DE4415582A1 - Vorrichtung zur optischen Abstandsmessung an Innenwänden durch Einführung eines Meßkopfes - Google Patents
Vorrichtung zur optischen Abstandsmessung an Innenwänden durch Einführung eines MeßkopfesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Abstandsbestimmung oder
Messung. Diese Messung erfolgt prinzipiell durch Triangulation.
Insbesondere die Messung von Wandstärken bei Rohren ist ein Problem, das aufgrund
des geringen Durchmessers bisher nicht gelöst werden konnte. Es ist notwendig einen
geeigneten Meßkopf mit geringen Außenabmessungen zu konstruieren, um in einem
Objekt (z. B. einem Rohr) oder einer Objektöffnung (z. B. einer Bohrung mit oder ohne
Gewinde) eine Messung durchführen zu können. Vorzugsweise wird der Meßkopf als
zylindrisches Rohr ausgebildet, das in einem Inspektionsmeßplatz z. B. in ein Rohr,
einen Fitting, oder sonstige Objekte eingeführt wird.
Das System erzeugt ein Signal, das in geeigneter Weise dem Bedienpersonal oder der
Produktionslinie zugänglich gemacht, beziehungsweise zur Verfügung gestellt wird.
Die Aufgabe wird prinzipiell durch ein Triangulationssystem gelöst. Dabei bezieht sich
die Erfindung auf die Möglichkeit mit einer Kombination aus Endoskopiesystem und
Triangulationssensorik nicht nur eine Betrachtung von unzugänglichen Stellen, sondern
auch eine Abstandsmessung der innen oder außen liegenden Oberflächen dieser Ob
jektbereiche durchzuführen. Dabei besteht die Senderanordnung aus geeigneten opto
elektronischen Komponenten, die über eine ein- oder mehrfach gefaltete Optik eine
Strahlumlenkung vorzugsweise senkrecht zur Einschubrichtung ermöglicht. Der Meßbe
reich befindet sich außerhalb der Meßkopfes. Die von der Oberfläche reemittierte In
tensität entspricht dem Empfängerstrahlengang eines normalen Triangulationssensors.
Dieser Strahlengang wird ebenfalls geeignet gefaltet, so daß seine Strahlrichtung inner
halb des Meßkopfes liegt. Abgebildet wird dieser Strahl über eine geeignete Optik auf
ein optolektronisches Empfängerbauteil, das die Möglichkeit der positionsempfindli
chen Signalauswertung ermöglicht. Die vorhandene Elektronik erzeugt die notwendigen
Signale zur Sendersteuerung ebenso wie sie für die Auswertung der Empfängersignale
zuständig ist.
Der angedachte Einsatz bezieht sich z. B. auf die Wandstärkemessung von Rohren mit
und ohne Profil oder Gewinden an den Objektenden, die Messung von Bohrungen,
Löchern oder sonstigen Hohlräumen. Auch die Vollständigkeitskontrolle eines Profils
oder Gewindes läßt sich mit dieser Messung durchführen. Ebenso können alle
Werkstücke, die aufgrund ihres Innendurchmessers andere Meßverfahren ausschließen,
vermessen werden.
Die Anordnung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Meßsystem nach der oben genannten Beschreibung mit einer speziellen
Anordnung der gefalteten Strahlengänge;
Fig. 2 Ausschnittsvergrößerung von Fig. 1; Abgesetzter Meßkopf und Meßbereich.
In Kombination mit einem weiteren Abstandssensor vorzugsweise einem
Triangulationsensor können auch direkt Wandstärken von Rohren oder Bohrungen oder
ähnlichen oben beschriebenen Objekten in einem Differenzmeßverfahren gemessen
werden.
Claims (12)
1. Optisches Verfahren zur Durchführung und Anzeige einer Abstandsmessung an
Innenwänden nach dem Triangulationsprinzip durch Faltung der Strahlengänge,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Sender (a) ein optisches Signal (b) emittiert,
der Strahlengang (b) des Senders (a) ein- oder mehrfach in geeigneter Weise (c, d, g) gefaltet wird,
der eigentliche Meßkopf (f) eine von Sensor (o) abgesetzte optische Anordnung ist,
der Sendestrahl (b) vorzugsweise senkrecht vom Meßkopf (f) radial nach außen abgelenkt wird,
der Meßkopf vorzugsweise aus einem zylindrischen Rohr (e) besteht,
die Strahlung bis zum Meßbereich (i) geführt wird,
die Strahlung (k) an den Meßpunkt (j) reemittiert wird,
der Strahlengang der reemittierten Strahlung (k) wiederum ein- oder mehrfach geeignet gefaltet (l) wird,
diese Strahlung (k) von einer geeigneten Optik (m) abgebildet wird,
die Abbildung auf einem optoelektronischen Empfänger (n), vorzugsweise CCD (n) oder PSD (n) positionsselektiv auftrifft,
durch die Strahlung ein elektrisches Signal hervorgerufen wird,
dieses Signal nach dem Triangulationsprinzip einem Meßwert (2) im Meßbereich (i) entspricht,
dieser Meßwert durch die Verarbeitungseinheit (p) in geeigneter Form zur Anzeige gebracht wird oder der Produktionslinie über eine beliebige Schnittstelle zur Verfügung gestellt wird,
der abgesetzte Sensorkopf in das Meßobjekt eingeführt wird,
der Sensor aufgrund seiner Baugröße vorzugsweise bei der Messung von Innenwänden, Bohrungen, Löchern, Sacklöchern, Innengewinden, sonstigen Hohlräumen eingesetzt wird.
der Sender (a) ein optisches Signal (b) emittiert,
der Strahlengang (b) des Senders (a) ein- oder mehrfach in geeigneter Weise (c, d, g) gefaltet wird,
der eigentliche Meßkopf (f) eine von Sensor (o) abgesetzte optische Anordnung ist,
der Sendestrahl (b) vorzugsweise senkrecht vom Meßkopf (f) radial nach außen abgelenkt wird,
der Meßkopf vorzugsweise aus einem zylindrischen Rohr (e) besteht,
die Strahlung bis zum Meßbereich (i) geführt wird,
die Strahlung (k) an den Meßpunkt (j) reemittiert wird,
der Strahlengang der reemittierten Strahlung (k) wiederum ein- oder mehrfach geeignet gefaltet (l) wird,
diese Strahlung (k) von einer geeigneten Optik (m) abgebildet wird,
die Abbildung auf einem optoelektronischen Empfänger (n), vorzugsweise CCD (n) oder PSD (n) positionsselektiv auftrifft,
durch die Strahlung ein elektrisches Signal hervorgerufen wird,
dieses Signal nach dem Triangulationsprinzip einem Meßwert (2) im Meßbereich (i) entspricht,
dieser Meßwert durch die Verarbeitungseinheit (p) in geeigneter Form zur Anzeige gebracht wird oder der Produktionslinie über eine beliebige Schnittstelle zur Verfügung gestellt wird,
der abgesetzte Sensorkopf in das Meßobjekt eingeführt wird,
der Sensor aufgrund seiner Baugröße vorzugsweise bei der Messung von Innenwänden, Bohrungen, Löchern, Sacklöchern, Innengewinden, sonstigen Hohlräumen eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionswellenlänge
des Senders (a) nicht festliegt. Sie kann in geeigneter Weise für den Anwendungsfall
gewählt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Emissionswellenlänge des Senders (a) und die Empfindlichkeitscharakteristik des
Empfängers (n) aufeinander angepaßt sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sender (a) seine optische Leistung kontinuierlich oder moduliert oder gepulst emittiert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sender (a) aus einem Laser oder aus einer Leuchtdiode (LED) oder aus einer anderen
Lichtquelle bestehen kann.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
optische Leistung des Senders (a) über einen gefalteten Strahlengang (b) oder über eine
Glasfaser oder über ein Glasfaserbündel in den Meßkopf (f) geführt werden kann.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser
oder die LED oder eine geeignete andere Beleuchtungsquelle sich auch direkt im
abgesetzten Meßkopf (f) befinden kann.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Verwendung von LED′s oder Lasern oder Glasfaseranordnungen direkt im Meßkopf (f)
noch eine abbildende Optik ebenfalls im Meßkopf (f) notwendig sein kann.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltung der
Strahlengänge durch Spiegel (c, d, g, l) oder Prismen (c, d, g, l) oder andere optische
Bauelemente erfolgen kann.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentraleinheit (p)
sowohl den Sender (a) als auch den optoelektronischen Empfänger (n) ansteuert und die
Daten auswertet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zentraleinheit (p) auch den Meßwert in geeigneter Form zur Anzeige bringt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß
von der Zentraleinheit (p) ein Signal zur Regelung des Produktionsprozesses zur
Verfügung gestellt werden kann.
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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