DE1279942B - Vorrichtung zum periodischen Abtasten eines Gegenstandes mit einem Strahlendetektor - Google Patents
Vorrichtung zum periodischen Abtasten eines Gegenstandes mit einem StrahlendetektorInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MJmWl· PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
GOId
Deutsche KL: 42 d-1/15
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
P 12 79 942.7-52 (B 69935)
11. Dezember 1962
10. Oktober 1968
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum periodischen Abtasten eines Gegenstandes mit einem
einzigen Strahlendetektor, einer den Detektor umgebenden Trommel, welche auf ihrer inneren Oberfläche
mit Spiegeln versehen ist, einem Drehantrieb für die Trommel sowie einer den Gegenstand auf
dem Detektor abbildenden Optik.
In den letzten Jahren wurde das Problem der Messung bestimmter Materialabmessungen aus der
Ferne aktuell. Die besten Anordnungen arbeiten mit einer Abtastung durch einen Strahlendetektor längs
der interessierenden Abmessung des zu vermessenden Gegenstandes, wobei der Detektorausgang in
geeigneten elektronischen Schaltungen verwendet wird. Der Endausgang aus einer solchen Anordnung
ist ein Maß für die abgetastete Strecke. Zum erstenmal wurde diese Art von Messung in Stahlwalzwerken
angewendet. Stab- oder Bandstahl, der in verschiedenen Walzstufen ausgewalzt wurde, wird
schließlich mit einer sehr großen Geschwindigkeit von bis zu 140 km in der Stunde ausgestoßen.
Natürlich ist der Stahl heiß. Dadurch ergeben sich sehr schwierige Meßprobleme, da der
Band- oder Stabstahl etwas quer zu seiner Länge schwingt und Meßverfahren, die eine
Berührung während des Ausstoßes bedingen, ungeeignet sind.
Es wurde bereits ein Meßgerät für Band- und Stabstahl entwickelt, das sich praktisch bewährt hat.
Dieses Meßgerät ist in der USA.-Patentschrift 3 003 064 beschrieben. Die Abtastung erfolgt über
eine rotierende Scheibe, welche mehrere Löcher aufweist, die einen Abstand voneinander besitzen, der
größer als das Bild des abzutastenden Materials ist, so daß die Strahlen, die von dem Band- oder Stabstahl ausgehen, von dem Detektor nur immer durch
ein einziges Loch empfangen werden. Infolge der hohen Temperaturen des Stahls arbeitet dieses Meßgerät
am wirksamsten mit infraroten Strahlen, obgleich natürlich die Messung nicht darauf beschränkt
ist und ebenso mit irgendeiner optischen Strahlung durchgeführt werden kann, d. h. eine Strahlung,
deren Wellenlänge hinreichend kurz ist, um den optischen Gesetzen genau zu gehorchen. Dieses bekannte
Meßgerät ergibt zufriedenstellende Ergebnisse, wenn beispielsweise eine Abmessung eines
1,27 cm (V* inch) starken Stabes mit einer Genauigkeit von 0,00254 cm (0,001 inch) gemessen werden
soll. Diese Genauigkeit ist für Stahlwalzverfahren ausreichend. Bei bestimmten anderen Messungen
treten jedoch Schwierigkeiten auf, die mit der bekannten Anordnung nicht gelöst werden können.
Vorrichtung zum periodischen Abtasten
eines Gegenstandes mit einem Strahlendetektor
eines Gegenstandes mit einem Strahlendetektor
Anmelder:
Barnes Engineering Company,
Stamford, Conn. (V. St. A.)
Stamford, Conn. (V. St. A.)
Vertreter:
ίο Dr. I. M. Maas, Patentanwalt,
ίο Dr. I. M. Maas, Patentanwalt,
8000 München 23, Ungererstr. 25
Als Erfinder benannt:
Morris Weiss, Stamford, Conn. (V. St. A.)
Morris Weiss, Stamford, Conn. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 20. Dezember 1961
(160792)
V. St. ν. Amerika vom 20. Dezember 1961
(160792)
Eines dieser Probleme tritt bei der Messung von heißgezogenen Glasrohren auf.
Wenn eine Meßstrahlung im nahen Infraroten verwendet wird, beispielsweise für die Messung mit
einem Bleisulfiddetektor, wie es bei der obengenannten bekannten Vorrichtung der Fall ist, treten große
Schwierigkeiten auf. Bei halbwegs kurzen infraroten Wellenlängen im Bereich von 1,8 μ bis etwas über
3 μ ist Glas für die infrarote Strahlung nicht undurchlässig. Dies ist der Grund, warum die sonst einfache
robuste und handliche Vorrichtung, die in der USA.-Patentschrift 3 003 064 beschrieben ist, für
eine sehr genaue Messung ungeeignet ist. Bei größeren Wellenlängen im Infraroten, z. B. bei 4 μ oder
größer, stehen die Eigenschaften von Glas einer genauen Messung mit dieser bekannten Vorrichtung
nicht entgegen, jedoch tritt folgende Schwierigkeit auf: Wenn mit einem Thermistor-Bolometer als
Detektor gemessen werden soll oder auch, wenn ein photoleitender Detektor Verwendung findet, wird
die Empfindlichkeit so stark herabgesetzt, daß nicht mehr genug Energie für eine hinreichend genaue
Messung zur Verfügung steht. Dieser Energieverlust stellt eine grundlegende Einschränkung der bekannten
Abtasteinrichtung dar, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird deshalb darin gesehen, diesen
Nachteil zu beseitigen bzw. in diesem Punkt das Meßverfahren zu verbessern. Selbstverständlich ist
die Erfindung auch auf anderen Gebieten sehr von
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Nutzen, wenn bei Messungen mit Strahlen nur wenig den Detektor. Die Trommelinnenabtastung ermög-Energie
zur Verfügung steht. In der Blenden- oder licht eine scharfe Fokussierung der von jedem Spie-Strichscheibe
der in der genannten USA.-Patent- gelsegment, das vorbeiläuft, ausgehenden Strahlen
schrift beschriebenen Vorrichtung müssen kleine auf den Detektor. Theoretisch müßte die Trommel,
Löcher angeordnet sein, um das erforderliche Maß 5 um eine extreme Vollkommenheit der Meßmethode
an Genauigkeit zu erreichen, d. h., der Gegenstand zu erhalten, eine große Anzahl von Spiegelsegmenten
muß in der Ebene der Blenden- oder Strichplatte ab- besitzen. Die optische Anordnung ist jedoch so wirgebildet
werden, und deshalb ist es üblich, eine Ge- kungsvoll, daß unter Berücksichtigung der Grenzen,
sichtsfeldlinse zwischen der Strichplatte und dem die durch die anderen Elemente des ganzen Systems
Detektor anzuordnen. Diese Linse bildet die Ein- io gegeben sind, eine maximale Genauigkeit mit einer
gangspupille des Systems auf den Detektor ab. Um nur sehr geringen Anzahl von Spiegelsegmenten ereine
ausreichende Energie auf den Detektor zu kon- halten werden kann. Für praktische Zwecke stellen
zentrieren, muß die Eingangspupille sehr groß sein. ungefähr achtzehn Spiegel eine ausreichende Anzahl
Theoretisch ist dies mit einem sehr langen Gerät und dar. Es ist notwendig, daß der Detektor auf einem
einem sehr kleinen Detektor mit der entsprechend 15 Radius der Trommel angeordnet ist, so daß sich der
hohen Empfindlichkeit zu erreichen. In der Praxis Abstand von dem Detektor zu einem Spiegelsegment
sieht dies jedoch anders aus. Hier ist es von großer nur wenig ändert, wenn dieses sich vorbeibewegt,
Bedeutung, daß die Abtastköpfe von Längenmessern und die Abstandsänderung vollkommen symmetrisch
klein sind. Es ist kein Platz für Abtastköpfe mit meh- ist. Der Abstand ist dabei etwas langer an den Ecken
reren Metern Länge vorhanden. Die Detektoren, die 20 und am kürzesten in der Mitte. Am besten wird dies
bei einer Vorrichtung, wie sie in der genannten durch einen vorgeschalteten, perforierten Umlenk-USA.-Patentschrift
beschrieben sind, verwendet wer- spiegel ermöglicht, der eine Anordnung des Detekden,
sind verhältnismäßig groß und besitzen aus die- tors auf einem Radius, vorzugsweise im Drehzentrum
sem Grund eine kleine Empfindlichkeit. des Trommelabtasters, gestattet.
Eine Vorrichtung zum Abtasten eines Gegenstan- 25 Der mit Innenspiegelsegmenten ausgerüstete Trom-
des nach dieser Erfindung ist gekennzeichnet durch melabtaster darf nicht mit der üblichen Form einer
die Kombination folgender an sich bekannter Merk- trommeiförmigen Abtasteinrichtung verwechselt wer-
male, die darin bestehen, daß ein Detektor und eine den, bei der die Spiegelsegmente oder Spiegelflächen
Optik feststehend angeordnet sind, daß die Spiegel, an der Außenseite angeordnet sind. Eine solche
durch die bei Drehung der Trommel nacheinander 30 Konstruktion ist vollkommen unbrauchbar, da die
ein Bereich des Hintergrundes des abzutastenden Änderung des Abstandes des Spiegels vom Detektor
Gegenstandes, der Gegenstand selbst und sodann der so groß ist, daß eine genaue Abbildung auf den
Hintergrundsbereich auf der anderen Seite desselben Detektor ausgeschlossen ist.
abtastbar ist, im konvergierenden Strahlengang zwi- Mit einer wesentlich größeren Empfindlichkeit des
sehen der Optik und dem Detektor angeordnet sind 35 Meßgerätes infolge einer höheren Empfindlichkeit
und daß die Gegenstandsweite der Abbildung wesent- des sehr kleinen Detektors ist es möglich geworden,
lieh größer als ihre Bildweite ist. Materialien zu vermessen, bei denen die zur Ver-
Eine bevorzugte Ausführungsform nach dieser Er- fügung stehende Energie für eine Vermessung mit
findung weist einen feststehend angeordneten Um- üblichen Abtasteinrichtungen nicht ausreicht. Dalenkspiegel
auf, durch welchen das vom Gegenstand 40 durch eröffnet die Erfindung Anwendungsbereiche,
ausgehende Lichtbündel auf die nacheinander durch beispielsweise zum Vermessen von Glasrohren, und,
den Strahlengang sich bewegenden Spiegel der wie oben erwähnt, ist es auch beim Vermessen von
Trommel geworfen wird, wobei zur Fokussierung der Stahlstangen, bei denen sich die bekannte Vorrichvon
den Spiegeln reflektierenden Lichtstrahlen auf tung als ausreichend erwiesen hat, möglich, die Geden
Detektor der Umlenkspiegel eine öffnung besitzt. 45 nauigkeit zu steigern. Es wird jedoch betont, daß die
Diese Öffnung wird direkt auf den Detektor abgebil- erfindungsgemäße Vorrichtung nur dann an Stelle
det, so daß das Bild viel kleiner sein kann, als wenn der etwas billigeren, leichteren und robusteren Vordas
Bild der Eintrittspupille des Abtastsystems wie richtung bekannter Art tritt, wenn dies aus den gebei
der bekannten Anordnung auf den Detektor ab- nannten Gründen erforderlich ist. Wie viele Gegebildet
wird. Die vorliegende Erfindung löst also 5° brauchsinstrumente ist auch das erfindungsgemäße
die oben beschriebenen Probleme auf einfache und nicht für alle Zwecke geeignet, und die Verbesserunzuverlässige
Weise, indem der Detektor selbst das gen hinsichtlich der Genauigkeit und der Empfind-Objekt
abtastet, wodurch eine erhöhte Empfindlich- lichkeit machen die erfindungsgemäße Vorrichtung
keit des Instruments bei Verwendung von thermi- für ganz bestimmte Zwecke optimal geeignet. Es
sehen Detektoren, insbesondere Thermistoren, er- 55 wurde bereits Bezug genommen darauf, daß der Abreicht
wird, deren Empfindlichkeit der Quadrat- stand von dem Detektor zu einem Spiegelsegment,
wurzel der Detektorfläche umgekehrt proportional wenn dieses sich an dem Detektor vorbeibewegt, im
ist. wesentlichen konstant ist. Die Bedeutung dieser
Gemäß der Erfindung wird in dem Abtastkopf Eigenschaft für ein erfindungsgemäßes Gerät, bei
eine Sammeloptik üblicher Art verwendet, z. B. eine 60 dem dieser Abstand genügend konstant ist, um für
Germaniumlinse. Der Strahl zu dem Detektor wird die meisten Zwecke in Verbindung mit einer nicht
von einem mit einem Loch versehenen, fest angeord- zu großen Anzahl von Spiegelsegmenten auszureineten
Spiegel oder einer analogen optischen Einrich- chen, soll näher erläutert werden. Die meisten Strektung
auf eine schnellrotierende Abtasttrommel re- kenmesser arbeiten mit einer Strahlenabtastung des
flektiert, die an ihrer Innenseite Spiegelsegmente be- 65 Gegenstandes gegenüber dem Hintergrund. An der
sitzt. Der Detektor ist in der Trommel angeordnet, Grenze zwischen Hintergrund und dem Gegenstand
und der von den Spiegelsegmenten reflektierte Strahl wird eine starke Strahlungsdiskontinuität wahrgefällt
vorzugsweise durch das Loch in dem Spiegel auf nommen, nachdem das Gerät den Gegenstand abge-
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tastet hat, wird wiederum an der Grenze zwischen der Geschwindigkeit des abzutastenden Gegenstandem
zu vermessenden Gegenstand und dem Hinter- des die Meßabstände größer werden. Dies spielt insgrund
ebenfalls eine scharfe Diskontinuität wahr- besondere eine entscheidende Rolle bei der Steuegenommen.
Eine Beschränkung der Meßgenauigkeit rung von Servo-Einrichtungen durch den Detektor,
ist durch den sogenannten Kanteneffekt gegeben, der 5 Demgegenüber kann die abbildende Linse in einer
auftritt, wenn Detektoren mit relativ zu der Abtast- erfindungsgemäßen Vorrichtung und alle anderen
geschwindigkeit zu langen Zeitkonstanten verwendet Teile des optischen Systems einschließlich des Detekwerden.
Wenn die Strahlen beim Abtasten der Kante tors beliebig groß ausgebildet werden, da sie sich
nicht scharf genug fokussiert werden, wird ein unge- nicht mit der Trommel mitdrehen. Das gesamte
naues Meßergebnis auch dann der Fall sein, wenn io optische und elektrische System steht fest, so daß
elektronische Kompensationsschaltungen verwendet das auftretende Rauschen minimal ist. Der abzuwerden.
Theoretisch wird der Kanteneffekt etwas tastende Gegenstand wird in der Zeiteinheit beliebig
verringert, wenn der Gegenstand, der vermessen wer- oft abgetastet, wobei die Anzahl der Abtastungen
den soll, immer genau zentriert ist, da das Gerät lediglich von der Anzahl der auf dem Inneren der
dann auf eine bestimmte geometrische Situation ein- 15 Trommel angeordneten Spiegel und von der Drehgestellt
werden kann. Diese Annahme trifft jedoch zahl der Trommel abhängt.
für die meisten praktischen Situationen nicht zu. Ein An Hand der Figuren wird die Erfindung z. B. für
schnell ausgestoßener Walzstahlstab oder ein schnell die Vermessung von heißgezogenen Glasrohren beausgestoßenes
Glasrohr hält diese Stellung nicht schrieben. Für diesen Zweck eignet sich ein erfingenau
ein. Die Stäbe oder Rohre schlagen immer 20 dungsgemäßes Gerät besonders gut.
leicht hin und her, und deshalb können bei einer Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, in die Abtasteinrichtung, die auf einen genau zentrierten der optische Weg schematisch eingezeichnet ist;
Gegenstand eingestellt ist, große Meßfehler auftreten. Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Symmetrie-Dies ist der Grund, warum der annähernd konstante ebene der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei Abstand vom Spiegel bis zum Detektor von so großer 25 Einzelheiten des Eichmechanismus dargestellt sind, praktischer Bedeutung ist. Es wird besonders hervor- Der Abtastmechanismus weist einen Detektorgehoben, daß in einem erfindungsgemäßen Gerät halter 1 auf, der in einer sich drehenden Trommel 4, eine große optische Vergrößerung erfolgt, die die die mit Spiegelsegmenten 5 versehen ist, angeordnet Abtastung eines sehr kleinen Raumwinkels längs ist. Die Strählen von den Spiegelsegmenten werden eines relativ langen Weges ermöglicht. Diese Ver- 30 in den Detektor durch eine Öffnung 3 in einem Umgrößerung macht es möglich, eine relativ kleine An- lenkspiegel 2 reflektiert. Die Trommel wird durch zahl von Spiegelsegmenten in der Trommel anzuord- den Motor 6 über Antriebsscheiben 7 und mittels nen, und deshalb wird die Anzahl dieser Segmente eines Riemens 8 angetrieben, wodurch die Welle 11 lediglich vom Gesichtspunkt der scharfen Fokussie- der Trommel in Drehung versetzt wird. Diese Welle rung her bestimmt. 35 ist in einem Lagerhalter 9 angeordnet. Die Strahlen, Bei einer weiteren bekannten Anordnung zur be- die von einem zu vermessenden Glasrohr ausgehen, rührungslosen Messung von Breiten geringer Aus- treten durch das Objektiv 12 in die Abtastanordnung dehnung ist ein rotierendes optisches System mit ein. Dieses Objektiv kann beispielsweise eine Gereiner Optik vorgesehen. Bei dieser bekannten An- maniumlinse sein. Die Strahlen werden dann von Ordnung wird die Abtastung nicht durch Spiegel be- 40 dem Umlenkspiegel reflektiert und von den Spiegelwirkt, sondern einzig und allein durch eine mitrotie- Segmenten 5 durch die Öffnung 3, wie oben beschrierende Linse. Die Spiegel haben lediglich eine Um- ben, auf den Detektor ebenfalls reflektiert. Die Spielenkfunktion, um den Strahlengang innerhalb der gelsegmente sind in Übereinstimmung mit den ande-Trommel zu halten. Sie haben mit der Abtastung ren Elementen so ausgelegt, daß, wenn die Trommel als solche nichts zu tun, da sie, bezogen auf die 45 sich dreht, der Detektor zuerst den Hintergrund auf Linse, feststehend angeordnet sind. Das Mitdrehen einer Seite des Rohres wahrnimmt, dann über die des gesamten optischen Systems einschließlich des Kante des Rohres hinweggeführt wird, diese abtastet Detektors, wie es bei der bekannten Vorrichtung der und, nachdem das Rohr aus dem Gesichtsfeld des Fall ist, resultiert in einer Beschränkung der Abmes- Detektors entschwunden ist, wiederum den Hintersungen der einzelnen Teile und der Lichtstärke der 50 grund auf der anderen Seite des Rohres sieht. Wenn Linse. Beim Messen eines sehr kleinen, vom bewegten dann das nächste Spiegelsegment in dem Gesichtsfeld Detektor aufgenommenen elektrischen Signals wird des Detektors erscheint, wird der Abtastvorgang wieein verhältnismäßig starkes Rauschen erzeugt, und derholt. Mit 18 Spiegeln erfolgen 18 Abtastungen pro bei vielen Messungen kann dieses Rauschen stärker Umdrehung, so daß sich die Trommel mit einer nicht sein als das Signal oder jedenfalls so groß, daß die 55 zu hohen Geschwindigkeit drehen kann und dennoch Meßgenauigkeit nachteilig beeinflußt wird. Außer- eine einigermaßen hochfrequente Abtastung erfolgt, dem müssen bei dieser bekannten Anordnung Ge- Die Trommel ist gut ausgewuchtet und kann, wenn rausche erzeugende Anschlüsse, wie Schleifringe notwendig, mit hoher Geschwindigkeit rotieren. In u. dgl., verwendet werden. Ein weiterer Nachteil der Wirklichkeit ist die Abtastfrequenz nicht durch die bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die Linse 60 Eigenschaften der Trommel, sondern durch die Anin der Trommel einen Winkel in der Größenordnung sprechbarkeit des Detektors begrenzt. Dies ist ein von 1° überdeckt. Das bedeutet, daß der Detektor wichtiges Merkmal gegenüber anderen Arten von während 359°/360° der Trommelumdrehung keine Abtastmechanismen, bei denen ein Detektor oder ein Strahlung von dem Gegenstand entfernt. Bei sehr Spiegel eine oszillierende Bewegung ausführt und die schnell bewegten abzutastenden Gegenständen treten 65 sich nicht für hohe Geschwindigkeiten und für eine dadurch große Schwierigkeiten auf. Die Drehzahl gleichförmige Bewegung in demselben Maß eignen, der Trommel kann bei der bekannten Vorrichtung wie sie in einer sich leicht drehenden Trommel mögnicht beliebig gesteigert werden, so daß mit steigen- lieh sind. In Abhängigkeit von den elektronischen
leicht hin und her, und deshalb können bei einer Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, in die Abtasteinrichtung, die auf einen genau zentrierten der optische Weg schematisch eingezeichnet ist;
Gegenstand eingestellt ist, große Meßfehler auftreten. Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Symmetrie-Dies ist der Grund, warum der annähernd konstante ebene der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei Abstand vom Spiegel bis zum Detektor von so großer 25 Einzelheiten des Eichmechanismus dargestellt sind, praktischer Bedeutung ist. Es wird besonders hervor- Der Abtastmechanismus weist einen Detektorgehoben, daß in einem erfindungsgemäßen Gerät halter 1 auf, der in einer sich drehenden Trommel 4, eine große optische Vergrößerung erfolgt, die die die mit Spiegelsegmenten 5 versehen ist, angeordnet Abtastung eines sehr kleinen Raumwinkels längs ist. Die Strählen von den Spiegelsegmenten werden eines relativ langen Weges ermöglicht. Diese Ver- 30 in den Detektor durch eine Öffnung 3 in einem Umgrößerung macht es möglich, eine relativ kleine An- lenkspiegel 2 reflektiert. Die Trommel wird durch zahl von Spiegelsegmenten in der Trommel anzuord- den Motor 6 über Antriebsscheiben 7 und mittels nen, und deshalb wird die Anzahl dieser Segmente eines Riemens 8 angetrieben, wodurch die Welle 11 lediglich vom Gesichtspunkt der scharfen Fokussie- der Trommel in Drehung versetzt wird. Diese Welle rung her bestimmt. 35 ist in einem Lagerhalter 9 angeordnet. Die Strahlen, Bei einer weiteren bekannten Anordnung zur be- die von einem zu vermessenden Glasrohr ausgehen, rührungslosen Messung von Breiten geringer Aus- treten durch das Objektiv 12 in die Abtastanordnung dehnung ist ein rotierendes optisches System mit ein. Dieses Objektiv kann beispielsweise eine Gereiner Optik vorgesehen. Bei dieser bekannten An- maniumlinse sein. Die Strahlen werden dann von Ordnung wird die Abtastung nicht durch Spiegel be- 40 dem Umlenkspiegel reflektiert und von den Spiegelwirkt, sondern einzig und allein durch eine mitrotie- Segmenten 5 durch die Öffnung 3, wie oben beschrierende Linse. Die Spiegel haben lediglich eine Um- ben, auf den Detektor ebenfalls reflektiert. Die Spielenkfunktion, um den Strahlengang innerhalb der gelsegmente sind in Übereinstimmung mit den ande-Trommel zu halten. Sie haben mit der Abtastung ren Elementen so ausgelegt, daß, wenn die Trommel als solche nichts zu tun, da sie, bezogen auf die 45 sich dreht, der Detektor zuerst den Hintergrund auf Linse, feststehend angeordnet sind. Das Mitdrehen einer Seite des Rohres wahrnimmt, dann über die des gesamten optischen Systems einschließlich des Kante des Rohres hinweggeführt wird, diese abtastet Detektors, wie es bei der bekannten Vorrichtung der und, nachdem das Rohr aus dem Gesichtsfeld des Fall ist, resultiert in einer Beschränkung der Abmes- Detektors entschwunden ist, wiederum den Hintersungen der einzelnen Teile und der Lichtstärke der 50 grund auf der anderen Seite des Rohres sieht. Wenn Linse. Beim Messen eines sehr kleinen, vom bewegten dann das nächste Spiegelsegment in dem Gesichtsfeld Detektor aufgenommenen elektrischen Signals wird des Detektors erscheint, wird der Abtastvorgang wieein verhältnismäßig starkes Rauschen erzeugt, und derholt. Mit 18 Spiegeln erfolgen 18 Abtastungen pro bei vielen Messungen kann dieses Rauschen stärker Umdrehung, so daß sich die Trommel mit einer nicht sein als das Signal oder jedenfalls so groß, daß die 55 zu hohen Geschwindigkeit drehen kann und dennoch Meßgenauigkeit nachteilig beeinflußt wird. Außer- eine einigermaßen hochfrequente Abtastung erfolgt, dem müssen bei dieser bekannten Anordnung Ge- Die Trommel ist gut ausgewuchtet und kann, wenn rausche erzeugende Anschlüsse, wie Schleifringe notwendig, mit hoher Geschwindigkeit rotieren. In u. dgl., verwendet werden. Ein weiterer Nachteil der Wirklichkeit ist die Abtastfrequenz nicht durch die bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die Linse 60 Eigenschaften der Trommel, sondern durch die Anin der Trommel einen Winkel in der Größenordnung sprechbarkeit des Detektors begrenzt. Dies ist ein von 1° überdeckt. Das bedeutet, daß der Detektor wichtiges Merkmal gegenüber anderen Arten von während 359°/360° der Trommelumdrehung keine Abtastmechanismen, bei denen ein Detektor oder ein Strahlung von dem Gegenstand entfernt. Bei sehr Spiegel eine oszillierende Bewegung ausführt und die schnell bewegten abzutastenden Gegenständen treten 65 sich nicht für hohe Geschwindigkeiten und für eine dadurch große Schwierigkeiten auf. Die Drehzahl gleichförmige Bewegung in demselben Maß eignen, der Trommel kann bei der bekannten Vorrichtung wie sie in einer sich leicht drehenden Trommel mögnicht beliebig gesteigert werden, so daß mit steigen- lieh sind. In Abhängigkeit von den elektronischen
Schaltungen, die für die Verwertung der Informationen am Detektorausgang verwendet werden, kann
die Strahlenstärke ein wichtiger Faktor sein oder nicht.
Bei einer Anzahl von Fällen, wo maximale Genauigkeit erforderlich ist, ist eine Eichung mit einer
Eichstrahlenquelle von Zeit zu Zeit erforderlich. Ein enfaches Verfahren für periodische Eichungen ist
dargestellt. Dies kann mit einem Klappspiegel bewirkt werden, der in den Lichtstrahl des Instrumentes
eingeschoben wird und der über einen Umlenkspiegel Strahlung von einer Strahlenquelle 16 empfängt,
die als Stab ausgebildet ist, welcher auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird und vorzugsweise
dieselben Abmessungen besitzt, wie sie die zu vermessenden Rohre besitzen sollen. Mit dieser
Eichung können die Kanteneffekte genau kompensiert werden, wenn die gleichen Verhältnisse bei dem
runden Bezugsstab wie bei dem wirklich zu vermessenden Gegenstand vorliegen. Es würde natürlich so
möglich sein, die Eichung kontinuierlich mit einem üblichen Spiegelzerhacker an Stelle des Klappspiegels
14 vorzunehmen, jedoch ist dies nicht notwendig und würde lediglich zu einer komplizierten Vorrichtung
führen, und der Energieverlust rechtfertigt dieses Eichverfahren selten.
Die dargestellte Eichanordnung für eine zwischenzeitliche Eichung stellt die bevorzugte Eichanordnung
dar. Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit der Vermessung von Glasrohren beschrieben, und in diesem
Fall soll der Detektor hauptsächlich für Wellenlängen im Infraroten empfindlich sein, für die das
Glas einigermaßen undurchlässig ist. Ein Bleisulfiddetektor ist nicht geeignet, aber ein Bleiseleniddetektor
kann verwendet werden. In gleicher Weise kann ein Thermistor in Kombination mit geeigneten Filtern
verwendet werden. Die Germaniumlinse 12 filtert bereits Wellenlängen kürzer als 1,8 μ aus, und eine
weitere Filterung kann ebenfalls eingebracht werden.
Bei dem in der Figurenbeschreibung dargestellten Meßverfahren wurde ein selbstleuchtendes Meßobjekt
zugrunde gelegt, d. h., das Meßgerät strahlt mehr Energie als der Hintergrund aus. Für viele
praktische Zwecke ist dies der Fall, jedoch wird hervorgehoben, daß die Abtastung mit gleichem Erfolg
angewandt werden kann, wenn der Hintergrund mehr strahlt als der Gegenstand, der vermessen werden
soll. Dann wird eine relativ geringer strahlende Silhouette abgetastet. Unter solchen umgekehrten Bedingungen
wird heute im sichtbaren Bereich gearbeitet.
Im Infraroten findet das Meßverfahren, bei dem der zu vermessende Körper ein Eigenstrahler ist,
häufigere Verwendung. Bei diesem Verfahren ist die Lichtmenge im sichtbaren Bereich meistens zu klein.
Claims (2)
1. Vorrichtung zum periodischen Abtasten eines Gegenstandes mit einem einzigen Strahlendetektor,
einer den Detektor umgebenden Trommel, welche auf ihrer inneren Oberfläche mit Spiegeln versehen ist, einem Drehantrieb für die
Trommel sowie einer den Gegenstand auf den Detektor abbildenden Optik, gekennzeichnet
durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale, die darin bestehen, daß ein
Detektor (1) und eine Optik (12) feststehend angeordnet sind, daß die Spiegel (5), durch die bei
Drehung der Trommel (4) nacheinander ein Bereich des Hintergrundes des abzutastenden
Gegenstandes (13), der Gegenstand selbst und sodann der Hintergrundsbereich auf der anderen
Seite desselben abtastbar ist, im konvergierenden Strahlengang zwischen der Optik (12) und dem
Detektor (1) angeordnet sind und daß die Gegenstandsweite (13-12) der Abbildung wesentlich
größer als ihre Bildweite (12-1) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen feststehend angeordneten Umlenkspiegel
(2), durch welchen das vom Gegenstand (13) ausgehende Lichtbündel auf die nacheinander
durch den Strahlengang sich bewegenden Spiegel (5) der Trommel (4) geworfen wird,
und daß zur Fokussierung der von den Spiegeln
reflektierten Lichtstrahlen auf den Detektor der Umlenkspiegel (2) eine Öffnung (3) besitzt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 709116, 950096;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1112 640,
909;
»Feingerätetechnik«, H. 8, 1960, S. 340 bis 347.
Deutsche Patentschriften Nr. 709116, 950096;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1112 640,
909;
»Feingerätetechnik«, H. 8, 1960, S. 340 bis 347.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 620/474 9.68 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US160792A US3153723A (en) | 1961-12-20 | 1961-12-20 | Internal mirror drum scanning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1279942B true DE1279942B (de) | 1968-10-10 |
Family
ID=22578474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEB69935A Pending DE1279942B (de) | 1961-12-20 | 1962-12-11 | Vorrichtung zum periodischen Abtasten eines Gegenstandes mit einem Strahlendetektor |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3153723A (de) |
| CH (1) | CH429205A (de) |
| DE (1) | DE1279942B (de) |
| GB (1) | GB990536A (de) |
| SE (1) | SE312923B (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0387900A3 (de) * | 1989-03-17 | 1991-05-02 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optisches Abtastsystem |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3508065A (en) * | 1963-09-25 | 1970-04-21 | Warren L Holford | Radiation sensitive image analyzer using multiple angle line scan |
| US3345460A (en) * | 1964-07-28 | 1967-10-03 | Ibm | Scanning apparatus |
| GB1112941A (en) * | 1965-01-02 | 1968-05-08 | Smiths Industries Ltd | Improvements in or relating to scanning apparatus |
| US3447853A (en) * | 1965-07-30 | 1969-06-03 | Rca Corp | Light deflecting apparatus |
| US3408492A (en) * | 1965-08-10 | 1968-10-29 | Barnes Eng Co | Optical scanning system for scanning across radiation discontinuities |
| DE1548209C3 (de) * | 1966-06-29 | 1974-03-14 | Exatest Messtechnik Gmbh, 5090 Leverkusen | Vorrichtung zur berührungslosen Querschnittsmessung von durchlaufendem draht-, band- oder profilförmigem Meßgut |
| US3444386A (en) * | 1966-09-29 | 1969-05-13 | Singer Inc H R B | Rotary scanner imaging device with mirrors mounted therein for reflecting radiation energy to photodetector means |
| US3502874A (en) * | 1967-05-03 | 1970-03-24 | Barnes Eng Co | Infrared thermograph |
| US3604932A (en) * | 1969-02-28 | 1971-09-14 | Nat Res Dev | Infrared optical scanning system comprising a rotatable faceted mirror having inclined facets |
| US3728545A (en) * | 1971-04-28 | 1973-04-17 | Honeywell Inc | Infrared imaging apparatus |
| US3885857A (en) * | 1973-10-23 | 1975-05-27 | Us Army | Convergent beam scanner with multiple mirror defocus compensation |
| US4140363A (en) * | 1977-09-09 | 1979-02-20 | Hughes Aircraft Company | Scanning system with a geneva wheel |
| US5194982A (en) * | 1989-03-17 | 1993-03-16 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Scanning optical system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE709116C (de) * | 1937-11-28 | 1942-01-22 | Siemens Ag | Anordnung zum Erzeugen einer Impulsfolge, deren Impulshaeufigkeit von dem Ausschlag eines Messwerkes abhaengig ist |
| DE950096C (de) * | 1954-09-19 | 1956-10-04 | Licentia Patent Verwalungs G M | Verfahren zur lichtelektrischen Erfassung von Drehzahlen und Drehzahldifferenzen |
| DE1112640B (de) * | 1960-04-07 | 1961-08-10 | Intron Leipzig Veb | Vorrichtung zur beruehrungslosen Dickenmessung |
| DE1116909B (de) * | 1960-09-15 | 1961-11-09 | Licentia Gmbh | Anordnung zur beruehrungslosen Messung von Breiten geringer Ausdehnung, insbesondere von Draehten |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2859652A (en) * | 1953-06-25 | 1958-11-11 | Servo Corp Of America | Wide-angle, energy responsive scanning system |
| US2997595A (en) * | 1958-03-19 | 1961-08-22 | Donald S Cary | Target-seeking head for guided missile |
| US3027457A (en) * | 1959-05-27 | 1962-03-27 | Corning Glass Works | Non-contacting tubing gage |
-
1961
- 1961-12-20 US US160792A patent/US3153723A/en not_active Expired - Lifetime
-
1962
- 1962-11-12 GB GB42695/62A patent/GB990536A/en not_active Expired
- 1962-12-11 DE DEB69935A patent/DE1279942B/de active Pending
- 1962-12-12 SE SE13389/62A patent/SE312923B/xx unknown
- 1962-12-15 CH CH1469862A patent/CH429205A/de unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE709116C (de) * | 1937-11-28 | 1942-01-22 | Siemens Ag | Anordnung zum Erzeugen einer Impulsfolge, deren Impulshaeufigkeit von dem Ausschlag eines Messwerkes abhaengig ist |
| DE950096C (de) * | 1954-09-19 | 1956-10-04 | Licentia Patent Verwalungs G M | Verfahren zur lichtelektrischen Erfassung von Drehzahlen und Drehzahldifferenzen |
| DE1112640B (de) * | 1960-04-07 | 1961-08-10 | Intron Leipzig Veb | Vorrichtung zur beruehrungslosen Dickenmessung |
| DE1116909B (de) * | 1960-09-15 | 1961-11-09 | Licentia Gmbh | Anordnung zur beruehrungslosen Messung von Breiten geringer Ausdehnung, insbesondere von Draehten |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0387900A3 (de) * | 1989-03-17 | 1991-05-02 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optisches Abtastsystem |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH429205A (de) | 1967-01-31 |
| GB990536A (en) | 1965-04-28 |
| US3153723A (en) | 1964-10-20 |
| SE312923B (de) | 1969-07-28 |
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