DE69013409T2

DE69013409T2 - Vorrichtung zur Dimensionsmessung.

Info

Publication number: DE69013409T2
Application number: DE69013409T
Authority: DE
Inventors: Andreas Nordbryhn
Original assignee: Tomra Systems ASA
Current assignee: Tomra Systems ASA
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2010-06-22
Also published as: US4996440A; EP0404749A3; JPH0335110A; FI903117A0; EP0404749B1; DE69013409D1; NO167334B; NO892596L; NO167334C; ATE113121T1; EP0404749A2; NO892596D0; CA2018724A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Entfernung zu einem oder mehreren Bereichen eines Gegenstands, die es erlaubt, zumindest eine der Abmessungen des Gegenstands zu messen, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Richten eines Lichtstrahls auf den Gegenstand, eine Einrichtung zum Empfangen der von dem Gegenstand reflektierten Lichtstrahlen und eine Einrichtung zum Berechnen der Gangzeit der Strahlen zu und von dem Gegenstand umfaßt.
Mehrere derartige Verfahrensweisen zum Messen der Entfernung zu einem oder mehreren Bereichen eines Gegenstands sind vorbekannt. Unter anderem gibt es solche Vorrichtungen zum Messen der Abmessungen in Zusammenhang mit sogenannten Autofokuskameras, mit Ausrüstung für Instrumentenanflug und mit sogenannten elektronischen Rollrakeln.
EP-0 226 273 offenbart einen Entfernungsmeßscanner, der eine Veränderung des Winkels über einen Bereich bereitstellt. Eine derartige Winkelveränderung bewirkt eine unerwünschte Fokusveränderung des Detektors.
Es besteht allerdings bereits seit langer Zeit eine Notwendigkeit dafür, in der Lage zu sein, die Entfernung zu einem oder mehreren Bereichen eines Gegenstands mit großer Genauigkeit, z.B. mit einer Meßgenauigkeit von 1 mm oder besser zu messen und Aufgabe der Erfindung ist es, dieser Notwendigkeit gerecht zu werden.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die bewirkt, daß der Lichtstrahl während eines vollständigen Abtastvorgangs über den Gegenstand senkrecht zu einer festen Bezugsebene abtastet, und die eine relative Bewegung zwischen der Vorrichtung und dem zu messenden Gegenstand bewirkt, wobei die Lichtempfangseinrichtung so angeordnet ist, daß sie das von dem Gegenstand reflektierte Licht durch die Einrichtung zum Abtasten des Lichtstrahls empfängt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Gegenstand durch die Entfernungsmeßvorrichtung abgetastet, während ein konstanter Winkel der Strahlen in den unterschiedlichen Abtastpositionen aufrechterhalten wird, d.h. eine gegebene Bezugsebene im Gegenstandsraum wird beim Abtastvorgang immer senkrecht getroffen. Auf diese Weise können auch Reflexe von Flaschenöfffnungen ermittelt werden.
Die Vorrichtung kann auf verschiedene Weisen innerhalb des Erfindungsgedankens ausgeführt werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß gemäß der Erfindung die Abtasteinrichtung mindestens einen geneigten, sich drehenden flachen Spiegel umfaßt, der den Strahl aus der Mitte eines hohlen Kegelstumpfs in Richtung auf eine reflektierende innere Fläche des Kegelstumpfs reflektiert, und daß der von dem Gegenstand reflektierte Lichtstrahl zurück zu der Empfangseinrichtung durch die innere Fläche und den Spiegel geht. Ein kleiner geneigter feststehender Spiegel bewirkt, daß der Lichtstrahl auf den sich drehenden Spiegel ausgesendet wird, wobei der kleine geneigte feststehende Spiegel so bemessen und so in einem Lichtstrahlengang des von dem Gegenstand reflektierten Lichtstahls angeordnet ist, daß der reflektierte Lichtstrahl die Empfangseinrichtung nur mit einem solchen Abschnitt des reflektierten Lichtstrahls erreicht, der nicht durch den kleinen feststehenden Spiegel abgeschirmt ist.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die Abtasteinrichtung aus mindestens einem Pendelteil besteht, welches in einer einzigen Ebene schwingt. Gemäß einer vorgeschlagenen Abwandlung dieses Aufbaus umfaßt die Abtasteinrichtung zwei Pendelteile, die in zwei parallelen Ebenen im Gegentakt schwingen. Dieses Pendelteil oder diese Pendelteile können aus einer Blattfeder bestehen und mindestens eine der lichtaussendenden und lichtempfangenden Einrichtungen, die die Lichtstrahl-Richteinrichtung und Lichtstrahl-Empfangseinrichtung bilden, ist auf der Blattfeder angeordnet.
In einer dritten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die Abtasteinrichtung aus einer sich drehenden Scheibe mit mindestens einem Paar Lichtsender und Lichtempfänger, das die Lichtstrahl- Richteinrichtung und Lichtstrahl-Empfangseinrichtung bildet und das auf der Scheibe angeordnet ist, besteht.
Gemäß einer vierten Ausführungsform, bei welcher die Vorrichtung bewegbar ist und der Gegenstand festgehalten wird, wird weiter vorgeschlagen, daß die Abtasteinrichtung mindestens einen Balken mit mehreren Lichtsender/Lichtempfänger-Paaren umfaßt, die die Lichtstrahl-Richteinrichtung und Lichtstrahl- Empfangseinrichtung bilden, wobei der Balken Einrichtungen umfaßt, die bewirken, daß er sich quer zu seiner Längsachse bewegt. Vorzugsweise können zwei Balken vorgesehen sein, die sich gegenphasig in getrennten, entsprechenden parallelen Ebenen bewegen.
Bei einer fünften Ausführungsform kann die Abtasteinrichtung einen hohlen Balken umfassen, der ein in Bezug auf einen Magnetkern vor und zurück verschiebbarer Elektromagnet ist und der mit einer Feder vorgespannt ist, wobei der Balken mit zwei oder mehr Lichtsender/Lichtempfänger-Paaren, die die Lichtstrahl- Richteinrichtung und Lichtstrahl-Empfangseinrichtung bilden, ausgestattet ist.
Obwohl die vorliegende Vorrichtung zum Messen mindestens einer Abmessung eines Gegenstands verwendet werden kann, ist es unbedingt notwendig, daß der Gegenstand in der Lage ist, Licht in dieselbe Richtung zu reflektieren, aus der es empfangen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Erfindung besonders für Gegenstände in Form von Flaschen oder Flaschenkästen mit Flaschen bestimmt.
Die Erfindung wird nun detailliert und mit Bezug auf die folgende Offenbarung und begleitende Zeichnungen offenbart, wobei es so verstanden werden muß, daß das, was gezeigt und offenbart wird, nur gemeint ist, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, daß es jedoch in keiner Weise so gemeint ist, daß der Umfang der Erfindung, so wie er in den Ansprüchen definiert ist, beschränkt wird.
Figuren 1 und 2 zeigen das Prinzip einer ersten Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Teilschnittansicht bzw. einer Aufsicht.
Figur 3 zeigt die Abtastvorrichtung aus Figuren 1 und 2 eingebaut in einen beweglichen Rahmen.
Figur 4 ist eine vereinfachte Ansicht der Bewegung der Abtastvorrichtung über eine Flasche.
Figur 5 zeigt die Vorrichtung gemäß der Erfindung, in welcher die Abtastvorrichtung selbst feststeht, wohingegen sich der zu messende Gegenstand entlang der Abtastvorrichtung bewegt.
Figur 6 zeigt eine Abtastvorrichtung mit einem Pendel, das in einer horizontalen Ebene beweglich ist.
Figuren 7 und 8 zeigen eine Vorderansicht bzw. eine Aufsicht zweier Pendelteile, die im Gegentakt und in entsprechenden horizontalen Ebenen beweglich sind.
Figur 9 zeigt eine Abtastvorrichtung, die sowohl feststehend als auch in Bezug auf ein Förderband beweglich sein kann.
Figur 10 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus Figur 9, um ihre Beweglichkeit vorwärts und rückwärts in Längsrichtung anzudeuten.
Figur 11 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung aus Figur 10, bei der zwei parallele Pendelteile vorgesehen sind, um zueinander im Gegentakt abzutasten.
Figur 12 zeigt eine Abtastvorrichtung entsprechend der in Figur 10, bei der jedoch die Abtastvorrichtung auch noch entlang ihrer Längsausdehnung beweglich ist.
Figuren 13 und 14 zeigen, wie die Vorrichtung aus Figur 11 abgewandelt werden kann, um die Abtastvorrichtung im Gegentakt im Bezug zu ihrer Längsausdehnung zu bewegen.
Figur 15 zeigt die Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Abtastvorrichtung als sich drehende Scheibe gestaltet ist.
Figur 16 zeigt die Vorrichtung aus Figur 15 als senkrechte Ansicht.
Figur 17 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Figur 18 zeigt eine Schnittansicht entlang XVIII-XVIII aus Figur 17.
Figur 19 zeigt den Aufbau einer Sende- und Empfangsvorrichtung zum Aussenden von Licht und zum Empfangen von reflektiertem Licht und zum Bestimmen des Gangunterschieds und der Intensität desselben.
Figur 20 zeigt experimentelle Signalverläufe des Gangunterschieds bzw. der Signalintensität des reflektierten Lichts.
In Figur 1 ist eine Abtastvorrichtung gezeigt, die aus wenigstens einem sich drehenden flachen Spiegel 1 besteht, der mit Hilfe eines Motors 2 gedreht wird. Der Spiegel 1 empfängt einen Lichtstrahl, vorzugsweise aus einem Laser 3, der einen Lichtstrahl 4 durch einen kleinen geneigten Spiegel 5 aussendet. Der Strahl 4 wird von dem flachen Spiegel 1 in Richtung einer reflektierenden Innenfläche 6 eines hohlen Kegelstumpfs 7 reflektiert. Die von einem Gegenstand (in Figur 1 nicht dargestellt) reflektierten Strahlen 8 werden durch die Innenfläche 6 und den flachen Spiegel 1 zu einem Lichtempfänger 9 reflektiert. Es versteht sich, daß die Innenfläche 6 und der flache Spiegel 1 zueinander parallel sein müssen, d.h. den gleichen Winkel in Bezug auf die Horizontale einschließen.
In Figur 2 ist die Vorrichtung von oben gezeigt. Man erkennt, daß tatsächlich nur 180º des hohlen Kegelstumpfs verwendet werden. Allerdings wird die Verwendung der gesamten 360º des hohlen Kegelstumpfs durch nichts verhindert. Wie aus Figur 1 hervorgeht, erreicht der von dem Gegenstand reflektierte Lichtstrahl 8 die Empfangsvorrichtung 9 nur mit dem Abschnitt des Lichtstrahls, der von dem feststehenden kleinen Spiegel 5 nicht abgeschirmt wird. Da das reflektierte Licht geringfügig mehr gestreut ist als das ausgesandte Licht, ist es offensichtlich, daß die aufgrund des Spiegels 5 auftretende Abschirmung geringe Auswirkung hat, solange die Vorrichtung 9 reflektiertes Licht empfängt.
In Figur 3 ist die Vorrichtung aus Figuren 1 und 2, angeordnet in einem beweglichen Rahmen, gezeigt. Die Abtastvorrichtung aus Figuren 1 und 2 ist geeignet durch den Stützbalken 10 gehalten, der an seinen entsprechenden Enden Führungsteile 11 und 12 zum Eingreifen mit Schrauben bzw. Gewindestangen 13 bzw. 14 aufweist. In Verbindung mit dem Kegelstumpf 7 können entsprechende Führungsteile 13' und 14' zum Eingreifen mit den Gewindestangen 13 und 14 vorgesehen sein. Die Gewindestangen 13 und 14 werden von einem herkömmlichen Motor 15 mit an den Gewindestangen 13 bzw. 14 vorgesehenen Rillenscheiben 16 und 17 angetrieben, wobei die Rillenscheiben 16 und 17 mit einem Riemen 18 verbunden sind. Alternativ können die Rillenscheiben 16 und 17 auch Zahnräder und der Riemen 18 eine Kette sein.
In Figur 4 ist schematisch ein Flaschenkasten 19 mit Flaschen 20 darin und mit Trennwänden 21, die die Flaschen voneinander trennen, gezeigt. Bezugsziffer 4 bezeichnet das Abtasten des Lichtstrahls über den Gegenstand 19, 21, wenn die Abtastvorrichtung mit Hilfe der Gewindestangen 13, 14 über den Kasten 19 bewegt wird. Es versteht sich, daß die Zahl der in Figur 4 gezeigten Abtastvorgänge nur der Veranschaulichung dient und die tatsächliche Zahl wesentlich höher sein wird, so daß die Abtastkurven dichter sind.
Was in Figur 4 gezeigt ist, ist sowohl gültig, wenn der zu messende Gegenstand sich unter einer feststehenden Abtastvorrichtung bewegt, als auch, wenn sich die Abtastvorrichtung über den zu messenden Gegenstand bewegt.
In Figur 5 ist eine feststehende Meßeinrichtung 22 schematisch dargestellt, die z.B. so gestaltet sein kann, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, wobei ein Gegenstand 23 mit Hilfe des Förderers 24 vorbei an und unter der Abtastvorrichtung 22 bewegt wird. In Figur 6 ist eine Vorrichtung gezeigt, die in einer horizontalen Ebene abtastet und die wie ein Pendel konstruiert ist. Das Pendel kann z.B. aus einem Stahlblattfederteil 25, einer Halteeinrichtung 26 und einem kombinierten Lichtsender und Lichtempfänger 27 bestehen. Das Pendel ist in seinen Lagen extremer Auslenkung durch gestrichelte Linien dargestellt, wohingegen das Pendel in seiner Start- oder Mittellage mit durchgezogenen Linien dargestellt ist.
In dem Aufbau aus Figuren 7 und 8 ist das Pendel aus Figur 6 in einer abgewandelten Gestaltung gezeigt. Die Abtastvorrichtung umfaßt in diesem Fall ein erstes Pendel 28 und ein zweites Pendel 29. Das Pendel 28 ist von größerer radialer Ausdehnung als das Pendel 29. Die Pendelteile 28 und 29 können jeweils aus einem Stahlblattfederteil bestehen und von einer gewöhnlichen Halteeinrichtung 30 gehalten werden. Am äußersten Ende des Pendels 28 ist eine kombinierte Lichtsender- und Lichtempfängereinrichtung 31 vorgesehen. Entsprechend ist eine kombinierte Lichtsender- und Lichtempfängereinrichtung 32 am äußersten Ende des Pendels 29 vorgesehen.
Obwohl nur eine Lichtsender- und Lichtempfängereinrichtung 27 an dem Pendel 25 gezeigt ist, können offensichtlich auch zwei oder mehr Lichtsender-/-empfängereinrichtungen entlang der radialen Länge des Pendels angeordnet sein. Die gleiche Möglichkeit besteht in Teilen auch für den Aufbau der Figuren 7 und 8, jedoch darf die Lichtsender-/-empfängereinrichtung nicht höher sein als das Blattfederteil, damit verhindert wird, daß die auf den entsprechenden Pendelteilen befindlichen Einrichtungen nicht zusammenstoßen, wenn sie aneinander vorbeischwingen Figur 9 stellt eine Abtastvorrichtung 33 dar, die eine Vielzahl von Lichtsende-/Lichtempfängereinheiten 34&sub1; ... 34n umfaßt. Wie aus Figur 9 deutlich wird, ist der Lichtstrahl senkrecht auf eine feste Bezugsebene 35 gerichtet, welche im vorliegenden Falle aus einem Förderer für den oder die Gegenstände, die von der Abtastvorrichtung untersucht werden sollen, bestehen kann. Wie schematisch in der Figur 10 gezeigt, kann die Abtastvorrichtung so gestaltet sein, daß sie in ihrer Längsrichtung mit Hilfe eines nicht dargestellten Mechanismus vor und zurück bewegbar ist. Die vollständige Bewegung vor und zurück braucht nicht größer zu sein als der Abstand zwischen den Strahlen aus den entsprechenden Lichtsender-/-empfängereinrichtungen 34&sub1; - 34n.
Figur 11 zeigt, wie zwei Abtastvorrichtungen parallel zueinander verwendet werden können, die beide so wie Abtastvorrichtungen 33, 34 gestaltet sind. Die Abtastvorrichtungen 36 und 37 sind so gestaltet, daß sie gegenphasig arbeiten, wodurch ein systematisches und wiederholtes Abtasten über den zu untersuchenden Gegenstand ermöglicht wird. Figur 12 stellt eine Abtastvorrichtung 33 ähnlich der in Figur 10 gezeigten dar, bei der die Abtastvorrichtung zusätzlich veranlaßt wird, sich in ihrer Längsrichtung mit Hilfe eines nicht dargestellten Mechanismus vor- und zurückzubewegen. Diese Vorrichtung kann allerdings im wesentlichen von der in Figur 3 gezeigten Art sein.
Figuren 13 und 14 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der der zu untersuchende Gegenstand sich vorzugsweise feststehend unter der Abtastvorrichtung befindet. Die Abtastvorrichtung umfaßt in diesem Falle zwei Abtastbalken 38 und 39, die mit Hilfe des Antriebsmechanismus 40 und 41 veranlaßt werden, sich gegenphasig über den Gegenstand zu bewegen. Auf diese Weise überdeckt jeder Balken 38, 39 die Abtastebene des anderen und wird so eine höhere Auflösung der Messung erzielen. Eine zusätzliche, nicht dargestellte Abwandlung, die berücksichtigt werden sollte, ist es, die Balken zu veranlassen, sich während des Abtastvorgangs eine kleine Entfernung zurück- und vorzubewegen, wie dies ursprünglich in Verbindung mit Figur 11 offenbart worden ist.
In Figur 14 ist die Vorrichtung aus Figur 13 in einer Weise gezeigt, in der sie angewendet werden kann. Die nach unten gerichteten Pfeile stellen die Lichtstrahlen von den entsprechenden Lichtsendern auf den Balken 38 und 39 der Abtastvorrichtung dar. Die Balken 38 und 39 können wie gezeigt in zueinander beabstandeten horizontalen Ebenen vorgesehen sein und sie können auf Riemen 40, 41 befestigt sein, die über Rillenscheiben 42, 43 bewegbar sind.
Figur 15 stellt eine weitere Ausführungsform der Lichtstrahlabtastvorrichtung dar, wie sie von oben aussieht. In der gezeigten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung eine drehbare Scheibe 44, die durch einen Motor 45 angetrieben wird, siehe Figur 16. Auf der Scheibe sind zwei oder mehr Lichtsender- /Lichtempfängereinrichtungen 46 vorgesehen. Wenn die Scheibe 44 gedreht wird, wird die Abtastvorrichtung 46 veranlaßt, die Gegenstände in Kreisbögen abzutasten, und je mehr Einrichtungen 46 vorhanden sind, um so größer wird die Auflösung der Messung.
Wie in Figur 16 gezeigt sind die Gegenstände in der gezeigten Ausführungsform Flaschen, die auf einer Halterung 48, z.B. einem Förderer, vorgesehen sind. Der Förderer kann während des Abtastvorgangs bewegbar oder die Abtastvorrichtungen 44, 45, 46 können bewegbar sein, und zwar mit Hilfe eines technischen Aufbaus, welcher ähnlich dem in Figur 3 gezeigten Aufbau ist, z.B. durch Vorsehen der von der Drehachse des Motors 45 gehaltenen Abtastvorrichtung. Die relative Beweglichkeit der Abtastvorrichtung und des zu messenden Gegenstands wird so erzielt.
In Figuren 17 und 18 ist eine weitere Abwandlung der wie oben offenbarten Abtastvorrichtung gezeigt. Die Abtastvorrichtung besteht hier aus einem hohlen Balken 49, der als Elektromagnet ausgebildet ist und der in Bezug auf einen Magnetkern 50 vor und zurück verschiebbar ist und der mit Hilfe einer Feder 51 an jedem Ende vorgespannt ist. Der Balken ist mit einem Stab 52 mit zwei oder mehr Lichtsender-/Lichtempfänger-Paaren ausgestattet. Wenn der Elektromagnet mit Strom einer vorbestimmten Polarität und Frequenz beaufschlagt wird, wird der Balken mit den Lichtsender- /Lichtempfänger-Paaren veranlaßt, entlang dem Magnetkern 50 vorund zurückzuschwingen. Um eine Querstabilität zu erreichen, können der Magnetkern 50 und der Balken 49 mit entsprechenden Führungseinrichtungen versehen sein, um ein Neigen zu verhindern. Es versteht sich, daß Abwandlungen der in Figuren 17 und 18 gezeigten Vorrichtung vorgenommen werden können und daß technische Äquivalente möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.
In Figur 19 sind ein Lichtsender 53 und ein Lichtempfänger 54 dargestellt. Der Lichtsender ist mit einem Lichtgenerator 55, z.B. einem Laser, und einem Modulator 56, z.B. einem Sinuswellengenerator oder einem Pulsgenerator mit hoher Frequenz, vorzugsweise im Bereich von 46.8 MHz, ausgestattet. Die Modulationsfrequenz f&sub0; wird zu einem Referenzkreis in dem Empfänger übertragen. In dem Referenzkreis 57 wird die erste Frequenz f&sub0; in einen ersten Eingang einer Mischstufe 58 eingespeist. Der zweite Eingang der Mischstufe 58 ist mit einem Oszillator oder Schwingkreis 59 verbunden, der Signale einer Frequenz f&sub1; aussendet, die kleiner ist als die von f&sub0;, z.B. 46.345 MHz. Das Ausgangssignal, das eine Frequenz von f&sub0; - f&sub1; = f&sub2; hat, wird in den ersten Eingang einer Mischstufe des Detektors 60 eingespeist. Das von dem Empfänger 54 empfangene Lichtsignal wird in einen Vorverstärker 61 eingespeist, dessen Ausgangssignal mit einer Frequenz f&sub0; in einen Mischkreis 62 gespeist wird, der Teil des Vorverstärkers ist. In der Mischstufe 62 wird die Frequenz f&sub0; mit der Frequenz f&sub1; gemischt, um die Differenz der Frequenzen f&sub0; - f&sub1; = f&sub2; am Eingang des Detektors 60 bereitzustellen. Das Signal f&sub2; aus dem Vorverstärker wird in dem Verstärker verstärkt und in die Mischstufe 63 in dem Detektor 60 eingespeist. Am Ausgang der Mischstufe, die die Bezugsziffer 64 in Figur 19 trägt, kann der Phasenunterschied zwischen dem Signal f&sub0; aus dem Lichtsender 53 und dem Signal mit der Frequenz f&sub0;, daß an der Vorverstärkerstufe 61 empfangen wird, wie ein Signal gemessen werden. Diese Phasendifferenz gibt eine unmittelbare Aussage bezüglich der Entfernung des Lichtsenders von dem Gegenstand und ist daher eine unmittelbare Bestimmung der Größe des Gegenstands an dem in Frage stehenden Punkt.
Es ist auch möglich, die Intensität des empfangenen Signals von dem Detektor zu erhalten, dessen Intensität offensichtlich in dem Fall größer ist, wenn eine eindeutige Reflexion unmittelbar zurück zu dem Lichtempfänger geht, als wenn die Streuung zurück diffus ist. Das Bild der empfangenen Intensität unterstützt auch die Bestimmung der Abmessungen des Gegenstands, da die Intensität unter anderem von der Entfernung zu dem Gegenstand, seiner Farbe (z.B. matt) und der Spiegelung abhängt. Wenn die Intensität des Signals das Entfernungssignal beeinflußt, kann die Entfernung durch die Intensität des Signals korrigiert werden.
Figur 20 stellt ein experimentelles Signaldiagramm dar, welches auf einem Signal von einer Scan- oder Abtaststrecke mit Hilfe des Entfernungsmessers gemäß der Erfindung beruht. Der Zielgegenstand war in dem gezeigten Falle ein Flaschenkasten mit Flaschen in dem Kasten. Figur 20a stellt das Signaldiagramm der gemessenen Phase dar, die in Wirklichkeit mit der gemessenen Entfernung zusammenhängt, wohingegen Figur 20b die gemessene Intensität der Signale in Abhängigkeit von der Zeit darstellt, und zwar mit demselben Maßstab wie in Figur 20a. Die mit I bezeichneten Pfeile zeigen auf eindeutige Spitzen des Signalflusses, die die reflektierenden Oberflächen von Flaschen andeuten. II zeigt den Rand des Kastens.
Obwohl die Signale in Figur 20a einen geringen Rauschabstand zeigen, kann dies einfach durch Verwendung einer starken Lichtquelle oder eines Detektionskreises mit verbesserter Detektion der durch die Signalspitzen angedeuteten Phasendifferenz verbessert werden. Aufgrund der empfangenen Signale gemäß Figur 20b, d.h. der Intensität der empfangenen Signale, ist es einfach, die Abschnitte des empfangenen Phasensignals herauszunehmen, die den zu untersuchenden Gegenstand andeuten. Selbst wenn die Intensität der Signale der Flaschenköpfe geringfügig variieren, ist das in Figur 20a Gezeigte charakteristisch, nämlich daß die Amplituden der interessierenden Phasen ungefähr gleich sind.
Im Gegensatz zu den vorbekannten Vorrichtungen beruht die vorliegende Erfindung also auf der Tatsache, daß es erwünscht ist, nach bestehenden Reflexionsflächen mit einem bekannten festen Winkel zu suchen und ihre Entfernung zu bestimmen. Zusätzlich wird selbstverständlich auch die Entfernung zu allen diffus reflektierenden Oberflächen gemessen. In bekannten Meßverfahren für Abmessungen, z.B. wie von Autofokuskameras bekannten, sind reflektierende Oberflächen höchst unerwünscht, da sie leicht in einer unbestimmten Entfernungsmessung resultieren.
Gemäß der Erfindung ist es daher ein wesentliches Merkmal, daß der Abtaststrahl und die Bezugsebene einen festen Winkel einschließen.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen der Entfernung zu einem oder mehreren Bereichen eines Gegenstands (19, 20; 23; 47), z.B. einer Flasche (20; 47) oder eines Kastens (19) mit Flaschen, um in der Lage zu sein, eine oder mehrere der Abmessungen dieses Gegenstands zu bestimmen, mit einer Einrichtung (3; 27; 31, 32; 34&sub1; . . . 34n; 46) zum Richten eines Lichtstrahls auf den Gegenstand, mit einer Einrichtung (9; 27; 31, 32; 34&sub1; ... 34n; 46) zum Empfangen der von dem Gegenstand reflektierten Lichtstrahlen, und mit einer Einrichtung zum Berechnen der Gangzeit der Strahlen zu und von dem Gegenstand, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (1, 6, 7; 25; 28, 29,; 33; 36, 37; 38, 39; 44, 46; 49, 50, 51), die bewirkt, daß der Lichtstrahl während eines vollständigen Abtastvorgangs über den Gegenstand senkrecht zu einer festen Bezugsebene abtastet, und die eine relative Bewegung zwischen der Vorrichtung und dem zu messenden Gegenstand bewirkt, wobei die Lichtempfangseinrichtung so angeordnet ist, daß sie das von dem Gegenstand reflektierte Licht durch die Einrichtung zum Abtasten des Lichtstrahls empfängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung aus mindestens einem geneigten, sich drehenden, flachen Spiegel (1) besteht, der den Strahl aus der Mitte eines hohlen Kegelstumpfs (7) in Richtung auf eine reflektierende innere Fläche (6) des Kegelstumpfs reflektiert, und daß der von dem Gegenstand reflektierte Lichtstrahl (8) zurück zu der Empfangseinrichtung (9) durch die innere Fläche und den Spiegel geht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der reflektierenden inneren Fläche (6) des Kegelstumpfs (7) verwendet wird, z.B. 180º.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen kleinen geneigten feststehenden Spiegel (5), der bewirkt daß der Lichtstrahl auf den sich drehenden Spiegel (1) ausgesendet wird wobei der kleine geneigte feststehende Spiegel so bemessen und so in einem Lichtstrahlengang (13) des von dem Gegenstand reflektierten Lichtstahls angeordnet ist, daß der reflektierte Lichtstrahl die Empfangseinrichtung (9) nur mit einem solchen Abschnitt des reflektierten Lichtstrahls erreicht, der nicht durch den kleinen feststehenden Spiegel (5) abgeschirmt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung aus mindestens einem Pendelteil (25) besteht, welches in einer einzigen Ebene schwingt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung zwei Pendelteile (28, 29) umfaßt, die in zwei parallelen Ebenen im Gegentakt schwingen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendelteil (25; 28, 29) eine Blattfeder ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der lichtaussendenden und lichtempfangenden Einrichtungen (27; 31, 32), die die Lichtstrahl-Richteinrichtung und Lichtstrahl-Empfangseinrichtung bilden, auf der Blattfeder angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung aus einer sich drehenden Scheibe (44) mit mindestens einem Paar Lichtsender und Lichtempfänger (46), das die Lichtstrahl-Richteinrichtung und Lichtstrahl- Empfangseinrichtung bildet und das auf der Scheibe angeordnet ist, besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung mindestens einen Balken (33; 38, 39) mit mehreren Lichtsender/Lichtempfänger-Paaren (34&sub1; ... 34n), die die Lichtstrahl-Richteinrichtung und Lichtstrahl-Empfangseinrichtung bilden, umfaßt, wobei der Balken Einrichtungen (40, 41, 42, 43) umfaßt, die bewirken, daß er sich quer zu seiner Längsachse bewegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Balken (36, 37; 38, 39) vorgesehen sind, die sich im Gegentakt in zueinander beabstandeten, parallelen Ebenen bewegen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung einen hohlen Balken (49) umfaßt, der ein in Bezug auf einen Magnetkern (50) vor und zurück verschiebbarer Elektromagnet ist und der mit einer Feder (51) vorgespannt ist, wobei der Balken mit zwei oder mehr Lichtsender/Lichtempfänger- Paaren, die die Lichtstrahl-Richteinrichtung und Lichtstrahl Empfangseinrichtung bilden, ausgestattet ist.