DE1773316C3 - Vorrichtung zur automatischen Flächenmessung unregelmäßig gestalteter, ebener Gegenstände - Google Patents

Description

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sammelns der Lichtstrahlen lSngs des bogenförmigen das gegenüber der Lichtquelle 17 angeordnet ist. Die

Schlitzes im der Meßstelle stets eine optimale Licht- Lochscheibe 15 wird von einem Elektromotor 1» an-

intensitat und Lichtmenge vorliegt. Dies hat zur Folge, getrieben, der gleichzeitig, beispielsweise über eine

daß auch durchscheinende Gegenstände, wie Transpa- Riemenscheibe 20, einen Riemen 21 und eine Kiemenrentpapier od. dgl., ohne Einbuße an Meßgenauigkeit 5 scheibe 22, auch das Förderband I in der dargestes,ten

flusRemessen werden können. Weise in Bewegung setzt.

Um zu erreichen, daß bei jeder Drehstellung der Mit dem Bezugszeichen 23 ist eine Scheibe bezeicn-

i ii dil Shlit d Sthl t t di läs ihres Umfanges verteilt drei °°^eT™^m"*

Um zu erreichen, daß bei jeder Drehstellung der Mit dem Bezugszeichen 23 ist eine Sche Scheibe ein einziger radialer Schlitz den Strahl unter- net, die längs ihres Umfanges verteilt drei °°^eT™^m"* hricht, ist der Abschnitt zwischen aufeinanderfolgen- radial sich erstreckende Schlitze 24 aufweist. Der adden radial sich erstreckenden Schlitzen gleich der xo stand zwischen benachbarten Schlitzen 24 entspricht Länge des bogenförmigen Lichtstrahles. der Länge des bogenförmigen Schlitzes 7. Des weiteren

Zweckmäßigerweise ist weiter der Impulsgenerator ist ein durchsichtiges, von Walzen 26 und 27 angeeine Lochscheibe mit längs ihres Umfanges in Abstand triebenes Förderband 25 relativ zum Förderband l so voneinander angeordneten Öffnungen, die durch die angeordnet, daß der zu messende Gegenstand exakt m Antriebsmittel für das Förderband angetrieben wird, 15 der Meßebene flach gehalten wird. Die Walze 26 stent wobei eine Lichtquelle Liebt durch die öffnungen bei dabei in Reibungskontakt mit der Walze 2 oder Wim nrehune der Lochscheibe auf ein photoempfindliches mittels eines seitlichen Getriebes in Bewegung gesetzt. Element wirft. Nach Abb. 2 ist die Riemenscheibe22 mit einer

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Schnecke 28 gekoppelt, die wiederum nut einem zweites transparentes, mit gleicher Geschwindigkeit ao Schneckenrad 29 kämmt. Das Schneckenrad 25» ist aui wie das erste Förderband getriebenes Förderband vor- der Welle eines Kettenrades 30 befestigt, welch letzteres eesehen das einen nahe dem ersten Förderband eine sich um die Kettenräder 22 »-nd 33 und um ein lieeenden Bereich zur Flachhaitung des Gegenstandes Spannrad 34 erstreckende Kette antreibt. Dabei sma eeaen das erste Förderband bildet. Damit wird ge- die Kettenräder 32 und 33 mit den Walzen 2 bzw J gewährleistet, daß irgendwelche Unebenheiten des 25 koppelt, so daß auf diese Weise das Förderband 1 anGegenstandes keine negative Auswirkung auf die getrieben wird. .,..-, „„λ „;_η Messung ausüben können. Die Vorrichtung nach der Sobald die Vorrichtung eingeschaltet ist und ein Erfindung ist damit nicht nur auf die Flächenmessung Gegenstand B zugeführt wird, läuft dieser mit dem von Natur her flacher Gegenstände beschränkt. Viel- Förderband 1 in Richtung des Pfeiles A und gelangt mehr können auch die Blätter von Pflanzen od. dgl. 30 unter dem bogenförmigen Schlitz 7 durch die LiuuausRemessen werden, die im allgemeinen leichte Wöl- strahlen, wobei der Gegenstand zwischen den beiden bunsen aufweisen Förderbändern 1 und 25 flach gehalten wird Durch Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an den Reflektor 8 werden die von der Lichtquelle 9 stam-Hand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. menden Lichtstrahlen längs des Schlitzes 7 toKussieri, Es^igt 35 so daß nur die Lichtstrahlen L, welche durch einen Abb 1 eine perspektivische, schematische Ansicht vom bogenförmigen Schlitz 7 und einem der sich des Ausführungsbeispiels der Erfindung, drehenden Schlitze 24 f^« ^f'"^^. A b b 2 eine perspektivische, schematische Ansicht langen, auf den Sammelreflektor 11 treffen, uer Licni eines Antriebsmechanismus für die Vorrichtung nach strahl L wird als Strahl M auf den Lichtempfanger M I\ _b ι 4o zur Erzeugung elektrischer Signale reflektiert.

A bV 3 ein Blockdiagramm betreffs der Meß- Die rotierenden Schlitze 24 drehen sich mit gleicn-

orößenerfassurig und förmiger Geschwindigkeit und überschneiden den

A b b 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach bogenförmigen Schlitz 7 kontinuierlich längs dessen Fiel betreffs der Lage des bogenförmigen Schlitzes gesamter Länge. Es gelangt daher ständig ein Licnirelativ zu den Schlitzen in der sich drehenden Scheibe. 45 strahl M an den Lichtempfanger »2, wenn kein un-In A b b. 1 ist ein durchsichtiges Förderband 1 zum durchsichtiger Körper unter dem bogenförmigen Transport eines zu messenden Gegenstandes oder Schlitz 7 hindurchläuft. .

Meßobjektes um Walzen 2,3,4 und 5 geführt. In einem Gelangt der Gegenstand B in den Bereich des bogen

plattenförmigen Organ 6 ist ein bogenförmiger Schlitz? förmigen Schl.tzes 7, wird ein Teil des Lieh Strahles angebracht. Ein erster Reflektor 8 wirft schmale, ₅o vom Gegenstand unterbrochen^ so daß1 der Licht bogenförmige Lichtstrahlen nach unten in Richtung strahl L nicht durch den Spalt H "^M™*" *^a™ auf das Objekt, und zu diesem Zweck weist der Reflek- und das elektrische Signal vom L)chtempfange Z 8 eine in besonderer Weise gekrümmte Oberfläche unierbrochen ist (d. n., das Gatter einer Zahlvorr.ch-10 auf, auf die das von einer punktförmigcn Licht- tung wird geöffnet). _VM.in«r verwen-

quelle 9 stammende Licht auftrifft und in Form eines ₅₅ Die für die ernndungsgcmaße Vojrnchtungver*en Schmalen Lichtstreifens längs des bogenförmigen dete Zählvomchtung ist herkömmlich«^ Bauwcs, und Schlitzes 7 reflektiert wird. Ein we.tcrer Sammel- als Blockd.agramm in A b b. 3 dargestellt De ^ rnpuls reflektor 11 mit einer in gleicher Weise wie der Reflek- generator 14 ί zeugt ein Bezugss.gna · ?^ntiP^^end or 8 gekrümmten Oberfläche wirft d-c durch den der Fom I m.ttels des ^™^" Gegenstand hindurchgelangenden Lichtstrahlen über 60 tcs 18. Dieses Bezugssignal w einfn Kondensor 13 auf einen Lichtempfanger 12. Der mit Hilfe eines verstärkendenJß Kondensor 13 dient dabei zur Erhöhung der Fmpfind- gewandelt und einer Gal tent£^ lirWLpit Hi«! I ichtemofäneers 12 Der Lichtstrahl L wird intermittierend

MiT de i\ IgeSen Eugsznichen .4 »1 ein Im- gensümd B unterbrochen, so daß ein gf puhgenTrator bcakhncl. Dieser besteh! aus einer 6₅ 51 ein Signal 3 aussendet, welches das Ga le cha U, I «hscheibe 15 mit einer Vicl/ahl von längs ihres lim- Während das Gatter offen ist, werden die Impulse \Z%■ .n?o "fiXi1 kleinen AlTnungen leTciner I ichu digital mit Hilfe eines Zählwerkes 54 unter Zw.scheniiuclle 17 und einem p'i.iiocmpliiuHii.-hen I lenicnl 18. sdiüHung cues Verstärkers 53 abgezahlt.

ι-

Für den bogenförmigen Schlitz 7 im plattenförmigen Organ 6 ist eine solche Form gewählt, daß die für eine Messung maximal mögliche Breite O im Vergleich zum Durchmesser der Scheibe 23 so groß wie möglich sein kann und die in K-Richtung (vgl. A b b. 4) zurückgelegte Strecke des längs des bogenförmigen Schlitzes wandernden Spaltes //so gleichförmig wie möglich ist. Folglich muß die Länge der Schlitze 24 größer sein als die maximale Differenz 1 der Entfernungen zwischen dem bogenförmigen Schlitz 7 und dem Drehpunkt der Scheibe 23.

Die Reflektoren 8 und 11 sollten unmittelbar oberhalb bzw. unterhalb des bogenförmigen Schlitzes 7 angeordnet sein, da es wünschenswert ist, daß die Lage der Lichtquelle 9 und des Lichtempfängers 12 mit dem Krümmungsmittelpunkt O' des bogenförmigen Schlitzes, der als regelmäßiger Bogen betrachtet wird, übereinstimmt. Die reflektierende Oberfläche der Reflek- toren ist so gewählt, daß die Entfernung F ihrer horizontalen Brennweite entsprechen kann.

Beispiel

Die mit der beschriebenen Vorrichtung erzielten Meßergebnisse sind in nachfolgender Tabelle zusammengefaßt. Dabei wies die Vorrichtung folgende Daten auf: D = 100 mm, Breite des Sehlitzes 1 mm, Geschwindigkeit des Gegenstandes 3 m/min, minimal gemessene Fläche 4 mm*.

Um durch Form und Größe des Gegenstandes bedingte Einflüsse auf die Meßergebnisse zu untersuchen, wurden verschieden große Papierabschnitte mit bekannter Fläche derart miteinander kombiniert, daß eine Gesamtfläche von 200 cm* vorlag. Die Meßergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen wiedergegeben.

Form	Anzahl der Papierabschnitte	Gesamtfläche in cm·	Nr. t	Nr. 2	Versuch» Nr. 3	Ergebnisse Nr. 4	Nr. 5	Mittel wert
dreieckig unregelmäßig ... rechteckig rechteckig rechteckig	2 4 2 6 16	200,0 200,0 200,0 200,0 200,0	200,5 202,5 199,1 196.3 197,1	201,3 202,6 201,3 202,7 198,3	200,4 202,1 200,0 197,6 198,3	200,3 201,3 200,6 196,5 200,2	201,4 202,3 200,8 199,5 201,5	200,8 202,2 200,5 199,5 199,1

Meßergebnis an Papiergegenständen unterschiedlicher Form

Gesamtfläche in cm¹

Lichtdurchlässigkeit

Nr. Versuchsergebnisse
Nr. 2 Nr. 3

Mittelwert

200,0

absolut undurchlässig 50% halbdurchlässig

199,5 201,2 200,1 200,5

200,2 201,0

199,9 200,9

Meßergebnisse an Papier-Gegenständen mit verschiedener Lichtdurchlässigkeit

Aus den Versuchen folgt, daß unabhängig von der Form und Größe der auszumessenden Gegenstände ein Meßfehler von nicht mehr als ±1,5% vorliegt und auch solche Gegenstände gemessen werden können, die eine nur 50%ige Lichtdurchlässigkeit aufweisen. Die Meßgenauigkeit läßt sich noch dadurch sehr einfach verbessern, indem die Schlitzbreite, die Anzahl der Schlitze, die Anzahl der Bezugstmpulse und die

, aes ^.vjsgensianues geanaerx -50 werrfenTttt äei P%xö fenn ätoein MeiieWer von ±1,5%, wie er an Hand der obigen Versuche ermittelt wurde, ab ausreichend angesehen werden.

AbschlieSend 5 Jarauf hirtgewitten, daß der bogenförmige Schütz 1 im plattenförmigen Organ 6 nicht unbedingt erforderlich ist, obwohl er die Querschnittsfläche des Lichtstrahles in Verbindung mit den Schlitzen 24 sehr genau definiert und damit scharfe Lichtbündel erhalten werden. Außerdem schirmt er den Reflektor 11 gegen von außen kommendes Licht ab, so daß dadurch bedingte Meßfehler verringert werden. In der Praxis hat sich daher die Verwendung des plattenförmigen Organs 6 mit dem bogenförmigen Schlitz 7 als zweckmäßig erwiesen.

Die Anzahl der Schfitze 24 in der Scheibe 23 muß drei oder liiehr betragen. Der Abstand zwischen benachbarten Schlitzen 24 entspricht dabei der Länge des bogenförmigen Sehlitzes 7.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

keit durch die Lichftrfthlen bewegt, mit einem zweiten Patentansprüche: Reflektor zur Sammlung und Ablenkung der durch das Förderband hindurchgetretenen Lichtstrahlen auf

1. Vorrichtung zur automatischen Flächen- einen einen Zählvorgang nach Schneiden der Lichtmessung unregelmäßig gestalteter, ebener Gegen- 5 strahlen durch den zu messenden Gegenstand ausstände mit einer Lichtquelle Eur Aussendung von lösenden Lichtempfänger sowie mit einer Einrichtung Lichtstrahlen, einem ersten Reflektor zur Ab- zur Lichtabtastung des Förderbandes quer zu dessen lenkung der Lichtstrahlen auf ein transparentes Bewegungsrichtung und einem Impulsgenerator, wobei Förderband, wobei das Förderband den auszu- die Bewegung des Förderbandes, der Lichtabtasteinmessenden Gegenstand mit konstanter Geschwin- io richtung und des Impulsgenerator synch^ronisiert sind, djgkeit durch die Lichtstrahlen bewegt, mit einem Die Erfindung geht damit von einer Vorrichtung aus, zweiten Reflektor zur Sammlung und Ablenkung wie sie in der britischen Patentschrift 625 293 beder durch das Förderband hindurchgetretenen schrieben ist Bei dieser erfolgt die Erzeugung der das Lichtstrahlen auf einen einen Zählvorgang nach Meßobjekt abtastenden Lichtstrahlen mittels eines sich Schneiden der Lichtstrahlen durch den zu messen »5 drehenden Polygonspiegels. In der französischen den Gegenstand auslösenden Lichtempfänger so- Patentschrift 1 035 312 wird demgegenüber ein an sich wie mit einer Einrichtung zur Lichtabtastung des günstigeres, stationäres, optisches System vorge-Förderbandes quer zu dessen Bewegungsrichtung schlagen, bei dem eine geradlinige Lichtspur mittels und einem Impulsgenerator, wobei die Bewegung einer in deutlichem Abstand vom Mcflobjekt angedes Förderbandes, der Lichtabtasteinrichtufig und *> ordneten, rotierenden Schlitzscheibe abgetastet wird des Impuijgenerators synchronisiert sind, d a- und die erzeugten Impulse einem Zählwerk zugeführt durch gekennzeichnet, daß durch die werden. Besagte Lichtspur wird bei der bekannten VorLichtquelle (9) und den ersten Reflektor (8) ein richtung durch ein geradliniges Rasterlineal, bestehend schmaler bogenförmiger Lichtstrahl erzeugt wird, aus abwechselnden Hell- und Dunkelfeldern, gebildet, der sich quer über das Förderband erstreckt, und 35 so daß sich die Lichtspur aus einer Vielzahl von eindaß die Lichtabtasteinrichtung aus einer an sich zelnen Lichtstrahlen zusammensetzt. Das Auflösungsbekannten, rotierenden Scheibe (23) mit radial sich vermögen der bekannten Vorrichiung ist, da der Aberstreckenden Schlitzen (24) gebildet ist, die nahe stand zwischen zwei benachbarten Hellfeldern nicht unJ parallel zum Förderband (1) angeordnet ist. beliebig verkleinert werden kann, jedoch relativ gering.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 Demgegenüber soll durch die Erfindung eine Vorkennzeichn.'t, daß ein stationäres, plattenförmiges richtung der eingangs erwähnten Art unter Verwen-Organ (6) mit einem bogenförmigen Schlitz (7) par- dung einer rotierenden Schlitzscheibe hinsichtlich ihrer allel zum und nahe Uiiterhafy des Förderbandes (1) Meßgenauigkeit verbessert werden.

vorgesehen ist, wobei der Schlitz (7) mit den Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geSchlitzen (24) in der Scheibe (23) wirkungsmäßig 35 löst, daß durch die Lichtquelle und den ersten Reflektor gekoppelt ist. ein schmaler bogenförmiger Lichtstrahl erzeugt wird, 3„ Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- der sich quer über das Förderband erstreckt, und daß kennzeichnet, daß der Abschnitt zwischen aufein- die Lichtabtasteinrichtung aus einer an sich bekannten, landerfolgenden Schlitzen (24) gleich der Länge des rotierenden Scheibe mit rat ja! sich erstreckenden bogenförmigen Lichtstrahles ist. 40 Schlitzen gebildet ist, die nahe und parallel zum Förder-

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden band angeordnet ist.

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der 'm- Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird

pulsgenerator (141) eine Lochscheibe (15) mit längs während des Abtastvorganges eine im wesentlichen

ihres Umfanges in Abstand voneinander angeord- konstante Querschnittsfläche des Abtastlichtbündels

neten öffnungen (16) und eine Lichtquelle (17) um- 45 erzielt und der auszumessende Gegenstand längs seiner

faßt, die Licht durch die öffnungen der rotierenden gesamten Breite kontinuierlich abgetastet. Dies hat zur

Lochscheibe atif ein photoempfindliches Element Folge, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

|18) wirft, wobei die Lochscheibe durch die An- unter praxisüblichen Voraussetzungen, unabhängig

triebsmittel für das Förderband (1) angetrieben ist. von der Form und Größe des Meßobjektes, eine Meß-

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden genauigkeit von ±1,5% ohne weiteres erzieh werden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein kann. Die Meßgenauigkeit läßt sich durch Änderung fcweites, transparentes, mit gleicher Geschwindig- der Schlitzbreite, Schlitzanzahl und Fördergeschwinkeit wie das erste (1) angetriebenes Förderband (25) digkcit des Gegenstandes sehr einfach erhöhen.
Vorgesehen ist, das einen nahe dem ersten Förder- Des weiteren zeichnet sich die Erfindung durch eine fcand (1) liegenden Bereich zur Flachhaltung des 55 weitestgehende Unempfindlichkeit gegenüber von Gegenstandes gegen das erste Förderband bildet. außen eintretendem Licht sowie durch ihren konstruktiv einfachen Aufbau aus. Wegen ihrer hohen Meßgenauigkeit dürfte sich die Erfindung auch für wissen-

schaftliche Zwecke einsetzen lassen.

60 Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Querschnittsform des einfallenden Lichtstrahles da-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur auto- durch exakter definiert werden, daß ein stationäres, matischen Flächenmessung unregelmäßig gestalteter, plattenförmiges Organ parallel zum und nahe unterebener Gegenstände, mit einer Lichtquelle zur Aus- halb des Förderbandes mit einem bogenförmigen sendung von Lichtstrahlen, einem ersten Reflektor zur 65 Schlitz vorgesehen wird, der mit den Schlitzen in der Ablenkung der Lichtstrahlen auf ein transparentes Scheibe wirkungsmälJig in Verbindung steht.
Förderband, wobei das Förderband den auszu- Mit dieser Maßnahme wird eine weitere Verbesscmesseiulen Gegenstand mit konstanter Geschwindig- rung der Melknipliiullichkeit er/iclt, d;i infolge des