DE2140939A1

DE2140939A1 - Verfahren zur bestimmung des durchmessers bzw. der hoehe oder breite eines langgestreckten koerpers

Info

Publication number: DE2140939A1
Application number: DE19712140939
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl Ing Klebl; Gerhard Dr Ing Ziemek
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1971-08-16
Filing date: 1971-08-16
Publication date: 1973-03-01

Description

Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers bzw der Höhe oder Breite eines langgestreckten Körpers Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahrens welches zur Bestimmung des Durchmessers bzw der Höhe oder Breite eines langgestreckten Körpers verwendet werden soll. Dieser Körper wird von einer Fertigungseinrichtung kontinuierlich abgezogen und auf eine Trommel aufgewickelt. Unter langgestrecktem Körper sind hier beispielsweise Drähte, Adern von elektri schen Kabeln, die Kabel selbst, Walzgut und Profile beliebiger Form zu verstehen Das Problem bei der Fertigung.derartiger Gegenstände besteht im wesentlichen darin, eine Maßgenauigkeit innerhalb vorgegebener Toleranzen einzuhalten, um das fertige Produkt den Wünschen der Kunden anpassen zu können. Es ist daher erforderlich, daß die Fertigung ständig überwacht wird, um für das fertige Produkt auch die notwendige Garantie übernehmen zu können. Bisher wird hierbei so vorgegangen, daß des die Maschine bedienende Arbeiter stichprobenweise mittels eines Kalibers die Einhaltung der Abmessungen kontrolliert. Abgesehen davon, daß bei diesem Kontrollvorgang die Zuverlässigkeit des Arbeiters gevahrZ leistet sein muß, ist die Kontrolle nur stichprobenweise durchführbar, wobei im allgemeinen sogar der Fertigungsablauf unterbrochen werden muß Das geschilderte, bisher übliche Verfahren ist daher einerzeitz relativ aufwendig und garantiert andererseita nicht für das gesamte fertige Produkt die Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren ansuteben, mittels dessen ständig, ohne Eingriffe in den Fertigungsablauf, die Abssungen des zu fertigenden Körpers genauestens bestimmt werden können. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der zu.messende Körper mittels einer Lichtquelle auf eine aus einer großen~Anzahl von fotoelektrischen Bauelementen aufgebauten Matrix projiziert wird, daß die Ausgangsseite der Matrix mittels eines elektronischen Zählers mit hoher Frequenz abgetastet wird, und daß die von dem Zähler gelieferten Impulse zur Anzeige gebracht oder als Stellgröße für einen die Fertigungseinrichtung beeinflussenden Regler verwendet wird. Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch den Einsatz der Vielzahl von fotoelektrischen Bauelementen eine erhebliche Auflösung der Meßdaten für den Meßvorgang und damit eine große Meßgenauigkeit vorliegt. Durch die hohe Frequenz der Abtastung wirken sich Schwankungen des zu messenden körpers, welche im Niederfrequenzbereich (bis maximal 50 Hz) liegen, auf das Meßergebnis in keiner Weise aus.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß auch bei vergleichsweise hoher Verschmutzung der Atmosphäre, in welcher die Messung vorgenommen wird, beispielsweise durch Dämpfe oder Gase, ebenfalls eine Beeinflussung des Meßergebnisses durch den einstellbaren Lichtwert der fotoelektrischen Bauelemente ausgeschlossen wird.
Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert: Die Fig. 1 bis 3 zeigen in schematischer Da,rstellung drei unterschiedliche Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 4 gibt in einer Blockschaltbilddarstellung eine Vorrichtung wieder, mit Hilfe derer die Abmessungen von langgestreckten Körpern unterschiedlicher Durchmesser gemessen und verglichen werden können.
Mit i ist eine Lichtquelle bezeichnet, deren Licht über eine Optik 2 auf einenWanggestreckten Körper 3, beispielsweise ein elektrisches Kabel, dessen Durchmesser genauestens ermittelt werden soll, fällt. Außer auf dieses elektrisches Kabel fällt das Licht weiterhin auf eine Matrix 4, in welcher vorzugsweise in integrierter Schaltung eine große Anzahl- von fotoelektrischen Bauelementen - im folgenden kurz als Fotoelemente bezeichnet -, wie beispielsweise Fotodioden oder Fototransistoren, enthalten ist. Der Übersichtlichkeit halber sind in der Darstellung nur einige dieser Fotoelemente eingezeichnet, es können jedoch beispielsweise in der Matrix 1000 solcher Fotoelemente enthalten sein. In diesen Fotoelementen wird das einfallende Licht in eine elektrische Größe umgesetzt, die am Ausgang dieser Fotoelemente bzw. am Ausgang der Matrix zur Verfügung steht. Durch den zwischen der Optik und der Matrix durchlaufenden langgestreckten Körper 3 wird ein Teil des Lichtes abgefangen und gelangt somit nicht auf die Matrix. Dementsprechend werden die Fotoelemente, auf welche das Licht auftrifft, an ihren Ende also eine Spannung haben, während die Fotoeleiente, auf die kein Licht auftrifft Spannung los blelbene Der Ausgang der Natrix 4 wird nun mit Hilfe eines elektronischen Zählers 5, welcher beispielsweise als Ringzähler ausgebildet sein kann, mit hoher Frequenz ii kHz- oder MHz-Bereich, beispielsweise mit 100 kllz, abgetastet. Bei diesem Abtastvorgang ergeben sich deentsprechend eine Anzahl von Foto elementen mit Spannung und eine andere Anzahl, nämlich der Rest der Fotoelemente, ohne Spannung. Wenn also beispielsweise durch den langgestreckten Körper 75,' der Fotoelemente überdeckt werden, dann ergibt sich bei einer Anzahl von 1000 Fotoelementen 250 Mal ein Spannungszustand, d.h.
ein Impuls, während 750 Mal keine Spannung gemessen wird, also kein Impuls vermerkt wird. Der elektronische Zähler 5 arbeitet dann auf ein Anzeigegerät 6, welches die von dem elektronischen Zähler gelieferten Impulse zählt und zur Anzeige bringt. Hierzu ist der Einsatz eines üblichen digitalen Anzeigegeräts soglich. Veiterhin Eann an das Anzeigegerät 6 noch ein Digital-Analog-Wandler 7 angeschlossen werden, welcher dann eine den: Meßergebnis analoge Große liefert, die als Stellgröße zum Betrieb eines Reglers verwendet werden kann, der in die Fertigungsmaschine eingreift und evtl. Abweichungen vom Sollwert ausregelt.
In Fig. 2 ist eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei welcher gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind Zwischen der Matrix 4 aus fotoelektrischen Elementen ist hier ein Glasfasermeßstab 8 mit einer großen Anzahl von Glasfasern angeordnet, auf den zunächst das Licht aus der Optik 2 fällt und von welchem dieses Licht dann an die-Fotoelenente weitergeleitet wird, wobei an Jede Glasfaser ein Fotoelement angeschlossen ist Der sonstige Aufbau der Vorrichtung ist der gleiche wie er bereits für die Fig. 1 beschildert worden ist.
line weitere Abvandlung der Vorrichtung zur durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fige 3 wiedergegeben. Auch bier sind wieder gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen Zur Vereinfachung der Natrix besteht diese gemäß Figo 3 aus zwei Teilen 9 und 10, welche dementsprechend mit weniger Fotoelementen als eine einteilige Matrix ausgerüstet sein können. Der Abstand dieser beiden Teile untereinander ist beispielsweise mittels einer Mikrometerschraube 11 veränderbarß durch welche der Teil 10 der Matrix dem Teil 9 in Richtung des Doppelpfeiles 14 angenähert oder von diesem entfernt epden kann. Der Abstand der Teile 9 und 10 voneinander richtet eich nach dem Durchmesser des zu messen den langgestreckten Körper 3 Auch hier erfolgt die Abtastung der Ausgangsseiten der beiden Teile 9 und 10 der Matrix wieder über einen elektronischen Zähler 6. Der Ausgang des Zählers 6 ist jetzt an ein Rechenwerk 13 angeschlossen, mit dessen Eingang außerdem ein Drehimpulsgeber 12 verbunden ist , durch welchen der Zustand der Mikrometerschraube 11 oder mit anderen Worten der Abstand der beiden Teile 9 und 10 der fotoelektrischen Matrix voneinander, in das Rechenwerk 13 eingegeben werden. An dieses Rechenwerk 13 ist dann wieder das Anzeigegerät 6 und an dieses der Digital-Analog-Wandler 7 angeschlossen. Die sonstige Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist wiederum die gleiche wie diejenige nach Fig. 1 Neben der reinen Messung des Durchmessers bzw. der Abmessungen von langgestrecktem Gut, ist das Verfahren nach der Erfindung auch zum Vergleich der Abmessungen von unterschiedlich großen langgestreckten Körpern geeignet. Es kann beispielsweise der Durchmesserunterschied einer Kabel seele 15 zum fertigen Kabel i6, wobei dann auf die Kabel seele ein Suns*-stoffmantel aufgebracht worden ist, bestimmt werden.
Hierzu werden Vorrichtungen, wie sie in den Fig. i bis 3 bereits angegeben sind, verwendet, von denen die eine den Durchmesser der Kabelseele 15 mißt, während die andere hinter dem mit 17 bezeichneten Extruder, welcher den Kabelmantel auf die Kabelseele aufbringt, den Durchmesser des fertigen Kabels mißt.
Zur Vereinfachung sind hier die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nur durch Kästchen 4, also durch die Matern der Foto elemente dargestellt.
Dir Abt2ntergebnisse dieser Matern werden dann von den elektronischen Zählern 5 auf ein gemeinsames Rechenwerk 18 gegeben, wo sie miteinander verglichen werden und ihre Ausgangsgröße dann an dem Anzeigegerät 6 angezeigt oder nach Umwandlung durch den Digital-Analog-Wandler 7 wiederum als Stellgröße für eine Regelung ausgenutzt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun nicht nur zur Messung in einer Richtung, d.h. also beispielsweise zur Durchmesserbestimmung eines kreisförmigen Körpers, einsatzfähig, sondern es können auch die Abmessungen von rechteckigen oder quadratischen Teilen erfaßt werden, wobei dann zwei Lichtquellen und zwei fotoelektrische Matern erforderlich sind, die um 90 gegeneinander versetzt sind. Hierbei wird dann der Aufwand für die Vorrichtungen bis zu den fotoelektrischen Matern verdoppelt und die Ausgangsgrößen können dann über die elektronischen Zähler an die gleichen Anzeigegeräte angeschlossen werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

S Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers bzw. der Höhe oder Breite eines langgestreckten Körpers, welcher von einer Fertigungseinrichtung kontinuierlich abgezogen und auf eine Trommel aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zu messende Körper (4) mittels einer Lichtquelle (1) auf eine aus einer großen Anzahl von fotoelektrischen Bauelementen aufgebauten Matrix (5) projiziert wird, daß die Ausgangsseite der Matrix (5) mittels eines elektronischen Zählers (6) mit hoher Frequenz abgetastet wird, und daß die von dem Zähler (6) gelieferten Impulse zur Anzeige gebracht oder als Stellgröße für einen die Fertigungseinrichtung beeinflussenden Regler verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Körper (4) und der Matrix (5) eine Glasfaseroptik (3) angeordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronischer Zähler (6) ein Ringzähler verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen elektronischem Zähler (6) und Regler ein Digital-Analog-Wandler (7) angeordnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrix (5) aus zwei voneinander getrennten Teilen (9,10) mit veränderbarem Abstand zueinander verwendet wird, die so angeordnet werden, daß sie die Randgebiete des Körpers (4) erfassen.

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