CH628425A5 - METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF LINEAR DISTANCES, ESPECIALLY THE DIAMETER. - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF LINEAR DISTANCES, ESPECIALLY THE DIAMETER. Download PDFInfo
- Publication number
- CH628425A5 CH628425A5 CH661478A CH661478A CH628425A5 CH 628425 A5 CH628425 A5 CH 628425A5 CH 661478 A CH661478 A CH 661478A CH 661478 A CH661478 A CH 661478A CH 628425 A5 CH628425 A5 CH 628425A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- light beam
- reference object
- shading
- optics
- measuring
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontaktlosen Messung linearer Wegstrecken, insbesondere des Durchmessers von Objekten, wobei ein gescannter Lichtstrahl über das Objekt geführt, mittels einer Optik auf einen Fotoempfänger focussiert wird und die von dem Fotoempfänger registrierte Abschattungszeit des gescannten Lichtstrahles durch das Objekt unter Verwendung eines Oszillators gezählt und als Mass für die lineare Wegstrecke umgeformt wird, sowie einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. The invention relates to a method for the contactless measurement of linear distances, in particular the diameter of objects, wherein a scanned light beam is guided over the object, is focused on a photo receiver by means of optics and the shading time of the scanned light beam by the object registered by the photo receiver is below Use of an oscillator is counted and converted as a measure for the linear path, and a device for performing this method.
Das erfindungsgemässe Verfahren geht von einem bekannten kontaktlosen Abtastverfahren aus. Dabei wird das zu messende Objekt in ein Messfeld eingebracht, welches zwischen einer ersten als Sender wirkenden Optik und einer zweiten, als Empfänger wirkenden Optik aufgespannt ist. Es ist eine Quelle zur Erzeugung eines Lichtstrahles vorgesehen. Dieser Lichtstrahl wird in bekannter Weise gebündelt und über eine Scanneinrichtung geführt, die als Drehspiegel ausgebildet ist. Innerhalb des Messfeldes wird eine annähernd parallele Strahlenführung angestrebt. Der gescannte Lichtstrahl wird von der Empfängeroptik auf eine Fotodiode geleitet. Unter Verwendung eines Oszillators wird hier die Abschattungszeit gemessen, verstärkt und in einer Zähleinrichtung aufgenommen, die dann mit einer digitalen Anzeige versehen ist. Bei der Auswertung wird also die Abschattungszeit mit der Frequenz des Oszillators multipliziert. Die erhaltene Anzahl der Impulse ist proportional dem Durchmesser des zu messenden Objekts, streng genommen jedoch nur dann, wenn Optiken grossen Durchmessers eingesetzt werden, die ohne Öffnungsfehler sind. Derartige öffnungsfehlerfreie Optiken grossen Durchmessers sind jedoch entsprechend teuer. Die weiteren Nachteile dieses bekannten Verfahrens sind darin zu sehen, dass der Drehspiegel in seiner Drehzahl sehr genau geregelt werden muss, und zwar in Abhängigkeit von der Frequenz des Oszillators. Die Scann-Frequenz muss also stabilisiert werden, was einen erheblichen geräteseitigen Aufwand bedeutet. The method according to the invention is based on a known contactless scanning method. The object to be measured is introduced into a measuring field, which is spanned between a first lens acting as a transmitter and a second lens acting as a receiver. A source for generating a light beam is provided. This light beam is bundled in a known manner and passed over a scanning device which is designed as a rotating mirror. An approximately parallel beam path is aimed for within the measuring field. The scanned light beam is directed from the receiver optics to a photodiode. Using an oscillator, the shading time is measured, amplified and recorded in a counter, which is then provided with a digital display. During the evaluation, the shading time is multiplied by the frequency of the oscillator. The number of pulses obtained is proportional to the diameter of the object to be measured, but strictly speaking only if optics with a large diameter are used that have no opening errors. However, such large-diameter optics free of defects are correspondingly expensive. The further disadvantages of this known method can be seen in the fact that the speed of the rotating mirror must be regulated very precisely, depending on the frequency of the oscillator. The scanning frequency must therefore be stabilized, which means a considerable effort on the part of the device.
Das beschriebene Verfahren kann sinnvollerweise in kleinen Durchmesserbereichen von 0,25 bis etwa 30 mm eingesetzt werden, beispielsweise beim Drahtziehen derartiger kleiner Durchmesser. Für die Messung grösserer linearer Wegstrecken, also bis etwa in den Bereich von 100 mm steigt der Aufwand für eine öffnungsfehlerfreie Optik unangemessen hoch an. Da sich jedoch Öffnungsfehler in der Regel nicht vollkommen vermeiden lassen, ist dieses Verfahren für die Messung relativ grosser linearer Wegstrecken ungeeignet. The method described can usefully be used in small diameter ranges from 0.25 to approximately 30 mm, for example when wire-drawing such small diameters. For the measurement of larger linear distances, i.e. up to around 100 mm, the effort required for an opening-free optics increases inappropriately. However, since opening errors can generally not be completely avoided, this method is unsuitable for measuring relatively large linear distances.
Es ist eine weitere Abtastmethode bekannt, die ähnlich, wie vorher beschrieben arbeitet. Dabei wird lediglich anstelle des Drehspiegels eine Stimmgabel eingesetzt, die die zur Scannung des Lichtstrahles erforderliche Auslenkung bewirkt. Another scanning method is known which operates similarly to that previously described. A tuning fork is used instead of the rotating mirror, which causes the deflection required to scan the light beam.
Es sind weiterhin beugungsoptische Methoden zur kontakt5 Diffraction-optical methods for contact5 are still used
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3rd
628 425 628 425
losen Messung linearer Wegstrecken, insbesondere der Dicke des Drahtes bekannt. Diese Methode eignet sich besonders gut für kleine Durchmesser unterhalb von 10 mm. Für grosse Durchmesser ist dies nicht geeignet. loose measurement of linear distances, especially the thickness of the wire. This method is particularly suitable for small diameters below 10 mm. This is not suitable for large diameters.
Es sind auch Abbildungsmethoden bekannt. Diese eignen sich für einen Durchmesserbereich von ca. 5-50 mm. Dabei wird das beleuchtete Messobjekt auf eine Diodenzeile projiziert, wobei die Anzahl der durch den Schatten des Objektes unbeleuchteten Dioden proportional zum Durchmesser des Materials ist. Imaging methods are also known. These are suitable for a diameter range of approx. 5-50 mm. The illuminated measuring object is projected onto a row of diodes, the number of diodes not illuminated by the shadow of the object being proportional to the diameter of the material.
Den genannten Verfahren haften verschiedene Nachteile an. Bei allen Verfahren verlangen verschiedene Durchmesserbereiche verschiedene angepasste Optiken. Es ist ein grosser elektronischer Aufwand erforderlich. Für grosse Durchmesserbereiche müssen entsprechend teure öffnungsfehlerfreie Optiken eingesetzt werden. Bei dem zuerst beschriebenen Abtastverfahren kommt die Stabilisierung der Scann-Frequenz als weiterer Nachteil hinzu. The methods mentioned have various disadvantages. Different diameter ranges require different adapted optics for all processes. A great deal of electronic effort is required. For large diameter ranges, correspondingly expensive optics with no opening defects must be used. In the scanning method described first, the stabilization of the scanning frequency is a further disadvantage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtungen der angegebenen Art aufzuzeigen, mit denen lineare Wegstrecken mit vergleichsweise geringem baulichen Aufwand über grosse Messbereiche ausreichend genau gemessen werden können. The invention has for its object to provide a method and devices of the type specified, with which linear distances can be measured with sufficient accuracy over large measuring ranges with comparatively little construction.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, dass der gescannte Lichtstrahl zusätzlich über ein Referenzobjekt mit bekannter Wegstrecke geführt und die von dem Fotoempfänger registrierte, frequenzmodulierte Abschattungszeit des Referenzobjektes gespeichert wird und dass die von dem Fotoempfänger registrierte Abschattungszeit des Objektes mit demselben Oszillator frequenzmoduliert und ebenfalls gespeichert wird, worauf durch Vergleich der beiden Speicherinhalte und mit Hilfe der bekannten Wegstrecke an dem Referenzobjekt die zu messende lineare Wegstrecke ermittelt wird. Damit ist zunächst einmal sichergestellt, dass Linsenfehler vernachlässigt werden können, da sowohl das Referenzobjekt als auch das Messobjekt in gleicher Weise «fehlerhaft» beaufschlagt werden; durch den Vergleich der beiden Abschattungszeiten dividieren sich jedoch diese Fehler durch sich selbst, d.h. sie haben keinen Einfluss auf das Messergebnis. Wird beispielsweise bei dem Verfahren ein Drehspiegel eingesetzt, so kann die Winkelgeschwindigkeit dieses Drehspiegels innerhalb grosszügiger Toleranzgrenzen veränderbar sein. Eine Stabilisierung der Scann-Frequenz ist nicht mehr erforderlich. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Abtastung des Referenzobjektes und des Messobjektes in sehr kurzer Zeit nacheinander, vorzugsweise innerhalb geringer Winkeländerungen erfolgt, so dass auch die jeweilige Frequenz bei einer Messung nicht sehr unterschiedlich ist. Sollte sich diese Frequenz bis zur nächsten Messung ändern, so hat dies auch keinen Einfluss, da durch die Differenzbildung der Abschattungszeiten die Wirkung der Frequenz beseitigt wird. Voraussetzung für die Durchführung des Verfahrens ist lediglich ein Referenzobjekt mit einer bekannten linearen Messstrecke. Diese kann aber sehr einfach durch andere Verfahren gemessen werden. According to the invention, this is achieved in a method of the type described in the introduction in that the scanned light beam is additionally passed over a reference object with a known path and the frequency-modulated shading time of the reference object registered by the photo receiver is stored and in that the shading time of the object registered by the photo receiver is saved with the same Oscillator is frequency modulated and also stored, whereupon the linear path to be measured is determined by comparing the two memory contents and using the known path on the reference object. This first of all ensures that lens errors can be neglected, since both the reference object and the measurement object are subjected to the “faulty” in the same way; however, by comparing the two shading times, these errors divide by themselves, i.e. they have no influence on the measurement result. If, for example, a rotating mirror is used in the method, the angular velocity of this rotating mirror can be changeable within generous tolerance limits. It is no longer necessary to stabilize the scanning frequency. This is due to the fact that the reference object and the measurement object are scanned in succession in a very short time, preferably within slight changes in angle, so that the respective frequency is not very different during a measurement. If this frequency changes until the next measurement, this also has no influence, since the difference in shading times eliminates the effect of the frequency. The only prerequisite for carrying out the method is a reference object with a known linear measuring section. However, this can be measured very easily by other methods.
Es ist möglich, dass sowohl das Referenzobjekt als auch das zu messende Objekt in das über eine einzige Optik erzeugte Messfeld eingebracht werden und die beiden Abschattungszeiten auch nur durch eine einzige Optik mit dem Fotoempfänger registriert werden, wobei über eine Logik die beiden Abschattungszeiten unterschieden und dem jeweils zugehörigen Speicher zugeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, das Referenzobjekt und das Messobjekt sehr nahe aneinander anzuordnen, so dass beide Objekte unmittelbar nacheinander von dem gescannten Lichtstrahl überstrichen werden, so dass mit hinreichender Genauigkeit davon ausgegangen werden kann, dass in diesem Winkelbereich keine oder so gut wie keine Änderung der Frequenz eintritt. It is possible that both the reference object and the object to be measured are introduced into the measuring field generated by a single lens and the two shading times are registered with the photo receiver by only one lens, whereby the two shading times are distinguished by a logic and the each associated memory can be supplied. In this way, it is possible to arrange the reference object and the measurement object very close to each other, so that the scanned light beam sweeps both objects immediately one after the other, so that it can be assumed with sufficient accuracy that none or almost none in this angular range Change in frequency occurs.
Es ist aber auch möglich, dass das Referenzobjekt einerseits und das zu messende Objekt anderseits in zwei örtlich getrennte Messfelder eingebracht werden, aber beide Messfelder mit jeweils getrennten, aber identischen Optiken und Fotoempfängern mit demselben gescannten Lichtstrahl überstrichen werden und auch an beiden Fotoempfängern derselbe Oszillator vorgesehen ist. Auch hierbei befinden sich die beiden Messfelder vorzugsweise nur über einen Winkelbereich eines spitzen Winkels getrennt voneinander, so dass Frequenzunterschiede zumindest vernachlässigbar klein sind. Es ist aber auch möglich, normale, d. h. öffnungsfehlerbehaftete Linsen für die jeweiligen Optiken einzusetzen. Voraussetzung ist nur, dass einerseits die Empfängerlinsen und anderseits die Senderlinsen untereinander identische Eigenschaften besitzen. Dies lässt sich aber sehr leicht realisieren. However, it is also possible that the reference object on the one hand and the object to be measured on the other hand are placed in two spatially separate measuring fields, but both measuring fields with separate but identical optics and photo receivers are covered with the same scanned light beam and the same oscillator is also provided on both photo receivers is. Here, too, the two measurement fields are preferably separated from one another only over an angular range of an acute angle, so that frequency differences are at least negligibly small. But it is also possible to use normal, i.e. H. use lenses with opening defects for the respective optics. The only requirement is that on the one hand the receiver lenses and on the other hand the transmitter lenses have identical properties. But this can be done very easily.
In beiden Fällen werden die beiden Messfelder im spitzen Winkel zueinander von dem gescannten Lichtstrahl überstrichen. Zur Erzeugung des Lichtstrahles kann vorzugsweise ein Laser vorgesehen sein. In both cases, the scanned light beam sweeps over the two measuring fields at an acute angle to one another. A laser can preferably be provided to generate the light beam.
Das Verfahren lässt sich auch auf zweidimensionale Messungen erweitern. Hierbei wird der Lichtstrahl in zwei zueinander senkrechten Richtungen gescannt oder das Objekt wird in der zur Bewegungsrichtung des gescannten Lichtstrahles senkrechten Richtung schrittweise bewegt. The method can also be extended to two-dimensional measurements. Here, the light beam is scanned in two directions perpendicular to one another or the object is moved step by step in the direction perpendicular to the direction of movement of the scanned light beam.
Zur Steigerung der Messgenauigkeit ist es möglich, ein Referenzobjekt mit solchen Abmessungen einzusetzen, die den zu messenden Abmessungen des Objektes möglichst genau entsprechen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die grösste Genauigkeit exakt dort erreicht wird, wo der Sollwert des zu messenden Objektes liegt. To increase the measuring accuracy, it is possible to use a reference object with dimensions that correspond as closely as possible to the dimensions of the object to be measured. This ensures that the greatest accuracy is achieved exactly where the target value of the object to be measured lies.
Eine Vorrichtung, mit der die Durchführung des Verfahrens möglich ist, arbeitet mit einer Quelle für den Lichtstrahl, einer Einrichtung zum Scannen dieses Lichtstrahles, einem zwischen einer ersten und einer zweiten Optik aufgespannten Messfeld für das Objekt, einem der zweiten Optik nachgeschalteten Fotoempfänger, einer einen Oszillator aufweisenden Zähleinrichtung und kennzeichnet sich dadurch, dass eine Einrichtung zum Fixieren eines Referenzobjektes im Messfeld vorgesehen ist ünd die Zähleinrichtung je einen Speicher zur Aufnahme der frequenzmodulierten Abschattungszeit des Lichtstrahles durch das Referenzobjekt einerseits und durch das Objekt anderseits aufweist und dass eine Logik zum Unterscheiden der beiden Abschattungszeiten und zum Zuordnen zu den einzelnen Speichern vorgesehen ist. Damit ist dann ohne weiteres die Vergleichsbildung zwischen den beiden Abschattungszeiten möglich. Uber die bekannte Messstrecke an dem Referenzobjekt kann sehr einfach die zu messende Wegstrecke ermittelt und dann digital angezeigt werden. Da in der Abschattungszeit für das Referenzobjekt die Fehler der Optik enthalten sind, sind auch in der Abschattungszeit für das zu messende Objekt die identischen Fehler vorhanden. Bei der Differenzbildung entfallen diese Fehler, so dass man die erforderliche Messgenauigkeit erhält. Man erhält weiterhin diese Messgenauigkeit konstant über den gesamten Messbereich, wobei Voraussetzung ist, jeweils Referenzobjekte in der zu messenden Grössenordnung einzusetzen. Es ist eine wirtschaftliche Herstellung durch Verwendung einfachster Bauelemente sowohl elektronischer als auch mechanischer Art möglich. Derartige Vorrichtungen werden dadurch erheblich preisgünstiger als bisher in Verkehr gebracht werden konnten. Auf den Einsatz korrigierter Optiken kann verzichtet werden. A device with which the method can be carried out works with a source for the light beam, a device for scanning this light beam, a measuring field for the object spanned between a first and a second optical system, a photo receiver connected downstream of the second optical system, and one Counting device with oscillator and is characterized in that a device is provided for fixing a reference object in the measuring field and the counting device each has a memory for recording the frequency-modulated shading time of the light beam by the reference object on the one hand and by the object on the other hand, and in that a logic for distinguishing the two Shading times and for allocation to the individual stores is provided. This makes it easy to compare the two shading times. The distance to be measured can be determined very easily via the known measuring path on the reference object and then displayed digitally. Since the errors of the optics are included in the shading time for the reference object, the identical errors are also present in the shading time for the object to be measured. These errors are eliminated when forming the difference, so that the required measurement accuracy is obtained. This measuring accuracy is also obtained constantly over the entire measuring range, whereby the prerequisite is to use reference objects of the order of magnitude to be measured. Economic production is possible by using the simplest components, both electronic and mechanical. Such devices will be placed on the market much cheaper than previously. Corrected optics can be dispensed with.
Neben der Ausbildung eines einzigen Messfeldes, in welches zusätzlich zu dem Messobjekt auch das Referenzobjekt eingebracht wird, besteht aber auch die Möglichkeit, dass durch eine weitere erste und zweite Optik ein gesondertes Messfeld für das Referenzobjekt vorgesehen ist, wobei diese Optiken in ihren Eigenschaften mit den beiden Optiken des Messfeldes für das Objekt übereinstimmen, dass eine Einrich5 In addition to the formation of a single measurement field, into which the reference object is also introduced in addition to the measurement object, there is also the possibility that a separate measurement field is provided for the reference object by means of further first and second optics, the properties of these optics being the Both optics of the measuring field for the object match that a setup
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
628 425 628 425
4 4th
tung zum Fixieren des Referenzobjektes in seinem Messfeld vorgesehen ist und dass auch der zweiten Optik des Messfeldes des Referenzobjektes ein Fotoempfänger nachgeschaltet ist. Damit werden dann die beiden Abschattungszeiten in örtlich getrennten Messfeldern und an örtlich getrennten Fotoempfängern registriert. Es wird jedoch nur ein Oszillator verwendet, so dass die Frequenzmodulation an beiden Abschattungszeiten identisch ist. Jeder Fotoempfänger kann mit seinem zugehörigen Speicher in einfachster Weise verbunden werden, so dass eine Logik, wie sie bei der Verwendung von nur einem Messfeld erforderlich ist, hier entfällt. is provided for fixing the reference object in its measuring field and that a photo receiver is also connected downstream of the second optics of the measuring field of the reference object. The two shading times are then registered in locally separated measuring fields and at locally separated photo receivers. However, only one oscillator is used, so that the frequency modulation is identical at both shading times. Each photo receiver can be connected to its associated memory in the simplest way, so that there is no logic here, as is required when using only one measuring field.
Die Zähleinrichtung besitzt zwei Speicher. Der eine Speicher ist für die frequenzmodulierte Abschattungszeit durch das Objekt und der andere Speicher für die durch denselben Oszillator frequenzmodulierte Abschattungszeit durch das Referenzobjekt bestimmt. Eine Auswerteeinheit für den Vergleich der beiden Abschattungszeiten und die Ermittlung der zu messenden linearen Wegstrecke an dem Objekt ist nachgeschaltet. The counter has two memories. One memory is intended for the frequency-modulated shading time by the object and the other memory for the frequency-modulated shading time by the reference object by the same oscillator. An evaluation unit for comparing the two shading times and determining the linear path to be measured on the object is connected downstream.
Die Erfindung wird anhand des Standes der Technik und zweier Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens, die in den Zeichnungen dargestellt sind, weiter beschrieben. Es zeigen: The invention is further described on the basis of the prior art and two devices for carrying out the method, which are shown in the drawings. Show it:
Fig. 1 den Strahlengang in der Nähe des Messfeldes bei einer bekannten Vorrichtung, 1 shows the beam path in the vicinity of the measuring field in a known device,
Fig. 2 die prinzipielle Anordnung der Einzelteile einer Vorrichtung nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform und Fig. 2 shows the basic arrangement of the individual parts of a device according to the invention in a first embodiment and
Fig. 3 die prinzipielle Anordnung der Einzelteile einer Vorrichtung nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform. Fig. 3 shows the basic arrangement of the individual parts of a device according to the invention in a second embodiment.
Anhand von Fig. 1 soll nachgewiesen bzw. verständlich gemacht werden, wie sich bei dem bekannten Verfahren und der ebenfalls bekannten Vorrichtung Öffnungsfehler der Optik negativ auf das Messergebnis auswirken. Der Einfachheit halber ist nur die erste Optik 1 und die zweite Optik 2 dargestellt. Die erste Optik 1 ist die als Sender wirkende Optik. Die Optik 2 wirkt als Empfänger. Zwischen den beiden Optiken befindet sich das Messfeld 3, in welches das Objekt 4, also beispielsweise der hinsichtlich seines Durchmessers zu messende Draht eingebracht ist. Infolge der kontaktlosen Messung kann sich das Messobjekt 4 selbstverständlich auch, ähnlich wie an einer Ziehmaschine, kontinuierlich durch das Messfeld fortbewegen. Der Optik 2 ist der Fotoempfänger 5 nachgeschaltet, der die Abschattungszeit des Lichtstrahles 6 durch das Objekt 4 registriert. Bei dem Lichtstrahl 6 handelt es sich um einen gescannten Lichtstrahl, insbesondere Laserstrahl, der ja bekanntlich quer über das Objekt 4 geführt wird. Dieser Lichtstrahl 6 wird von —h bis +h über die Focussierlinse der Optik 1 geführt, die den Strahl auf das Objekt 4 focussiert. Die Optik 1 besitzt einen Öffnungsfehler, der zur Folge hat, dass die Randstrahlen stärker gebrochen werden als achsnahe Strahlen. Dieser Fehler ist durch die Differenzi S zwischen den Brennpunkten des Randstrahles und des Achsstrahles gekennzeichnet. Es ist leicht einzusehen, dass bei einer Messung der Zeit, die der Strahl 6 von -h Index 2 bis -I-h Index 2 braucht, um über die Probe gelenkt zu werden, nicht ohne weiteres auf den Durchmesser geschlossen werden kann, da in dem hier gezeigten Beispiel sowohl der Strahl in Höhe ± hj als auch in Höhe ± h2 zu gleichen Abschattungszeiten auf dem Fotoempfänger 5 führen. Dies hat zur Folge, dass unterschiedliche Durchmesser des Ob jektes 4 nicht zeitproportional gemessen werden können. Eine exakte Messung setzt also die Verwendung einer korrigierten Optik 1 voraus, die bei relaitv grossen zu messenden Wegstrecken unangemessen teuer wird. On the basis of FIG. 1, it is to be demonstrated or understood how the opening errors of the optics have a negative effect on the measurement result in the known method and the likewise known device. For the sake of simplicity, only the first optics 1 and the second optics 2 are shown. The first optics 1 is the optics acting as a transmitter. The optic 2 acts as a receiver. Between the two optics is the measuring field 3, into which the object 4, that is to say for example the wire to be measured with regard to its diameter, is introduced. As a result of the contactless measurement, the measurement object 4 can of course also move continuously through the measurement field, similar to a drawing machine. The optics 2 is followed by the photo receiver 5, which registers the shading time of the light beam 6 by the object 4. The light beam 6 is a scanned light beam, in particular a laser beam, which is known to be guided across the object 4. This light beam 6 is guided from −h to + h over the focusing lens of the optics 1, which focuses the beam onto the object 4. The optics 1 has an opening error, which has the consequence that the marginal rays are refracted more than rays close to the axis. This error is characterized by the difference S between the focal points of the marginal ray and the axis ray. It is easy to see that when measuring the time that the beam 6 takes from -h index 2 to -Ih index 2 to be guided over the sample, the diameter cannot be deduced easily, since in this case shown example, both the beam in height ± hj and in height ± h2 lead to the same shading times on the photo receiver 5. As a result, different diameters of the object 4 cannot be measured in a time-proportional manner. An exact measurement therefore requires the use of corrected optics 1, which becomes unreasonably expensive with relatively large distances to be measured.
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit ihren wesentlichen Einzelteilen in prinzipieller Weise dargestellt. Über eine nicht gezeigte Lichtquelle wird ein gebündelter Lichtstrahl 7 erzeugt, der mit Hilfe eines Drehspiegels 8, der mit der Winkelgeschwindigkeit 9 um eine Achse rotiert, fällt. Von dem Drehspiegel 8 wird der schon anhand der Fig. 1 beschriebene gescannte Lichtstrahl 6 ausgesandt. Dieser fällt, wie anhand von Fig. 1 beschrieben, auf einen ersten Teil der Vorrichtung, der sich durch das Messfeld 3 bis hin zu dem Fotoempfänger 5 kennzeichnet. In dem Messfeld 3 ist das zu messende Objekt 1 shows a first embodiment of the device for carrying out the method with its essential individual parts in a basic manner. A bundled light beam 7 is generated via a light source, not shown, which falls with the aid of a rotating mirror 8, which rotates about an axis at the angular velocity 9. The scanned light beam 6 already described with reference to FIG. 1 is emitted from the rotating mirror 8. As described with reference to FIG. 1, this falls on a first part of the device, which is characterized by the measuring field 3 up to the photo receiver 5. The object to be measured is in the measuring field 3
4 angeordnet bzw. positioniert. Daneben, d.h. davor oder dahinter, relativ zu der Winkelbewegung des Drehspiegels 8, ist ein weiteres Messfeld 3' vorgesehen, in dem das Referenzobjekt 4' fixiert ist. Auch hier findet eine erste Optik 1 ' und eine zweite Optik 2' Verwendung. Ebenso ist ein Fotoempfänger 5' nachgeschaltet. Es versteht sich, dass die Optiken 1 und 1' gleiche Eigenschaften besitzen. Ebenso besitzen auch die Optiken 2 und 2' gleiche Eigenschaften. Öffnungsfehler sind jedoch nicht nachteilig. 4 arranged or positioned. In addition, i.e. in front of or behind, relative to the angular movement of the rotating mirror 8, a further measuring field 3 'is provided, in which the reference object 4' is fixed. Here too, a first optical system 1 'and a second optical system 2' are used. A photo receiver 5 'is also connected downstream. It is understood that the optics 1 and 1 'have the same properties. Likewise, the optics 2 and 2 'have the same properties. However, opening errors are not disadvantageous.
Die den beiden Fotoempfängern 5 und 5' nachgeschaltete Auswerteeinheit 10 weist einen einzigen Oszillator 11 und zwei Speicher 12 und 12' auf. Nachgeschaltet ist eine Einrichtung 13 zum Vergleich der beiden Abschattungszeiten und eine beispielsweise digitale Anzeige 14 zur Sichtbarmachung des Messergebnisses. The evaluation unit 10 connected downstream of the two photo receivers 5 and 5 'has a single oscillator 11 and two memories 12 and 12'. A device 13 for comparing the two shading times and, for example, a digital display 14 for visualizing the measurement result are connected downstream.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 2 arbeitet nun wie folgt: The device according to FIG. 2 now works as follows:
Das Messobjekt 4 wird in das Messfeld 3 eingebracht bzw. durchläuft das Messfeld 3. Das Referenzobjekt 4' wird in dem Messfeld 3' fixiert. Sein Durchmesser ist bekannt. Der gescannte Lichtstrahl 6 überstreicht kurz nacheinander sowohl das Objekt 4 als auch das Referenzobjekt 4'. In beiden Fällen wird die jeweilige Abschattungszeit von dem Fotoempfänger The measuring object 4 is introduced into the measuring field 3 or passes through the measuring field 3. The reference object 4 'is fixed in the measuring field 3'. Its diameter is known. The scanned light beam 6 scans both the object 4 and the reference object 4 'in quick succession. In both cases, the respective shading time is determined by the photo receiver
5 und 5' registriert mit Hilfe des identischen Oszillators 11 frequenzmoduliert und die jeweilige Abschattungszeit in den Speicher 12 bzw. 12' gegeben. Da der Durchmesser des Referenzobjektes 4' genauestens bekannt ist, kann durch einfache Verhältnisbildung an der Einrichtung 13 und mit Hilfe des bekannten Durchmessers des Referenzobjektes 4' der zu messende Durchmesser an dem Objekt 4 ermittelt und angezeigt werden. Da die beiden Messfelder 3 und 3' nur in einem relativ kleinen spitzen Winkel voneinander verschieden angeordnet sind, ist nicht zu erwarten, dass eine Frequenzänderung des Drehspiegels 8 während dieses Winkelbereiches eintritt. Jedenfalls ist eine derartige Frequenzänderung vernachlässigbar klein. Im übrigen ist die Frequenz des Drehspiegels 8 völlig unabhängig von der Frequenz des Oszillators 11. Ein Zusammenhang, wie beim Stand der Technik, besteht nicht mehr. 5 and 5 'registers frequency-modulated with the help of the identical oscillator 11 and the respective shading time is given in the memory 12 or 12'. Since the diameter of the reference object 4 'is precisely known, the diameter to be measured on the object 4 can be determined and displayed by simply forming a ratio on the device 13 and with the aid of the known diameter of the reference object 4'. Since the two measuring fields 3 and 3 'are arranged differently from one another only at a relatively small acute angle, it is not to be expected that the frequency of the rotating mirror 8 will change during this angular range. In any case, such a frequency change is negligible. Otherwise, the frequency of the rotating mirror 8 is completely independent of the frequency of the oscillator 11. A connection, as in the prior art, no longer exists.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt. Hierbei werden im Unterschied zu Fig. 2 lediglich die identischen Optiken 1,1' bzw. 2, 2' eingesetzt, so dass ein einziges Messfeld 3, 3' geschaffen ist, in welches sowohl das Objekt 4 als auch das Referenzobjekt 4' eingebracht werden. In diesem Falle ist zusätzlich eine Logik 15 erforderlich, die die beiden Abschattungszeiten unterscheidet und für eine Speicherung in dem jeweils zugehörigen Speicher 12 bzw. 12' bewirkt. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist ansonsten analog. 3 shows a further embodiment of the device. In contrast to FIG. 2, only the identical optics 1, 1 'or 2, 2' are used, so that a single measuring field 3, 3 'is created, into which both the object 4 and the reference object 4' are introduced . In this case, a logic 15 is additionally required which differentiates the two shading times and causes them to be stored in the respectively associated memory 12 or 12 '. The operation of this device is otherwise analogous.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
S S
1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772750109 DE2750109C2 (en) | 1977-11-09 | 1977-11-09 | Device for non-contact measurement of linear distances, in particular the diameter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH628425A5 true CH628425A5 (en) | 1982-02-26 |
Family
ID=6023354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH661478A CH628425A5 (en) | 1977-11-09 | 1978-06-16 | METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF LINEAR DISTANCES, ESPECIALLY THE DIAMETER. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5469465A (en) |
| CH (1) | CH628425A5 (en) |
| DE (1) | DE2750109C2 (en) |
| FR (1) | FR2408815B1 (en) |
| GB (1) | GB2007836B (en) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH652205A5 (en) * | 1981-08-26 | 1985-10-31 | Zellweger Uster Ag | DEVICE FOR CHECKING THE TITER OF MAN-MADE FIBERS. |
| JPS58111705A (en) * | 1981-12-25 | 1983-07-02 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | Optical measuring device |
| JPS58162804A (en) * | 1982-03-23 | 1983-09-27 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | Optical measuring device |
| DE3219388C2 (en) * | 1982-05-24 | 1986-05-22 | Dipl.-Ing. Bruno Richter GmbH & Co. Elektronische Betriebskontroll-Geräte KG, 8602 Stegaurach | Optical-electrical measuring device for measuring the position and / or the dimensions of objects |
| JPS60181605U (en) * | 1984-05-14 | 1985-12-02 | 古河電気工業株式会社 | Linear object diameter measuring device using laser beam scanning |
| GB8612038D0 (en) * | 1986-05-17 | 1986-06-25 | Tole W R | Dimensional measurement of object |
| JPH0758167B2 (en) * | 1987-07-24 | 1995-06-21 | 株式会社日立製作所 | Laser pin outer diameter measurement method |
| US4938599A (en) * | 1988-06-07 | 1990-07-03 | Contrologic, Inc. | Non-contact optical gauge |
| JPH0269702U (en) * | 1988-11-15 | 1990-05-28 | ||
| DE4201385A1 (en) * | 1992-01-21 | 1993-07-22 | Peter Dipl Ing Renner | Optical measurement system with light curtain, photoelectric receiver - contains null point, linearity error correction circuit for digitised receiver signal |
| US6055329A (en) * | 1994-06-09 | 2000-04-25 | Sherikon, Inc. | High speed opto-electronic gage and method for gaging |
| DE19905778A1 (en) * | 1999-02-12 | 2000-08-17 | Schlafhorst & Co W | Method and device for determining at least one parameter of a thread-like body |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE620045A (en) * | 1961-07-11 | |||
| DE1153541B (en) * | 1961-11-16 | 1963-08-29 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | Method for measuring the outside diameter of glass tubes, especially during their manufacture |
| DE1238224B (en) * | 1962-03-14 | 1967-04-06 | Borg Warner | Device for testing the thickness of thread-like material |
| FR1350367A (en) * | 1963-03-11 | 1964-01-24 | Borg Warner | Examining apparatus for filament material |
| FR1590632A (en) * | 1968-06-21 | 1970-04-20 | ||
| DE2059106C3 (en) * | 1970-12-01 | 1975-09-11 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Method and auxiliary device for the automatic measurement of line widths or edge distances of small objects |
| US3856411A (en) * | 1973-06-08 | 1974-12-24 | Zygo Corp | Optical noncontacting diameter gauge |
| US3854822A (en) * | 1973-06-27 | 1974-12-17 | Vsi Corp | Electro-optical scanning system for dimensional gauging of parts |
| SE376968B (en) * | 1973-10-12 | 1975-06-16 | Aga Ab | |
| FR2256394A1 (en) * | 1973-12-27 | 1975-07-25 | Armines | Method of measuring wire dia. without contact - uses oscillating sample and reference dia. detector |
| DE2435087A1 (en) * | 1974-07-22 | 1976-02-12 | Siegfried Brueckl | Detailed instantaneous similarity comparison of samples - discerns shape and colour by using two electronic cameras |
-
1977
- 1977-11-09 DE DE19772750109 patent/DE2750109C2/en not_active Expired
-
1978
- 1978-06-16 FR FR7818055A patent/FR2408815B1/en not_active Expired
- 1978-06-16 CH CH661478A patent/CH628425A5/en not_active IP Right Cessation
- 1978-06-19 GB GB7827259A patent/GB2007836B/en not_active Expired
- 1978-06-20 JP JP7479378A patent/JPS5469465A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2750109C2 (en) | 1991-03-07 |
| FR2408815A1 (en) | 1979-06-08 |
| GB2007836A (en) | 1979-05-23 |
| JPS5469465A (en) | 1979-06-04 |
| FR2408815B1 (en) | 1985-06-21 |
| DE2750109A1 (en) | 1979-05-10 |
| GB2007836B (en) | 1982-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2325457C3 (en) | Device for measuring the thickness of a transparent object | |
| DE2657938C2 (en) | ||
| DE2313439A1 (en) | PROFILE WIDTH MEASURING DEVICE | |
| DE2353863A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE OPTICAL PROPERTIES OF OPTICAL SYSTEMS | |
| DE2156617A1 (en) | DEVICE FOR IMAGE CORRELATION | |
| DE102010049672B3 (en) | Laser Doppler line distance sensor for three-dimensional shape measurement of moving solids | |
| DE2428123A1 (en) | ARRANGEMENT FOR DETECTION OF DEFECTS BY SCANNING BY A LASER BEAM | |
| DE19737933A1 (en) | Determining of three dimension flow structures | |
| DE2161405A1 (en) | Optical device for determining the location of a point on a surface | |
| CH628425A5 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF LINEAR DISTANCES, ESPECIALLY THE DIAMETER. | |
| CH411371A (en) | Device for checking the geometrical dimensions of objects | |
| DE3503086C1 (en) | Method and device for measuring the wall thickness of transparent objects | |
| DE2059106C3 (en) | Method and auxiliary device for the automatic measurement of line widths or edge distances of small objects | |
| DE3437145A1 (en) | AUTOMATIC FOCUS ADJUSTMENT FOR PHOTOGRAPHIC CAMERAS | |
| DE3824820C2 (en) | ||
| DE1548361B2 (en) | Measuring device for the contactless determination of the dimensions of bodies | |
| DD241643A1 (en) | MEASURING METHOD AND DEVICE FOR TOUCH-FREE DIAMETER DETERMINATION DUENNER WIRE | |
| DE3815474C2 (en) | ||
| DE2163200A1 (en) | DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT | |
| DE2637844A1 (en) | PROCEDURE AND ARRANGEMENT FOR SEPARATE EVALUATION OF IMAGE CONTENT ACCORDING TO TWO COORDINATE DIRECTIONS OF MOVEMENT | |
| DE3728257A1 (en) | Optical arrangement and method for photoelectric distance setting (focusing), in particular for surgical microscopes | |
| DE3437412A1 (en) | CONTACTLESS, OPTICAL LENGTH MEASURING DEVICE | |
| DE1218169B (en) | Device for checking the wall thickness of glass tubes | |
| DE2251915A1 (en) | DEVICE FOR DETECTING SPARKS OR DEFECTS IN A SURFACE | |
| DE3336579C2 (en) | Device for determining the weft density of a moving fabric |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |