DE1068473B

DE1068473B -

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Publication number: DE1068473B
Application number: DENDAT1068473D
Authority: DE
Publication date: 1959-11-05

Description

Einrichtung zur berührungslosen Materialstärkenmessung, insbesondere zur Messung von Blechstärken Die bekannten berührungslosen Verfahren zur Materialstärkenmessung von Stoffen mit begrenzter Durchlässigkeit haben den Nachteil, daß sie entweder nur die Messung von Stärken bis maximal 10 mm bei niedriger und konstanter Materialtemperatur und bestimmter Materialzusammensetzung oder nur die Messung von Materialstärken bis maximal 100 mm mit Hilfe harter Röntgen- oder Gammastrahlung erlauben. Das ist besonders nachteilig in der laufenden Blechproduktion, vor allem bei Warmwalzverfahren. Device for non-contact material thickness measurement, in particular for measuring sheet thicknesses The well-known non-contact method for measuring material thicknesses of substances with limited permeability have the disadvantage that they either only the measurement of thicknesses up to a maximum of 10 mm at a low and constant material temperature and certain material composition or just the measurement of material thicknesses Allow up to a maximum of 100 mm with the help of hard X-rays or gamma rays. That is particularly disadvantageous in ongoing sheet metal production, especially in hot rolling processes.

Die Anwendung von Röntgen- bzw. Gammastrahlen führt nicht nur zu außerordentlich aufwendigen Meßapparaturen, sondern birgt auch die Gefahr der Strahlenverseuchung und damit Personaigefährdung in sich. The use of x-rays or gamma rays not only leads to extremely complex measuring equipment, but also harbors the risk of radiation contamination and thus personal risk in itself.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Materialstärkenmeßeinrichtung zu schaffen, die nicht nur Stärken bis 200 mm und mehr mit einer Genauigkeit von etwa t/20 mm oder noch genauer mißt, sondern diese Messung weitestgehend ohne Rücksicht auf Materialzusammensetzung und Materialtemperatur erlaubt. Es ist ein Verfahren bekannt, bei der Dickenmessung von Gegenständen mit be--grenzter Durchlässigkeit so vorzugehen, daß das zu messende Material zwischen zwei Bezugsmeß ebenen, deren Abstand bekannt ist geführt wird. Dabei wird die Differenz des Abstandes der Bezugsmeßebenen einerseits und der Summe der Abstände der Bezugsmeßebenen von den ihnen zugekehrten Flächen des Meßobjekts andererseits als Maß der Matrialstärke dargestellt. Ferner werden zur Messung der Abstände der Bezugsmeßebenen von den ihnen zugekehrten Materialflächen die Wegverluste geeigneter reflexionsfähiger Wellen benutzt. Dieses in der USA.-Patentschrift 2 640 190 beschriebene Verfahren ist jedoch für eine genaue Materialstärkenmessung ungeeignet, da es Dickenabweichungen nur in der Größenordnung der Wellenlänge der ausgestrahlten Energie anzeigt. The present invention is based on the object of a material thickness measuring device to create not only thicknesses of up to 200 mm and more with an accuracy of measures about t / 20 mm or even more precisely, but this measurement largely without consideration on material composition and material temperature allowed. It's a process known when measuring the thickness of objects with limited permeability proceed in such a way that the material to be measured is between two reference measurement planes whose Distance is known is performed. This is the difference in the distance between the reference measuring planes on the one hand and the sum of the distances between the reference measuring planes and those facing them On the other hand, surfaces of the object to be measured are shown as a measure of the material thickness. Further are used to measure the distances between the reference measuring planes and the material surfaces facing them uses the path losses of suitable reflective waves. This in the USA patent specification However, the procedure described in 2,640,190 is for an accurate material thickness measurement unsuitable because there are thickness deviations only in the order of magnitude of the wavelength indicates emitted energy.

Um Dickenänderungen von 1 mm oder gar 1/20 mm messen zu können, müßten also Millimeterwellen oder Wellen noch kürzerer Länge verwendet werden. Abgesehen von dem erheblichen apparativen und kostenmäßigen Aufwand, den eine solche Meßapparatur erfordern würde, müßte eine absolut gleichmäßig reflektierende Objektoberfläche vorhanden sein, da sonst der Reflexionsfaktor Fehler ergeben würde, die ein Mehrfaches der Dickenänderung betragen können. In order to be able to measure changes in thickness of 1 mm or even 1/20 mm so millimeter waves or waves of even shorter length can be used. Apart from that of the considerable expenditure in terms of equipment and costs involved in such a measuring apparatus would require an absolutely uniformly reflective object surface exist, otherwise the reflection factor would result in multiple errors the change in thickness can be.

Erfindungsgemäß läßt sich mit tragbarem Aufwand dennoch eine brauchbare Messung der Materialstärke undurchsichtiger Stoffe nach dem vorstehend beschriebenen Abstandsdifferenzverfahren auch mit Genauigkeiten von + 1/20 mm oder noch genauer dadurch erzielen, daß man die Meßpunkte oder Meßflächen des zu vermessenden Objekts optisch (z. B. mit einer Linsen- oder Spiegeloptik) abbildet und die Abweichun- gen der wirklichen (Istwert) Bildebenen von den vorgegebenen (Sollwert) Bildebenen als Kriterium der Materialstärkenabweichung anzeigt. According to the invention, a usable one can still be made with affordable effort Measurement of the material thickness of opaque materials according to the method described above Distance difference method also with accuracies of + 1/20 mm or even more precisely achieve by the fact that the measuring points or measuring surfaces of the object to be measured optically (e.g. with a lens or mirror optics) and the deviations gene the real (actual value) image planes from the specified (target value) image planes as Indicates the criterion of the material thickness deviation.

Die in der Literatur beschriebenen optischen Methoden der Dickenmessung beziehen sich nur auf die Dickenmessung durchsichtiger Materialien bzw. auf die Messung der Höhenunterschiede in Oberflächenreliefs (z. B. Rauhigkeit). Bei der bekannten optischen Dickenmessung derartiger Materialien wird so verfahren, daß man von einem Meßpunkt aus erst den Abstand zur oberenBegrenzungsfläche des Meßobjekts und dann durch das Meßobjekt hindurch den Abstand zur unteren Begrenzungsfläche, oder umgekehrt, visuell mißt. The optical methods of thickness measurement described in the literature refer only to the thickness measurement of transparent materials or to the Measurement of height differences in surface reliefs (e.g. roughness). In the known optical thickness measurement of such materials is proceeded so that the distance to the upper boundary surface of the object to be measured starts from a measuring point and then the distance to the lower boundary surface through the measuring object, or vice versa, visually measures.

Die vorhandenen Literaturstellen enthalten jedoch keinerlei Angaben über eine kontinuierlich erfolgende SimuItanmessung der Abstände zu den oberen und unteren Begrenzungsflächen des Meßobjekts zum Zweck der Dickenbestimmung. However, the existing literature references do not contain any information via a continuous SimuItan measurement of the distances to the upper and lower boundary surfaces of the measuring object for the purpose of determining the thickness.

Die Bestimmung der Materialstärke aus der Differenz des Abstandes der Bezugsmeßebenen einerseits und der Summe der Abstände der Bezugsmeßebenen von den ihnen zugekehrten Flächen des Meßobjekts andererseits dürfte als Regel für mathematisches und technisches Handeln angesehen werden. The determination of the material thickness from the difference in the distance of the reference measuring planes on the one hand and the sum of the distances between the reference measuring planes from on the other hand, the surfaces of the object to be measured facing them should serve as a rule for mathematical things and technical action.

In der Art der Messung der Abstände der Bezugsmeßebenen von den ihnen zugekehrten Flächen des Meßobjektes unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren jedoch grundsätzlich von dem in der angeführten USA.-Patentschrift und in der Literatur beschriebenen Meßverfahren. In the way of measuring the distances of the reference measuring planes from them The method according to the invention differs from facing surfaces of the test object but basically different from that in the cited USA patent and in the literature described measuring method.

Gemäß der Erfindung ist die Einrichtung zur Materialstärkenmessung, insbesondere zur Bestimmung vonBlechstärken, mikHilfa sichtbarer oder unsichtbarer Lichtstrahlen einschließlich der Wärmestrahlung, bei dem das Meßobjekt zwischen zwei die Strahlungsempfänger enthaltenden, parallel zueinander verlaufenden Bezugsmeßebenen oder Meßpunkten mit bekanntem Abstand derart untergebracht wird, daß die beiderseitigen Abstände oder, bei einseitiger Anlage des Objekts an einer Meßstelle, der einseitige Abstand zwischen Objekt und Meßstelle in einem optischen Meßvorgang bestimmt werden, und die Materialstärke als Differenz des Meßstellenabstandes und der gemessenen Abstände bzw. des gemessenen Abstandes ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Abweichungen von vorgegebenen Bildebenen der Abbildungssysteme, die als Meßbereiche für die verschiedenen Materialstärken an der Meß einrichtung eingestellt werden können, und damit Materialstärkenänderungen innerhalb des jeweils eingestellten Meßbereiches als Kriterium der Abbildungsschärfenverhältnisse der angestrahlten oder eigenstrahlenden Materialoberflächen bestimmt werden. According to the invention, the device for material thickness measurement, in particular for determining sheet thicknesses, mikHilfa more visible or invisible Light rays including thermal radiation, in which the measurement object between two containing the radiation receiver, running parallel to each other Reference measuring planes or measuring points with a known distance is accommodated in such a way that the mutual Distances or, in the case of one-sided installation of the object at a measuring point, the one-sided The distance between the object and the measuring point can be determined in an optical measuring process, and the material thickness as the difference between the measuring point distance and the measured one Distances or the measured distance is determined, characterized in that Deviations from specified image planes of the imaging systems, which are used as measuring areas be set for the different material thicknesses on the measuring device can, and thus material thickness changes within the set Measuring range as a criterion of the image sharpness ratios of the illuminated or self-radiating material surfaces can be determined.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen stark vereinfacht veranschaulicht. In the drawings, the invention is in several exemplary embodiments greatly simplified illustrated.

Fig. 1 zeigt das grundsätzliche Meßprinzip in geometrisch/optischer Darstellung; Fig. 2 zeigt eine prinzipielle Meßanordnung in schaltschaubildlicher Darstellung (der Einfachheit halber nur einseitig dargestellt); Fig. 3 a zeigt das Raster eines Siemenssterns; Fig. 3b zeigt eine schematische Darstellung im Zusammenhang mit der Auswertung der Ergebnisse, die mit der Anordnung nach Fig. 2 gewonnen werden; Fig. 4 zeigt als Beispiel der verschiedenen Möglichkeiten einer Aufteilung eines Strahlenbündels in zwei intensitäts- und inhaltsgleiche Strahlenbündel die Strahlenteilung mittels eines halbdurchlässigen Spiegels sowie in schaltschaubildlicher Darstellung das Ausführungsbeispiel einer Gegenstandsweitenregelung durch Optikverstellung; Fig. 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsformen einer Meßanordnung in schaltschaubildlicher Darstellung (der Einfachheit halber nur einseitig dargestellt) mit manueller bzw. automatischer Messung der Materialstärkenabweichung unter Anwendung des Differentialeffektes; Fig. 7 zeigt die Modulationskennlinien der Strahlung der Meßanordnungen nach Fig. 5 und 6 in den Modulationsebenen 11 a und 11 b als Funktion der Bildweiten; Fig. 8 zeigt die Modulationskennlinien der Strahlung der Meßanordnungen nach Fig. 5, 6 und 9 in den Bildebenen 3 a und 3 b bei konstanter Bildweite b1 und verschiedener Abweichung der Modulationsebenen von den zugehörigen Bildebenen; Fig. 9 zeigt die weitere Ausführung einer Meßanordnung zur automatischen Messung der Materialstärkenabweichung unter Anwendung des Differentialeffektes in schaltschaubildlicher Darstellung; Fig. 10a, 10b und 11 zeigen als Beispiel der verschiedenen Möglichkeiten einer periodischen Verschiebung der Modulationsebenen die prinzipielle Ausführung einer Schichtrasteranordnung (z. B. nach Art eines Siemenssterns) für die Meßanordnung Fig. 9; Fig. 12 und 13 zeigen als Beispiel der verschiedenen Anzeigemöglichkeiten der Nullimpulsabstände der Meßanordnung Fig. 9 die Anzeige auf einem Kathodenstrahlrohr mit kreisförmiger Strahlablenkung; Fig. 14a zeigt schaubildlich im Schnitt die Anordnung der Modulations- und Bildebenen sowie der Materialbegrenzung bei der Meßeinrichtung Fig. 9; Fig. 14b zeigt den Verlauf der Nullstellenwanderung der identischen zugehörigen Modulationsebenen (Schichtrasteranordnungen) sowie die Lage der Bild- ebenen (Bezugsmeßebenen) bei der Meß einrichtung Fig. 9; Fig. 15 und 16 zeigen weitere Anzeigemöglichkeiten der Impulsabstände und -richtungen der Meßanordnung Fig. 9. Fig. 1 shows the basic measuring principle geometrically / optically Depiction; Fig. 2 shows a basic measuring arrangement in a circuit diagram Representation (for the sake of simplicity only shown on one side); Fig. 3a shows this Grid of a Siemens star; Fig. 3b shows a schematic representation in connection with the evaluation of the results obtained with the arrangement according to FIG. 2; Fig. 4 shows as an example of the various options for dividing a Beam splitting into two beams of the same intensity and content by means of a semi-transparent mirror as well as in a circuit diagram the embodiment of an object width control by optical adjustment; 5 and 6 show two embodiments of a measuring arrangement in a circuit diagram Representation (for the sake of simplicity only shown on one side) with manual or automatic measurement of the material thickness deviation using the differential effect; Fig. 7 shows the modulation characteristics of the radiation of the measuring arrangements according to Fig. 5 and 6 in the modulation levels 11 a and 11 b as a function of the image widths; Fig. 8 shows the modulation characteristics of the radiation of the measuring arrangements according to FIG. 5, 6 and 9 in the image planes 3 a and 3 b with constant image width b1 and different Deviation of the modulation planes from the associated image planes; Fig. 9 shows the Another embodiment of a measuring arrangement for the automatic measurement of the material thickness deviation using the differential effect in a circuit diagram; Fig. 10a, 10b and 11 show the various possibilities of a periodic as an example Shifting the modulation levels the basic implementation of a layer grid arrangement (z. B. in the manner of a Siemens star) for the measuring arrangement Fig. 9; Figures 12 and 13 show as an example the various display options for the zero pulse intervals the measuring arrangement Fig. 9 shows the display on a cathode ray tube with a circular Beam deflection; Fig. 14a shows diagrammatically in section the arrangement of the modulation and image planes and the material boundary in the measuring device Fig. 9; Fig. 14b shows the course of the zero point migration of the identical associated modulation levels (Layer grid arrangements) as well as the position of the image planes (reference measuring planes) the measuring device Fig. 9; 15 and 16 show further display options of the Pulse intervals and directions of the measuring arrangement Fig. 9.

Bei der Darstellung des grundsätzlichen Meßprinzips nach Fig. 1 befindet sich das Meßobjekt 1, dessen Stärke D bestimmt werden soll, zwischen den Bezugsmeßebenen 3 und 7, deren Abstand voneinander E beträgt. Wie Fig. 1 zeigt, ergibt sich die gewünschte Materialstärke D des Meßobjekts 1 als Differenz von E und der Summe der Abstände der Bezugsmeßebenen zu den ihnen zugekehrten Flächen des Meßobjekts. In the representation of the basic measuring principle according to FIG. 1 is located the measurement object 1, the strength D of which is to be determined, is between the reference measurement planes 3 and 7, the distance from each other is E. As Fig. 1 shows, the result desired material thickness D of the test object 1 as the difference between E and the sum of the Distances of the reference measuring planes to the surfaces of the measuring object facing them.

D--E- (d, + d,) Nach bekannten optischen Gesetzen werden Gegenstände hinter einem Aufnahmeobjekt als reelle umgekehrte Bilder abgebildet. Die einzelnen scharfen Bildebenen haben je nach der Entfernung des Gegenstandes von der Aufnahmeoptik unterschiedliche Abstände voneinander. Bei vorgegebenem Abstand des Gegenstandes von der Aufnahmeoptik gibt es also nur eine genaue definierte Bildebene (unter der Voraussetzung, daß der Gegenstand eine Fläche ist). Verkleinert oder vergrößert sich der Abstand zwischen Gegenstand und Aufnahmeoptik, dann vergrößert bzw. verkleinert sich der Abstand der Bildebene von der Aufnahmeoptik. D - E- (d, + d,) According to known optical laws, objects become shown behind a subject as real inverted images. The single ones have sharp image planes depending on the distance of the object from the recording optics different distances from each other. At a given distance of the object So there is only one precisely defined image plane of the recording optics (below the Requirement that the object is a surface). Reduced or enlarged the distance between the object and the recording optics then increases or decreases the distance between the image plane and the recording optics.

Die Wanderung der Bildebene bei feststehender Aufnahmeoptik ist also ein Kriterium der Abstandsänderung des Gegenstandes.The migration of the image plane with fixed optical system is therefore a criterion for changing the distance of the object.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zeigt das grundsätzliche erfindungsgemäße Meßprinzip unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten optischen Abbildungsgesetze. Bei dieser Anordnung werden die MeßpunktemO und u des Meßobjektes 1 mittels der Abbildungsobjektive bekannter Brennweite 2 und 6 scharf in den Bildebenen 3 und 7 abgebildet. Unter der Voraussetzung, daß der Abstand E der Bildebenen untereinander sowie die Bildweiten bl und b2 ebenfalls (durch Messung) bekannt sind, ergibt sich auf Grund der optisch festgelegten Größe von dl und d2 rechnerisch der Wert von D aus der oben angeführten Formel D=E- (d,+d2) Änderungen der Gegenstandsweiten al und a2 infolge Dickenabweichung des Meßobjekts 1 bewirken eine entsprechende Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Bildweiten b1 und b2. Die Messung der durch die Dickenabweichung bedingten Bildweitenverschiebung aus vorgegebenen Ausgangspositionen bzw. die Messung der zur Erreichung dieser vorgegebenen Bildweiten-Ausgangspositionen notwendigen Verschiebung der Gegenstands weiten al und a2 ergibt den Wert der Dickenabweichung von einem vorgegebenen Sollwert. The arrangement shown in Fig. 1 shows the basic principles of the invention Measurement principle taking into account the above-mentioned optical imaging laws. With this arrangement, the measuring points mO and u of the measuring object 1 are determined by means of the Imaging lenses of known focal length 2 and 6 are sharp in the image planes 3 and 7 pictured. Provided that the distance E between the image planes and the image widths bl and b2 are also known (by measurement), this results due to the optically determined size of dl and d2, the mathematical value of D from the above formula D = E- (d, + d2) changes in the object widths a1 and a2 as a result of the thickness deviation of the measurement object 1 cause a corresponding one Enlargement or reduction of the image widths b1 and b2. The measurement of the through The image width shift caused by the thickness deviation from the specified starting positions or the measurement of the initial positions required to achieve these predetermined image widths necessary shift of the object widths a1 and a2 results in the value of the thickness deviation from a given setpoint.

Die in Fig. 1 zusätzlich aufgezeigte Beleuchtungseinrichtung, bestehend aus den Leuchtquellen 5 und 9 und den Beleuchtungsoptiken 4 und 8, ist für die Arbeitsweise des Verfahrens ohne grundsätzliche Bedeutung. Sie dient lediglich zur Beleuchtung der Meßpunkte in denFällen, in denen dieLicht- oderWärmeeigenstrahlung des Meßobjekts bzw. die sonstige Fremdbeleuchtung zu einer optischen Abbildung des Meßobjekts in den Bildebenen nicht ausreichen. Durch besondere Kennung (z. B. Idurch Impulstastung) der Zusatzbeleuchtung kann man mit bekannten Mitteln Fremdlichteinfiüsse auf den Meßvorgang ausschließen. The lighting device additionally shown in FIG. 1, consisting from the light sources 5 and 9 and the lighting optics 4 and 8, is for the mode of operation of the procedure is of no fundamental importance. It is only used for lighting the measuring points in the cases in which the light or heat radiation of the measuring object or the other external lighting for an optical image of the test object in the image levels are not sufficient. By special identifier (e.g. I by pulse scanning) the additional lighting can be influenced by extraneous light with known means Exclude measuring process.

Die Messung der durch die Dickenabweichung des Meßobjektes von einem vorgegebenen Sollwert bedingten Verschiebung der Bildweiten b, und b2 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Da auf Grund der Verfahrenstechnik die Dickenmessung des Meßobjekts von oben und unten gleichzeitig durchgeführt werden muß, müssen auch zwei gleichgeartete Meß-Teilvorrichtungen vorhanden sein (falls das Meß objekt nicht auf einer definierten Bezugsunterlage liegt). Der Einfachheit halber sind die erfindungsgemäßen Einrichtungen in den Zeichnungen Fig. 1,4, 5 und 6 daher nur einseitig dargestellt und wird in der nachstehenden Beschreibung größtenteils nur auf diese einseitige Teilvorrichtung Bezug genommen. Für die Meßfälle, in denen die zweite Meß-Teilvorrichtung durch eine mechanische Bezugsunterlage (z.B. Rollengang) ersetzt wird, dürfte die einseitige Erläuterung der verschiedenen Meßeinrichtungen ebenfalls ausreichend sein. The measurement of the thickness deviation of the measurement object from one predetermined target value-dependent shift of the image widths b, and b2 can be different Way done. Because of the process engineering, the thickness measurement of the DUT must be carried out simultaneously from above and below, must also two similar measuring sub-devices must be available (if the measuring object is not is on a defined reference document). For the sake of simplicity, those are according to the invention Devices in the drawings, FIGS. 1, 4, 5 and 6 are therefore only shown on one side and in the following description is for the most part only on this one-sided basis Referenced sub-device. For the measurement cases in which the second measuring sub-device is replaced by a mechanical reference document (e.g. roller conveyor), the one-sided explanation of the various measuring devices is also sufficient be.

Fig. 2 zeigt stark vereinfacht in schaltschaubildlicher Darstellung das grundsätzliche Meßprinzip zur Messung der Bildweitenverschiebung, wie es in ähnlicher Weise zur automatischen Entfernungseinstelluni von Filmkameras bereits verwendet wird. Das Meßobjekt 1 (hier der Meßpunkt mo) wird mittels der Abbildungsoptik 2 in der Bildebene 3 abgebildet. Im Strahlengang hinter der Abbildungsoptik 2 und parallel zu der Bildebene 3 liegend, befindet sich in vorgegebenem Abstand eine Modulationsrasterscheibe 11 mit definierter Modulationsebene (z. B. ein sogenannte Siemensstern), die durch den Motor 10 angetrieben wird. Dieser Siemensstern besteht aus einer durchsichtigen Scheibe, auf der ein Raster aus radial angeordneten, undurchsichtigen Flächen aufgetragen ist (s. Fig.3a). An Stelle der Modulationsrasterscheibe können auch Lochscheiben, Gitterwerke, Schlitzbleche usw. rotierend oder hin- und hergehend angeordnet werden. Der Abstand zwischen Abbildungsoptik 2 und Modulationsebene 11 kann mittels der Vorrichtung 15 in Richtung der Strahlenachse variiert werden. Hinter der Modulationsebene befindet sich ein Strahlungsempfängerelement, beispielsweise eine Fotozelle 12. Fig. 2 shows greatly simplified in a circuit diagram representation the basic measuring principle for measuring the image width shift, as described in in a similar way to the automatic distance adjustment of film cameras already is used. The measurement object 1 (here the measurement point mo) is created by means of the imaging optics 2 shown in image plane 3. In the beam path behind the imaging optics 2 and lying parallel to the image plane 3, there is one at a predetermined distance Modulation grid disc 11 with a defined modulation level (e.g. a so-called Siemens star), which is driven by the motor 10. This Siemens star exists from a transparent disc on which a grid of radially arranged, opaque Areas is applied (see Fig.3a). Instead of the modulation grid disc you can also perforated disks, latticework, slotted plates, etc. rotating or moving back and forth to be ordered. The distance between imaging optics 2 and modulation plane 11 can be varied by means of the device 15 in the direction of the beam axis. Behind the modulation plane is a radiation receiver element, for example a photocell 12.

Rotiert nun die Rasterscheibe im Strahlenfeld hinter der Abbildungsoptik, so werden die Strahlen mit einer Frequenz moduliert, die der Dunkelfeldzahl des Rasters entspricht, die in l Sekunde durch einen gegebenen Punkt wandert. Befindet sich das Modulationsraster genau in der Bildebene 3 (wie in der Zeichnung Fig. 2), dann ist die Modulation der Strahlung aus Gründen der höchsten Strahlungsdichte am größten. Wandert die Bildebene 3 infolge einer Änderung der Gegenstandsweite a1 jedoch vor oder hinter die Modulationsebene, wird die Strahlungsmodulation schwächer und sogar fast Null, wenn die Entfernung zwischen Modulations- und Bildebene einen bestimmten Teil der Brennweite der Abbildungsoptik 2 erreicht. Die durch die Modulationsrasterscheibe gelangende modulierte Strahlung fällt auf die Fotozelle 12, die eine Wechselspannung abgibt. Die Amplitude dieser Wechselspannung, der sogenannte Modulationsgrad M, ist somit ein Maß für den Abstand der Bildebene von der Modulationsebene und damit für den Abstand der Modulationsebene 11 vom Meßpunkt mO.Now rotates the raster disk in the radiation field behind the imaging optics, the beams are modulated at a frequency equal to the dark field number of the Raster that passes through a given point in 1 second. Located the modulation grid is exactly in the image plane 3 (as in the drawing Fig. 2), then the modulation of the radiation is due to the highest radiation density the biggest. If the image plane 3 moves as a result of a change in the object distance a1, however, before or after the modulation plane, the radiation modulation becomes weaker and even almost zero if the distance between the modulation plane and the image plane is one certain part of the focal length of the imaging optics 2 is reached. The through the modulation grid disc arriving modulated radiation falls on the photocell 12, which is an alternating voltage gives away. The amplitude of this alternating voltage, the so-called degree of modulation M, is thus a measure of the distance between the image plane and the modulation plane and thus for the distance of the modulation plane 11 from the measuring point mO.

Die von der Fotozelle 12 abgegebene Wechselspannung wird in dem Verstärker 13 bei Bedarf verstärkt und ihre Amplitude mit Hilfe des Meßinstruments 14 (Indikator für den Modulationsgrad M) angezeigt.The alternating voltage output by the photocell 12 is used in the amplifier 13 amplified if necessary and its amplitude with the help of the measuring instrument 14 (indicator for the modulation depth M).

Fig. 3b zeigt eine schematische Darstellung im Zusammenhang mit der Auswertung der Ergebnisse, die mit der Anordnung nach Fig. 2 gewonnen werden. Fig. 3b shows a schematic representation in connection with the Evaluation of the results obtained with the arrangement according to FIG.

A M ist der maximal erreichbare Modulationsgrad bei gegebener Strahlungsintensität des Meßobjekts im Augenblick der Übereinstimmung von Modulations- ebene und Bildebene. b, ist die Bildweite des Meßsystems bei Übereinstimmung von Bildebene und Modulationsebene. db, ist die Abweichung der Bildebene von der Modulationsebene. Xml ist der Modulationsgrad der Strahlung bei Abweichung der Bildebene aus der Modulationsebene um >1 b.A M is the maximum achievable degree of modulation for a given radiation intensity of the DUT at the moment when the modulation plane and image plane. b, is the image distance of the measuring system when the image plane and the modulation plane match. db, is the deviation of the image plane from the modulation plane. Xml is the degree of modulation the radiation if the image plane deviates from the modulation plane by> 1 b.

Bei Abweichung der wirklichen Bildebene (Istwert) aus einer vorgegebenen Bildebene (Sollwert, wenn Modulations- undBildebene übereinstimmen) kann bei der Einrichtung gemäß Fig. 2 mit Hilfe der Vorrichtung 15 die Modulationsebene so lange parallel in Richtung der Strahlenachse verschoben werden, bis diese mit der wirklichen Bildebene übereinstimmt, was an der Anzeige des Meßinstruments 14 (Maximalausschlag) deutlich erkennbar ist. Das Maß und die Richtung der Verschiebung der Modulationsebene ist gleichfalls ein Maß der Größe und Richtung der Abweichung der wirklichen von der vorgegebenen Bildebene. If the real image plane (actual value) deviates from a specified one Image plane (target value if modulation and image plane match) can be Device according to FIG. 2 with the aid of device 15, the modulation level for so long can be shifted parallel in the direction of the beam axis until it aligns with the real one The image plane coincides with what is shown on the display of the measuring instrument 14 (maximum deflection) is clearly visible. The amount and direction of displacement of the modulation plane is also a measure of the magnitude and direction of the deviation of the real from the given image plane.

Eine wesentlich genauere Messung der Bildweitenverschiebung läßt sich mit der Einrichtung gemäß Fig. 5 erzielen. Bei dieser Einrichtung wird die Strahlung hinter dem Aufnahmeobjektiv (das in der Zeichnung einfachheitshalber nicht aufgezeigt ist) zunächst in zwei intensitätsgleiche Strahlenbündel aufgeteilt. A much more precise measurement of the image width shift allows can be achieved with the device according to FIG. With this facility, the Radiation behind the taking lens (not the one in the drawing for the sake of simplicity is shown) initially divided into two beam bundles of equal intensity.

Das kann z. B. mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels erfolgen, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Der halbdurchlässige Spiegel 47 reflektiert die Hälfte der durch das Aufnahmeobj ektiv 2 kommenden Strahlung zur Seite, die somit hinter der Bildebene 3 b auf die Fotozelle 12 b fällt. Die andere Hälfte der Strahlung kann den Spiegel ungehindert passieren und fällt hinter der Bildebene 3 3a auf die Fotozelle 12a. Die Bildweiten beider Bildebenen (3a und 3 b) sind gleich und unterliegen bei Verschiebung der Gegenstandsweite den gleichen Veränderungen. Im Strahlengang jedes der beiden Strahlenbündel und parallel zu den beiden Bildebenen 3 3a und 3b liegend, befinden sich in der Nähe dieser Bildebenen die beiden Modulationsrasterscheibenlia und 11 b, beispielsweise Siemenssterne, und zwar liegt die Rasterscheibe 11 ci vor und die Rasterscheibe 11 b hinter der zugehörigen Bildebene. Diese Anordnung der Rasterscheiben kann auch umgekehrt erfolgen. Die Rasterscheiben werden durch die Motoren 10 cd und 10b angetrieben. An Stelle von zwei Motoren, wie in der Zeichnung angegeben, kann der Antrieb auch mittels eines gemeinsam wirkenden Motors erfolgen. Beide Rasterscheiben können mittels der Vorrichtung 15 manuell bzw. motorisch durch den Stellmotor 23 in Strahlenrichtung (s. Doppelpfeil) parallel zu den zugehörigen Bildebenen verschoben werden. Der Indikator 16 zeigt das Maß und die Richtung der Verschiebung der Modulationsrasterscheiben als Kriterium der Bildebenenabweichung an. DieModulation der beiden Strahlenbündel erfolgt auf ähnliche Art und Weise wie bei der Einrichtung nach Fig. 2, nur wird das eine Strahlenbündel vor und das andere Strahlenbündel hinter der zugehörigen Bildebene moduliert. Da beide Modulationsebenen einzeln gesehen einen Modulationsgradverlauf, wie in Fig. 3b dargestellt, aufweisen, verlaufen die Modulationskennlinien, gemeinsam im gleichen Koordinatensystem dargestellt, infolge der verschiedenenBildweiten der Modulationsebenenlla und 11 b der Einrichtung Fig. 5 entsprechend der Darstellung Fig. 7. d m2 ist der Modulationsgrad der Strahlung bei Abweichung der Modulationsebene 11 ci aus der Bildebene b1 um Ab2; Sm3 ist der Modulationsgrad der Strahlung bei Abweichung der Modulationsebene 116 aus der Bildebene bl um d b3 b2 und b3 sind die Bildweiten des Systems, bei denen einmal das Strahlenbündel mit der Modulationsebene 11a und das andere Mal das Strahlenbündel mit der Modulationsebene 11 b den maximalen Modulationsgrad aufweisen. Aus dem Verlauf beider Modulationsgradkurven ist ersichtlich, daß im Schnittpunkt z0 beide Modulationsgrade gleich groß sind, bei Verschiebung der Bildebenen nach beiden Seiten der Modulationsgrad der einen Ebene größer und der anderen Ebene kleiner wird, bzw. umgekehrt.This can be B. be done with the help of a semi-transparent mirror, as can be seen from FIG. 4. The semi-transparent mirror 47 reflects the Half of the radiation coming through the receiving lens 2 to the side, which thus falls behind the image plane 3 b on the photocell 12 b. The other half of the radiation can pass the mirror unhindered and falls behind the image plane 3 3a on the Photocell 12a. The image widths of both image planes (3a and 3b) are the same and subject the same changes when the object distance is shifted. In the beam path each of the two bundles of rays and parallel to the two image planes 3 3a and 3b lying, the two modulation raster disks are located in the vicinity of these image planes and 11 b, for example Siemens stars, namely the raster disk 11 ci and the raster disk 11 b behind the associated image plane. This arrangement of the Grid disks can also be done the other way around. The grid disks are through the Motors 10 cd and 10b powered. Instead of two motors as in the drawing specified, the drive can also take place by means of a jointly acting motor. Both raster disks can be manually or motorized by means of the device 15 the servomotor 23 in the direction of the beam (see double arrow) parallel to the associated Image layers are shifted. The indicator 16 shows the degree and direction of the Shifting the modulation grid disks as a criterion for the image plane deviation at. The two beams are modulated in a manner similar to in the device according to Fig. 2, only one beam is in front and the other Beam modulated behind the associated image plane. Since both modulation levels seen individually, have a degree of modulation curve, as shown in Fig. 3b, run the modulation characteristics, shown together in the same coordinate system, due to the different image distances of the modulation planes 11a and 11b of the device FIG. 5 corresponds to the illustration in FIG. 7. d m2 is the degree of modulation of the radiation if the modulation plane 11 ci deviates from the image plane b1 by Ab2; Sm3 is the one Degree of modulation of the radiation when the modulation plane 116 deviates from the image plane bl around d b3 b2 and b3 are the image distances of the system for which once the beam with the modulation plane 11a and the other time the beam with the modulation level 11 b have the maximum degree of modulation. From the course Both modulation degree curves it can be seen that at the intersection z0 both modulation degrees are the same when the image planes are shifted to both sides, the degree of modulation one level becomes larger and the other level smaller, or vice versa.

Dieser Differentialeffekt bestimmt die weitere Ausführung der Einrichtung Fig. 5. Die von den beiden Strahlungsempfängern (Fotozellen) abgegebenen Modul ationswechselspannungen werden bei Bedarf zunächst in den Verstärkern 17 und 18 verstärkt und dann den Gleichrichtern 19 und 20 zugeführt. Jede Wechselspannung wird also für sich gleichgerichtet.This differential effect determines the further execution of the device Fig. 5. The alternating modulus voltages emitted by the two radiation receivers (photocells) are first amplified in the amplifiers 17 and 18 if necessary and then the rectifiers 19 and 20 supplied. Each alternating voltage is therefore rectified for itself.

Die so entstandenen Richtgleichspannungen werden einem differenzbildenden Netzwerk 21 (z. B. einem Differentialverstärker, einer Brückenschaltung oder einem ähnlich wirkenden Netzwerk) zugeführt, dem ein Null indikator 22 nachgeschaltet ist. Ist beispielsweise der Modulationsgrad beider Strahlenbündel infolge Abweichung der Bildebenen aus der Stellung b, (s. Fig. 7) verschieden groß, dann wird der Nullindikator einen bestimmten Ausschlagwert (außer Null) zeigen. Befinden sich die Bildebenen in der Position b1 (Fig. 7) - und diese Position ist dann erreicht, wenn beide Modulationsebenen zu den ihnen zugehörigen Bildebenen gleichen Abstand haben -, dann schneiden sich die Modulationskennlinien im Punkt zO; der Modulationsgrad beider Strahlenbündel ist also gleich groß. Das wiederum bedeutet, daß das Ausgangssignal des differenzbildenden Netzwerks 21 infolge Gleichheit der Richtgleichspannungen Null ist und von dem Nullindikator 22 als Nullwert angezeigt wird. Durch Vor- bzw. Rückverschiebung der Modulationsebenen in Strahlenrichtung kann also die Position zO, d. h. die Lage der wirklichen Bildebene (Istwert) an Hand der Anzeige des Nullindikators22 (Signal Null) eindeutig definiert werden. Das Maß der Modulationsebenenverschiebung und damit der Bildweitenverschiebung zeigt der Indikator 16 auf mechanischem oder mechanisch-elektrischem Wege an. Die Verschiebung der Modulationsebenen kann, wie schon gesagt, manuell mittels der Verschiebevorrichtung 15 erfolgen. Da am Ausgang des Netzwerks 21 jedoch eine Regelspannung wechselnder Polarität und Intensität zur Verfügung steht, kann die Verschiebung der Modulationsebenen auch automatisch erfolgen. Über einen Schalter 26 wird die Regelspannung, die positiv, negativ oder Null ist, je nach Richtung der Abweichung bzw. bei Abweichung Null, einem polarisierten Relais 25 (oder einer elektronischen Relaisanordnung) zugeführt, das den Anlauf und die Drehrichtung des Stellmotors 23 bestimmt. Der Stellmotor treibt die Verschiebevorrichtung 15 an und verschiebt bei Abweichungen der Bildebenen die Modulationsebenen (Modulationsrasterscheiben11a und 11 b) so lange, bis das Ausgangssignal des Netzwerks 21 wieder Null wird und das polarisierte Relais 25 wieder abfällt. Anstatt bei Abweichungen der wirklichenBildebenen aus der Bildebenenposition b1 (wenn das Ausgangssignal des Netzwerks 21 Null ist) die Modulationsebenen so lange zu verschieben, bis das Ausgangssignal des Netzwerks 21 wieder Null wird, kann man auch die Gegenstandsweite des Systems als Maß der Bildweitenänderung so lange verschieben, bis die Bildweitere wieder erreicht ist (das Ausgangssignal des Netzwerks 21 also ebenfalls Null wird). Die Gegen- standsweite der Meßvorrichtung kann beispielsweise so verschoben werden, daß man die Abbildungsoptik oder den dem Gegenstand (Meßobjekt) zugewandten Teil der Optik allein bzw. gemeinsam und um den gleichen Betrag mit den Modulationsebenen und den Strahlungsempfängern verschiebt.The rectified direct voltages thus created become a difference-forming Network 21 (e.g. a differential amplifier, a bridge circuit or a similarly acting network), which is followed by a zero indicator 22 is. For example, is the degree of modulation of the two beams as a result of a deviation of the image planes from position b (see FIG. 7) are of different sizes, then the zero indicator becomes show a certain deflection value (other than zero). Are the image planes in position b1 (Fig. 7) - and this position is reached when both modulation levels have the same distance to the image planes belonging to them - then intersect the modulation characteristics at point zO; the degree of modulation of both beams is therefore the same size. This in turn means that the output signal of the difference-forming Network 21 is zero due to equality of the rectified DC voltages and from the zero indicator 22 is displayed as a zero value. By moving the modulation levels forwards or backwards in the direction of the beam, the position zO, d. H. the position of the real picture plane (Actual value) clearly defined on the basis of the display of the zero indicator22 (signal zero) will. The amount of modulation plane shift and thus the image width shift indicates the indicator 16 in a mechanical or mechanical-electrical way. the As already mentioned, the modulation levels can be shifted manually by means of the shifting device 15 take place. Since at the output of the network 21, however, a control voltage changes Polarity and intensity is available, can shift the modulation levels also take place automatically. Via a switch 26, the control voltage, which is positive, is negative or zero, depending on the direction of the deviation or, if the deviation is zero, fed to a polarized relay 25 (or an electronic relay arrangement), which determines the start-up and the direction of rotation of the servomotor 23. The servomotor drives the shifting device 15 and shifts in the event of deviations in the image planes the modulation levels (modulation raster disks 11a and 11b) until the The output signal of the network 21 becomes zero again and the polarized relay 25 falls off again. Instead of deviations of the real image planes from the image plane position b1 (when the output of the network 21 is zero) the modulation levels as follows to shift for a long time until the output signal of the network 21 becomes zero again, one can also use the object distance of the system as a measure of the image width change Shift until the further picture is reached again (the output signal of the Network 21 also becomes zero). Against- distance of the measuring device can, for example, be moved so that the imaging optics or the dem Object (measurement object) facing part of the optics alone or together and around the shifts the same amount with the modulation levels and the radiation receivers.

Fig. 4 zeigt im Blockschaltbild eine derartige Einrichtung zur Verschiebung der Gegenstandsweite. Die Meßbrücke5l wird beispielsweise durch den Sollwertgeber 49 verstimmt. Über den in Stellung s stehenden Schalter 50 wird das polarisierte Relais 25 je nach Richtung der Brückenverstimmung ausgelöst und der Anlauf und die Drehrichtung des Stellmotors 23 bewirkt. Der Stellmotor dreht nun vorwärts bzw. rückwärts und bewegt damit den meßobjektnahen Teil des Aufnahmeobjektivs 2. Gleichzeitig wird die Objektivbewegung auf den Istwertgeber 52 übertragen, der die Verstimmung der Brücke 51 wieder kompensiert. Entspricht nun der Istwert der Sollwerteingabe, ist die Brückenspannung Null, und damit fällt das polarisierte Relais 25 ab. Der Motor bleibt stehen, und die Gegenstandsweite des Systems entspricht dem eingestellten Sollwert. Die Sollwert/Istwerteinstellung der Gegenstandsweite kann auch mit anderen technisch üblichen Mitteln erfolgen, die hier nicht näher angeführt werden sollen. Der Sollwert entspricht der Gegenstandsweite eines Meßobjekts, dessen Bildweite in der Position b1 liegen soll. Ist aber die Gegenstandsweite, beispielsweise infolge einer Dickenänderung oder infolge einer lagebedingten Abstandsänderung des Meßobjekts (Schwankung), abweichend vom Sollwert, dann wird infolge der verschiedenen Modulationsgrade beider Strahlenbündel das Netzwerk 21 verstimmt und gibt entweder eine positive oder negative Regelspannung ab. Legt man nun den Schalter 50 um auf die Stellung, dann spricht das polarisierte Relais bei genügend hoher Regelspannung des Netzwerks 21 an und setzt den Stellmotor 23 so lange in Bewegung, bis durch Verschiebung der Aufnahmeoptik die Bildweite der Position b1 (Fig. 7) erreicht ist und damit das Ausgangssignal des Netzwerks 21 wieder Null wird. Da mit der Verstellung der Optik 2 gleichzeitig der Istwertgeber 52 verstellt wird, ändert sich auch das Gleichgewicht der Brücke 51. An dem Brückeninstrument 53 kann man dann Richtung und Maß der Brückenverstimmung und damit Richtung und Maß der Abweichung der wirklichen Bildebene (Istwert) von der vorgegebenen Bildebene (Sollwert) ablesen. Diese Abweichung ist wiederum ein Kriterium der lage- bzw. dickenbedingten Entfernungsänderung zwischen Meßobjekt und Meßeinrichtung. 4 shows such a device for shifting in a block diagram the object distance. The measuring bridge 5l is, for example, by the setpoint generator 49 out of tune. The switch 50, which is in position s, is polarized Relay 25 triggered depending on the direction of the bridge detuning and the startup and the Direction of rotation of the servomotor 23 causes. The servomotor now rotates forwards or backwards and thus moves the part of the taking lens 2 close to the measuring object. Simultaneously the lens movement is transmitted to the actual value transmitter 52, which detuning the bridge 51 compensated again. If the actual value now corresponds to the setpoint input, the bridge voltage is zero, and thus the polarized relay 25 drops out. Of the The motor stops and the object distance of the system corresponds to the set one Setpoint. The setpoint / actual value setting of the object distance can also be done with other technically customary means are carried out, which should not be specified here. The target value corresponds to the object distance of a measurement object, its image distance should be in position b1. But is the object distance, for example as a result a change in thickness or as a result of a position-related change in the distance of the measurement object (Fluctuation), deviating from the nominal value, then as a result of the different degrees of modulation both bundles of rays detunes the network 21 and either gives a positive one or negative control voltage. If you now turn switch 50 to the position then the polarized relay speaks when the control voltage of the network is high enough 21 and sets the servomotor 23 in motion until, by shifting the Recording optics the image distance of position b1 (Fig. 7) is reached and thus the The output signal of the network 21 becomes zero again. As with the adjustment of the optics 2 the actual value transmitter 52 is adjusted at the same time, the equilibrium also changes the bridge 51. On the bridge instrument 53 one can then see the direction and extent of the bridge detuning and thus the direction and extent of the deviation of the real image plane (actual value) from read off the specified image plane (target value). This deviation is in turn a Criterion of the position or thickness-related change in distance between the object to be measured and measuring device.

Der Differentialeffekt zweier Modulationsebenen läßt sich auch mit der Einrichtung gemäß Fig. 6 zur Messung der Bildweiten- und damit Abstandsänderungen verwenden. Bei dieser Einrichtung wird dieStrahlung abwechselnd durch zwei halbkreisförmige Segmentrasterscheiben 35 und 36 moduliert, wobei die eine dieser Rasterscheiben sich vor und die andere Rasterscheibe um die Achse 27 hinter der vorgegebenen Bildebene (Sollwert) dreht. Für die Arbeitsweise des Systems ist es gleichgültig, ob die Scheibe 36 sich vor (wie in Fig. 6) und die Scheibe 35 hinter der vorgegebenen Bildebene dreht oder ob die Anordnung der Scheiben umgekehrt ist. Jedenfalls ist immer nur eine Segmentscheibe im Strahleneingriff. Die Strahlung fällt nun durch diese sich drehenden Segmentscheiben (Modulationsebenen) - die beispielsweise als halbierte Siemenssterne aufgefaßt werden können - auf die Fotozelle 12. Die von der Fotozelle 12 abgegebene Modulationswechselspannung wird nach vorheriger Verstärkung durch den Verstärker 13 der Weiche 24 zugeführt, die die Modulationswechselspannungen je nach der gerade im Eingriff befindlichen Segmentrasterscheibe abwechselnd auf die Gleichrichter 19 und 20 führt. Die Richtgleichspannungen dieser Gleichrichter bestimmen wiederum die Polarität und Intensität des Ausgangssignals des differenzbildenden Netzwerks 21 und damit den Anzeigewert des Nullindikators 22. Fällt die Bildebene genau zwischen die Segmentrasterscheiben (wie beispielsweise in Fig. 6; s. auch Kennlinien Fig. 7), dann ist das Ausgangssignal des Netzwerks 21 Null. Wandert die Bildebene, dann wird das Ausgangssignal positiv oder negativ, je nach Richtung der Bildebenenabweichung. Durch manuelle oder automatische Nachstellung der Modulationsebenen mittels der Vorrichtungen 15, 16, 23, 25 und 26 (die gleicherweise erfolgen kann, wie schon bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 beschrieben wurde) bzw. durch Verschiebung der Gegenstandsweite ähnlich der in Fig. 4 aufgezeigten Einrichtung mittels der Vorrichtungen 23, 25, 49, 50, 51, 52 und 53 (s. Beschreibung der Regelung der Einrichtung gemäß Fig. 5) kann das Gleichgewicht des differenzbildenden Netzwerks 21 (Ausgangssignal Null bei Gleichgewicht) wiederhergestellt werden. Dieses Gleichgewicht herrscht bekanntlich dann, wenn die Bildebene genau zwischen den Modulationsebenen steht. The differential effect of two levels of modulation can also be used with the device according to FIG. 6 for measuring the image width and thus distance changes use. In this device, the radiation is alternating through two semicircular ones Segment raster disks 35 and 36 modulated, one of these raster disks in front of and the other raster disk around axis 27 behind the predetermined image plane (Setpoint) rotates. For the functioning of the system, it does not matter whether the disk 36 in front of (as in FIG. 6) and the disk 35 behind the predetermined image plane rotates or whether the arrangement of the disks is reversed. In any case, it is always only a segment disk in beam engagement. The radiation now falls through this rotating segment discs (modulation levels) - which, for example, as halved Siemens stars can be perceived - on the photocell 12. The one from the photocell 12 output modulation alternating voltage is after previous Reinforcement fed through the amplifier 13 of the crossover 24, which the modulation alternating voltages alternately depending on the segment grid disk currently in engagement the rectifier 19 and 20 leads. The rectified DC voltages of these rectifiers in turn determine the polarity and intensity of the output signal of the difference-forming Network 21 and thus the display value of the zero indicator 22. The image plane falls exactly between the segment grid disks (as for example in FIG. 6; see also Characteristic curves Fig. 7), then the output signal of the network 21 is zero. Wander the Image plane, then the output signal will be positive or negative, depending on the direction of the Image plane deviation. By manual or automatic readjustment of the modulation levels by means of devices 15, 16, 23, 25 and 26 (which can be done in the same way, as has already been described for the device according to FIG. 5) or by displacement the object distance similar to the device shown in Fig. 4 by means of Devices 23, 25, 49, 50, 51, 52 and 53 (see description of the control of the device according to FIG. 5) the equilibrium of the difference-forming network 21 (output signal Zero at equilibrium). This equilibrium prevails as is well known, when the image plane is exactly between the modulation planes.

Durch Eingabe der Meßwerte der mittels der Einrichtungen nach Fig. 2, 4, 5 und 6 gemessenen Bildebenenabweichungen des oberen und des unteren Abstandsmeßsystems (das untere ist in den Zeichnungen Fig. 2, 4, 5 und 6 einfachheitshalber fortgelassen) in eine dritte Brückenschaltung kann die gesamte Abweichung als Kriterium der Materialstärkenabweichung von einem vorgegebenen Sollwert am Brückeninstrument abgelesen werden. By entering the measured values of the devices according to Fig. 2, 4, 5 and 6 measured image plane deviations of the upper and lower distance measuring system (the lower one is omitted in the drawings Figs. 2, 4, 5 and 6 for the sake of simplicity) In a third bridge circuit, the total deviation can be used as a criterion for the material thickness deviation can be read from a specified target value on the bridge instrument.

Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Einrichtungen und Meßverfahren erlauben zwar eine sehr hohe Meßgenauigkeit, können jedoch nur bei in Ruhe befindlichen oder nur langsam schwankenden Meßobjekten verwandt werden. Die höchstzulässige Schwankungsperiode richtet sich dabei nach der Einstellzeit der Regeleinrichtung. Die in Fig. 9 aufgezeigte Einrichtung zeigt diesen Nachteil nicht und erlaubt auch Dickenmessungen an Meßobjekten, die mit relativ hoher Frequenz, beispielsweise 5 bis 8 Hz, ihren Abstand zu den gegenüberliegenden Bezugsmeßebenen ändern. Derartige Abstandsschwankungen sind beispielsweise im Walzbetrieb nicht selten. Prinzipiell handelt es sich bei dieser Einrichtung zunächst um eine Meßmethode, wie sie ähnlich bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 angewandt wird. Das eine Strahlenbündel wird vor und das andere hinter der vorgegebenen Bildebene moduliert. Während jedoch bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 die Modulationsebenen nur so lange verschoben werden, bis das Ausgangssignal des differenzbildenden Netzwerks 21 gleich Null wird (dasselbe gilt für das untere System) und damit das Kriterium der Abweichung gegeben ist, werden die Modulationsebenen 31 und 32 bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 in regelmäßig wiederkehrenden Modulationsphasenfolgen periodisch und gleichsinnig in Richtung der zugehörigen Strahlenachse um den gleichen Betrag hin und her verschoben. Diese Verschiebung kann vorwärts, rückwärts oder in einem anderen Gleichlaufrhythmus, von einer definierten Mittenposition ausgehend, erfolgen; sie kann stetig oder stufenweise vonstatten gehen. Dadurch wird erreicht, daß in jeder Modulationsphasenfolge einmal der Bildebenenabstand zu den jeweils zugehörigen Modula- tionsebenen gleich ist und damit im differenzbildenden Netzwerk das Signal Null gebildet wird. Der Zeitpunkt der Nullsignalbildung wird also regelrecht als Kriterium der Modulationsphase (das ist die Phase der gerade wirksamen Modulationsebenen) abgetastet. The above-described devices according to the invention and Although measuring methods allow a very high level of measuring accuracy, they can only be used with objects to be measured at rest or only slowly fluctuating. The maximum permissible fluctuation period depends on the response time the control device. The device shown in Fig. 9 shows this disadvantage not and also allows thickness measurements on objects to be measured, which with a relatively high frequency, for example 5 to 8 Hz, their distance to the opposite reference measuring planes change. Such fluctuations in distance do not occur, for example, in rolling operations Rare. In principle, this device is initially a measurement method, as it is applied similarly to the device according to FIG. The one bundle of rays is modulated in front of and the other behind the given image plane. While however in the device according to FIG. 5, the modulation levels are only shifted as long as until the output signal of the differentiating network 21 becomes equal to zero (the same applies to the lower system) and thus the criterion of deviation is given, the modulation levels 31 and 32 in the device according to FIG. 5 become regular recurring modulation phase sequences periodically and in the same direction in the same direction the associated beam axis shifted back and forth by the same amount. These Shift can be forwards, backwards or in a different synchronous rhythm, proceeding from a defined central position; it can be continuous or gradual take place. This ensures that once in each modulation phase sequence the distance between the image planes and the associated module level is the same and so that the signal zero is formed in the differential network. Point of time the formation of the zero signal is therefore used as a criterion for the modulation phase (the the phase of the currently effective modulation levels) is sampled.

Der Abtastvorgang wiederholt sich simultan in der unter dem Meßobjekt angeordneten Meßeinrichtung der Fig. 9. Die vor bzw. hinter den Bildebenen 7a und 7b angeordneten Modulationsebenen 33 und 34 werden gleichlaufend verschoben und tasten mit gleicher Geschwindigkeit den Zeitpunkt der Nullsignalbildung des zugehörigen differenzbildenden Netzwerks 40 als Kriterium der Modulationsphase ab. DieSteuersignale für das differenzbildende Netzwerk 40 liefern die Strahlungsempfänger (Fotozellen) 39 cm und 39b nach vorheriger Verstärkung in den Verstärkern 37 und 38. The scanning process is repeated simultaneously in the one under the measurement object arranged measuring device of FIG. 9. The in front of and behind the image planes 7a and 7b arranged modulation levels 33 and 34 are shifted simultaneously and key at the same speed the time of the zero signal generation of the associated difference-forming network 40 as a criterion of the modulation phase. The control signals for the difference-forming network 40, the radiation receivers (photocells) 39 cm and 39b after previous reinforcement in amplifiers 37 and 38.

Die Verschiebung der oberen und unteren Modulationsebenen ist also richtungs- phasenmäßiggleich.So the shift of the upper and lower modulation levels is Same directional phase.

Wandert das obere Modulationsebenenpaar nach oben aus, also vom Meßobjekt fort, dann wandert das untere Modulationsebenenpaar um den gleichen Betrag ebenfalls nach oben aus, jedoch auf das Meßobjekt zu.If the upper pair of modulation levels migrates upwards, i.e. from the target then the lower pair of modulation levels also moves by the same amount upwards, but towards the measurement object.

Fig. 14b zeigt beispielsweise den Verlauf der Modulationsebenenverschiebung als Kriterium der Modulationsphasen. H0 und Hu sind die gleich großen Modulationshübe (MaB der Modulationsebenenverschiebung) der oberen bzw. unteren Modulationsebenen; No und NU sind die Nulldurchgänge der oberen bzw. unteren Meßapparatur.14b shows, for example, the course of the modulation plane shift as a criterion for the modulation phases. H0 and Hu are the same size modulation strokes (Measure of the modulation level shift) of the upper and lower modulation levels; No and NU are the zero crossings of the upper and lower measuring apparatus, respectively.

Bei der Messung eines Objekts von ungefähr bekannter Dicke werden die Gegenstandsweiten des oberen und unteren Meßsystems zunächst derart eingestellt (Sollwert), daß die Nulldurchgänge beider Systeme bei gleicher Modulationsphase erfolgen (falls die eingestellten Gegenstandsweiten den wirklichen Gegenstandsweiten entsprechen). Zweckmäßigerweise stellt man die Gegenstandsweiten beider Systeme auf einen mittleren (aber gleichen) Modulationsphasenwert ein. Weicht nun die Iststärke des Meßobjekts von der Sollstärke ab, dann verschiebt sich der Zeitpunkt der Nulldurchgänge der oberen und unteren Differentialsysteme um den Betrag der Abweichung auseinander, und zwar kann beispielsweise durch die Richtungsfolge der Verschiebung aller vier Modulationsebenen bewirkt werden, daß der Nulldurchgang des oberen Systems vor dem Nulldurchgang des unteren Systems erfolgt, wenn das Meßobjekt dicker ist als sein Sollwert, und daß der untere Nulldurchgang vor dem oberen Nulldurchgang erfolgt, wenn das Meßobjekt dünner ist als sein Sollwert. Schwankt das Meßobjekt in Richtung der Strahlenachse beider Meßsysteme (senkrecht zur Meßfläche), dann ändert sich zwar das zeitliche Verhältnis der Modulationsphase und der Nulldurchgänge, aber der zeitliche Abstand beider Nulldurchgänge bleibt bestehen. Bei genügend hoher Modulationsphasenfolge (beispielsweise 50 bis 100 Nulldurchgänge pro Sekunde) dürften auch noch bei Schwankungen des Meßobjekts von acht Schwingungen pro Sekunde einwandfreie Messungen der Materialstärke möglich sein. Die simultane Hin- und Herverschiebung der vier Modulationsebenen kann dermaßen erfolgen, daß man beispielsweise vier Siemenssterne synchron und parallel zueinander (im Sinne des erfindungsgemäßen optischen Meßverfahrens) mittels elektromagnetisch angetriebener und in Achsrichtung wirksamer Schwingspulen verschiebt. When measuring an object of approximately known thickness will be the object widths of the upper and lower measuring system are initially set in this way (Setpoint) that the zero crossings of both systems with the same modulation phase take place (if the set object distances match the real object distances correspond). It is expedient to set the object distances of both systems to an average (but equal) modulation phase value. Now the actual strength gives way of the measured object from the nominal strength, then the point in time of the zero crossings shifts the upper and lower differential systems apart by the amount of the deviation, and that can be done, for example, by the sequence of directions of the displacement of all four Modulation levels are effected that the zero crossing of the upper system before the Zero crossing of the lower system occurs when the object to be measured is thicker than it is Setpoint, and that the lower zero crossing occurs before the upper zero crossing, when the target is thinner than its target value. If the measured object sways in the direction the beam axis of both measuring systems (perpendicular to the measuring surface), then changes the time relationship between the modulation phase and the zero crossings, but the time interval between the two zero crossings remains. If it is high enough Modulation phase sequence (for example 50 to 100 zero crossings per second) are likely even with fluctuations of the test object of eight oscillations per second Measurements of the material thickness may be possible. The simultaneous shifting back and forth of the four modulation levels can be done in such a way that, for example, four Siemens stars synchronous and parallel to each other (in terms of the optical measuring method according to the invention) by means of electromagnetically driven voice coils effective in the axial direction shifts.

Eine weitere Möglichkeit der Modulationsebenenverschiebung, die den Vorteil der höheren betriebsmäßigen Unempfindlichkeit gegenüber der Schwingspulenanordnung hat, zeigen Fig. 10a, lOb und 11.Another possibility of modulation level shifting, which the Advantage of the higher operational insensitivity compared to the voice coil arrangement 10a, 10b and 11 show.

Die in diesen Zeichnungen gezeigte Modulationsebenenanordnung besteht aus mehreren, in diesem Fall sechs dünnen Scheiben (in der Zeichnung Fig. 11 übertrieben dick gezeichnet) a, b, c, d, e und f, die übereinandergeschichtet sind. Ein Teil (in diesem Fall genau l/X2) dieser Scheiben ist, wie aus Fig. 10a ersichtlich, mit einer undurchsichtigen Schicht bedeckt.The modulation plane arrangement shown in these drawings exists of several, in this case six, thin slices (exaggerated in FIG. 11 in the drawing drawn in bold) a, b, c, d, e and f, which are layered on top of each other. A part (in this case exactly 1 / X2) of these disks is, as can be seen from FIG. 10a, with covered with an opaque layer.

Diese Schicht kann auch in sich gerastert sein. Durch versetztes Aufeinanderschichten der einzelnen Scheiben entsteht dann eine Scheibenkombination gemäß Fig. 10b mit dem Modulationshub H. Rotieren beispielsweise (durch die Motoren 10ci, b, 10c und 10d über die Achsen 43, 44, 45 und 46 mit gleicher Drehwinkelphase angetrieben) vier solcher Scheibenanordnungen im Strahlengang der vier Strahlenbündel der Einrichtung Fig. 9, und zwar an der Stelle der (breit) eingezeichneten Modulationsscheiben 31,32,33 und 34, und sind die einzelnen Sektorenschichtungen so ange ordnet, wie in Fig. 14a aufgezeigt ist, dann wird derselbe Effekt (stufenweise) erzielt, als würden vier Siemenssterne im Strahlenfeld sägezahnförmig hin-und herverschoben. Vorausgesetzt, eine solche Anordnung mit Schichten gemäß Fig. 10b würde sich rechtsherum drehen, dann würden erst die Schichten a, dann die Schichten b, dann die Schichten c, dann die Schichten d, dann die Schichten e und schließlich die Schichten f gemeinsam und gleichzeitig die Strahlenbündel modulieren. Der Drehwinkel der Schichtrasteranordnung entspricht dann der Modulationsphase und der Abstand der Ebenen a und f zueinander innerhalb der gleichen Anordnung dem maximalen Modulationshub.This layer can also be rasterized in itself. By stacking them in an offset manner the individual disks then result in a disk combination according to FIG. 10b the modulation stroke H. Rotating for example (by the motors 10ci, b, 10c and 10d driven via axes 43, 44, 45 and 46 with the same angle of rotation phase) four such disk arrangements in the beam path of the four beams of the device 9, namely at the point of the (broad) drawn modulation disks 31, 32, 33 and 34, and the individual sector layers are arranged as shown in Fig. 14a is shown, then the same effect is achieved (gradually) as would four Siemens stars moved back and forth in a sawtooth shape in the radiation field. Provided, such an arrangement with layers according to Fig. 10b would rotate to the right, then layers a, then layers b, then layers c, then layers d, then layers e, and finally layers f together and at the same time modulate the beam. The angle of rotation of the layer grid arrangement then corresponds to the modulation phase and the distance between planes a and f within the same arrangement the maximum modulation range.

Durch entsprechende Verminderung der Scheibendicke undErhöhung derAnzahl der Scheiben kann die wirksame Zahl der Modulationsebenenstufen innerhalb des gesamten Modulationshubes auf ein praktisch brauchbares Maß gebracht werden. Es muß eine möglichst hohe wirksameZahl von Modulationsebenen angestrebt werden, da die Auflösung des Meßergebnisses mit der Zahl dieser Ebenen besser wird. Ob die Herstellung einer derartigen Modulationsebenenanordnung durch Aufeinanderschichtung von einzelnen Rasterscheiben oder durch die Schaffung einer eingängigen Schraube aus durchsichtigem Material mit radial auf der Steigung angebrachten Rasterflächen erfolgt, muß den jeweiligen fachmännischen Möglichkeiten und Bedürfnissen überlassen bleiben. Die Anzeige der Nulldurchgänge (als Kriterium der Dickenabweichung) bei der Einrichtung nach Fig. 9 kann auf mehrere Art und Weise erfolgen. Grundsätzlich handelt es sich um die Aufgabe, den Abstand zweier Impulse genau zu bestimmen und zusätzlich die Reihenfolge des Auftretens dieser Impulse festzulegen. Dem Fachmann sind heute viele Verfahren zur Hand, um eine derartige Messung vornehmen zu können. Zur Erläuterung des erfindungsgemäßenMeßverfahrens sollen jedoch eineAnzahl derartiger Meßmethoden aufgeführt und erläutert werden.By reducing the slice thickness accordingly and increasing the number the slices can have the effective number of modulation levels within the whole Modulation stroke can be brought to a practically useful level. It has to be As high an effective number of modulation levels as possible should be aimed for, since the resolution the measurement result becomes better with the number of these levels. Whether manufacturing a such a modulation level arrangement by stacking individual Grid disks or by creating a catchy screw from transparent Material is made with grid surfaces attached radially on the slope, must be the are left to the respective professional possibilities and needs. the Display of the zero crossings (as a criterion of the thickness deviation) when setting up 9 can be done in several ways. Basically it is to the task of precisely determining the distance between two impulses and additionally the Determine the sequence of occurrence of these impulses. There are many to the specialist today Procedures at hand to make such a measurement. In order to explain of the measuring method according to the invention, however, are intended to include a number of such measuring methods are listed and explained.

Den differenzbildenden Netzwerken 21 und 40 sind je eine Koinzidenzröhrenstufe 28 und 41 nachgeschaltet, die bei jedem Ausgangssignal Null einen scharfen Impuls abgeben, der in den nachgeschalteten Impulsformerstufen nach Bedarf geformt und entsprechende Polarität erhält. Die Polaritäten beider (des oberen und des unteren Nullimpulses) Impulse sind entgegengesetzt, damit die Reihenfolge ihres Auftretens gekennzeichnet ist. In diesem hier beschriebenen Fall soll der obere Impuls immer positiv und der untere Impuls immer negativ sein. Führt man nun beide Impulse dem Impulsrichtungs- und Abstandsindikator 30 zu, dann ergibt sich die Materialstärkenabweichung aus dem gemessenen Impulsabstand und die Art der Abweichung (dünner oder dicker) aus der angezeigten Richtung. The difference-forming networks 21 and 40 are each a coincidence tube stage 28 and 41 are connected downstream, a sharp pulse at each output signal zero output, which is shaped as required in the downstream pulse shaping stages and corresponding polarity. The polarities of both (the upper and lower Zero pulse) pulses are opposite, so the sequence of their occurrence is marked. In the case described here, the upper impulse should always be positive and the lower impulse always be negative. If you now lead both impulses to the Impulse direction and distance indicator 30 to, then the material thickness deviation results from the measured pulse spacing and the type of deviation (thinner or thicker) from the direction indicated.

Als geeigneten Indikator kann man beispielsweise einen » Kathodenstrahloszillographen« verwenden, dessen Elektronenstrahl K (s. Fig. 12 und 13) linien-bzw. kreisförmig auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre54 (wie in den Zeichnungen Fig. 12 und 13) in der Zeitbasis abgelenkt wind. Die Meßimpulse (Nullsignale) werden auf die Meßplatten des Oszillographen gegeben. Um eindeutige Ergebnisse zu erzielen, empfiehlt sich, den Elektronenstrahl synchron mit der Modulationsphasenfolge der Modulationsebenen, in diesem Fall also mit der Umlaufgeschwindigkeit der Schichtrasteranordnungen, abzulenken (s. Fig. 9: »Sync«). Die Reihenfolge, in der die Impulse erscheinen, zeigt an, ob das Meßobjekt dicker (in diesem Falle der Impulskennung erscheint erst der positive Impuls) oder dünner (der negative Impuls erscheint zuerst) ist. Die Anordnung der Positiv/ Negativ-Kennung kann auch umgekehrt erfolgen und bleibt dem Fachmann überlassen. Der Abstand der Nullimpulse, in den Zeichnungen Fig. 12 und 13 als dD bezeichnet, ergibt die Größe der Materialstärkenabweichung. J+ und J- sind der positive bzw. negative Impuls. Die Ablenkung des Elektronenstrahls erfolgt in Pfeilrichtung. Schwankt das Meßobjekt bei konstanter Materialstärke zwischen den Bezugsmeßebenen, dann bewegen sich die angezeigten Impulse auf der Meßbasis des Kathodenstrahlrohres im Rhythmus dieser Schwankungen hin und her, ohne jedoch ihren gegenseitigen Abstand zu verändern. Diese Art der Anzeige erschwert jedoch eine sichere Ablesung bei schwankendem Meßobjekt.A cathode ray oscillograph, for example, can be used as a suitable indicator. use whose electron beam K (see FIGS. 12 and 13) line or. circular on the screen of the cathode ray tube 54 (as in the drawings Figs 13) wind deflected in the time base. The measuring pulses (zero signals) are sent to the Given the measuring plates of the oscilloscope. To get clear results, recommends the electron beam synchronized with the modulation phase sequence of the modulation planes, in this case with the speed of rotation of the layer grid arrangements, to deflect (see Fig. 9: "Sync"). The order in which the pulses appear indicates whether the object to be measured is thicker (in this case the pulse identification appears first the positive pulse) or thinner (the negative pulse appears first). the The positive / negative identifier can also be arranged the other way round and remains that way Leave to a specialist. The spacing of the zero pulses, in the drawings Fig. 12 and 13 denoted as dD, gives the size of the material thickness deviation. J + and J- are the positive or negative impulse. The electron beam is deflected in the direction of the arrow. Does the measurement object fluctuate with constant material thickness between the reference measuring planes, then the displayed impulses move on the measuring base of the cathode ray tube back and forth in the rhythm of these fluctuations, but without to change their mutual distance. However, this type of display makes it difficult a reliable reading when the object to be measured fluctuates.

Die nachstehend beschriebene erfindungsgemäßeAnzeigevorrichtung vermeidet diese Nachteile und garantiert auch bei schwankendem Meßobjekt eine ruhig stehen;de Anzeige. The display device according to the invention described below avoids these disadvantages and guarantees a steady stand even when the object to be measured fluctuates; de Advertisement.

Auf dem Bildschirm der Zweistrahl-Kathoden Zweistrahl-Kathodenstrahlröhre 55 (s. Fig. 15) sind die Leuchtspuren der beiden Elektronenstrahlen K1 und K2 zu sehen, deren Nullinien mittels geeigneter Vorspannungen in vertikaler Richtung entgegengesetzt verschoben sind. Für die Wirkungsweise der Anzeige spielt diese Nullinienverschiebung keine Rolle. Ebenfalls kann man an Stelle der Zweistrahlröhre zwei Einstrahlröhren verwenden. Die Zeitablenkung beider Strahlen ist so eingerichtet, daß der eine Strahl, K1, nur dann einmal von links nach rechts abgelenkt wird, wenn ein positiver Impuls den Kippgenerator erreicht, und der andere Strahl, K2, nur dann einmal von links nach rechts abgelenkt wird, wenn ein negativer Impuls den Kippgenerator erreicht. Die Ablenkgeschwindigkeit beider Strahlen muß gleich sein und ist ein Kriterium des Meßbereiches. Sie darf nicht kleiner sein als die Modulationsphasenfolge, d. h. bei der Einrichtung gemäß Fig. 9 nicht kleiner als die Umlaufgeschwindigkeit der Schichtrasteranordnungen 31, 32, 33 und 34, da sonst zweideutige (doppelte oder mehrfache) Anzeigen auftreten. Sämtliche von den Impulsformerstufen 29 und 42 kommenden Impulse werden auf die Meßablenksysteme der Zweistrahlröhre geführt und lenken die beiden Elektronenstrahlen senkrecht zur Zeitauslenkung ab. Durch Maßnahmen bekannter Art (vorgeschaltete Dioden usw.) kann man ferner erreichen, daß der Elektronenstrahl K, nur durch negative und der Elektronenstrahl K2 nur durch positive Impulse vertikal ausgelenkt wird. Kommt nun als erster Impuls ein positiver Impuls, dann wird der Elektronenstrahl K2 bei geeigneter Meßbereichswahl (beispielsweise durch Spreizung des Anzeigebereiches, eine Maßnahme, die dem Fachmann geläufig sein dürfte) außerhalb des Sichtbereiches nach oben ausgelenkt; gleichzeitig startet der Elektronenstrahl K1 zu einer einmaligen Ablenkung von links nach rechts. Kommt nun als zweiter Impuls der Impulsfolge der negative Impuls, dann wird der Elektronenstrahl K1 vertikal nach unten abgelenkt (1- in Fig. 15 b). Der zurückgelegte Weg des Elektronenstrahls Kl von Beginn seiner Auslenkung links bis zum Eintreffen des negativen Impulses (J-) ist ein Maß der (positiven) Materialstärkenabweichung, und zwar ist bei der Reihenfolge der Abtastebenen der Einrichtungen nach Fig. 9 und 14a die Abweichung positiv. Gleichzeitig mit der Ankunft des negativen Impulses wurde auch der Elektronenstrahl K2 gestartet, der aber zu einer einmaligen Ablenkung von links nach rechts eilt, ohne innerhalb des Meßbereiches (und auch Sichtbereiches) von dem nächstfolgenden positiven Erstimpuls abgelenkt zu werden. Kommt dann der nächste Impuls, beginnt die oben beschriebene Ablenkfolge von neuem. On the screen of the two-beam cathode two-beam cathode ray tube 55 (see FIG. 15) are the traces of the two electron beams K1 and K2 closed see whose zero lines are opposite in the vertical direction by means of suitable biases are shifted. This zero line shift plays a role in the mode of operation of the display not matter. You can also use two single-beam tubes instead of the two-beam tube use. The time deflection of both beams is set up in such a way that one beam, K1, is only deflected once from left to right if a positive pulse reaches the tilt generator, and the other beam, K2, only then once from the left is deflected to the right when a negative pulse reaches the relaxation generator. The deflection speed of both beams must be the same and is a criterion of the measuring range. It must not be smaller than the modulation phase sequence, i. H. in the device according to FIG. 9, not less than the rotational speed of the layer grid arrangements 31, 32, 33 and 34, since otherwise ambiguous (double or multiple) indications occur. All coming from the pulse shaping stages 29 and 42 Pulses are fed to the measuring deflection systems of the twin-beam tube and direct the two electron beams perpendicular to the time deflection. Better known through action Type (upstream diodes, etc.) can also be achieved that the electron beam K, only by negative and the electron beam K2 only by positive pulses vertically is deflected. If the first impulse is a positive impulse, then the Electron beam K2 with a suitable measuring range selection (for example by spreading of the display area, a measure that should be familiar to the specialist) outside of the viewing area deflected upwards; at the same time the electron beam starts K1 to a one-time deflection from left to right. Now comes as a second impulse If the pulse sequence is the negative pulse, then the electron beam K1 becomes vertical deflected downwards (1- in Fig. 15 b). The path covered by the electron beam Kl from the beginning of its deflection to the left until the arrival of the negative impulse (J-) is a measure of the (positive) material thickness deviation, namely is at Order of the scanning planes of the devices according to Fig. 9 and 14a the deviation positive. Simultaneously with the arrival of the negative pulse, the electron beam also became K2 started, but it hurries to a one-time diversion from left to right, without within the measuring range (and also the field of view) of the next one positive first impulse to be deflected. When the next impulse comes, it begins repeat the sequence of diversions described above.

Ist jedoch der erste eintreffende Impuls ein negativer Impuls, z. B. wenn der Istwert der Materialstärke kleiner ist als der Sollwert, dann startet der Elektronenstrahl K2. Der darauf folgende positive Impuls lenkt diesen Strahl K2 in vertikaler Richtung nach oben ab (s. Fig. 15c) und startet gleichzeitig den Strahl K1 zu einer einmaligen Ablenkung, ohne daß dieser durch den nächstfolgenden negativen Impuls im Sichtbereich ausgelenkt wird. Der zurückgelegte Weg des Elektronenstrahls K2 von Beginn seiner Ablenkung links bis zum Eintreffen des positiven Impulses (J+) ist das Maß der negativen Materialstärkenabweichung. However, if the first incoming pulse is a negative pulse, e.g. B. if the actual value of the material thickness is smaller than the target value, then starts the electron beam K2. The following positive impulse directs this beam K2 in the vertical direction upwards (see Fig. 15c) and starts at the same time Beam K1 to a single deflection without this being caused by the next one negative pulse is deflected in the field of vision. The path covered by the electron beam K2 from the beginning of its deflection to the left until the arrival of the positive impulse (J +) is the measure of the negative material thickness deviation.

Kommen nun (wenn Istwert=Sollwert) beide Impulse gleichzeitig, dann werden beide Strahlen auch gleichzeitig gestartet und außerhalb des Meßbereiches ausgelenkt. Das Anzeigebild auf dem Schirm der Zweistrahlröhre entspricht dann der Zeichnung Fig. 15a. If both pulses come at the same time (if the actual value = setpoint), then both beams are started simultaneously and outside the measuring range deflected. The display image on the screen of the twin-beam tube then corresponds to the Drawing Fig. 15a.

Die Art und Weise der Vertikalablenkung beider Elektronenstrahlen kann dem Ermessen des Fachmanns überlassen werden und hat für die grundsätzliche Arbeitsweise des Verfahrens keinerlei Bedeutung. Beide Nullinien können auch übereinanderliegen. The way in which both electron beams are deflected vertically can be left to the discretion of the specialist and has for the fundamental The way the process works is irrelevant. Both zero lines can also be superimposed.

Ferner können beide Strahlen auch durch entsprechende Vorspannung verdunkelt sein und nur dann mit Hilfe bekannter Helltastmaßnahmen kurzzeitig aufgehellt werden, wenn der zugehörige Meßimpuls das jeweils indizierende Meßsystem erreicht.Furthermore, both beams can also be biased accordingly be darkened and only then briefly brightened with the help of known light-sensing measures when the associated measuring pulse reaches the respective indicating measuring system.

Die Anzeige der Impulsabstände und Reihenfolgen als Kriterium der Materialstärkenabweichung kann auch folgendermaßen erfolgen (s. dazu Fig. 16): Ein Doppelstrahlrohr 56 ist derart angeordnet, daß die Zeitablenkung beider Strahlen in vertikaler und die Meßablenkung in horizontaler Richtung erfolgen kann. The display of the pulse intervals and sequences as a criterion of the Material thickness deviations can also take place as follows (see Fig. 16): On Double jet pipe 56 is arranged so that the time deflection of both beams can take place in the vertical direction and the measurement deflection in the horizontal direction.

(Man kann diese Anordnung auch um 900 drehen).(You can also rotate this arrangement by 900).

Die Zeitablenkung des einen Systems ist derart eingerichtet, daß der Elektronenstrahl K3, der mittels einer Kippvorrichtung zur einmaligen Strahlablenkung oben außerhalb des Sichtbereiches oder außerhalb einer auf oder vor dem Bildschirm 56 befindlichen Meßskala verdunkelt liegt, nur dann (verdunkelt) zur Mitte des Bildschirms zurückspringt, um aufgehellt einmal mit gleichmäßiger Ablenkgeschwindigkeit nach oben wieder auszuwandern, wenn ein positiver Impuls den Kippgenerator für die einmalige Zeitauslenkung erreicht. Die Zeitauslenkung des anderen Systems ist so eingerichtet, daß der Elektronenstrahl K4, der unten außerhalb des Sichtbereiches oder außerhalb der Meßskala verdunkelt liegt, nur dann (verdunkelt) zur Mitte des Bildschirms zurückspringt, um einmal mit gleicher Geschwindigkeit wie vorher der obere Strahl K2 nach unten auszuwandern, wenn ein negativer Impuls den Kippgenerator für die einmalige Auslenkung erreicht. Die Zuführung der Meßimpulse auf die Meßplatten und eine eventuelle Impulsunterdrückung kann in ähnlicher Weise erfolgen wie bei der Anzeigeeinrichtung gemäß Fig. 15. Die dann entstehenden Schirmbilder sind den Zeichnungen 16 a bis 16c zu entnehmen.The time diversion of one system is set up in such a way that the Electron beam K3, which by means of a tilting device for one-time beam deflection above outside of the field of vision or outside of one on or in front of the screen 56 is darkened, only then (darkened) to the center of the screen jumps back to lightened once at a steady deflection speed after to emigrate again at the top when a positive pulse sets the tilt generator for the one-off Time deflection reached. The time offset of the other system is set up in such a way that that the electron beam K4, the one below outside the field of view or outside the measuring scale is darkened, only then jumps back (darkened) to the center of the screen, once at the same speed as the previous one Beam K2 down to emigrate when a negative pulse causes the tilt generator for the one-time deflection achieved. The feeding of the measuring impulses to the measuring plates and a possible impulse suppression can be carried out in a similar manner as in the case of the display device according to FIG The resulting screens can be found in drawings 16a to 16c.

Fig. 16a zeigt das Schirmbild bei gleichzeitigem Eintreffen der Impulse (Istwert = Sollwert), Fig. 16b zeigt das Schirmbild, wenn der positive Impuls zuerst eintrifft (positive Abweichung der Materialstärke), und Fig. 16 c zeigt das Schirmbild, wenn der negative Impuls zuerst eintrifft (negative Abweichung der Materialstärke) . 16a shows the screen image when the pulses arrive at the same time (Actual value = nominal value), Fig. 16b shows the screen image when the positive pulse first arrives (positive deviation of the material thickness), and Fig. 16c shows the screen image, when the negative impulse arrives first (negative deviation in material thickness) .

Außer dieser Art der Anzeige und Auswertung der Impuls abstände und Reihenfolgen kann man auch anders verfahren. Beispielsweise sei der Weg aufgezeigt, daß man d-ie (positiven und negativen) Impulse zwei Netzwerken zuführt (z. B. monostabilen Multivibratoren),von denen das eine jeweils durch den positiven Impuls geöffnet und den negativen geschlossen wird und das andere Netzwerk durch einen negativen Impuls geöffnet und einen positiven geschlossen wird. Besides this type of display and evaluation of the pulse intervals and You can also proceed differently in the order. For example, the way is shown that the (positive and negative) impulses are fed to two networks (e.g. monostable Multivibrators), one of which is opened by the positive pulse and the negative is closed and the other network by a negative Pulse is opened and a positive is closed.

Durch Integration der durch den Offnungs- und Schließungsimpuls begrenzten, annähernd rechteckförmigen Netzwerkimpulse kann der Abstand der einzelnen Nullsignalimpulse innerhalb eines zugehörigen Impulspaares und damit die Materialstärkenabweichung gemessen werden. Das jeweils indizierende Netzwerk, das durch den ersten Impuls eines Impulspaares angestoßen wird, bezeichnet die Richtung der Abweichung (+ oder -).By integrating the limited by the opening and closing impulse, The distance between the individual zero signal pulses can be approximately square-wave network pulses within an associated pulse pair and thus the material thickness deviation be measured. The respective indexing network created by the first impulse of a pair of pulses is triggered, denotes the direction of the deviation (+ or -).

PATENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zur Materialstärkenmessung undurchsichtiger Stoffe, insbesondere zur Bestimmung von Blechstärken, mit Hilfe sichtbarer oder unsichtbarer Lichtstrahlen einschließlich der Wärmestrahlung, bei der das Meßobjekt zwischen zwei die Strahlungsempfänger enthaltenden, parallel zueinander verlaufenden Bezugsmeßebenen oder Meßpunkten mit bekanntem Abstand derart untergebracht wird, daß die beiderseitigen Abstände oder, bei einseitiger Anlage des Objekts an einer Meßstelle, der einseitige Abstand zwischen Objekt und Meßstelle(n) in einem optischen Meßvorgang bestimmt werden, und die Materialstärke als Differenz des Meßstellenabstandes und der gemessenen Abstände bzw. des gemessenen Abstands ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Abweichungen von vorgegebenen Bildebenen der (des) Abbildungssysteme(systems), die als Meßbereiche für die verschiedenen Materialstärken an der Meßeinrichtung einstellbar sind, und damit Materialstärkenänderungen innerhalb des jeweils eingestellten Meßbereiches mittels fotoelektrisch oder ähnlich wirksamer Strahlungsempfänger als Kriterium der Abbildungsschärfenverhältnisse (Biidebenenabweichungen) der angestrahlten oder eigenstrahlenden Materialoberflächen bestimmt werden. PATENT CLAIM: 1. Device for measuring material thickness more opaque Substances, in particular for determining sheet thicknesses, with the help of visible or invisible light rays including thermal radiation at which the measurement object between two of the radiation receivers containing, running parallel to each other Reference measuring planes or measuring points with a known distance are accommodated in such a way that that the mutual distances or, in the case of one-sided installation of the object on one Measuring point, the one-sided distance between the object and the measuring point (s) in an optical Measuring process can be determined, and the material thickness as the difference in the measuring point distance and the measured distances or the measured distance is determined thereby characterized in that deviations from predetermined image planes of the imaging system (s), as measuring ranges for the different material thicknesses on the measuring device are adjustable, and thus changes in material thickness within the set Measuring range by means of photoelectrically or similarly effective radiation receivers as Criterion of the image sharpness ratios (image plane deviations) of the illuminated or self-radiating material surfaces can be determined.

Claims

2. Device according to claim 1, characterized in that the to measuring surface (s) of the material is only illuminated at the measuring points (mO, gu) (will).

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the irradiation of the material surface (s) by means of one or more Radiation sources (5> 9), the radiation of which has a special identifier.

4. Device according to claim 1, characterized in that the of extraneous or intrinsic radiation recorded at the material measuring point (s) (mO, m) in the given image plane (s) and then a radiation receiver (12), for example a photocell, is supplied and that the means of this Radiation receiver (12) and a measuring device of known type measured degree of modulation a criterion of the deviation of the real image plane (s) from the specified one (s) represents.

5. Device according to claims 1 and 4, characterized in that that the modulation plane (s) corresponding to the specified image plane (s) (3) (11 cd, 11 b) is (are) readjusted to the highest degree of modulation and that the adjustment value of the modulation level (s) according to size and direction a measure of the Represents the deviation and its direction from the specified target value.

6. Device according to claim 1, characterized in that the External or intrinsic radiation absorbed by the material measuring point (s) (mO, mu) behind the imaging optics (2, 6) in two beams of equal intensity is divided and both bundles of rays in the vicinity of the predetermined image planes are simultaneously modulated in such a way that the modulation of the one beam in a plane in front of the associated predetermined image plane and the modulation of the other bundle of rays in a plane behind the associated predetermined image plane takes place, or vice versa, and that both modulated beams are separated each to a radiation receiver (12 cm, 12 b), for example a photocell, fed are followed directly or indirectly by a differential network (21) is, with which the degree of modulation of the two beams compared to each other becomes, and that the output signal of the difference-forming network (21) becomes zero, as soon as the degree of modulation of both beam paths is the same and thus the distances the associated real image planes equal to the associated modulation planes are.

7. Device according to claims 1 and 6, characterized in that that both modulation levels in the same direction and by the same amount forwards or can be shifted backwards in the direction of the beam axis and that the output signal of the difference-forming network (21) becomes zero as soon as as a result of the shift of the modulation levels the distances of the associated real image levels from the associated modulation levels are the same, with the degree and direction of the shift of the modulation levels from the basic position (if the specified image levels of both Beam bundles have the same distance to the associated modulation planes) a criterion for the direction and size of the deviation from the target value (specified image plane) represents.

8. Device according to claim 1, characterized in that the of extraneous or intrinsic radiation recorded behind the material measuring point (s) (mO, m,) the imaging optics (2, 6) alternately in two planes is modulated, where one of these modulation levels in front of the specified image level and the other Modulation plane behind the specified image plane (seen in the direction of the beam) lies, or vice versa, the predetermined image planes are between the two modulation planes are located, and that the beam modulated one after the other in both planes a radiation receiver (12a, 12b), for example a photocell, falls, whose Output alternating voltage directly or indirectly via a switch depending on the modulation level (11a, 11b) 11b) lying in engagement alternately two Rectifiers (19, 20) are fed to which a differential network (21) is connected downstream, with which the degree of modulation of the two partial voltages against each other is compared, and that the output signal of the difference-forming network (21) It becomes zero as soon as the real image plane is exactly in the middle between the two modulation planes lies.

9. Device according to claims 1, 6 and 8, characterized in that that the (the) difference-forming network (s) (21) is followed by an automatic setting device is that when the real image plane (s) migrate out of the given image plane (s) the imaging optics or a part of these optics alone or together and around the same amount with the modulation levels and the radiation receivers directional and shifts according to the distance until the output signal of the difference-forming Network (networks) becomes zero again and thus the real image level (s) with it the given matches (match), the amount of shift represents a criterion of the change in distance.

10. Device according to claims 1 and 7, characterized in that that the (the) difference-forming network (s) (21) is followed by an automatic setting device is that when the real image plane (s) migrate out of the given image plane (s) shifts the modulation level pair (s) until the output signal of the (the) difference-forming network (s) becomes zero again and thus the real (s) Image plane (s) corresponds to the specified one (s).

11. Device according to claims 1 and 6, characterized in that that the modulation levels (31, 32) of the upper and (33, 34) of the lower measuring system periodically parallel to the image planes in the direction of the associated beam axes and in the same direction, forwards, backwards or in a different synchronous rhythm be shifted back and forth the same amount and that shift either takes place continuously or gradually in a predetermined repetition rhythm, with the time at which the zero signal formation of the difference-forming network (s) (21> 40) is sampled as a criterion for the modulation phase, and that the differentiating network (s) (21, 40) a display and / or registration device is connected downstream, which is the distances and the direction of the zero signal pulses of the upper and lower measuring system as a criterion for the deviation of the material thickness from a setpoint.

12. Device according to claim 11 for displaying the zero signal pulse intervals and pulse direction sequences, characterized in that the zero signal pulses via a switch that separates the positive from the negative impulses, the deflecting organs and devices of a twin-beam cathode ray tube or two single-beam cathode ray tubes are supplied in such a way that the time base tilting operation of one electron beam is triggered only once by a negative pulse and the time base tilting process of the other electron beam triggered only once by a positive pulse and the positive zero signal pulses as a measurement deflection only on the electron beam with negative tilt trigger and the negative zero signal pulses as measurement deflection only act or visible on the electron beam with positive tilt triggering and that the path covered by the first pulse of a pulse pair triggered electron beam from the beginning of its deflection until the arrival of the measuring pulse which distracts him is a criterion of the material thickness deviation and that also the direction of this deviation by the electron beam triggered first is determined.

13. Device according to claim 11 for displaying the zero signal pulse intervals and pulse direction action sequences, characterized in that one has the positive and negative Impulse feeds two networks (21, 40), one of which is passed through the positive Impulse is opened and the negative is closed and the other network through a negative pulse is opened and a positive pulse is closed, whereby by integrating the approximately limited by the opening and closing impulses square-wave network pulses the distance between the individual zero signal pulses and so that the material thickness deviation is measured, and that the direction of the deviation determined by the network triggered first.

14. Device according to claim ll, characterized in that instead of the modulation level shift one consisting of several thin slices (10 a) Modulation arrangement is provided, each disc having a sector which either rasterized or covered with an opaque layer and against the sector the next disc is arranged offset.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,020,797; ATM sheet V 1124-7, delivery 273.