DE2657938C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optischen Messen
der Abmessungen eines Gegenstandes gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 3.
Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren
und einer Vorrichtung zum Messen des Durchmessers eines
aus einem Kapillarrheometer extrudierten Stranges.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die
Dicke des Gegenstandes optisch mit Hilfe eines durch
ein rotierendes Prisma abgelenkten Lichtstrahls gemessen.
Die Verendung eines Prismas zur Strahlablenkung hat
gegenüber rotierenden Ablenkspiegeln (US-PS 37 65 774)
den Vorteil, daß ungeschützte Spiegelflächen vermieden
werden, die leicht beschädigt werden können. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß keine teuren Korrekturlinsen
benötigt werden, um parallele Lichtstrahlen und eine
konstante Ablenkgeschwindigkeit zu gewährleisten.
Andererseits kommt es jedoch bei der Strahlablenkung
mit Hilfe eines Prismas zu einer Nichtlinearität der
Ablenkbewegung, so daß die Breite des zu messenden Gegenstandes
nicht ohne weiteres aus der Dauer der Strahlunterbrechung
durch diesen Gegenstand und der Drehzahl des
Ablenkprismas berechnet werden kann, sofern die Lage des
Gegenstandes relativ zur optischen Achse des Meßsystems
nicht genau bekannt ist.
Aus der DE-OS 23 13 439 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingang genannten Gattung bekannt, bei dem
dieses Problem dadurch umgangen wird, daß man den Abtaststrahl
in zwei Teilstrahlen aufspaltet, die beide dasselbe
Ablenkprisma durchqueren und somit übereinstimmende
Ablenkungen erfahren. Einer dieser Teilstrahlen überstreicht
den zu messenden Gegenstand, und die Unterbrechung des
Lichtstrahls durch den Gegenstand wird mit Hilfe eines
hinter diesem angeordneten Sensors erfaßt. Der andere
Teilstrahl überstreicht dagegen ein Gitter und wird sodann
auf einen weiteren Sensor gelenkt, der die durch das Gitter
bedingten periodischen Unterbrechungen dieses Teilstrahls
während der Ablenkbewegung erfaßt. Auf diese Weise kann
anhand der bekannten Strichdichte des Gitters die Breite
des zu messenden Gegenstandes ermittelt werden, indem man
die durch das Gitter erzeugten Unterbrechungen des zweiten
Teilstrahls während des Zeitintervalls zählt, in dem der
andere Teilstrahl durch den Gegenstand unterbrochen wird.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß
die Verwendung zweier Teilstrahlen ein komplexes und
aufwendiges optisches System erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und
die Vorrichtung der eingangs genannten Gattung derart zu
verbessern, daß eine genaue, von der Position des Meßobjektes
unabhängige Messung der Abmessungen des Gegenstandes mit
Hilfe eines einzigen Meßstrahls ermöglicht wird.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den
Patentansprüchen 1 und 3 angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in bekannter Weise
die Unterbrechungszeit des Lichtstrahls durch das Meßobjekt
gemessen und zu der Ablenkgeschwindigkeit des Lichtstrahls
in Beziehung gesetzt. Die durchschnittliche Ablenkgeschwindigkeit
wird ermittelt, indem man anhand des Signals des
optischen Sensors die Zeit ermittelt, die der abgelenkte
Lichtstrahl zum Durchqueren des Meßraumes benötigt. Das
Signal, das die Unterbrechung des Lichtstrahls durch die
Ränder des Meßraumes repräsentiert, dient zugleich zur
Synchronisation eines weiteren, elektronisch erzeugten
Signals, das die Nichtlinearität der Ablenkbewegung simuliert.
Dieses Signal wird über die Dauer der Unterbrechung
des Lichtstrahls durch das Meßobjekt aufintegriert
und zu dem anhand der durchschnittlichen Ablenkgeschwindigkeit
ermittelten Wert für die Breite des Meßobjektes
hinzuaddiert, so daß der geometrische Ablenkfehler
korrigiert wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
im einzelnen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht der Hauptbestandteile
des Systems,
Fig. 2 die Verschiebung eines Lichtstrahls aufgrund einer
Brechung des Lichtstrahls durch einen Würfel,
Fig. 3 ein Blockschaltbild, in welchem die bevorzugte Ausführungsform
zum Verarbeiten des Lichtes wiedergegeben ist,
das über den Meßraum mittels des Photodetektors gefühlt
wird,
Fig. 4 Impulsformen in dem System der Fig. 3 und
Fig. 5 eine Systemanordnung zum Auswerten von Eigenschaften,
wobei ein Kapillarrheometer mit dem optischen Meßgerät,
wie beispielsweise einem Detektor zum Bestimmen des Anschwellens
hinter bzw. nach einer Spritzform, kombiniert
ist.
In Fig. 1 sind verschiedene Elemente des Systems dargestellt,
die von einem Montagegestell 1 getragen sind. Ein darauf angebrachter
Laser 2 erzeugt einen schmalen Strahl parallelen Lichtes
im Infrarotbereich, welcher durch einen Kondensator/Kollimator 3
hindurchgeleitet wird. Ein Würfelprisma 4 wird mittels eines
Motors 5 mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl gedreht.
Das Prisma erhält den parallelen Verlauf des Lichtes, und seine
Drehung schafft ein Ablenken eines gebrochenen Stahls parallelen
Lichtes zu dem Gegenstand 6 hin, welcher in dem dargestellten
Fall ein fortlaufender Strang ist, der von einem Kapillarrheometer
extrudiert wird. Das System ist insbesondere gut zum Messen kleiner
Abmessungen verwendbar, die größer sind, als daß sie mit
Hilfe von Beugungsverfahren gemessen werden können, und im allgemeinen
sind sehr gute Ergebnisse in einem Bereich von etwa
0,0254 bis 2,54 cm erhaltbar. Der Strahl überstreicht auch einen
Meßraum 7, welcher eine Öffnung ist, in welcher der Strang angeordnet
ist. Die Öffnung und damit die seitliche wirksame
Fläche kann in einem üblichen Beispiel 1,27 cm sein, wobei jedoch
das System nicht auf diese Abmessung beschränkt ist. Das
durch die Öffnung hindurchgehende Licht geht auch durch eine
Kondensorlinse 8 hindurch, und der austretende Strahl wird auf
einen Photodetektor 9 fokussiert.
Ein Ausgleichen bzw. ein Kompensieren, um die Stellung des Gegenstandes
in dem Meßraum sowie die Motordrehzahl zu ändern, ist
durch ein zweifaches Integrationsverfahren geschaffen. Um die
Wirkung einr Motordrehzahländerung auszuschalten, ist das elektrische
Ausgangssignal (ein zusammengesetzter Impuls) von dem
Photodetektor in einen langen Impuls, der durch die Abmessungen
der Öffnung festgelegt ist, und in einen kurzen Impuls aufgeteilt,
der durch den Schatten des zu messenden Stranges oder
Gegenstandes festgelegt ist. Der lange Impuls leitet die Integration
eines festen Bezugsstromes von einer konstanten Stromquelle
ein und stellt sie wieder ab. Insbesondere wird der modulierte
Strom von der Konstantstromquelle zu einem Öffnungsintegrator
zusammen mit den langen Impulsen durchgelassen, die erzeugt
werden, wenn der Laserstrahl auf die vorderen und hinteren
Kanten der Öffnung trifft. Da die Öffnungsbreite konstant ist,
ist der Spannungsausgang des Öffnungsintegrators proportional
zu der durchschnittlichen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls
oder der Motordrehzahl. Eine zu der Motordrehzahl proportionale
Ausgangsspannung stellt den Eingang an einem Differenzverstärker
dar, welcher einen Strom an einem dem Extrudat zugeordneten
Integrator schafft. Da der in dem sogenannten Extrudatintegrator
integrierte Strom in demselben Verhältnis wie der
in dem Öffnungsintegrator integrierte Strom proportional zu der
Motordrehzahl ist, ist die Ausgangsspannung des sogenannten Extrudatintegrators
nur propotional zu dem Strangdurchmesser und
wird nicht durch die Motordrehzahl beeinflußt. Infolgedessen
haben Motordrehzahländerungen keinen Einfluß auf diese Spannung.
Es gibt einen geometrischen Geschwindigkeitsfehler, der
durch die Brechung eines Lichtstrahls durch einen sich drehenden
Würfel erzeugt wird. Die Brechung des Lichtstrahls durch einen
Würfel schafft eine Verschiebung, die zu dem Drehwinkel des
Würfels proportional ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn
die Größe D die lineare Verschiebung des einfallenden Lichtstrahls
darstellt, dann gilt:
wobei T die Länge der Würfelseite, R der Einfallwinkel, R′ der
Ablenkwinkel und N der Brechungsindex des Würfels ist. Die Änderungsgeschwindigkeit
der Verschiebung des Strahls, der quer
über den Meßraum abgelenkt wird, ist für eine konstante Winkelgeschwindigkeit
nicht konstant, sondern folgt annähernd einer
Sinusfunktion. Eine annähernde Sinusfunktion (ein Ausgleichssignal),
welche die Änderungsgeschwindigkeit der Verschiebung
des Strahls darstellt, wird synchron mit dem Öffnungsimpuls
für die Impulstrennstufe erzeugt. Dieses Ausgleichssignal wird
synchron mit Hilfe eines die Ablenkung ausgleichenden Integrators
und synchron mit dem Schatten des Stranges integriert,
um eine verschobene bzw. versetzte Korrektur für den Extrudatintegrator
bezüglich der Lage des Extrudats in der Öffnung zu
schaffen. Die Ausgänge von dem Extrudatintegrator und dem die
Ablenkung ausgleichenden Integrator werden summiert, um eine
Ausgangsspannung zu schaffen, die dem Strangdurchmesser proportional
ist und welche nicht durch eine Motordrehzahlschwankung
oder durch die Lage des Extrudats in der Öffnung beeinflußt wird.
Die Probe kann wirksam am irgendeine Stelle in dem Meßbereich
bewegt werden, ohne die Meßgenauigkeit wesentlich zu beeinflussen.
In ähnlicher Weise kann die Probe in eine Linie mit
einem Empfangsstrahl gebracht werden, und da die Fleckgröße konstant
ist und die Abtaststrahlen parallel sind, beeinflußt eine
Bewegung in dieser Ebene die Genauigkeit nicht. Die analoge
Spannung kann dann maßstäblich geändert werden, um mit einem
einzigen Ausgangsverstärker und einem Einbauinstrument Dimensionen
in englichen oder metrischen Maßeinheiten und ein prozentuales
Anschwellen an bzw. hinter der Spritzform (percent
die swell) zu schaffen.
In Fig. 3 und 4 erzeugt der Photodetektor 10 ein in Fig. 4 mit
A bezeichnetes Signal. Die Beleuchtung, die mittels des Photodetektors
gefühlt wird, wenn der Strahl den Rand bzw. die Kante
des Meßraumes (der Öffnung) von dem nichtbeleuchteten zu dem
beleuchteten Bereich (bzw. in der entsprechenden Richtung) kreuzt,
steigt schnell auf ein Maximum an und fällt dann wieder auf ein Minimum
ab, wenn der Strahl über eine Kante des Gegenstandes von dem beleuchteten
in den nichtbeleuchteten Bereich (bzw. in der entsprechenden
Richtung) läuft. Sie steigt schnell wieder auf ein
Maximum an, wenn der Strahl die andere Kante des Gegenstandes
von dem nichtbeleuchteten zu dem beleuchteten Bereich (bzw. in
der entsprechenden Richtung) kreuzt. Schließlich fällt die
mittels des Photodetektors gefühlte Beleuchtung einmal mehr
auf ein Minimum ab, wenn der Strahl die andere Kante bzw. den
anderen Rand der Öffnung von dem beleuchteten zu dem nichtbeleuchteten
Bereich hin (bzw. in der entsprechenden Richtung)
kreuzt. Die gestrichelten vertikalen Linien in Fig. 4 entsprechen
den vorerwähnten vier Kanten.
Ein Impulsformer 11 setzt den photoelektrischen Ausgang A in
Rechteckimpulse B um, um so eine ganz bestimmte Folge tief-hoch
und hoch-tief jedesmal dann zu schaffen, wenn der Strahl eine
Kante kreuzt, ob es nun die Kante bzw. der Rand der Öffnung oder
die Kante des Gegenstandes ist. Die Impulstrennstufe und eine
Steuerlogik 12 schaffen einen Impuls C, der als "Öffnungsimpuls"
bezeichnet wird und die Breite der Öffnung darstellt (wobei
Öffnung und Fenster synonym verwendet sind), sowie einen Impuls
D, welcher die Breite des Gegenstandes darstellt und mit "Extrudatimpuls"
bezeichnet ist. Aus Fig. 2 folgt, daß die Ablenkgeschwindigkeit
ein Minimum auf halbem Weg (d. h. in der Mitte)
zwischen den Rändern der Öffnung erreicht. Da die Änderungsgeschwindigkeit
der Verschiebung oder die lineare Geschwindigkeit
am größten an den Öffnungskanten und allmählich von jeder der
Kanten zur Mitte hin abnimmt, ist die Korrektur unmittelbar proportional
dem Abstand von einer Kante. Zur Synchronisierung ist
es vorteilhaft, einen invertierten Öffnungsimpuls E und einen
50% der Öffnung entsprechenden Impuls F zu erzeugen, da die
Korrektur um den Mittelpunkt der Öffnung herum symmetrisch ist.
Der Öffnungsimpuls wird verwendet, um die Integration eines konstanten
Stromes 14, der von einer fest vorgegebenen, konstanten
Spannungsquelle 13 erhalten wird, zu beginnen und zu beenden.
Da die Öffnungsbreite konstant ist, ist der Spannungsausgang G
an dem Öffnungsgenerator 15 proportional der durchschnittlichen
Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls, die durch die Motordrehzahl
festgelegt ist. Diese zu der Ablenkgeschwindigkeit proportionale
Ausgangsspannung wird an einen Eingang eines Differenzverstärkers
18 angelegt. Ein derartiger Ausgang (V₂) wird mit der
Bezugsspannung (V₁) von einer konstanten Spannungsquelle 13 verglichen,
und die algebraische Summe (die umgekehrt proportional
zu der durchschnittlichen Ablenkgeschwindigkeit ist) wird als
Eingang an den Extrudatintegrator 19 angelegt. Der Extrudatintegrator
19 wird mittels des sogenannten Extrudatimpulses D
in Gang gesetzt und abgestellt. Der integrierte Strom ist in
demselben Verhältnis wie die Breite des Extrudatimpulses umgekehrt
proportional zu der Ablenkgeschwindigkeit; infolgedessen
ist der Ausgang des Extrudatintegrators 19 nur proportional zu
dem Strangdurchmesser und wird nicht durch die durchschnittliche
Ablenkgeschwindigkeit beeinflußt.
Ein die Ablenkung ausgleichender Signalgenerator 16 erzeugt ein
Ausgleichssignal synchron mit dem invertierten Öffnungsimpuls F
und dem 50%igen Öffnungsimpuls F, der von der Impulstrennstufe
12 erhalten wird. Dieses Ausgleichsignal I wird durch den
die Ablenkung ausgleichenden Integrator 17 synchron mit dem
Extrudatimpuls D integriert. Der Impuls E gibt die volle Öffnungsgröße
wieder, ist jedoch umgekehrt, um die Polarität zu
gewähren, durch welche eine Synchronisierfunktion durchgeführt
werden kann. Der Impuls F entspricht einer Hälfte des Öffnungsimpulses
und wird zum Bestimmen der Mitte der Öffnung verwendet.
Die Vorderflanke des invertierten Öffnungsimpulses löst
den Impul F aus, wodurch die Spannung über dem Bereich des
Impulses F ansteigt und dann wieder am Ende des Impulses E auf
Null abfällt. Die auf diese Weise geschaffene dreieckige Welle
wird in eine halbe Sinuswelle umgeformt. Wenn sie durch den
Impuls F und die vordere Kante der Öffnung ausgelöst wird, baut
sich die Spannung mit einer Geschwindigkeit, die einer Sinuswellenfunktion
angenähert ist, bis zu einem Maximum bei der
Stelle auf, die der Mitte der Öffnung entspricht, und fällt dann
wieder an der hinteren Kante der Öffnung auf Null ab.
Der Ausgang des Extrudatintegrators 19 und des die Ablenkung
ausgleichenden Integrators 17, nämlich die Wellenformen H und
J, werden an einen Differenzverstärker 20 angelegt, um dort
algebraisch summiert zu werden, um eine Ausgangsspannung (V₅A)
zu schaffen, die dem Durchmesser des Extrudats proportional ist
und nicht durch die Lage des Extrudats in der Öffnung oder eine
Drehzahlschwankung beeinflußt wird.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 20 wird an den angesteuerten
Ausgangsverstärker 21 angelegt, welcher eine Abtast- und
Haltefunktion bildet, die jedem Extrudatimpuls D folgt, außer
wenn ein Grenzimpuls das Ausgangstor 22 sperrt. Das Ende des
Öffnungsimpulses von der Impulstrennstufe 12 wird eingeleitet,
wenn der Extrudatimpuls D in dem zusammengesetzten Eingangsimpuls
B an der Impulstrennstufe 12 fehlt. Dieser Zustand kommt
vor, wenn die Bewegung des Extrudats zur Folge haben würde,
daß es (optisch) die Kante der Öffnung zu berühren scheint oder
sich vollständig aus der Öffnung zu bewegen scheint. Das Ende
des Öffnungsimpulses löst die Öffnungsgrenzfunktion 23 aus,
welche in einem Haltezustand verriegelt, wodurch die Öffnungsbegrenzungslampe
aufleuchtet und das Ausgangstor 22 gesperrt
wird. Der Grenzhaltezustand bleibt verriegelt bzw. erhalten,
bis ein gültiger Extrudatimpuls anliegt. Diese Verriegelungsfunktion
stellt sicher, daß nur gültige Messungen an Anzeige-
(Lese-)schaltungen angelegt werden.
Das Signal V₅B von dem angesteuerten Ausgangsverstärker 21 wird
an die Maßstabanzeigeeinrichtung bzw. -funktion 24 angelegt,
welche in englischen oder metrischen Einheiten den Maßstab festlegt.
Das maßstäblich geänderte Signal der Maßstabanzeigefunktion
24 wird mittels der Anzeigewähleinrichtung 25 ausgewählt,
um entweder eine direkte Messung des Extrudatdurchmessers oder
ein prozentuales Anschwellen anzuzeigen, das auf dem Spritzform-
(Öffnungs-)durchmesser beruht. Mittels der prozentualen Anschwellfunktion
26 wird der Öffnungsdurchmesser von dem geeichten Eingang
subtrahiert und die Differenz in ein prozentuales Anschwellen
umgewandelt. Der Ausgang von der prozentualen Anschwellfunktion
26 oder der Ausgang von der Maßstabsanzeigefunktion wird dann
zur elektrischen Trennung und zur Impedanzanpassung für die Anzeigeeinrichtungen
an den Ausgangspuffer 27 angelegt. Ein Ausgang
wird dann an einen Analog-Digitalumsetzr 28 (an ein digitales
Einbaumeßgerät) und der andere Ausgang an eine Aufzeichnungseinrichtung
29 angelegt. Das digitale Einbaumeßgerät kann
dann einen Drucker 30 betreiben, welcher den gewählten Parameter
in digitalen Einheiten ausdruckt. Die sich ergebende Anzeige
kann dann nach Belieben von einem Strangdurchmesser beispielsweise
in tausendstel Inch oder Millimeter auf ein prozentuales
Anschwellen an bzw. hinter der Spritzform umgeschaltet werden.
Obwohl der Durchmesser des Abtaststrahls von etwa 1,016 cm auf
0,0127 cm durch die Kondensor-/Kollimator-Linsenanordnung herabgesetzt
wird, ist noch ein möglicher Fehler vorhanden, der durch
einen Teil des Strahls verursacht wird, der an der Kante des
zu messenden Gegenstandes vorbeigeht. Die vorherigen Verfahren
haben einen veränderlichen Schwellenwertpegel benutzt, der für
jede nominelle Messung oder einen Nulldurchgang des zweiten
Differentials (bzw. der zweiten Differenz) des Photodetektors
eingestellt ist. Die früheren Verfahren sind nur über einen
schmalen Durchmesserbereich nahe bei dem eines eingestellten
Nominalwertes wirksam, während die zuletzt erwähnte Technik komplizierte
elektronische Einrichtungen erfordert. Messungen mit
geeichten Meßlehren bzw. -stiften haben gezeigt, daß dieser
Strahldurchmesserfehler ein konstanter Wert für jede bestimmte
Strahl- und Photodetektoranordnung ist. Mit der vorerwähnten
Bezugsintegrationsschaltung wird eine leichte Verschiebung
des modulierten Bezugsstromes für diesen Strahldurchmesserfehler
für alle Durchmesser innerhalb des Leistungsvermögens des Systems
wirksam ausgeglichen.
Die Verbindung eines Kapillarrheometers mit dem optischen Meßgrät,
wie beispielsweise einem Detektor zum Bestimmen des Anschwellens
an bzw. nach einer Spritzform (a die swell detector)
schafft ein ausgezeichnetes System zum Auswerten der physikalischen
Eigenschaften von Elastomeren und anderen Polymeren, welche
als Kunstharze bzw. Kunststoffe verarbeitet werden können, ob
es sich nun um solche des wärmehärtbaren Typs wie Naturkautschuk
oder solche des thermoplastischen Typs wie Polypropylen
handelt. Im Falle eines wärmehärtbaren Elastomers können ein
Verfärben (durch Wärme; scorch), die Viskosität und die Formbeständigkeit
über einen Scher- oder Schubbereich und Aushärteigenschaften
bestimmt werden. Die optische Dickenlehre wird
vorzugsweise in Verbindung mit Rheometern verwendet, um Scher-
bzw. Schubbeanspruchungen zu messen und um eine Rheometer-
Schubbeanspruchung sowie die Strangdicke anzuzeigen.
In Fig. 5 ist eine Systemanordnung zur Auswertung der Eigenschaften
von Kunstharzen bzw. Kunststoffen dargestellt, wobei ein
Kapillarrheometer mit der optischen Meßeinrichtung, beispielsweise
dem das Anschwellen feststellenden Detektor, verbunden ist.
Ein automatisches Kapillarrheometer 31 extrudiert aus seiner Öffnung
den Strang 6 in die Bahn von parallelen Lichtstrahlen von
dem Laser 2. Der Laser 2 ist vertikal angebracht, und der Strang
wird vertikal extrudiert, aber die Anordnung 32 aus einem Kollimator
und einem sich drehenden Würfelprisma leitet das Licht
horizontal durch den Kollimator und das sich drehende Prisma,
um so die Lichtstrahlen quer über den Strang und die Öffnung
in der Photodetektoranordnung 33 abzulenken. Die Anordnung aus
dem Kollimator und dem sich drehenden Würfelprisma entspricht
dem Kollimator 3 und dem sich drehenden Prisma 4 in Fig. 1 und
weist zusätzlich einen Spiegel an der Vorderfläche auf, um den
Laserstrahl auszurichten. Hierdurch wird die Anordnung der elektronischen
Einrichtungen vereinfacht, um das Licht auf derselben
Seite des Stranges wie der Seite zu fühlen, auf welcher die
Lichtquelle angebracht ist, und außerdem ermöglicht es eine vertikale
Einstellung des Strahls, um entweder eine manuelle oder
automatische vertikale Abtastung des Extrudats zu ermöglichen.
Folglich lenkt eine reflektierende Prismenanordnung 34 mit einer
Unterlage, auf welcher zwei reflektierende Prismen angebracht
sind, das Licht zurück zu der Photodetektoranordnung 33. Diese
Photodetektoranordnung weist eine Öffnung, eine Kondensorlinse
und eine Photozelle auf und entspricht der Öffnung 7, der Kondensorlinse
8 und dem Photodetektor 9 der Fig. 1. Die elektronischen
Einrichtungen 35 zur Dimensionsüberwachung des Anschwellens
an bzw. hinter der Spritzform erfüllen die Aufgaben der
Elemente 11 bis 29 der Fig. 2 und können außerdem die elektronischen
Einrichtungen für das herkömmliche Kapillarrheometer
enthalten. Auf diese Weise kann ein Bandschreiber 36 die Abmessungen
des Extrudats oder das prozentuale Anschwellen als die
eine Aufzeichnung und die Schergeschwindigkeit oder -beanspruchung
als den anderen Wert aufnehmen. Der Datendrucker 37,
welcher ein Fernschreiber u. ä. sein kann, druckt, wenn sie gefordert
werden, derartige digitale Ausgabewerte aus.
Claims (9)
1. Verfahren zum optischen Messen der Abmessungen eines
Gegenstandes, bei dem
der Gegenstand (6) zwischen den Kanten eines Meßraumes (7) angeordnet wird,
ein schmaler Lichtstrahl mit Hilfe eines sich drehenden Prismas (4) derart parallel zu sich selbst abgelenkt wird, daß er den Meßraum und den Gegenstand überstreicht,
der Lichtstrahl jenseits des Gegenstandes abgetastet und ein der Unterbrechung des Lichtstrahls durch den Gegenstand entsprechendes Impulssignal erzeugt wird,
Ablenksignale entsprechend der Ablenkbewegung des Lichtstrahls erzeugt werden und
ein die Abmessungen des Gegenstandes angebendes Ausgangssignal anhand des Impulssignals und der Ablenksignale erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung eines ersten Ablenksignals die Untrbrechung des Lichtstrahls durch die beiden Kanten des Meßraumes (7) abgetastet und die Dauer der Bewegung des Lichtstrahls von einer Kante zur anderen gemessen wird,
daß als zweites Ablenksignal ein mit der gemessenen Bewegung des Lichtstrahls von einer Kante des Meßraumes zur anderen synchronisiertes Signal erzeugt wird, dessen Signalverlauf die Änderung Ablenkgeschwindigkeit des Lichtstrahls beim Überstreichen des Meßraumes simuliert,
daß zur Erzeugung des Ausgangssignals ein vorläufiges Signal erzeugt wird, das proportional zur Impulsbreite des Impulssignals und umgekehrt proportional zu dem ersten Ablenksignal ist,
daß ein Korrektursignal durch Integration des zweiten Ablenksignals über die Impulsdauer des Impulssignals gebildet wird und
daß als endgültiges Ausgangssignal die Summe aus dem vorläufigen Signal und dem Korrektursignal gebildet wird.
der Gegenstand (6) zwischen den Kanten eines Meßraumes (7) angeordnet wird,
ein schmaler Lichtstrahl mit Hilfe eines sich drehenden Prismas (4) derart parallel zu sich selbst abgelenkt wird, daß er den Meßraum und den Gegenstand überstreicht,
der Lichtstrahl jenseits des Gegenstandes abgetastet und ein der Unterbrechung des Lichtstrahls durch den Gegenstand entsprechendes Impulssignal erzeugt wird,
Ablenksignale entsprechend der Ablenkbewegung des Lichtstrahls erzeugt werden und
ein die Abmessungen des Gegenstandes angebendes Ausgangssignal anhand des Impulssignals und der Ablenksignale erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung eines ersten Ablenksignals die Untrbrechung des Lichtstrahls durch die beiden Kanten des Meßraumes (7) abgetastet und die Dauer der Bewegung des Lichtstrahls von einer Kante zur anderen gemessen wird,
daß als zweites Ablenksignal ein mit der gemessenen Bewegung des Lichtstrahls von einer Kante des Meßraumes zur anderen synchronisiertes Signal erzeugt wird, dessen Signalverlauf die Änderung Ablenkgeschwindigkeit des Lichtstrahls beim Überstreichen des Meßraumes simuliert,
daß zur Erzeugung des Ausgangssignals ein vorläufiges Signal erzeugt wird, das proportional zur Impulsbreite des Impulssignals und umgekehrt proportional zu dem ersten Ablenksignal ist,
daß ein Korrektursignal durch Integration des zweiten Ablenksignals über die Impulsdauer des Impulssignals gebildet wird und
daß als endgültiges Ausgangssignal die Summe aus dem vorläufigen Signal und dem Korrektursignal gebildet wird.
2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Messen des
Durchmessers eines aus einem Kapillarrheometer extrudierten
Stranges.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, mit einer Einrichtung (2, 3) zum Erzeugen
eines schmalen Lichtstrahls, einem rotierenden Prisma
(4) zur parallelen Ablenkung des Lichtstrahls, einem
optischen Sensor (9; 33) zur Abtastung der Unterbrechung
des Lichtstrahls durch das zu messende Objekt und einer
elektronischen Schaltung (10-30; 35) zur Auswertung des
Signals des Sensors, dadurch gekennzeichnet,
daß der das Meßobjekt aufnehmende Meßraum (7) an beiden
Seiten durch lichtundurchlässige Hindernisse begrenzt ist
und daß die elektronische Schaltung eine Trennstufe (12)
zur Erzeugung eines der Unterbrechung des Lichtstrahls
durch das Meßobjekt entsprechenden Impulssignals und eines
Fenstersignals mit einer der Dauer der Bewegung des Lichtstrahls
über die Breite des Meßraums entsprechenden Impulsbreite,
eine Einrichtung (15, 18, 19) zur Erzeugung eines
vorläufigen elektrischen Ausgangssignals, das dem Verhältnis der Impulsbreite
des Impulssignals zur Impulsbreite des Fenstersignals
entspricht, einen Signalgenerator (16) zur Erzeugung eines
die Änderung der Ablenkgeschwindigkeit beim Überstreichen
des Meßraumes simulierenden Ablenksignals, einen Integrator
(17) zur Integration des Ablenksignals und eine Schaltung
(20) zur Erzeugung eines der Breite des Meßobjektes entsprechenden
Ausgangssignals durch Addition des Ausgangssignals des Integrators
(17) zu dem vorläufigen Ausgangssignal umfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet
durch eine Anzeigeeinrichtung (29) zur Anzeige
des Ausgangssignals.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 zur Messung des
Durchmessers eines aus einem Kapillarrheometer extrudierten
Stranges, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rheometer (31) derart über dem Meßraum (7) angeordnet
ist, daß der extrudierte Strang (6) den Meßraum
durchquert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rheometer (31) die Schubbeanspruchung
des extrudierten Materials mißt und daß eine
Einrichtung zur Anzeige der Rheometer-Schubbeanspruchungen
und der Gegenstandsdicke vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet
durch Einrichtungen zur Erzeugung
analoger und digitaler Ausgangssignale zur automatischen
Abtastung vorgegebener Grenzwerte, die in Prozenten des
Anschwellens des Stranges geeicht sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung zur Erfassung
und zur Anzeige ungültiger Messungen und zum Halten
der letzten gültigen Messung.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur
Erzeugung des dem Impulsbreitenverhältnis entsprechenden
elektrischen Signals eine Bezugsspannungsquelle (13),
eine die Spannung der Bezugsspannungsquelle aufnehmende
Konstantstromquelle (14), einen Integrator (15), der
den von der Konstantstromquelle (14) gelieferten Strom
über die Impulsdauer des Fenstersignals integriert,
und eine Schaltung (18) zum Vergleich des integrierten
Wertes mit der Bezugsspannung aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/642,705 US4037968A (en) | 1975-12-22 | 1975-12-22 | Method and apparatus for measuring a dimension of an object in a defined space by scanning with a light beam |
Publications (2)
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DE2657938A1 DE2657938A1 (de) | 1977-06-30 |
DE2657938C2 true DE2657938C2 (de) | 1989-05-03 |
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ID=24577667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19762657938 Granted DE2657938A1 (de) | 1975-12-22 | 1976-12-21 | Verfahren und einrichtung zum optischen messen der abmessungen eines gegenstandes |
Country Status (8)
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