DE2232252A1

DE2232252A1 - Verfahren zum beruehrungslosen messen einer abmessung eines sich bewegenden gegenstandes

Info

Publication number: DE2232252A1
Application number: DE19722232252
Authority: DE
Inventors: Leif-Goeran Antonsson; Goesta Redlund; Kjell Rosengren
Original assignee: Fagersta AB
Current assignee: Fagersta AB
Priority date: 1972-06-30
Filing date: 1972-06-30
Publication date: 1974-01-31

Description

B e S c h r e i b u n.g zu der Patentanmeldung betreffend Verfahren zum berUlirungslosen Messen einer Abmessung eines sich bewegenden Gegenstandes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum berülirungslosen Messen einer Abmessung sich bewegender Gegenstände, die sich auf einer erhöhten Demperatur, insbesondere einer Temperatur von über 5000 C befinden. Insbesondere ist gemäB der Erfindung ein Verfahren geschaffen worden, das es ermöglicht, bei Drahtwalzwerken den Durchmesser von Drähten zu messen.
Der bei einem Drahtwalzwerk bzw. einer Brahtstraße zu messende Gegenstand, d.h. das Stabstahlprofil, befindet sich in einer Umgebung, die für jedes Meßinstrument sehr ungeeignet ist, da das Meßinstrument der Einwirkung von Spritzwasser, Schwingungen, Staub und Hitze ausgesetzt ist.
Außerdem bewegt sich der Stabstahl beim Bertigwalzen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 25 bis 30 m/sec, und er führt Schwingungen in der Querrichtung aus. Die Schaffung eines Verfahrens zum Messen einer Abmessung, z.B. des Durchmessers des Stabstahls, würde verschiedene Vorteile erbringen.
Beispielsweise wäre es bei einer ständigen Überwachung der Abmessungen des Stabstahls möglich, ein Warnsignal zu erzeugen, sobald sich Grate bilden, die zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Qualität führen, wenn sie in den Draht eingewalzt werden. Wenn ständig Informationen über die Abmessungen des Stab stahls verfügbar sind, würde es ferner möglich sein, die Walzenpaare erheblich schneller einzustellen, wenn zur Verarbeitung einer anderen Stahl sorte übergegangen wird. Weiterhin könnte man die Abnutzung der Kaliber während des Walzens überwachen und Informationen gewinnen, die es auf wirtschaftlichere Weise ermöglichen, das Verstellen der Walzen zu regeln, und wenn es möglich ist, ein brauchbares Mefferfahren an verschiedenen Punkten längs der Drahtstraße anzuwenden, würde die Möglichkeit bestehen, den gesamten Walzvorgang automatisch zu regeln.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Messen des Durchmessers von Walzdraht bei Drahtwalzstraßen vorgeschlagen worden. Beispielsweise ist in der Zeitschrift "Stahl und Eisen", Nr. 20, Oktober 1968, ein Verfahren zum optischen Messen der Dicke des Erzeugnisses beim Walzen beschrieben worden. Bei diesem Verfahren wird das von dem Stabstahl kommende Licht mit Hilfe eines umlaufenden vieleckigen Spiegels auf einen Phototransistor projiziert. Infolge der Drehung des Spiegels erhält man ein Signal von längerer Dauer, das der Breite des Stabstahls entspricht. Bei diesem Meßverfahren besteht ein Nachteil darin, daß es nicht analog arbeitet, d.h. daß das Ausgangssignal nicht kontinuierlich dem gewünschten Meßwert entspricht. Ferner wird bei diesem Verfahren der zu messende Gegenstand in der Querrichtung abgetastet, und dieser Abtastvorgang wird durch die Drehgeschwindigkeit des vieleckigen Spiegels und die Anzahl der vorhandenen Spiegel beeinflußt. Weiterhin besteht ein erheblicher Nachteil dieser bekannten Anordnung darin, daß es erforderlich ist, ein sich drehendes Bauteil in einer Umgebung anzuordnen, die aus den eingangs genannten Gründen nachteilige Wirkungen auf das Bauteil ausübt.
Ein weiteres Meßverfahren, das auf der Benutzung nicht bewegbarer Teile basiert, ist in der Zeitschrift "Instrument and Control System", 1967, beschrieben worden. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine auf besondere Weise ausgebildete Photoröhre benutzt, die mit einer Photokathode und einem Photoelektronenvervielfacher ausgerüstet ist. Hierbei wird ein Bild einer Kante des zu messenden Gegenstandes auf die Photokathode projiziert, und ein Elektronenbild wird mit Hilfe einer. Servoeinrichtung in Richtung auf den Mittelpunkt des Photoelektronenvervielfachers abgelenkt, wobei das Steuersignal für die Ablenkung das MeBsignal bildet.
Jedoch ist die Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens kompliziert und kostspielig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit geringen Kosten herstellbare, wenig Raum beanspruchende, zuverlässig arbeitende Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, ein berührungslos arbeitendes Verfahren zum Messen einer Abmessung, insbesondere des Stabstahls bei einer Drahtwalzstraße, Knzuwenden, Dås Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des zu messenden Gegenstandes jeweils in einer bestimmten Richtung auf einen optischeiektrischen Bestandteil fallen, der sich aus mehreren Photodioden zusammensetzt, deren Beleuchtungsstärke gleichzeitig mit einer Taktsignalfrequenz abgetastet wird, woraufhin die den beleuchteten und den nicht beleuchteten Photodioden entnommenen Signale voneinander getrennt werden, um die Lage der Kanten des zu messenden Gegenstandes zu ermitteln.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt schematisch bzw. in Form eines Blockdiagramms eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Meßverfahrens.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, wie der Schatten eines Stahl stabes 1 von der Rückseite des Stahlstabes aus mit Hilfe einer Projektionslampe 2 und eines Objektivs 3 auf zwei optischelektrische Bestandteile 4 und 5 einer Abtastvorrichtung 6 projiziert wird. Die Signale der optischelektrischen Bestandteile werden zu einer Signalverarbei tungsvorrichtung 7 übermittelt, von der aus sie z.B. än eine Zahlröhre 8 weitergegeben werden können, welche die zu überwachende Abmessung unmittelbar anzeigt, wie es in der Zeichnung durch die Zahl 82 angedeutet ist. Es ist auch möglich, die gewünschte Abmessung auf andere Weise anzuzeigen; beispielsweise kann man dafür sorgen, daß eine Obergrenze und eine Untergrenze angezeigt werden, wie es in der Zeichnung durch die Zahlen 85 und 81 angedeutet ist; in diesem Fall wird ein Warnsignal erzeugt, sobald der gemessene Wert den durch die beiden angegebenen Werte bezeichneten Bereich über- oder unterschreitet. Außerdem ist ein Oszilloskop vorhanden, damit der Betrieb der Meßeinrichtung überwacht werden kann.
Zwar wäre es auch möglich, den Stahlstab als hellen Gegenstand vor einem dunklen Hintergrund erscheinen zu lassen, doch genügt bei hohen Abtastgeschwindigkeiten das von dem Stahlstab ausgehende schwache Licht nicht, um die Photodioden zu betätigen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, erstreckt sich die Reihe von Photodioden im rechten Winkel zur Laufrichtung des Stabstahls.
Das Meßverfahren beruht darauf, daß die Reihe von Photodioden teilweise beleuchtet wird und wegen des Vorhandenseins des Stahlstabes teilweise unbeleuchtet bleibt.
Die durch die beleuchteten und die unbeleuchteten Photodioden erzeugten Signale können elektronisch verarbeitet und dann voneinander getrennt werden. Hierbei ist die Anzahl der beleuchteten und der unbeleuchteten Dioden zu der zu ermittelnden Abmessung des Gegenstandes proportional.
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen keßeinrichtung setzt sich jeder der beiden optischelektrischen Bestandteile aus 50 Photodioden zusammen, die durch gleichmäßige Abstände von 0,1 mm getrennt sind, so daß der arbeitende Teil jedes Bestandteils eine Länge von etwa 5 mm hat.
Außerdem ist an jedem Ende der Reihe von Photodioden eine weitere Photodiode angeordnet, die dann ein Signal erzeugt, wenn die Projektion des Stabquerschnitts den Meßbereich überschreitet.
Durch entsprechendes Kombinieren eines Objektivs mit einer bestimmten Anzahl von Photodioden je Längeneinheit entlang der Reihe von Photodioden kann man das Auslösungsvermögen in weiten Grenzen variieren.
Somit ist es nicht unbedingt erforderlich, in der beschriebenen Weise zwei optischelektrische Bestandteile zu benutzen, sondern es genügt in manchen Fällen, nur einen einzigen solchen Bestandteil vorzusehen.
Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.
Patentansprüche:

Claims

PATENTANSPRUCHE Verfahren zum berührungslosen Messen einer Abmessung eines sich bewegenden, auf einer Temperatur über 5000 C befindlichen Gegenstandes, insbesondere des Durchmessers von Draht bei einer Drahtwalzstraße, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Begrenzungslinien des Gegenstandes in einer Dimension auf eine sich aus mehreren Photodioden zusammensetzende optischelektrische Einrichtung projiziert werden, daß die Beleuchtungsstärke der Photodioden nacheinander im Gleichlauf mit einer Taktfrequenz abgetastet wird, und daß die durch die beleuchteten und die beschatteten Photodioden erzeugten Signale voneinander getrennt werden, um die Lage der Begrenzungslinien des Gegenstandes anzuzeigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein Bild des Gegenstandes durch eine Projektionseinrichtung auf einem Hintergrund erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Meßwert mittels einer ZBhlröhre dargestellt wird, die auf direktem Wege die Anzahl der beleuchteten Photodioden und hierdurch die zu messende Abmessung des Gegenstandes anzeigt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Obergrenze und eine Untergrenze für die zu ermittelnde Abmessung angezigt wird, und daß ein Warnsignal erzeugt wird, sobald die zu messende Abmessung außerhalb des durch die Obergrenze und die Untergrenze bestimmten Bereichs liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Begrenzungslinien des Gegenstandes jeweils auf einen gesonderten optischelektrischen Bestandteil projiziert werden.