglich seiner relativen Position oder seiner Geometrie vermessen werden soll. Besonders wertvoll ist es zur Überwachung jener periodisch wiederkehrend bewegten Teile, welche durch betriebsmäßig auftretende Beanspruchungen so sehr abgenutzt werden, dass sie während der üblichen Lebensdauer der Vorrichtung mehrmals gewartet oder ausgetauscht werden müssen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung für die EchtZeitmessung von relativen Positionsdaten und/oder von geometrischen Maßen eines relativ zur Vorrichtung geführt beweglichen Körpers (1) anhand der Vermes¬ sung einer Grenze eines von dem Körper (1) geworfenen Schattens unter Verwendung optischer Messmittel, wobei eine Be¬ leuchtungseinheit (2) und eine Detektoreinheit (4), von wel¬ cher Ausgangsdaten an eine Datenverarbeitungsanlage übermit¬ telbar sind, in einem Abstand zueinander unbeweglich zueinander befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass
Lichtstrahlen (3) von der Beleuchtungseinheit (2) aus in Richtung auf die Detektoreinheit (4) gesandt werden und dass die Detektoreinheit (4) einen flächigen optischen Positions¬ detektor (4.1) umfasst, welcher als flächiger Lichtwellenleiter ausgebildet ist, welcher fotolumineszente Partikel ent¬ hält und welcher an einer Seite eine Mehrzahl von in Abständen zueinander angeordneten, kleinflächigen fotoelektrischen Sensoren (4.1.1) aufweist, welche im Stande sind, Licht aus der Wellenleitermode im Lichtwellenleiter auszukoppeln und ein elektrisches Signal zu generieren, dessen Stärke mit der Intensität des ausgekoppelten Lichtes korreliert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu dient, relative Positionsdaten und/oder geometrischen Maße eines sich relativ zu ihr in einem sich periodisch widerholenden Bewegungsverlauf befindlichen Körpers zu messen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu dient, relative Positionsdaten und/oder geometrische Ma¬ ße eines gegenüber ihr rotierenden Körpers zu messen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu dient, Bewegung des Rades eines Schienenfahrzeuges zu messen und dass Beleuchtungseinheit (2) und Detektoreinheit (4) am Rahmen des Schienenfahrzeuges oder an einem Drehge¬ stell des Schienenfahrzeuges befestigt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des flächigen optischen Positionsdetektors (4.1) in der zur Richtung der Lichtstrahlen (3) normal liegenden Ebene gleich groß oder größer sind, als die Querschnittfläche des von den Lichtstrahlen (3) durchflu¬ teten Volumens.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine relativ zu Beleuchtungseinheit (2) und Detektoreinheit (4) unbewegliche Schablone (5) in das von Lichtstrahlen (3) durchflutete Volumen ragt und einen Schlitz begrenzt, durch den hindurch Lichtstrahlen (3) zur Detektoreinheit (4) gelangen.
7. Verfahren für die EchtZeitmessung von relativen Positionsdaten und/oder von geometrischen Maßen eines sich periodisch widerholende gleichartige Bewegungen ausführenden Körpers (1) anhand der Vermessung einer Grenze eines von dem Körper (1) geworfenen Schattens unter Verwendung optischer Messmittel, mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Datenverarbeitungsanlage die Wiederholfrequenz der Bewe¬ gungen erfasst und dass durch die Datenverarbeitungsanlage überprüft wird, ob Schwankungen von Signalstärken der von den fotoelektrischen Detektoren (4.1.1) gesandten elektrischen Signale sich in gleicher oder ganzzahlig vielfach höherer Wiederholfrequenz wiederholen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Datenverarbeitungsanlage durch Interpolation aus den Messwerten der einzelnen fotoelektrischen Sensoren (4.1.1) der Verlauf einer am flächigen optischen Positionsdetektor (4.1) verlaufenden Schattengrenze errechnet wird, wobei für die Berechnung von der Randbedingung ausgegangen wird, dass die Schattengrenze die Fläche des flächigen optischen Positi¬ onsdetektors (4.1) bezüglich Beleuchtung mit Lichtstrahlen (3) in zwei unterschiedlich stark beleuchtete Flächenbereiche aufteilt, wobei der eine Flächenbereich für sich allein homogen beleuchtet ist und der andere Flächenbereich gar nicht beleuchtet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu angewandt wird an einem Schienenfahr¬ zeug während des Fahrbetriebes Position und Geometrie eines auf einer Schiene rollenden Rades (1) zu vermessen.
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US14/351,997 US20140240719A1 (en) 2011-10-20 2012-09-24 Real-time measurement of relative position data and/or of geometrical dimensions of a moving body using optical measuring means
JP2014536062A JP2014532185A (ja) 2011-10-20 2012-09-24 光学的測定手段を用いた移動体の相対位置データおよび／または幾何学的寸法の実時間測定
CN201280051647.6A CN103890538A (zh) 2011-10-20 2012-09-24 使用光学测量装置实时地测量移动主体的相对位置数据和/或几何尺寸
KR1020147013208A KR20140079489A (ko) 2011-10-20 2012-09-24 광 측정 수단을 이용한 이동체의 상대 위치 데이터 및/또는 기하학적 치수들의 실시간 측정

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT517348B1 (de) * 2015-11-06 2017-01-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Augenüberwachung
CN107554553A (zh) * 2017-08-31 2018-01-09 常州路航轨道交通科技有限公司 基于二维激光位移传感器的轨道几何不平顺检测方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017008112A1 (en) * 2015-07-13 2017-01-19 The University Of Sydney Waveguide positioning
ITUA20161835A1 (it) * 2016-03-21 2017-09-21 Marposs Spa Metodo per misurare l’errore di ortogonalità di una superficie planare di un pezzo rispetto ad un asse di rotazione, e corrispondente stazione di misura
CN107764208B (zh) * 2017-11-20 2023-05-16 河南工程学院 发制品垂度测试仪
CN108818015B (zh) * 2018-07-05 2020-06-02 广州德力数控设备有限公司 一种定位夹具及其精度检测工艺
US20210165103A1 (en) * 2018-08-07 2021-06-03 Koito Manufacturing Co., Ltd. Sensor system
DE102018131059A1 (de) * 2018-12-05 2020-06-10 SIKA Dr. Siebert & Kühn GmbH & Co. KG Strömungsmessverfahren und Strömungsmessvorrichtung zur optischen Strömungsmessung
DK3738773T3 (da) 2019-05-09 2022-10-31 Heidelberger Druckmasch Ag Apparat til udmåling af forhøjninger på overfladen af et omdrejningslegeme
AR118827A1 (es) * 2020-04-30 2021-11-03 Tecnovia S A Disposición clasificadora de tránsito por detección de la banda de rodadura metálica de los neumáticos
JP7430455B2 (ja) 2020-06-05 2024-02-13 株式会社ディスコ エッジ位置検出装置及びエッジ位置検出方法
CN111853477A (zh) * 2020-07-27 2020-10-30 盐城工学院 一种双摄像头定位装置
CN116086348B (zh) * 2023-01-10 2023-09-12 江苏智疆航空科技发展有限公司 一种陶瓷型芯外形尺寸的快速检测器

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1159173B (de) 1962-01-26 1963-12-12 Mak Maschb Kiel G M B H Vorrichtung zum Messen der Relativbewegungen zwischen Rahmen und Drehgestell bzw. Radsatz von Fahrzeugen waehrend der Fahrt, insbesondere Schienenfahrzeugen
US3864093A (en) 1972-11-17 1975-02-04 Union Carbide Corp High-temperature, wear-resistant coating
US4040738A (en) 1975-03-20 1977-08-09 Gulton Industries, Inc. Railroad track profile spacing and alignment apparatus
FR2674809A1 (fr) 1991-04-08 1992-10-09 Lorraine Laminage Dispositif de controle d'une voie de chemin de fer.
JPH10332323A (ja) 1997-05-31 1998-12-18 Tokimec Inc 光学的位置検出装置および追従撮像装置
EP0707196B1 (de) 1994-10-13 1999-08-04 FIAT FERROVIARIA S.p.A. System und Verfahren zur Detektion der Relativposition und der Bewegungen zwischen Schienenfahrzeug und Schienenanlage
EP1324005A2 (de) 2001-12-03 2003-07-02 Patentes Talgo, S.A. Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Unrundheit, Schwankung, Ebenen und Rollparametern von Eisenbahnrädern
US20050111813A1 (en) * 1998-07-29 2005-05-26 The Court Of Napier University Displays
WO2010006348A1 (de) 2008-07-15 2010-01-21 Isiqiri Interface Technologies Gmbh Steuerfläche für eine datenverarbeitungsanlage
US7715026B2 (en) 2006-09-26 2010-05-11 Kambiz Nayebi Method, apparatus, and system for non-contact manual measurement of a wheel profile
WO2010078609A1 (de) * 2009-01-07 2010-07-15 Isiqiri Interface Technologies Gmbh Detektorfläche
WO2010118449A2 (de) * 2009-04-16 2010-10-21 Isiqiri Interface Technologies Gmbh Für die anwendung an lichtvorhängen geeigneter optischer detektor
EP2343496A1 (de) 2009-12-31 2011-07-13 VolkerRail Nederland BV Zug mit implementierter optischer Messung

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1313844A (en) * 1969-04-23 1973-04-18 Vickers Ltd Interferometer
JPS5968607A (ja) * 1982-10-13 1984-04-18 Hitachi Ltd 車輪踏面の摩耗形状測定装置
FI68185C (fi) * 1983-03-01 1985-08-12 Waertsilae Oy Ab Foerfarande och anordning foer laegesobservering
DE3609863A1 (de) * 1985-08-12 1987-02-19 Hegenscheidt Gmbh Wilhelm Verfahren und einrichtung zur erfassung des radprofils eines eisenbahnrades
JPH0781822B2 (ja) * 1986-12-03 1995-09-06 金井 宏之 自動車用ホイ−ルの非接触振れ測定装置及び測定方法
JPS63146708U (de) * 1987-03-18 1988-09-28
CN1011820B (zh) * 1989-01-23 1991-02-27 徐可欣 热物体尺寸的在线光学测量方法
JP2816702B2 (ja) * 1989-05-16 1998-10-27 旭光学工業株式会社 測定装置
JPH10209199A (ja) * 1997-01-21 1998-08-07 Toshiba Corp 振動振幅評価装置及びワイヤボンディング装置
JP2001180239A (ja) * 1999-12-27 2001-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 車両用カメラ装置
KR100421427B1 (ko) * 2001-01-11 2004-03-09 한국과학기술원 공초점원리의 단위변위센서를 이용한 초정밀 변위측정기및 다양한 변위측정방법
FR2826894B1 (fr) * 2001-07-04 2003-09-19 Eastman Kodak Co Procede de rectification et dispositif de controle d'un arbre de coupe
US6806484B2 (en) * 2001-08-22 2004-10-19 Agilent Technologies, Inc. Sub-micron accuracy edge detector
US7134372B2 (en) * 2001-11-08 2006-11-14 Blue Ip, Inc. CNC slitter machine
JP4108968B2 (ja) * 2001-11-30 2008-06-25 ユニオンツール株式会社 転削工具の測定方法および装置
US8004664B2 (en) * 2002-04-18 2011-08-23 Chang Type Industrial Company Power tool control system
FI115615B (fi) * 2002-08-08 2005-06-15 Metso Paper Inc Menetelmä ja laite paperi- tai kartonkikoneen pituusleikkurin terien aseman kalibroimiseksi
DE10313191A1 (de) * 2003-03-25 2004-10-07 Gutehoffnungshütte Radsatz Gmbh Verfahren zur berührungslosen dynamischen Erfassung des Profils eines Festkörpers
JP4002209B2 (ja) * 2003-05-07 2007-10-31 株式会社イソワ 円形スリッタ刃補正装置付きスリッタ
US7452524B2 (en) * 2004-01-27 2008-11-18 Gilead Sciences, Inc. Method for improvement of tolerance for therapeutically effective agents delivered by inhalation
JP4448899B2 (ja) * 2004-09-27 2010-04-14 住友金属工業株式会社 横圧測定方法及び鉄道車両用台車
CN2893643Y (zh) * 2005-05-16 2007-04-25 陈炳生 带肋钢筋特征尺寸测量仪
JP5101955B2 (ja) * 2006-09-20 2012-12-19 株式会社ミツトヨ 形状測定方法及び形状測定装置
JP2008197063A (ja) * 2007-02-15 2008-08-28 Reyoon Kogyo:Kk 偏芯測定装置
JP5202060B2 (ja) * 2008-03-24 2013-06-05 三菱重工印刷紙工機械株式会社 スリッタ刃の高さ調整方法及び装置
JP5507879B2 (ja) * 2009-04-24 2014-05-28 株式会社キーエンス 透過型寸法測定装置
JP5453130B2 (ja) * 2010-02-10 2014-03-26 東日本旅客鉄道株式会社 アタック角測定装置及び測定方法
CN102947063A (zh) * 2010-06-11 2013-02-27 夏普株式会社 组件的修边处理方法及修边处理装置
GB201021579D0 (en) * 2010-12-21 2011-02-02 Airbus Operations Ltd System for detecting misalignment of an aero surface
DE102012207656A1 (de) * 2012-05-08 2013-11-14 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung und Verfahren zum Betreiben der Positionsmesseinrichtung
WO2013181598A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 The Regents Of The University Of Michigan Laser-based edge detection
US9138905B2 (en) * 2013-02-22 2015-09-22 Valmet Technologies, Inc. Method for calibrating the position of the slitter blades of a slitter-winder
US8879060B2 (en) * 2013-04-02 2014-11-04 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Raman signal detection and analysing system and a method thereof

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1159173B (de) 1962-01-26 1963-12-12 Mak Maschb Kiel G M B H Vorrichtung zum Messen der Relativbewegungen zwischen Rahmen und Drehgestell bzw. Radsatz von Fahrzeugen waehrend der Fahrt, insbesondere Schienenfahrzeugen
US3864093A (en) 1972-11-17 1975-02-04 Union Carbide Corp High-temperature, wear-resistant coating
US4040738A (en) 1975-03-20 1977-08-09 Gulton Industries, Inc. Railroad track profile spacing and alignment apparatus
FR2674809A1 (fr) 1991-04-08 1992-10-09 Lorraine Laminage Dispositif de controle d'une voie de chemin de fer.
EP0707196B1 (de) 1994-10-13 1999-08-04 FIAT FERROVIARIA S.p.A. System und Verfahren zur Detektion der Relativposition und der Bewegungen zwischen Schienenfahrzeug und Schienenanlage
JPH10332323A (ja) 1997-05-31 1998-12-18 Tokimec Inc 光学的位置検出装置および追従撮像装置
US20050111813A1 (en) * 1998-07-29 2005-05-26 The Court Of Napier University Displays
EP1324005A2 (de) 2001-12-03 2003-07-02 Patentes Talgo, S.A. Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Unrundheit, Schwankung, Ebenen und Rollparametern von Eisenbahnrädern
US7715026B2 (en) 2006-09-26 2010-05-11 Kambiz Nayebi Method, apparatus, and system for non-contact manual measurement of a wheel profile
WO2010006348A1 (de) 2008-07-15 2010-01-21 Isiqiri Interface Technologies Gmbh Steuerfläche für eine datenverarbeitungsanlage
WO2010078609A1 (de) * 2009-01-07 2010-07-15 Isiqiri Interface Technologies Gmbh Detektorfläche
WO2010118449A2 (de) * 2009-04-16 2010-10-21 Isiqiri Interface Technologies Gmbh Für die anwendung an lichtvorhängen geeigneter optischer detektor
EP2343496A1 (de) 2009-12-31 2011-07-13 VolkerRail Nederland BV Zug mit implementierter optischer Messung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2769175A1

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT517348B1 (de) * 2015-11-06 2017-01-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Augenüberwachung
AT517348A4 (de) * 2015-11-06 2017-01-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Augenüberwachung
CN107554553A (zh) * 2017-08-31 2018-01-09 常州路航轨道交通科技有限公司 基于二维激光位移传感器的轨道几何不平顺检测方法
CN107554553B (zh) * 2017-08-31 2019-01-01 常州路航轨道交通科技有限公司 基于二维激光位移传感器的轨道几何不平顺检测方法

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