EP1856508A1 - Method and device for measuring a escaping liquid - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method for measuring a liquid escaping through an outlet opening consisting in directing a measuring signal in such a way that it is passed by said escaping liquid, received by a receiver (5) and evaluated, wherein the measuring signal beam width is greater than the liquid outlet opening. The predefined decrease of the measuring signal received by the receiver (5) proves that the liquid escapes through the outlet opening. Two measuring signals are directed remotely from each other in such a way that they are successively passed by said liquid and, subsequently received by the associated receiver (5), respectively. The volume of the liquid escaping through the outlet opening is determined according to the predefinable geometry and the speed thereof. Said invention also relates to a device for measuring liquids escaping through an outlet opening comprising at least one transmitter (4) for transmitting a measuring signal and a receiver (5) for receiving said signal. The measuring signal is embodied in the form of a light or laser beam (11). The measuring signal is directed and focused by means of optical components such as lenses (8), deflector prisms (6, 7 or slit diaphragms (9).

Description

REA Elektronik GmbHREA Electronics GmbH

Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer austretenden FlüssigkeitMethod and device for measuring an escaping liquid

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung einer aus einer Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit, wobei ein Messsignal so ausgesendet und ausgerichtet wird, dass es von der austretenden Flüssigkeit durchquert und anschließend von einem Empfänger empfangen und ausgewertet wird. Dabei ist es unerheblich, ob die Flüssigkeit eine geringe oder hohe Viskosität aufweist oder ob dieThe invention relates to a method for measuring a liquid emerging from an outlet opening, wherein a measurement signal is emitted and aligned in such a way that it is traversed by the exiting liquid and subsequently received and evaluated by a receiver. It is irrelevant whether the liquid has a low or high viscosity or whether the

Flüssigkeit in Form einzelner, voneinander getrennter Tropfen oder als kontinuierlicher Strahl austritt.Liquid in the form of individual, separate droplets or emerges as a continuous jet.

Es ist eine große Anzahl von Anwendungen in der Praxis bekannt, bei welchen flüssige, bzw. pastöse Materialien über eine Düse ausgetragen werden können. Derartige Materialien sind beispielsweise Farben, Klebstoffe, Lösemittel oder Reinigungsmittel, die über Düsen appliziert und oftmals automatisiert verarbeitet werden. Um gegebenenfalls bereits während der Anwendung feststellen zu können, dass tatsächlich Material, bzw. ausreichend Material austritt sind Messverfahren und Vorrichtungen bekannt, mit welchen der Materialaustritt nachgewiesen werden kann (beispielsweise DE 198 42 266 B4 oder DE 195 43 869 Al) . Ebenso ist eine präzise Mengenkontrolle von aus Düsen austretenden fluiden Stoffen beispielsweise in der chemischen, bzw. nahrungsmittelverarbeitenden Industrie wünschenswert oder zwingend erforderlich. In DE 197 41 824 Al ist eine Vorrichtung beschrieben, mit welcher über optische Messungen die Menge eines austretenden Sprühnebels gemessen werden kann. Da das angewandte Messverfahren das von dem Sprühnebel reflektierte Streulicht erfasst und auswertet kann ein solches Verfahren nicht ohne weiteres auf die Mengenbestimmung einzelner Tropfen oder eines feinen Sprühstrahls übertragen und mit einer vergleichbaren Genauigkeit angewendet werden.There are a large number of applications known in practice, in which liquid or pasty materials can be discharged via a nozzle. Such materials are, for example, paints, adhesives, solvents or cleaning agents, which are applied via nozzles and are often processed automatically. In order to be able to determine if necessary during the application that material or sufficient material actually exits, measuring methods and devices are known with which the material outlet can be detected (for example DE 198 42 266 B4 or DE 195 43 869 A1). Likewise, a precise quantity control of emerging from nozzles fluid substances, for example, in the chemical or food processing industry is desirable or imperative. In DE 197 41 824 Al a device is described with which the amount of an exiting spray can be measured by optical measurements. Since the applied measuring method detects and evaluates the scattered light reflected by the spray, such a method can not be readily transferred to the quantitative determination of individual drops or a fine spray jet and applied with a comparable accuracy.

Für einige Anwendungen kann es zweckmäßig sein, wenn nicht nur nachgewiesen werden kann, dass tatsächlich Material austritt, sondern darüber hinaus auch Informationen über die Form des austretenden Sprühstrahls vermessen werden kann. Zu diesem Zweck ist es bekannt (DE 197 27 484 C2 oder DE 198 28 592 Al) , mehrere im Abstand zueinander ausgerichtete, den Sprühstrahl durchleuchtende Lichtbündel von Photodetektoren zu erfassen und die jeweils gemessenen Lichtmengen so auszuwerten, dass eine Aufweitung des Sprühstrahls bzw. eine Abweichung von einer vorgegebenen Aufweitung des Sprühstrahls ermittelt werden kann. Derartige Messvorrichtungen der eingangs genannten Gattung erlauben einen schnellen Nachweis einer sich gegebenenfalls verändernden Strahlgeometrie.For some applications it may be expedient if not only can it be proven that material actually escapes, but also information about the shape of the exiting spray jet can be measured. For this purpose, it is known (DE 197 27 484 C2 or DE 198 28 592 Al) to detect a plurality of mutually aligned, the spray beam transilluminated light beam of photodetectors and to evaluate the respective measured amounts of light so that an expansion of the spray or a Deviation from a predetermined expansion of the spray can be determined. Such measuring devices of the aforementioned type allow rapid detection of an optionally changing beam geometry.

Beispielsweise auf dem Gebiet der Herstellung von elektronischen Schaltungen und Komponenten ist es mittlerweile üblich geworden, kleine und kleinste Mengen flüssiger oder pasteuser Materialien aus steuerbaren Düsen auszutragen. So können elektronische Schaltungen automatisiert mit den einzelnen elektronischen Bauteilen bestückt und diese anschließend auf der zugeordneten Leiterplatte befestigt und verlötet werden. Das hierfür erforderliche Lötflussmittel tritt aus einer kleinen Düse aus, die relativ zur Oberfläche der Leiterplatte beweglich ist und so gesteuert werden kann, dass ein punktgenauer Auftrag des Lötflussmittels erreicht werden kann.For example, in the field of manufacturing electronic circuits and components, it has become common practice to use small and minute quantities of liquid or paste-like materials from controllable nozzles unsubscribe. Thus, electronic circuits can be automatically equipped with the individual electronic components and then attached and soldered to the associated circuit board. The soldering flux required for this purpose emerges from a small nozzle which is movable relative to the surface of the printed circuit board and can be controlled so that a pinpoint application of the soldering flux can be achieved.

Tritt aus welchen Gründen auch immer nicht oder nicht genug Lötflussmittel aus der Düse aus, so wird die betreffende Lötstelle nicht zuverlässig hergestellt, so dass die entsprechende elektronische Komponente entweder gar nicht oder nur mangelhaft funktioniert. Mit zunehmender Anzahl an Lötstellen sowie einer zunehmenden Komplexität der betreffenden elektronischen Komponente wird eine manuelle oder aber auch automatisierte Überprüfung der fertig hergestellten elektronischen Komponente vor deren Auslieferung immer aufwendiger und kostenintensiver. Gerade bei elektronischen Komponenten, die entweder in teueren oder in sicherheitsrelevanten Geräten Anwendung finden, ist es oftmals erforderlich, dass die darin enthaltenen elektronischen Komponenten fehlerfrei sind und zuverlässig bzw. mit geringer Ausschussrate herstellbar sind.Occurs for whatever reason, not enough or not enough soldering flux from the nozzle, the soldering in question is not reliably prepared, so that the corresponding electronic component either not at all or only inadequate. With increasing number of solder joints and an increasing complexity of the electronic component in question is a manual or automated verification of the finished electronic component before their delivery more complex and expensive. Especially with electronic components that are used either in expensive or safety-relevant devices, it is often necessary that the electronic components contained therein are faultless and can be produced reliably or with a low reject rate.

Neben dem Nachweis, dass tatsächlich Material, bzw. Lötflussmittel aus der Düse austritt und einer Ermittlung der austretenden Menge des Lötflussmittels wäre es wünschenswert, auch eine Kontrollmöglichkeit für die Austrittsgeschwindigkeit des Lötflussmittels zu haben. Auf diese Weise könnte vermieden werden, dass durch eine zu hohe Austrittsgeschwindigkeit ein austretendes Lötflussmitteltröpfchen zerplatzt und Lötflussmittel verspritzt oder an einer nicht erwünschten Stelle deponiert wird.In addition to the evidence that actually material or soldering flux escapes from the nozzle and a determination of the exiting amount of Lötflussmittels it would be desirable to have an opportunity to control the exit velocity of the Lötflussmittels. In this way, it could be avoided that an excessively high exit velocity causes an escape Lötflussmitteltröpfchen bursts and Lötflussmittel splattered or deposited at an undesired location.

Auch kann nicht ausgeschlossen werden, dass durch das austretende Material die Messvorrichtung verschmutzt und in der Genauigkeit beeinträchtigt wird. Die Gefahr einer Verschmutzung nimmt mit geringer werdendem Abstand der einzelnen Messvorrichtungselemente von dem austretenden Sprühstrahl erheblich zu. Die meisten bekanntenAlso can not be ruled out that the measuring device is polluted by the leaking material and affected in accuracy. The risk of contamination increases considerably with decreasing distance of the individual measuring device elements from the exiting spray jet. Most known

Messvorrichtungen sind deshalb in einem ausreichenden Abstand von der austretenden Flüssigkeit angeordnet. Es sind jedoch auch Anwendungen wie beispielsweise der vorangehend beschriebene Austrag von Lötflussmittel bekannt, bei denen ein großer Abstand der Messvorrichtung zu der Austrittsdüse unzweckmäßig oder unmöglich ist. Es ist bekannt (EP 222 258 A2) , in solchen Fällen einen Signalsender und einen Signalempfänger seitlich neben der Austrittsöffnung so anzuordnen, dass das von dem Sender emittierte Signal auf den Empfänger trifft und den Sender und dem Empfänger pneumatisch durch einen in Richtung der austretenden Flüssigkeit gerichteten Luftstrom vor einer Verschmutzung durch einen Niederschlag der austretenden Flüssigkeit auf dem Sender oder dem Empfänger zu bewahren.Measuring devices are therefore arranged at a sufficient distance from the exiting liquid. However, there are also known applications such as the previously described discharge of soldering flux, in which a large distance of the measuring device to the outlet nozzle is impractical or impossible. It is known (EP 222 258 A2) to arrange in such cases a signal transmitter and a signal receiver laterally adjacent to the outlet opening so that the signal emitted by the transmitter hits the receiver and the transmitter and the receiver pneumatically by a in the direction of the exiting liquid directed air stream to prevent contamination by precipitation of the liquid leaving the transmitter or the receiver.

Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, dass ein Verfahren zur Messung einer aus einer Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit so ausgestaltet wird, dass die austretende Flüssigkeit und gegebenenfalls weitere Eigenschaften der austretenden Flüssigkeit zuverlässig gemessen und ausgewertet werden können. Das Verfahren soll gegebenenfalls eine kontinuierliche Überwachung von der aus der Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit ermöglichen können.The object of the invention is therefore that a method for measuring a liquid emerging from an outlet opening is designed so that the exiting liquid and optionally further properties of the exiting liquid can be reliably measured and evaluated. The procedure should, if necessary, provide continuous monitoring of the allow the outlet opening exiting liquid.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Messsignal eine Messsignal-Strahlbreite aufweist, die größer als die Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit ist. Als Messsignal kann vorteilhafterweise ein Lichtstrahl bzw. ein Laserstrahl verwendet werden. Ein Lichtstrahl kann durch geeignete optische Komponenten so geführt werden, dass der Lichtstrahl unmittelbar vor der Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit quer dazu verläuft. Mit Laserdioden bzw. Fotodioden stehen miniaturisierbare Sender bzw. Empfänger eines Messsignals zur Verfügung, die bei geringem Raumbedarf eine hochpräzise Messung ermöglichen. Ebenfalls zur Erzeugung eines Messsignals geeignet sind Leuchtdioden oder andere Lichtquellen, die eine ausreichende Lichtintensität in einem nachweisbaren Wellenlängenbereich erzeugen können.This object is achieved in that the measuring signal has a measuring signal beam width which is greater than the outlet opening of the exiting liquid. As a measuring signal advantageously a light beam or a laser beam can be used. A light beam can be guided by suitable optical components so that the light beam is transverse to the exit opening of the exiting liquid. With laser diodes or photodiodes miniaturizable transmitter or receiver of a measuring signal are available, which allow a high-precision measurement with low space requirement. Also suitable for generating a measurement signal are light-emitting diodes or other light sources which can generate a sufficient light intensity in a detectable wavelength range.

An Stelle von Licht kann beispielsweise auch auf Schall als geeignetes Messsignal zurückgegriffen werden. Geeignete, gegebenenfalls hochfrequente Schallquellen und Schallempfänger sind handelsüblich und kostengünstig erhältlich und können in Abhängigkeit von gegebenen Anforderungen vorteilhaft eingesetzt werden. Darüber hinaus ist jedes Messsignal geeignet, welches sich über eine ausreichende Entfernung ohne elektrische Komponenten übermitteln und nachweisen lässt.Instead of light, for example, sound can also be used as a suitable measuring signal. Suitable, optionally high-frequency sound sources and sound receivers are available commercially and inexpensively and can be used advantageously depending on given requirements. In addition, any measuring signal is suitable, which can be transmitted and detected over a sufficient distance without electrical components.

Durchquert die austretende Flüssigkeit den Lichtstrahl eines sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereichs, so wird der Lichtstrahl zumindest teilweise abgeschattet oder abgelenkt oder in seiner Intensität abgeschwächt und nur ein gegenüber dem ungestörten Lichtstrahl verminderter Anteil mit dem Empfänger empfangen. Die Verringerung des empfangenen Lichtstrahls kann als Nachweis und als Messsignal für den Austritt der Flüssigkeit ausgewertet werden.If the exiting liquid traverses the light beam of a visible or non-visible wavelength range, the light beam will at least become partially shadowed or distracted or attenuated in intensity and received only a relation to the undisturbed light beam reduced share with the receiver. The reduction of the received light beam can be evaluated as proof and as a measurement signal for the discharge of the liquid.

Da die Messsignal-Strahlbreite größer als die Austrittsöffnung für die Flüssigkeit ist kann bei einem geringen Abstand zwischen dem quer zur Austrittsöffnung ausgerichteten Messsignal und der Austrittsöffnung sichergestellt werden, dass jeder austretende Flüssigkeitstropfen nachgewiesen werden kann. Auch wenn lediglich ein oftmals unvermeidbares kleines Satellitentröpfchen austritt oder auf Grund eines Defektes der Flüssigkeitstropfen oder Strahl schräg bzw. unkontrolliert austreten sollte, so wird durch die Strahlbreite des Messsignals sichergestellt, dass auch in diesen Fällen die austretende Flüssigkeit erfasst und nachgewiesen werden kann.Since the measurement signal beam width is greater than the exit opening for the liquid, with a small distance between the measurement signal aligned transversely to the exit opening and the exit opening it can be ensured that each emerging liquid drop can be detected. Even if only an often unavoidable small satellite droplet escapes or should emerge obliquely or uncontrollably due to a defect in the liquid droplets or jet, the beam width of the measuring signal ensures that even in these cases the escaping liquid can be detected and detected.

In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Messsignal- Strahlbreite ein Mehrfaches der Öffnungsweite der Austrittsöffnung beträgt. Der Abstand zwischen dem Messsignal und der Austrittsöffnung ist dann nicht mehr von maßgeblicher Bedeutung und kann mit geringem Aufwand an die apparativen Vorgaben angepasst werden.It is advantageously provided that the measuring signal beam width is a multiple of the opening width of the outlet opening. The distance between the measuring signal and the outlet opening is then no longer of decisive importance and can be adapted to the apparatus specifications with little effort.

Um eine zuverlässige Aussage über einen austretenden Flüssigkeitstropfen zu ermöglichen ist vorgesehen, dass eine vorgebbare Verminderung des in dem Empfänger empfangenen Messsignals als Nachweis für den Austritt von Flüssigkeit verwendet wird. Da die Messsignal-Strahlbreite grundsätzlich breiter als der austretendeIn order to make a reliable statement about an emerging drop of liquid is provided that a predetermined reduction in the received signal in the receiver signal as evidence of the escape of Liquid is used. As the measuring signal beam width is always wider than the exiting one

Flüssigkeitstropfen, bzw. Flüssigkeitsstrahl ist wird von der austretenden Flüssigkeit der Messsignal-Strahl nicht vollständig abgedeckt. In Abhängigkeit von der Messsignal- Strahlbreite und der vorgegebenen Tröpfchengröße, bzw. Größe der Austrittsöffnung kann beispielsweise eine Verminderung des Messsignals um mindestens 10% einem austretenden Flüssigkeitstropfen zugeordnet werden, während eine geringere Verminderung des Messsignals als Nachweis für ein Satellitentröpfchen oder dergleichen interpretiert wird.Liquid droplet, or liquid jet is not completely covered by the exiting liquid of the measuring signal beam. Depending on the Meßsignal- beam width and the predetermined droplet size, or size of the outlet opening, for example, a reduction of the measurement signal by at least 10% of an emerging liquid droplets are assigned, while a smaller reduction of the measurement signal is interpreted as evidence for a satellite droplets or the like.

Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass ein oberer und ein unterer Schwellenwert vorgebbar sind und eine Verminderung des in dem Empfänger empfangenen Messsignals innerhalb durch die Schwellenwerte vorgegebenen Bereichs als Nachweis für den Austritt von Flüssigkeit verwendet wird. So könnten beispielsweise Schwellenwerte für eine relative Verminderung desAccording to an embodiment of the invention, it is provided that an upper and a lower threshold value can be predetermined and a reduction of the measurement signal received in the receiver within a range predetermined by the threshold values is used as evidence for the discharge of liquid. For example, thresholds for a relative reduction of the

Messsignals zwischen 10% und 40% vorgegeben werden und eine Verminderung in dem vorgegebenen Bereich als ein ordnungsgemäß austretendes Flüssigkeitströpfchen interpretiert werden.Measuring signal between 10% and 40% are given and a reduction in the predetermined range are interpreted as a properly exiting liquid droplet.

Um eine Fehlfunktion bei der Durchführung des Verfahrens zu erkennen kann vorgesehen sein, dass ein oberer und ein unterer Schwellenwert vorgebbar sind und eine Verminderung des in dem Empfänger empfangenen Messsignals auf einen Wert außerhalb des durch die Schwellenwerte vorgegebenenIn order to detect a malfunction in carrying out the method, provision can be made for an upper and a lower threshold value to be predefinable and for a reduction of the measurement signal received in the receiver to a value outside that predetermined by the threshold values

Bereichs als Nachweis für einen unvorhergesehenen Austritt von Flüssigkeit verwendet wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass von dem Empfänger in Abhängigkeit von der nachgewiesenen Verminderung des in dem Empfänger empfangenen Messsignals ein zu der Verminderung proportionales Empfangssignal ausgegeben wird. Es sind Empfänger bekannt und für die Verwendung bei dem beschriebenen Verfahren geeignet, die eine relative Verminderung von 1% zuverlässig und präzise erfassen und in ein Empfangssignal umwandeln können. Ein proportionales Empfangssignal kann als Grundlage für eine weitergehende Auswertung des Messsignals dienen.Range is used as evidence of an unforeseen leakage of liquid. It is preferably provided that a receive signal that is proportional to the reduction is output by the receiver as a function of the detected reduction of the measurement signal received in the receiver. Receivers are known and suitable for use in the described method, which can reliably and accurately detect and convert to a received signal a relative reduction of 1%. A proportional reception signal can serve as the basis for a further evaluation of the measurement signal.

Es ist ebenso denkbar, in Abhängigkeit von der gemessenen Verminderung des empfangenen Messsignals ein selbstregelndes System einzurichten und denIt is also conceivable, depending on the measured reduction of the received measurement signal to set up a self-regulating system and the

Flüssigkeitsaustritt zu überwachen oder zu beeinflussen.Monitor or influence fluid leakage.

Tritt die Flüssigkeit üblicherweise in Form einzelner Tropfen aus der Öffnung aus, so lässt sich mit diesem Verfahren auf einfache Weise die Anzahl der austretenden Tropfen ermitteln. Ist das Volumen einzelner Tröpfchen bekannt, lässt sich das in Tröpfchenform austretende Gesamtvolumen mehrerer einzelner Tropfen durch deren Abzählen näherungsweise ermitteln. Durch Messung der Anfangszeit und der Endzeit des Flüssigkeitsaustritts ist es bei einer bekannten Tropfenform möglich, deren Austrittsgeschwindigkeit zu bestimmen.If the liquid usually emerges from the opening in the form of individual drops, the number of emerging drops can be determined in a simple manner using this method. If the volume of individual droplets is known, the total volume of several individual droplets emerging in droplet form can be approximated by counting them. By measuring the start time and the end time of the liquid outlet, it is possible in a known drop shape to determine their exit velocity.

Es ist ebenfalls möglich, bei einer als bekannt vorausgesetzten Austrittsgeschwindigkeit eines kontinuierlichen Flüssigkeitsstrahls aus der Öffnung durch die Messung einer Anfangszeit und einer Endzeit des _ Q —It is also possible, at a presumed known exit velocity of a continuous liquid jet from the opening by the measurement of a start time and an end time of _ Q -

Flüssigkeitsaustritts das austretende Flüssigkeitsvolumen zu bestimmen. Es wird mit dem beschriebenen Verfahren demnach in einfacher Weise eine Überwachung der austretenden Flüssigkeit sowie die Ermittlung von einigen Kenngrößen ermöglicht.Liquid outlet to determine the exiting liquid volume. It is thus possible with the described method in a simple manner, monitoring of the exiting liquid and the determination of some characteristics.

Wird ein solches erfindungsgemäßes Verfahren im Zusammenhang mit einem automatisierten Auftrag von Lötflussmittel zur Befestigung und Verbindung elektronischer Bauteile auf einer Leiterplatte verwendet, so kann für jede einzelne Lötverbindung die dafür verwendete Menge an Lötflussmittel überwacht werden. Es ist ohne weiteres möglich, durch eine geeignete Auswertung auch eine Steuerung bzw. Regelung des aus einer Düse austretenden Lötflussmittels bei der Herstellung elektronischer Komponenten zu bewirken. Auf diese Weise kann bereits während des Herstellungsvorgangs eine zuverlässige Überwachung der einzelnen Lötverbindungen erfolgen. Der Aufwand für eine im Anschluss an die Fertigung durchgeführte manuelle oder automatisierteIf such a method according to the invention is used in connection with an automated application of soldering flux for fastening and connecting electronic components to a printed circuit board, then the amount of soldering flux used for each individual soldered connection can be monitored. It is readily possible to effect a control or regulation of the solder flux emerging from a nozzle during the production of electronic components by means of a suitable evaluation. In this way, a reliable monitoring of the individual solder joints can already take place during the manufacturing process. The cost of a post-manufacturing manual or automated

Funktionskontrolle der fertigen elektronischen Komponente kann dadurch erheblich reduziert werden.Functional control of the finished electronic component can be significantly reduced.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwei Messsignale im Abstand zueinander so ausgerichtet sind, dass beidePreferably, it is provided that two measuring signals are aligned at a distance from each other so that both

Messsignale nacheinander von der Flüssigkeit durchquert und anschließend von jeweils einem zugeordneten Empfänger empfangen werden. Die Zeitdifferenz zwischen dem Eintritt bzw. dem Austritt der Flüssigkeit relativ zu den beiden Messsignalen kann bei nicht kontinuierlichemMeasurement signals are successively traversed by the liquid and then received by each associated receiver. The time difference between the entry and the exit of the liquid relative to the two measurement signals can not be continuous

Flüssigkeitsaustritt dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit der aus der Öffnung austretenden Flüssigkeit zu messen und zu kontrollieren.Liquid outlet can be used to Measure and control the speed of the liquid leaving the opening.

Dabei kann eine Ausrichtung der im Abstand zueinander angeordneten Messsignale in zwei verschiedenen Richtungen relativ zueinander sowohl hinsichtlich einer konstruktiven Gestaltungsmöglichkeit als auch bei der Auswertung der Messsignale vorteilhaft sein. Durch die unterschiedliche Ausrichtung der Messsignale zueinander kann eine unerwünschte Beeinflussung beispielsweise durchIn this case, an alignment of the measuring signals arranged at a distance from one another in two different directions relative to one another can be advantageous both in terms of design options and in the evaluation of the measuring signals. Due to the different orientation of the measurement signals to each other, an undesirable influence, for example by

Übersprechen der beiden Messsignale vermieden werden.Crosstalk of the two measurement signals are avoided.

Vorteilhafterweise ist bei Annahme einer vorgebbaren Geometrie der austretenden Flüssigkeit das Volumen der austretenden Flüssigkeit auf diese Weise bestimmbar. Die Bestimmung des Volumens der austretenden Flüssigkeit lässt sich bei einer gekreuzten und beabstandeten Anordnung der beiden Messsignale dadurch verbessern, dass eine näherungsweise Beschreibung für die Form der austretenden Flüssigkeit angenommen wird und dessen Volumen durch die Auswertung der relativen Verminderung der jeweils empfangenen Messsignale und eine vorausgehende Bestimmung der Flugzeit des Tropfens erfolgt. Die Tropfen- bzw. Strahlform der austretenden Flüssigkeit ist jedoch bei bekannten Druckverhältnissen und einer geeignetenAdvantageously, assuming a predeterminable geometry of the exiting liquid, the volume of the exiting liquid can be determined in this way. The determination of the volume of the exiting liquid can be improved in a crossed and spaced arrangement of the two measurement signals by assuming an approximate description of the shape of the exiting liquid and its volume by evaluating the relative reduction of each received measurement signals and a previous determination the time of flight of the drop takes place. However, the droplet or jet shape of the exiting liquid is known pressure ratios and a suitable

Ausgestaltung der Austrittsdüse oftmals mit einfachen Mitteln zuverlässig vorgebbar. Dabei kann die Geschwindigkeit der austretenden Flüssigkeit ebenfalls zuverlässiger berechnet werden.Design of the outlet nozzle often reliably predetermined by simple means. The speed of the exiting liquid can also be calculated more reliably.

Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass mindestens zwei jeweils aus zwei parallel nebeneinander ausgerichteten Messsignalen bestehende Messsignalanordnungen im Abstand zueinander in zwei verschiedenen Richtungen so ausgerichtet sind, dass die Messsignalanordnungen nacheinander von der Flüssigkeit durchquert werden und jedes Messsignal von einem Empfänger empfangen wird, wobei zunächst eine getrennte Auswertung der einzelnen Messsignale und anschließend eine Bestimmung einer Flugbahn für die austretende Flüssigkeit erfolgt. Auf diese Weise lassen sich nicht nur der Austritt einzelner Tropfen oder eines Flüssigkeitsstrahls bzw. das austretende Volumen der Flüssigkeit nachweisen und bestimmen, sondern es ist auch eine Abschätzung der Flugbahn der austretenden Flüssigkeit möglich.According to one embodiment of the inventive concept, it is provided that at least two each of two parallel arranged adjacent measurement signals arranged measuring signals at a distance from each other in two different directions are aligned so that the measurement signal arrays are successively traversed by the liquid and each measurement signal is received by a receiver, first a separate evaluation of the individual measurement signals and then a determination of a trajectory for the exiting liquid takes place. In this way, not only the emergence of individual drops or a jet of liquid or the exiting volume of the liquid can be detected and determined, but it is also possible to estimate the trajectory of the exiting liquid.

Damit kann beispielsweise ohne weitere optische Prüfung der automatisierte Auftrag von Lötflussmittel nicht nur hinsichtlich einer mindestens erforderlichen Menge an Lötflussmittel, sondern auch im Hinblick auf den Auftragungsort des Lötflussmittels kontrolliert und überwacht werden. Die häufigsten Ursachen einer fehlerhaften Lötstellenverbindung, nämlich entweder fehlendes bzw. zu wenig aufgetragenes Lötflussmittel oder aber am falschen Ort aufgetragenes Lötflussmittel können auf diese Weise zuverlässig erfasst und gegebenenfalls vermieden, beziehungsweise korrigiert werden.Thus, for example, without further visual inspection, the automated application of soldering flux can be controlled and monitored not only with regard to an at least required quantity of soldering flux, but also with regard to the application location of the soldering flux. The most frequent causes of a faulty solder joint connection, namely either missing or insufficiently applied soldering flux or soldering flux applied at the wrong location, can be reliably detected in this way and optionally avoided or corrected.

Insbesondere bei komplexen elektronischen Komponenten ist es zweckmäßig und vorteilhaft, wenn durch die Verwendung des beschriebenen Verfahrens der Herstellungsvorgang nicht nur überwacht, sondern auch gesteuert bzw. geregelt werden kann. Die dadurch bewirkte Vermeidung fehlerhaft hergestellter elektronischer Komponenten bzw. der reduzierte Aufwand und die höhere Zuverlässigkeit einer nachträglich durchgeführten Funktionsprüfung sind regelmäßig mit Kosteneinsparungen verbunden, welche den Aufwand für die Anwendung des Messverfahrens bei weitem übersteigen.Particularly in the case of complex electronic components, it is expedient and advantageous if, by using the method described, the production process can not only be monitored, but also controlled or regulated. The resulting avoided avoidance of incorrectly manufactured electronic components or the Reduced effort and the higher reliability of a subsequently performed functional test are regularly associated with cost savings, which far exceed the effort for the application of the measurement method.

Die Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung für aus einer Austrittsöffnung austretende Flüssigkeiten insbesondere zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens. Es sind Messvorrichtungen bekannt (DE 198 42 266 B4), die einen ein Messsignal aussendenden Sender und einen dieses Messsignal empfangenden Empfänger aufweise, die so zueinander angeordnet sind, dass die austretende Flüssigkeit das Messsignal durchquert und dadurch eine Änderung des im Empfänger empfangenen Messsignals bewirkt, welche in einer Auswerteeinheit auswertbar ist. Derartige Messvorrichtungen mit separat angeordneten und befestigten Sendern und Empfängern für das Messsignal benötigen jedoch einen zusätzlichen Raum im Austrittsbereich der Flüssigkeit seitlich vor der Austrittsöffnung.The invention also relates to a measuring device for liquids emerging from an outlet opening, in particular for carrying out the method described above. Measuring devices are known (DE 198 42 266 B4) which have a transmitter emitting a measuring signal and a receiver receiving this measuring signal, which are arranged relative to each other such that the exiting liquid traverses the measuring signal and thereby causes a change of the measuring signal received in the receiver. which can be evaluated in an evaluation unit. However, such measuring devices with separately arranged and fixed transmitters and receivers for the measurement signal require an additional space in the outlet region of the liquid laterally in front of the outlet opening.

Es sind auch Messvorrichtungen bekannt (EP 222 258 A2), die seitlich neben der Austrittsöffnung angeordnete vorspringende Wangen aufweisen, in welchen einander gegenüberliegend und zueinander ausgerichtet ein Sender und ein Empfänger für das Messsignal angeordnet sind. Obwohl der zusätzliche Raumbedarf für derartige Messvorrichtungen geringer ist als bei Messvorrichtungen mit separat angeordneten Sender- und Empfangseinrichtungen ist dennoch ein Mindestabstand zwischen der Austrittsöffnung der Flüssigkeit und der vorgesehenen Auftragsfläche der Flüssigkeit notwendig, um ausreichend Platz für die einander gegenüberliegenden Sender- und Empfangseinrichtungen zu ermöglichen.Measuring devices are also known (EP 222 258 A2) which have projecting cheeks arranged laterally next to the outlet opening, in which a transmitter and a receiver for the measuring signal are arranged opposite one another and aligned with one another. Although the additional space required for such measuring devices is lower than in measuring devices with separately arranged transmitter and receiver devices, a minimum distance between the outlet opening of the liquid and the intended application surface of the liquid is still necessary in order to provide sufficient space for the To allow opposite transmitter and receiver devices.

Aufgabe der Erfindung ist des demzufolge, eine Messvorrichtung so auszugestalten, dass ein zuverlässiger Nachweis der austretenden Flüssigkeit ermöglicht wird und gleichzeitig lediglich ein geringer zusätzlicher Raumbedarf für die Sender- und Empfangseinrichtung erforderlich ist. Dabei wäre es vorteilhaft, wenn lediglich ein kleiner Abstand zwischen der Austrittsöffnung und der vorgesehenen Auftragsfläche der FlüssigkeitThe object of the invention is therefore to design a measuring device so that a reliable detection of the exiting liquid is made possible and at the same time only a small additional space required for the transmitter and receiver device is required. It would be advantageous if only a small distance between the outlet opening and the intended application surface of the liquid

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sender und der Empfänger seitlich neben der Austrittsöffnung so angeordnet sind, dass das Messsignal im Wesentlichen parallel zu der Richtung der austretenden Flüssigkeit emittiert und nachgewiesen wird und das Messsignal mittels optischer Komponenten so umgelenkt wird, dass es quer zu der Austrittsöffnung vor dieser verläuft.This object is achieved in that the transmitter and the receiver are arranged laterally adjacent to the outlet opening so that the measurement signal is emitted and detected substantially parallel to the direction of the exiting liquid and the measurement signal is deflected by means of optical components so that it transversely to the outlet opening in front of this runs.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Messsignal ein Lichtstrahl oder ein Laserstrahl ist, wobei das Messsignal durch optische Komponenten wie beispielsweise Linsen, Spiegel, Umlenkprismen oder Blenden ausgerichtet und fokussiert werden kann.It is preferably provided that the measurement signal is a light beam or a laser beam, wherein the measurement signal can be aligned and focused by optical components such as lenses, mirrors, deflection prisms or diaphragms.

Sender und Empfänger können beispielsweise in Form einer Laserdiode bzw. einer Fotodiode raumsparend im Bereich neben der Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit angeordnet werden. Durch die Verwendung geeigneterTransmitter and receiver can be arranged, for example in the form of a laser diode or a photodiode to save space in the area next to the outlet opening of the exiting liquid. By using appropriate

Signalführungskomponenten, wie beispielsweise Linsen, Prismen oder Blenden, kann der als Messsignal verwendete Lichtstrahl bzw. Laserstrahl nahezu beliebig umgelenkt und in einem Querschnitt vorgegeben werden. Der Sender und der Empfänger müssen deshalb nicht einander gegenüberstehend angeordnet und zueinander ausgerichtet sein, sondern können seitlich oder im Abstand zur Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit angeordnet sein. Damit lässt sich auch bei beengten räumlichen Verhältnissen präzise die Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit überwachen und die austretende Flüssigkeit von dem Messsignal erfassen.Signal-carrying components, such as lenses, prisms or diaphragms, can be used as the measurement signal Light beam or laser beam can be deflected almost arbitrarily and specified in a cross section. The transmitter and the receiver therefore need not be arranged opposite to each other and aligned with each other, but may be arranged laterally or at a distance from the outlet opening of the exiting liquid. This allows precise monitoring of the outlet opening of the exiting liquid even in tight spatial conditions and detect the exiting liquid from the measurement signal.

Wird ausschließlich der Nachweis austretender Flüssigkeit gewünscht, so sind keine besonderen Anforderungen an die Strahlgeometrie bzw. die Strahlführung des Messsignals zu stellen. Erlaubt es der Empfänger jedoch, auch eine relative Änderung des empfangenen Messsignals mit einer angemessenen Genauigkeit zu messen und ermöglicht dadurch beispielsweise die Bestimmung weiterer Eigenschaften der austretenden Flüssigkeit, so sind eine möglichst präzise Strahlführung und ein definierter Strahlquerschnitt desIf only the detection of leaking liquid is desired, no special requirements are to be placed on the beam geometry or the beam guidance of the measurement signal. However, if the receiver allows a relative change in the received measurement signal to be measured with adequate accuracy and thus makes it possible, for example, to determine further properties of the exiting liquid, the most precise possible beam guidance and a defined beam cross section of the

Messsignals von Vorteil. Dies kann in einfacher Weise durch die Anordnung von einer oder mehreren Schlitzblenden oder Spaltblenden im Strahlengang des Messsignals erreicht werden.Measurement signal of advantage. This can be achieved in a simple manner by the arrangement of one or more slit diaphragms or slit diaphragms in the beam path of the measurement signal.

Durch die Schlitzblende kann ein flaches, breites Strahlprofil des Messsignals vorgegeben werden. Zweckmäßigerweise wird sowohl nach dem Sender als auch vor dem Empfänger eine Schlitzblende angeordnet, um eine Beeinträchtigung durch seitlich einfallendes Streulicht zu verringern. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Messsignal unmittelbar in der Umgebung der Austrittsöffnung von der austretenden Flüssigkeit durchquert wird. Ein beispielsweise seitlich herangeführter Lichtstrahl oder Laserstrahl kann durch seitlich neben der Austrittsöffnung angeordneten Prismen oder Spiegel so umgelenkt werden, dass er in einem sehr geringen Abstand vor der Austrittsöffnung quer zu dieser verläuft. Sobald eine vorgesehene Flüssigkeitsmenge austritt, muss diese dann zwangsläufig den Lichtstrahl durchqueren, so dass derThrough the slit diaphragm, a flat, wide beam profile of the measurement signal can be specified. Conveniently, a slit diaphragm is arranged both after the transmitter and in front of the receiver in order to reduce interference from laterally incident stray light. Advantageously, it is provided that the measurement signal is traversed directly in the vicinity of the outlet opening of the exiting liquid. For example, a light beam or laser beam which is guided laterally can be deflected by prisms or mirrors arranged laterally next to the outlet opening such that it runs transversely to the latter at a very small distance in front of the outlet opening. As soon as an intended amount of liquid escapes, it must then necessarily traverse the light beam, so that the

Flüssigkeitsaustritt zuverlässig erfasst wird.Liquid leakage is reliably detected.

Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass zwei Messsignale von mindestens einem Sender ausgesendet werden, die im Abstand zueinander in verschiedenen Richtungen so ausgerichtet sind, dass beide Messsignale nacheinander von der Flüssigkeit durchquert werden, und dass die beiden Messsignale jeweils von einem Empfänger empfangen werden. Bei einer derartigen Anordnung durchquert die austretende Flüssigkeit nacheinander die beiden in unterschiedlichen Richtungen geführten Messsignale, so dass beispielsweise Bestimmungen der Geschwindigkeit oder des Volumens der austretenden Flüssigkeit gegebenenfalls bei Annahme näherungsweise bekannter Parameter ermittelt werden können.According to an embodiment of the invention, it is provided that two measuring signals are emitted by at least one transmitter, which are aligned at different distances in different directions so that both measuring signals are successively traversed by the liquid, and that the two measuring signals are each received by a receiver , In such an arrangement, the exiting liquid traverses successively the two measuring signals guided in different directions, so that, for example, determinations of the velocity or the volume of the exiting liquid can be determined if appropriate assuming approximately known parameters.

Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung mindestens zwei Messsignalanordnungen aufweist, die im Abstand zueinander in verschiedenen Richtungen so ausgerichtet sind, dass beide Messsignalanordnungen nacheinander von der Flüssigkeit durchquert werden, wobei für jede Messsignalanordnung jeweils mindestens zwei parallel angeordnete Messsignale von mindestens einem Sender ausgesendet werden und wobei jedes Messsignal von einem zugeordneten Empfänger empfangen wird. Durch die mindestens zwei, gegebenenfalls jedoch mehreren nebeneinander geführten Messsignale, beispielsweise Laserstrahlen, lassen sich bei dieser Ausgestaltung und Anordnung der Messvorrichtung zusätzlich Informationen über die Flugbahn der austretenden Flüssigkeit ermitteln. Im einfachsten Fall kann anhand eines Vergleichs der relativen Signaländerung einzelner Messsignale zwischen zwei oder mehreren nacheinander angeordneten Messsignalanordnungen eine näherungsweise Flugrichtung der auftretenden Flüssigkeit bestimmt werden.According to an advantageous embodiment of the inventive concept, it is provided that the measuring device has at least two measuring signal arrangements, which are aligned at different distances in different directions so that both measuring signal arrangements are successively traversed by the liquid, wherein for each Measurement signal arrangement in each case at least two measuring signals arranged in parallel are emitted from at least one transmitter and wherein each measuring signal is received by an associated receiver. By means of the at least two, but if necessary a plurality of measuring signals, for example laser beams, guided side by side, information about the trajectory of the exiting liquid can additionally be determined in this embodiment and arrangement of the measuring device. In the simplest case, based on a comparison of the relative signal change of individual measurement signals between two or more successively arranged measurement signal arrangements, an approximately direction of flight of the occurring fluid can be determined.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:Embodiments of the inventive concept will be explained in more detail, which are illustrated in the drawing. It shows:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Messvorrichtung mit einem Sender und mit einem Empfänger sowie mit mehreren optischen Komponenten zur Strahlführung eines Messsignals,1 is a sectional view of a measuring device with a transmitter and a receiver and with a plurality of optical components for beam guidance of a measuring signal,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Messvorrichtung,FIG. 2 shows a side view of the measuring device shown in FIG. 1, FIG.

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Messvorrichtung,3 is a plan view of the measuring device,

Fig. 4 eine andere Seitenansicht der Messvorrichtung,4 shows another side view of the measuring device,

Fig. 5 eine schräge Draufsicht auf die Messvorrichtung, Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer Strahlführung des Messsignals zwischen einem Sender und einem Empfänger, wie es in der Messvorrichtung gemäß den Fig. 1-5 verwirklicht ist,5 is an oblique plan view of the measuring device, 6 shows a schematic side view of a beam guidance of the measuring signal between a transmitter and a receiver, as implemented in the measuring device according to FIGS. 1-5,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf die in Fig. 6 dargestellte Strahlführung,7 is a schematic plan view of the beam guide shown in Fig. 6,

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht einer Strahlführung mit zwei im Abstand zueinander gekreuzt angeordneten Messsignalstrahlen mit jeweils einem Sender und einem Empfänger,8 shows a schematic side view of a beam guide with two measuring signal beams arranged at a distance from one another, each with a transmitter and a receiver,

Fig. 9 eine schematische Draufsicht auf die in Fig. 8 dargestellte Strahlführung,9 is a schematic plan view of the beam guide shown in Fig. 8,

Fig. 10 und Fig. 11 eine schematische Seitenansicht einer Strahlführung gemäß den Fig. 8 und 9, wobei jedoch jeweils zwei parallel angeordnete Messsignale eine Messsignalanordnung bilden und zwei Messsignalanordnungen im Abstand zueinander mit gekreuzter Strahlführung angeordnet sind und10 and FIG. 11 is a schematic side view of a beam guide according to FIGS. 8 and 9, but in each case two measuring signals arranged in parallel form a measuring signal arrangement and two measuring signal arrangements are arranged at a distance from one another with crossed beam guidance, and

Fig. 12 bis Fig. 15 jeweils mit den Fig. 2 bis 5 vergleichbare Ansichten einer Messvorrichtung, bei welcher zwei Messsignal-Strahlen im Abstand zueinander quer zur Austrittsöffnung verlaufen.FIGS. 12 to 15 each show views similar to FIGS. 2 to 5 of a measuring device in which two measuring signal beams extend at a distance from each other transversely to the outlet opening.

In den Fig. 1-5 ist ein exemplarisch ein Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt, welches zu einer kontinuierlichen Überwachung von einem aus einer nicht dargestellten Düse austretenden Flussmittel geeignet ist. Die Messvorrichtung mit einem im Wesentlichen C-förmigen Gehäuse 1 weist zwei im Abstand zueinander angeordneten seitlichen Wangen 2 auf. Die Abmessungen des Gehäuses 1 und insbesondere der Abstand der seitlichen Wangen 2 ist dabei zweckmäßigerweise so angepasst, dass das Gehäuse 1 an einer nicht dargestellten Austrittsdüse für Flüssigkeiten so angeordnet und befestigt werden kann, dass eine Oberseite 3 des Gehäuses 1 im Wesentlichen bündig mit eine ebenfalls nicht dargestellten Austrittsöffnung der Austrittsdüse abschließt.1-5 an exemplary embodiment of a measuring device for performing the method is shown, which is to a continuous monitoring of one from a non nozzle shown issuing flux is suitable. The measuring device with a substantially C-shaped housing 1 has two spaced-apart lateral cheeks 2. The dimensions of the housing 1 and in particular the distance of the lateral cheeks 2 is expediently adapted so that the housing 1 can be arranged and fixed to an outlet nozzle for liquids, not shown, that an upper side 3 of the housing 1 is substantially flush with a likewise not shown outlet opening of the outlet nozzle closes.

In den seitlichen Wangen 2 ist auf der einen Seite ein Sender 4 und auf der anderen Seite ein Empfänger 5 angeordnet. Der Sender 4 ist eine Laserdiode, deren Laserstrahl zunächst im Wesentlichen parallel zu der Richtung der austretenden Flüssigkeit emittiert wird. Der Laserstrahl wird durch ein erstes Umlenkprisma 6 so umgelenkt, dass der Laserstrahl in einem geringen Abstand über der Oberseite 3 des Gehäuses 1 quer zu derIn the lateral cheeks 2, a transmitter 4 is disposed on one side and a receiver 5 on the other side. The transmitter 4 is a laser diode whose laser beam is first emitted substantially parallel to the direction of the exiting liquid. The laser beam is deflected by a first deflecting prism 6 so that the laser beam at a small distance above the top 3 of the housing 1 transversely to the

Austrittsöffnung gerichtet und auf der anderen Seite der Austrittsöffnung durch ein zweites Umlenkprisma 7 auf den Empfänger 5, eine Fotodiode, gerichtet wird. Gegebenenfalls können auch zusätzliche Filter, beispielsweise Interferenzfilter auf dem Weg des Laserstrahls von demDirection outlet and directed on the other side of the outlet opening by a second deflection prism 7 on the receiver 5, a photodiode is directed. Optionally, additional filters, such as interference filter on the way of the laser beam of the

Sender 4 zum Empfänger 5 angeordnet sein. Da lediglich die beiden Umlenkprismen 6 und 7 notwendigerweise über die Oberseite 3 des Gehäuses 1 und damit auch über die Austrittsöffnung hinausragen müssen, die weiteren Komponenten, wie beispielsweise der Sender 4 und derTransmitter 4 may be arranged to the receiver 5. Since only the two deflecting prisms 6 and 7 necessarily have to protrude beyond the upper side 3 of the housing 1 and thus also beyond the outlet opening, the further components, such as the transmitter 4 and the

Empfänger 5 jedoch seitlich neben der Austrittsdüse bzw. im Abstand zu der Austrittsöffnung angeordnet werden können, lässt sich auf diese Weise eine äußerst kompakte und vielseitig einsetzbare Messvorrichtung herstellen.However, receiver 5 can be arranged laterally next to the outlet nozzle or at a distance from the outlet opening, In this way, an extremely compact and versatile measuring device can be produced.

Der von dem Sender 4 emittierte Laserstrahl wird auf dem Weg zum Empfänger 5 durch Linsen 8 fokussiert und seinThe laser beam emitted by the transmitter 4 is focused on the way to the receiver 5 by lenses 8 and be

Querschnitt durch Schlitzblenden 9 vorgegeben. Insbesondere auf Grund der Schlitzblenden 9 kann eine wohl definierte und präzise Strahlgeometrie des Messsignals im Bereich der Austrittsöffnung vorgegeben werden. Die Messsignal- Strahlbreite ist dabei größer als die Austrittsöffnung für die Flüssigkeit, so dass austretende Flüssigkeitstropfen oder ein austretender Flüssigkeitsstrahl vollständig innerhalb des Messsignals dieses durchquert und eine teilweise Abschattung des Messsignals bewirkt.Cross section through slit diaphragm 9 predetermined. In particular, due to the slit diaphragm 9, a well-defined and precise beam geometry of the measurement signal in the region of the outlet opening can be specified. The measurement signal beam width is greater than the outlet opening for the liquid, so that exiting liquid droplets or an outgoing liquid jet completely traverses this within the measurement signal and causes a partial shading of the measurement signal.

Auf diese Weise lassen sich bei einer quantitativen Auswertung der durch die austretende und den Laserstrahl durchquerende Flüssigkeit bewirkten Abschattung des Laserstrahls mit großer Genauigkeit erfolgen. Die definierte Strahlführung und Strahlgeometrie ist weiterhin auch für die Bestimmung des Volumens der austretenden Flüssigkeit sowie deren Flugbahn von großer Bedeutung.In this way, the shading of the laser beam effected by the exiting and the laser beam through a quantitative analysis of the laser beam can be carried out with great accuracy. The defined beam guidance and beam geometry is also of great importance for determining the volume of the exiting liquid and its trajectory.

In dem Gehäuse 1 der Messvorrichtung sind sämtliche elektronischen Komponenten untergebracht, die für dieIn the housing 1 of the measuring device all electronic components are housed, which are suitable for the

Erzeugung und die Messung des Laserstrahls sowie für die Auswertung der empfangenen Messsignale erforderlich sind. Über ein Anschlusskabel 10 erfolgt zum einen die Energieversorgung der Messvorrichtung und wird zum anderen die Übertragung der empfangenen Messsignale bzw. der ausgewerteten Messgrößen und Informationen zu eine externen Kontrolleinheit ermöglicht. Zweckmäßigerweise wird von dem Empfänger 5 die resultierende Spannungsdifferenz bei einer teilweisen Abschattung einer Fotodiode gemessen und ein Ausgangssignal erzeugt, welches proportional zur gemessenen Spannungsdifferenz, bzw. zu der Abschattung des Messsignals ist. Mit handelsüblichen Empfängern 5 können dabei relative Abschattungen des Messsignals von etwa 1% zuverlässig nachgewiesen werden.Generation and measurement of the laser beam and for the evaluation of the received measurement signals are required. On the one hand, the power supply of the measuring device takes place via a connecting cable 10 and, on the other hand, the transmission of the received measuring signals or of the evaluated measured variables and information to an external control unit is made possible. Appropriately, is of the Receiver 5 measured the resulting voltage difference in a partial shading of a photodiode and generates an output signal which is proportional to the measured voltage difference, or to the shading of the measurement signal. With commercial receivers 5 relative shading of the measuring signal of about 1% can be reliably detected.

Alternativ hierzu können die für die Erzeugung und Auswertung des Messsignals notwendigen Komponenten auch extern angeordnet und lediglich über geeignete Signalverbindungen und Schnittstellen mit der Messvorrichtung verbunden sein.Alternatively, the components necessary for the generation and evaluation of the measurement signal can also be arranged externally and connected to the measuring device only via suitable signal connections and interfaces.

In den Fig. 2-5 wird die in Fig. 1 im Detail dargestellte Messvorrichtung aus verschiedenen Blickwinkeln gezeigt. Zur Veranschaulichung ist in den Fig. 1-5 jeweils zwischen den beiden Umlenkprismen β, 7 ein Laserstrahl 11 schematisch angedeutet. Weiterhin wird ein aus der nicht dargestellten Austrittsöffnung austretender Flüssigkeitstropfen 12 zur Veranschaulichung gezeigt, der gerade den Laserstrahl 11 durchquert.In FIGS. 2-5, the measuring device shown in detail in FIG. 1 is shown from different angles. For the purpose of illustration, a laser beam 11 is schematically indicated in FIGS. 1-5 between the two deflection prisms β, 7. Furthermore, an emerging from the outlet opening, not shown, liquid droplet 12 is shown for purposes of illustration, which just traverses the laser beam 11.

In den Fig. 6-11 sind schematisch mehrere verschiedene Ausführungsformen einer Messvorrichtung dargestellt. Die Fig. 6 und 7 zeigen schematisch den Strahlverlauf des Laserstrahls 11 zwischen dem Sender 4 und dem Empfänger 5, wie er in der in den Fig. 1-5 gezeigten Vorrichtung verwirklicht ist. Abweichend hierzu zeigen die Fig. 8 und 9 in einer Seitenansicht bzw. einer Draufsicht eineFIGS. 6-11 schematically show several different embodiments of a measuring device. Figs. 6 and 7 show schematically the beam path of the laser beam 11 between the transmitter 4 and the receiver 5, as realized in the apparatus shown in Figs. 1-5. Deviating from this, FIGS. 8 and 9 show a side view and a plan view, respectively

Messvorrichtung, bei welcher zusätzlich ein weiterer Laserstrahl 13 von einem Sender 14 emittiert und von einem Empfänger 15 empfangen wird, wobei der Laserstrahl 13 so geführt wird, dass er im Abstand zu dem ersten Laserstrahl 11 quer zu diesem ebenfalls im Bereich der nicht dargestellten Austrittsöffnung verläuft. Durch die Auswertung der empfangenen Messsignale, beispielsweise durch die Zeitdifferenz der nacheinander erfolgenden Abschaltung der Laserstrahlen 11 und 13 durch die austretende Flüssigkeit kann beispielsweise deren Geschwindigkeit ermittelt werden.Measuring device, in which additionally emits a further laser beam 13 from a transmitter 14 and from a Receiver 15 is received, wherein the laser beam 13 is guided so that it extends at a distance to the first laser beam 11 transversely to this also in the region of the outlet opening, not shown. By evaluating the received measurement signals, for example by the time difference of the successive shutdown of the laser beams 11 and 13 by the exiting liquid, for example, their speed can be determined.

Bei der in den Fig. 10 und 11 ebenfalls in Seitenansicht und Draufsicht dargestellten schematischen Anordnung wird dann der von den Sendern 4, 14 jeweils erzeugte Laserstrahl 11, 13 durch geeignete optische Komponenten jeweils in zwei parallele Teilstrahlen aufgetrennt. Jeder Teilstrahl wird von einem zugeordneten Empfänger 5, 15, 16, 17 empfangen und ausgewertet. Mit einer solchen Anordnung lassen sich zusätzlich Informationen über die Flugbahn der austretenden Flüssigkeit gewinnen. Es ist auch denkbar, dass anstelle eines gemeinsam genutzten Senders 4, 14 mit anschließender Auftrennung des Messsignals jeweils ein Sender für jedes Messsignal verwendet wird.In the schematic arrangement shown in FIGS. 10 and 11 likewise in side view and plan view, the laser beam 11, 13 respectively generated by the transmitters 4, 14 is then separated into two parallel partial beams by suitable optical components. Each sub-beam is received and evaluated by an associated receiver 5, 15, 16, 17. With such an arrangement can also gain information about the trajectory of the exiting liquid. It is also conceivable that instead of a shared transmitter 4, 14 with subsequent separation of the measurement signal, one transmitter is used for each measurement signal.

In den Fig. 12 bis 15 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer anders ausgeführten Messvorrichtung 18 exemplarisch dargestellt. Die in den Fig. 12 bis 15 dargestellten Ansichten entsprechen den in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Ansichten. Zusätzlich ist zur Veranschaulichung ein Sprühkopf 19 mit einer Austrittsöffnung 20 Bei dieser anders ausgeführten Messvorrichtung 18 verlaufen nicht ein, sondern zwei Laserstrahlen 11 und 13 im Abstand zueinander quer vor der Austrittsöffnung 20. Diese Ausführungsform entspricht damit dem schematisch in den Fig. 8 und 9 dargestellten Messverfahren. Ein Gehäuse 21 der Messvorrichtung 18 entspricht in den äußeren Abmessungen im Wesentlichen dem Gehäuse 1 der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Messvorrichtung. Nicht dargestellt sind in dem Gehäuse 21 für jeden Laserstrahl 11, 13 gesondert Sender und Empfänger sowie die erforderlichen optischen Komponenten angeordnet. Die Umlenkung der seitlich neben dem Sprühkopf 19 erzeugten Laserstrahlen 11, 13 erfolgt durch jeweils zwei Umlenkprismen, die jeweils in einer kleinen Erhebung 22 seitlich neben der Austrittsöffnung 20 angeordnet sind.A further exemplary embodiment of a measuring device 18 embodied differently is shown by way of example in FIGS. 12 to 15. The views shown in FIGS. 12 to 15 correspond to the views shown in FIGS. 2 to 5. In addition, by way of illustration, a spray head 19 with an outlet opening 20 in this differently designed measuring device 18 is not one, but two laser beams 11 and 13 at a distance from each other transversely in front of the outlet opening 20. This embodiment corresponds to the measuring method shown schematically in FIGS. 8 and 9. A housing 21 of the measuring device 18 corresponds in its external dimensions substantially to the housing 1 of the measuring device shown in FIGS. 1 to 5. Not shown in the housing 21 for each laser beam 11, 13 separately transmitter and receiver and the required optical components are arranged. The deflection of the laser beams 11, 13 generated laterally next to the spray head 19 is carried out by two deflection prisms, which are each arranged in a small elevation 22 laterally adjacent to the outlet opening 20.

Es ist ebenfalls denkbar, an Stelle von Laserstrahlen bzw. ganz allgemein von Lichtstrahlen zur Messung der austretenden Flüssigkeit Schallwellen einer geeigneten Frequenz zu verwenden. An Stelle der verschiedenen optischen Komponenten kommen dann ein Schallgeber, ein geeignetes Mikrofon sowie im Wesentlichen mechanische Schallführungskomponenten zum Einsatz.It is also conceivable to use sound waves of a suitable frequency instead of laser beams or more generally of light beams for measuring the exiting liquid. Instead of the various optical components then come a sounder, a suitable microphone and essentially mechanical sound guide components are used.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird jeweils ein Sender gezeigt, der gegebenenfalls mehrere parallele Teilstrahlen des Messsignals erzeugt. Es ist ebenfalls möglich und für einige Anwendungen sinnvoll, dass für jeden verwendeten Teilstrahl des Messsignals ein zugeordneter Sender und ein zugeordneter Empfänger verwendet werden.In the illustrated embodiments, a respective transmitter is shown, which optionally generates a plurality of parallel partial beams of the measurement signal. It is also possible and, for some applications, to make sense that an assigned transmitter and an assigned receiver are used for each sub-beam of the measurement signal used.

Die Messvorrichtung lässt sich mit einfachen Mitteln auch abwandeln, um mehrere Düsen, bzw. Austrittsöffnungen für austretende Flüssigkeiten gleichzeitig überwachen und die austretenden Flüssigkeiten messen zu können. The measuring device can also be modified by simple means in order to simultaneously monitor a plurality of nozzles or outlet openings for exiting liquids and to be able to measure the exiting liquids.

Claims

REA Elektronik GmbHVerfahren und Vorrichtung zur Messung einer austretenden FlüssigkeitP a t e n t a n s p r ü c h e REA Elektronik GmbHProcess and device for measuring a leaking fluid patent

1. Verfahren zur Messung einer aus einer Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit, wobei ein Messsignal so ausgesendet und ausgerichtet wird, dass es von der austretenden Flüssigkeit durchquert und anschließend von einem Empfänger (5) empfangen und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal eine Messsignal- Strahlbreite aufweist, die größer als die Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit ist.1. A method for measuring a liquid emerging from an outlet opening, wherein a measurement signal is emitted and aligned so that it is traversed by the exiting liquid and then received by a receiver (5) and evaluated, characterized in that the measurement signal is a Meßsignal- Beam width which is greater than the outlet opening of the exiting liquid.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignal-Strahlbreite ein Mehrfaches der Öffnungsweite der Austrittsöffnung beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the measuring signal beam width is a multiple of the opening width of the outlet opening.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgebbare Verminderung des in dem Empfänger (5) empfangenen Messsignals als Nachweis für den Austritt von Flüssigkeit verwendet wird.3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized in that a predetermined reduction of the received signal in the receiver (5) is used as evidence of the leakage of liquid.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer und ein unterer Schwellenwert vorgebbar sind und eine Verminderung des in dem Empfänger (5) empfangenen Messsignals innerhalb durch die Schwellenwerte vorgegebenen Bereichs als Nachweis für den Austritt von Flüssigkeit verwendet wird.4. The method according to claim 3, characterized in that an upper and a lower threshold value can be predetermined and a reduction of the received signal in the receiver (5) within predetermined by the threshold values Range is used as evidence of leakage of liquid.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer und ein unterer Schwellenwert vorgebbar sind und eine Verminderung des in dem Empfänger (5) empfangenen Messsignals auf einen Wert außerhalb des durch die Schwellenwerte vorgegebenen Bereichs als Nachweis für einen unvorhergesehenen Austritt von Flüssigkeit verwendet wird.5. The method according to claim 3, characterized in that an upper and a lower threshold can be predetermined and a reduction of the received in the receiver (5) measuring signal to a value outside of the predetermined threshold by the range used as evidence of an unforeseen leakage of liquid becomes.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Empfänger (5) in Abhängigkeit von der nachgewiesenen Verminderung des in dem Empfänger (5) empfangenen Messsignals ein zu der Verminderung proportionales Empfangssignal ausgegeben wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that from the receiver (5) in response to the detected reduction in the received signal in the receiver (5) a signal proportional to the reduction received signal is output.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Messsignale im Abstand voneinander in zwei verschiedenen Richtungen so ausgerichtet sind, dass beide Messsignale nacheinander von der Flüssigkeit durchquert und anschließend von jeweils einem zugeordneten Empfänger (5, 15) empfangen werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that two measuring signals at a distance from each other in two different directions are aligned so that both measuring signals successively traversed by the liquid and then each of an associated receiver (5, 15) are received.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Messsignale im Abstand voneinander in zwei verschiedenen Richtungen relativ zueinander ausgerichtet sind.8. The method according to claim 7, characterized in that the two measuring signals are aligned at a distance from each other in two different directions relative to each other.

9. Verfahren nach Anspruch 7oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Annahme einer vorgebbaren Geometrie der austretenden Flüssigkeit das Volumen der austretenden Flüssigkeit bestimmt wird. 9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that assuming a predetermined geometry of the exiting liquid, the volume of the exiting liquid is determined.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei jeweils aus zwei parallel nebeneinander ausgerichteten Messsignalen bestehende Messsignalanordnungen im Abstand zueinander so ausgerichtet sind, dass die Messsignalanordnungen nacheinander von der Flüssigkeit durchquert werden und jedes Messsignal von einem Empfänger (5, 15, 16, 17) empfangen wird, wobei zunächst eine getrennte Auswertung der einzelnen Messsignale und anschließend eine Bestimmung einer Flugbahn für die austretende Flüssigkeit erfolgt.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least two each of two parallel juxtaposed measurement signals existing Meßsignalanordnungen at a distance from each other are aligned so that the measurement signal arrangements are successively traversed by the liquid and each measurement signal from a receiver (5, 15 , 16, 17) is received, wherein first a separate evaluation of the individual measurement signals and then a determination of a trajectory for the exiting liquid takes place.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei jeweils aus zwei parallel nebeneinander ausgerichteten Messsignalen bestehende Messsignalanordnungen im Abstand zueinander in unterschiedlichen Richtungen relativ zueinander ausgerichtet sind.11. The method according to claim 10, characterized in that the at least two each of two parallel juxtaposed measurement signals existing Meßsignalanordnungen at a distance from each other in different directions are aligned relative to each other.

12. Messvorrichtung für aus einer Austrittsöffnung austretende Flüssigkeiten mit einem ein Messsignal aussendenden Sender und einem dieses Messsignal empfangenden Empfänger, die so zueinander angeordnet sind, dass die austretende Flüssigkeit das Messsignal durchquert und dadurch eine Änderung des im Empfänger empfangenen Messsignals bewirkt, und mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Messsignale, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (4) und der Empfänger (5) seitlich neben der Austrittsöffnung so angeordnet sind, dass das Messsignal im Wesentlichen parallel zu der Richtung der austretenden Flüssigkeit emittiert und nachgewiesen wird und das Messsignal mittels optischer Komponenten so umgelenkt wird, dass es quer zu der Austrittsöffnung vor dieser verläuft.12. Measuring device for emerging from an outlet opening fluids with a measuring signal emitting transmitter and a receiving this measuring signal receiver, which are arranged to each other, that the exiting liquid traverses the measuring signal and thereby causes a change in the received measuring signal in the receiver, and with an evaluation unit for evaluating the measuring signals, characterized in that the transmitter (4) and the receiver (5) are arranged laterally next to the outlet opening so that the measuring signal is emitted and detected substantially parallel to the direction of the exiting liquid and the Measuring signal is deflected by means of optical components so that it extends transversely to the outlet opening in front of this.

13. Messvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal ein Schallsignal ist.13. Measuring device according to claim 12, characterized in that the measuring signal is a sound signal.

14. Messvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal ein Lichtstrahl oder ein Laserstrahl (11) ist.14. Measuring device according to claim 12, characterized in that the measuring signal is a light beam or a laser beam (11).

15. Messvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal durch optische Komponenten wie beispielsweise Linsen (8) , Spiegel, Umlenkprismen (6, 7) oder Blenden ausgerichtet und fokussiert wird.15. Measuring device according to claim 14, characterized in that the measuring signal is aligned and focused by optical components such as lenses (8), mirrors, deflecting prisms (6, 7) or diaphragms.

16. Messvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal nach dem Austritt aus dem Sender (4) und vor dem Eintritt in den Empfänger (5) durch mindestens eine Schlitzblende (9) geführt wird.16. Measuring device according to claim 15, characterized in that the measuring signal after exiting the transmitter (4) and before entering the receiver (5) is guided by at least one slit diaphragm (9).

17. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal unmittelbar in der Umgebung der Austrittsöffnung von der austretenden Flüssigkeit durchquert wird.17. Measuring device according to one of claims 12 - 16, characterized in that the measuring signal is traversed directly in the vicinity of the outlet opening of the exiting liquid.

18. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Messsignale von mindestens einem Sender (4, 14) ausgesendet werden, die im Abstand zueinander so ausgerichtet sind, dass beide18. Measuring device according to one of claims 12 - 17, characterized in that two measuring signals from at least one transmitter (4, 14) are emitted, which are aligned at a distance to each other so that both

Messsignale nacheinander von der austretenden Flüssigkeit durchquert werden, und dass die beiden Messsignale jeweils von einem Empfänger (5, 15) empfangen werden.Measuring signals in succession from the exiting liquid be traversed, and that the two measurement signals are each received by a receiver (5, 15).

19. Messvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Messsignale im Abstand zueinander in verschiedenen Richtungen relativ zueinander ausgerichtet sind.19. Measuring device according to claim 18, characterized in that the two measuring signals are aligned at a distance from each other in different directions relative to each other.

20. Messvorrichtung nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdifferenz zwischen dem Eintritt oder dem Austritt der Flüssigkeit relativ zu den beiden Messsignalen bei einem nicht kontinuierlichen Flüssigkeitsaustritt messbar und mittels der Auswerteeinheit die Geschwindigkeit der aus der Austritts- Öffnung (20) austretenden Flüssigkeit ermittelbar ist.20. Measuring device according to claim 17 or claim 18, characterized in that the time difference between the inlet or the outlet of the liquid relative to the two measuring signals at a non-continuous liquid outlet measurable and by means of the evaluation unit, the speed of the outlet opening (20). exiting liquid can be determined.

21. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung mindestens zwei Messsignalanordnungen aufweist, die im Abstand zueinander so ausgerichtet sind, dass beide21. Measuring device according to one of claims 12 - 20, characterized in that the measuring device has at least two measuring signal arrangements, which are aligned at a distance to each other so that both

Messsignalanordnungen nacheinander von der austretenden Flüssigkeit durchquert werden, wobei für jede Messsignalanordnung jeweils mindestens zwei parallel angeordnete Messsignale von mindestens einem Sender (4, 14) ausgesendet werden und wobei jedes Messsignal von einem zugeordneten Empfänger (5, 15, 16, 17) empfangen wird.Measurement signal arrays are traversed successively by the exiting liquid, wherein for each measurement signal arrangement in each case at least two parallel measuring signals from at least one transmitter (4, 14) are emitted and wherein each measurement signal from an associated receiver (5, 15, 16, 17) is received.

22. Messvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung mindestens zwei Messsignalanordnungen aufweist, die im Abstand zueinander in verschiedenen Richtungen relativ zueinander ausgerichtet sind. 22. Measuring device according to claim 21, characterized in that the measuring device has at least two measuring signal arrangements, which are aligned at a distance from each other in different directions relative to each other.