DE1909294C - Method for measuring the width or the diameter of an object and arrangement for carrying out the method - Google Patents
Method for measuring the width or the diameter of an object and arrangement for carrying out the methodInfo
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- DE1909294C DE1909294C DE1909294C DE 1909294 C DE1909294 C DE 1909294C DE 1909294 C DE1909294 C DE 1909294C
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen jedem Lichtstrahl ein eigener Detektor zugeordnet der Breite oder des Durchmessers eines Gegenstandes, ist, deren sichtwinkelabhöngige Ausgangsimpulse in wobei der Gegenstand von einem Spiegel periodisch liingenabhängige Impulsfolgen umgeformt werden abgetastet und in eine Linse reflektiert und das von und aus diesen Impulsfolgen eine Impulsfolge gcder Linse entworfene Bild bis auf die öffnung einer 5 bildet wird, die nur wahrend der Zeit erschein!, axialsymmetrischen und in festem Abstand von der während der beide Ausgangsimpulse vorhanden sind, Linse angeordneten Blende ausgeschnitten und der und daß der der gesuchten Abmessung proportionale verbleibende Bildausschnitt einem hinter der Blende Quotient aus der Impulsfolge und der Differenz der befindlichen Detektor zugeführt wird, so daß der Impulsfolgen gebildet wird.The invention relates to a method for measuring each light beam assigned a separate detector the width or the diameter of an object, whose viewing angle-dependent output pulses are in whereby the object is periodically reshaped length-dependent pulse sequences by a mirror scanned and reflected in a lens and that gcder from and from these pulse trains a pulse train Lens designed image is formed except for the opening of a 5, which only appears during the time! axially symmetrical and at a fixed distance from where both output pulses are present, Lens arranged aperture cut out and that and that of the desired dimension proportional remaining image section behind the diaphragm quotient of the pulse train and the difference of the located detector is supplied so that the pulse trains are formed.
Gegenstand von einem eng ausgeblendeten optischen io Dieses Verfahren liefert, wie weiter unten nach-Lichtstrahl abgetastet und die sichtwinkelabhängige gewiesen wird, exakt ein der gesuchten Abmessung Dauer des infolge der Helligkeitsspriinge an den den proportionales Signal. Oft sind jedoch kle-ne Breiten Gegenstand begrenzenden Kanten im Detektor oder Durchmesser zu messen, bei denen der Bogen erzeugten Impulses ausgewertet wird. des Sichtwinkels ungefähr gleich dem Tangens undSubject of a narrowly masked optical io This method delivers, as below, after-beam of light is scanned and the viewing angle-dependent is shown exactly one of the dimensions sought Duration of the proportional signal due to the sudden changes in brightness. Often, however, the widths are small Object delimiting edges in the detector or to measure the diameter at which the arc generated pulse is evaluated. of the viewing angle approximately equal to the tangent and
Dieses bekannte Verfahren besitzt den erheblichen 15 damit gleich der gesuchten I änge ist. Das Verfahren Nachteil, daß die gewonnenen Ausgangsimpulse in gemäß der Erfindung läßt sich in diesem Fall derari ihrer Dauer von dem Abstand zwischen der Optik vereinfachen, daß bei kleinen Sichtwinkeln an Stelle und dem Gegenstand abhängen; in erster Näherung der Bildung von den Ausgangsimpulsen der beiden und innerhalb bestimmter Grenzen entspricht einer Detektoren proDortinnalen Impulsfolgen ein Diffe-Abstandsänderung von I" 0 eine Meßwertänderung 20 renzimpuls mit der Dauer gleich der Differenz da von 1 °/o. beiden Ausgangsimpulse gebildet wird und daß dirThis known method has a considerable length of 15 so that it is the same as the length sought. The disadvantage of the method that the output pulses obtained in accordance with the invention can be simplified in this case derari their duration of the distance between the optics that depend on the object and place at small viewing angles; as a first approximation of the formation of the output pulses of the two and within certain limits, one detector per internal pulse train corresponds to a difference in distance change of I "0 a change in measured value 20 reference pulse with a duration equal to the difference since 1% of the two output pulses are formed and that to you
Man hat versucht, diesen Fehler auszuschalten, der gesuchten Abmessung proportionale Quotient indem für die Abtastung nur solche Lichtstrahlen aus der Dauer des zweiten Impulses und der Dauer benutzt werden, die genau senkrecht zu den maß- des Dilferenzimj.ulses gebildet wird, gebenden Kanten verlaufen; zu diesem Zweck hat as Ein weiteres, häufig auftauchendes Problem ist die man entweder einen Parabolspiegel angewandt, in Messung von Drahtdicken. Hier läßt sich das erfindessen Brennpunkt die Einrichtung zum Vorbei- dungsgemäße Verfahren nicht ohne weiteres anführen des BiUiS — ein Polygondrehspiegel bei- wenden, wenn die /u messende Dicke bereits kleiner spielsweise — angeordnet wur^, oder man hat mit ist als der Abstand der beiden Sichtstrahldrehpunkte. Detektoren gearbeitet, die sehr stark ausgeblendet 30 Der gleiche F.rfindungsgedanke kann jedoch Anwenwurden und in einer F.bene paral! 1 zur Gegenstands- dung finden, wenn man so vorgeht, daß der Draht ebene den Meßkanten nachgeführt wurden. Beide längs einer Strecke geführt wird, die außerhalb eines Verfahren lassen sich nur mit erheblichem räum- Raumes verläuft, der von den beiden senkrecht auf lichem und apparativem Aufwand verwirklichen. der Verbindungslinie der beiden Drehpunkte stehen-Attempts have been made to eliminate this error, the quotient proportional to the dimension sought, by using only those light rays from the duration of the second pulse and the duration that are formed exactly perpendicular to the edges giving the dimension of the dilferenzimj.ulses for scanning; to this end, as Another problem which frequently arises which one is applied either a parabolic mirror, in measurement of wire thicknesses. Here the focal point according to the invention cannot simply be cited in the BiUiS - a rotating polygon mirror if the thickness to be measured is already smaller, for example - or one has to be greater than the distance between the two Sight ray pivot points. Detectors worked that were very strongly faded out. 1 to the object if one proceeds in such a way that the wire is level with the measuring edges. Both are guided along a route that runs outside of a process can only be achieved with a considerable amount of space, which can be realized by the two perpendicular to the cost of equipment and equipment. the line connecting the two pivot points -
Andere bekannte Verfahren versuchen die Ab- 35 den Ebenen eingeschlossen wird, daß beim Durch Standsabhängigkeit dadurch auszuschalten, daß zur laufen der Lichtstrahlen durch die Senkrechten ein Abtastung des Gegenstandes ein Radialstrahl — bei- Startimpuls erzeugt wird, daß die Dauer zweier Hilfsspielsweise ein Laserstrahl — verwendet wird und impulse zwischen dem Startimpuls und den ersten hinter dem Gegenstand ein Detektor angeordnet oder zweiten Helligkeitssprüngen am Draht für beide wird. Das Verhältnis zwischen der n??ektorsignal- 40 Sichtstrahlen bestimmt und ein Differenzimpuls mit dauer und der Gesamtumlaufdauer des Radialstrahles der Dauer gleich der Differenz der Hilfsimpulse geist dann zwar von dem Abstand zwischen Gegenstand bildet wird und daß der der gesuchten Drahtdicke und Strahlenquelle sowie dem Gegenstand und dem proportionale Quotient aus der Impulsdauer zwischen Detektor unabhängig und von der zu bestimmenden den beiden Helligkcitsspriingen des zweiten Licht-Länge abhängig, dieser jedoch nicht genau propor- 45 Strahls und der Differenzimpulsdauer gebildet wird, tional, sondern zusätzlich noch von der Lage des Es wird also sozusagen eine »Hilfskante« in FormOther known methods try to include the levels by eliminating the dependency on the position by scanning the object with a radial beam to run the light beams through the perpendicular - a start pulse is generated that uses a laser beam for the duration of two auxiliary, for example and impulses between the start impulse and the first behind the object a detector is arranged or second brightness jumps on the wire for both. The ratio between the n ? Ektorsignal- 40 sight rays is determined and a difference pulse with duration and the total period of circulation of the radial ray of duration equal to the difference of the auxiliary pulses spirit is then formed from the distance between the object and that of the wire thickness and radiation source sought and the object and the proportional quotient of the pulse duration between the detector independently and dependent on the two brightness jumps of the second light length to be determined, but this is not exactly proportional to the beam and the difference pulse duration, but also on the position of the id so, so to speak, an "auxiliary edge" in the form
Gegenstandes innerhalb der Gegenstandsebene be- ' des Startimpulses definiert, und Messung und Auseinflußt. Es muß also entweder dafür gesorgt werden, Wertung erfolgen in ganz ähnlicher Weise wie bei der daß diese Lage immer beibehalten wird — was in Breitenmessung. Daß das geschilderte Verfahren der Praxis außerordentlich schwierig ist —, oder es 50 einen exakten Meßwert liefert, wird weiter unten Wird ein zusätzliches Korrektursignal benötigt, was noch nachgewiesen werden. natürlich durchaus unerwünscht ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Anord-Object defined within the object plane be 'the start pulse, and measurement and influence. So either care must be taken, scoring takes place in a very similar way to the that this position is always maintained - what in width measurement. That the described procedure is extremely difficult in practice - or it provides an exact measurement value, is described below If an additional correction signal is required, this has yet to be proven. is of course quite undesirable. The invention also relates to an arrangement
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren nung zur Durchführung des Verfahrens. Diese An- bzw. eine Anordnung zum Messen der Breite bzw. Ordnung besteht aus einem optisch-mechanischen des Durchmessers eines Gegenstandes zu schaffen, 55 Teil und einem elektronischen Teil, welche beide bei dem das Meßergebnis vom Abstand zwischen der besonders ausgebildet sein < müssen, damit das Verabtastenden Optik und dem Gegenstand unabhängig fahren gemäß der Erfindung ausgeführt werden kann. 1st und trotzdem keine umfangreiche und kompli- Zur Bildung von zwei Sichtstrahlen mit Drehzierte Meßeinrichtungen erforderlich sind sowie die punkten in einem festen Abstand ist die Anordnung Auswertung mit relativ einfachen elektronischen So gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einen Mitteln möglich ist. Doppelpolygondrehspiegel mit zwei um eine gemein· The object of the invention is therefore to provide a method for carrying out the method. This arrangement or an arrangement for measuring the width or order consists of an opto-mechanical part to create the diameter of an object and an electronic part, both of which must be specially designed for the measurement result of the distance between the so that the scanning optics and the object can be driven independently according to the invention. 1st and nevertheless no extensive and complicated measuring devices are required as well as the points at a fixed distance, the arrangement evaluation with relatively simple electronic so according to the invention characterized by a means is possible. Double polygon rotating mirror with two shared around one
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch same Achse rotierenden und gemeinsam angetriebegelöst, daß der zu messende Gegenstand zusätzlich nen Polygonspiegelsäulen, deren parallele Spiegel* von einem zweiten, zum ersten parallelen Lichtstrahl flächen von der Drehachse einen unterschiedlichen synchron abgetastet wird, dessen Drehpunkt zum 65 Absland besitzen.The object is achieved according to the invention in that the same axis rotating and driven together, that the object to be measured additionally NEN polygon mirror columns, their parallel mirrors * of a second, parallel to the first light beam surfaces from the axis of rotation a different is scanned synchronously, the pivot point of which is 65 Absland.
Drehpunkt des ersten Lichtstrahls um einen im Es ergibt sich dabei ein sehr kleiner Fehler; doch wesentlichen festen Abstand parallel zu der zu ist dieser vernachlässigbar — dagegen hat diese Messenden Breite des Gegenstandes versetzt 1st, daß Anordnung den großen Vorteil, nur einen einzigenThe fulcrum of the first light beam around a very small error results; indeed substantial fixed distance parallel to the, this is negligible - on the other hand has this Measuring the width of the object offset is that arrangement has the great advantage of only a single arrangement
direkten Antrieb zu enardern, so daß die Parallelität der Abstand zwischen der Bildebene PP und dendirect drive to enardern, so that the parallelism of the distance between the image plane PP and the
(und der daraus automatisch folgende Synchrones- Punkten A bzw, B beträgt s, Die Verhältnisse sind,(and the automatically resulting synchronous points A or, B is s, the ratios are,
iiius) beider Sichtstrahlen stets gewährleistet ist, wenn sich an den Stellen A, B die Drehpunkte einesiiius) of both lines of sight is always guaranteed if at points A, B the pivot points of a
Zur Bildung der breitenproportionalen Signale aus rotierenden Polygonspiegels befinden, die die Länden Impulsdauern kann die Anordnung gekennzeich- 5 genabmessung L auf je einen Detektor abbilden, riet sein durch eine Einrichtung zur Erzeugung von ähnlich, der Bildebene PP wäre dann die Zehachsc jiwei weiteren, zu den ersten spiegelsymmetrischen der Detektorausgangsimpulse äquivalent, wobei pder parallelen Sichtstrahlen zur Abtastung von der jedoch die Dauer der Impulse dem Sichtwinkel entzu messenden Breite parallel angeordneten beleuch- spricht, während der gesuchte Wert der Tangens des teten Strichrastern und zur Erzeugung von Impuls- io Sichtwinkels ist.To form the width-proportional signals from rotating polygon mirrors, which are located in the areas of pulse durations, the arrangement marked L can be mapped onto a detector each, advised by a device for generating similar, the image plane PP would then be the two other axes The first mirror-symmetrical of the detector output impulses is equivalent, whereby the parallel lines of sight for the scanning of the width to be measured, however, the duration of the impulses corresponding to the viewing angle speaks parallel, while the value sought is the tangent of the teten line grid and for generating the impulse viewing angle.
zahlen entsprechend der Zahl der abgetasteten Strich.- Die Größe der Bilder pv ρ.Λ ist dann gegeben durch
am Ausgang zweier Pulslichtdetektoren. Die Abtastung der Strichraster erfolgt dabei synchron mit „ _ „ _ ·ν ^
der Abtastung des Gegenstandes, und jeder Einzel- ' ·' χ
impuls — entsprechend einem Strich — bedeutet, 15numbers according to the number of strokes scanned.- The size of the images p v ρ. Λ is then given by at the output of two pulsed light detectors. The scanning of the raster is done synchronously with "_" _ · ν ^
the scanning of the object, and each individual '·' χ
impulse - corresponding to a dash - means 15
daß eine bestimmte Breite von z. B. 1 cm auf dem Zur Verdeutlichung sind die jeweiligen Endstellun-that a certain width of z. B. 1 cm on the
Gegenstand abgetastet worden ist. Die Abstände der gen der Sichtstrahleu gestrichelt eingezeichnet.Object has been scanned. The distances between the lines of the Sichtstrahleu are shown in dashed lines.
Impulse ändern sich jedoch je nach dem Sichtwtnkel. Von dem Bild p., wird r.n Teilbild pi abgeschnitten,However, impulses change depending on the angle of vision. From the image p., Rn sub-image p i is cut off,
während die Impulszahl dem Sichtw-ikeltangens ent- und zwar durch den stric! punktiert dargestelltenwhile the number of impulses emerges from the tangent tangent through the stric! shown in dotted lines
spricht, wie gewünscht. Natürlich k:>nn die Umfor- 20 Sichtstrahl, der parallel /u der einen Endstellungspeaks as requested. Of course k:> nn the transforming 20 sight ray, the parallel / u of the one end position
mung auch durch einen mit der Antriebswelle des des Sichtstrahles durch B verläuft; die Größe desmung also runs through one with the drive shaft of the sight ray through B ; the size of the
Spiegels verbundenen elektromagnetischen, elektro- Bildes p., ist mithin gegeben durch
mechanischen oder äquivalenten Impulsgeber erfolgen.Mirror-connected electromagnetic, electro-image p., Is therefore given by
mechanical or equivalent pulse generator.
Die Auswertung der elektrischen Signale erfolgt ρ = s (L -d) The evaluation of the electrical signals takes place ρ = s (L -d)
in einer Schaltungsanordnung, die je nachdem, ob 35 - .v
der Tangensfehler zu berücksichtigen ist, ui-.iielegtin a circuit arrangement that, depending on whether 35 - .v
the tangent error must be taken into account, ui-.iielegt
wird. Für die Drahtdickenmessung wird erfindungs- Die Pfeile a, b geben dabei die Drehrichtung der
gemäß der gleiche optisch-mechanische Teil ver- Sichtstrahlen an bzw. die Drehrichtung des Polygonwendet,
während die Schaltungsanordnung abzuwan- spiegeis. Im letzteren Fall muß also der Ausgangsdeln
ist. Beim optisch-mechanischen Teil muß 30 impuls des dem Polygonspiegel in A zugeordneten
allerdings von vornherein ein Geber für den Start- Detektors so lange unterdrückt werden, bis auch bei
impuls vorgesehen werden, der immer dann auslöst, dem Detektor, der dem Polygonspiegel in ß zugeordwenn
eine Spiegelfläche unter 45 ' zur Strahl richtung net ist, ein Ausgangsimpuls auftritt,
zwischen Spiegel und Detektor steht. Für die Längen- Die gesuchte Größe L ist der Größe
messung wird der Startimpulsgeber nicht benötigt. 35will. The arrows a, b indicate the direction of rotation of the sight rays according to the same optical-mechanical part or the direction of rotation of the polygon is reversed while the circuit arrangement is disregarded. In the latter case, the starting point must be. When optical-mechanical part of the detector which zugeordwenn the polygon mirror in SS 30 must pulse the are, however, the polygon mirror in A assigned from the start a timer for the start detector suppressed as long, may be provided to even at pulse, which always triggers, a mirror surface is under 45 ' to the beam direction net, an output pulse occurs,
stands between the mirror and detector. For the length, the size L we are looking for is the size
measurement, the start pulse generator is not required. 35
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, p( A particular advantage of the invention is that p (
daß die optisch-mechanische Anordnung sehr korn- _that the opto-mechanical arrangement is very grainy
pakt aufgebaut sein kann und für die verschiedensten Vx -pact can be built up and for the most diverse Vx -
Meßaufgaben einsetzbar ist, von der Bestimmung . , . . .Measurement tasks can be used from the determination. ,. . .
des Durchmessers von relativ dünnen Drähten bis 40 proportional, wie die folgende Ableitung zeigt.proportional to the diameter of relatively thin wires up to 40, as the following derivation shows.
zu der Bestimmung der Breite von Warm- oderto determine the width of warm or
Kaltwalzblech. Wie oben erläutert, sind bei den Pi _ slx L — L ,
unterschiedlichen Meßaufgaben unter Beibehaltung Pi ~ Pa six (L--IL- d)) dl
der optisch-mechanischen Teile nur die Schaltungsanordnungen auszutauschen, was bei derartigen 45 Da d eine feste Größe ist, ist strikte Proportionalt-Anlagen
ohne Mühe möglich und durchaus üblich ist. tat gegeben. Man erkennt auch, daß weder die Ab-Cold rolled sheet. As explained above, the Pi _ slx L - L ,
different measuring tasks while maintaining Pi ~ Pa six (L - IL- d)) dl
Of the opto-mechanical parts, only the circuit arrangements need to be exchanged, which is a fixed factor with such 45 Since d, strict proportional systems are easily possible and quite common. did given. One can also see that neither the
Die Erfindung soll nachstehend an Hand der stände s, χ noch die Lage des Gegenstandes bezug-The invention is to be referred to below on the basis of the status s, χ nor the location of the object
Zeichnungen näher erläutert werden. Hch der Punkte/1 und B den Meßwert beeinflussen,Drawings are explained in more detail. Hch the points / 1 and B influence the measured value,
F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung die geo- solange die Parallelität gewährleistet ist, was in derF i g. 1 shows a schematic representation of the geo as long as the parallelism is guaranteed, which is in the
metrischen Verhältnisse, die dem Verfahren nach 50 Praxis leicht erzielbar ist.metric ratios that can easily be achieved using the method according to practice.
der Erfindung zugrunde liegen; In Fig. 2 ist dargestellt, wie sich das soebenunderlying the invention; In Fig. 2 it is shown how this is just now
F i g. 2 zeigt halbschematisch eine Anordnung zur erläuterte geometrische Prinzip praktisch verwirk-F i g. 2 shows, semi-schematically, an arrangement for practically realizing the explained geometrical principle.
Durchführung des Meßverfahrens; liehen läßt. Die beiden Polygondrehspiegel 10, 12Implementation of the measurement process; borrowed. The two rotating polygon mirrors 10, 12
F i g. 3 zeigt in Blockform ein Schaltbild zur werder gemeinsam von einem Motor Ϊ4 in Pfeil-Durchführung des Bteitenmeßverfahrens unter Ver- 55 richtung angetrieben. Die Spiegelflächen reflektieren Wendung einer Anordnung nach F i g. 2; ein Abbild des Gegenstandes in die Linsen 22 bzw. F i g. 3 shows, in block form, a circuit diagram for being driven jointly by a motor Ϊ4 in the direction of the arrow carrying out the width measurement process. The mirror surfaces reflect the turn of an arrangement according to FIG. 2; an image of the object in the lenses 22 or
hältnisse bei der Drahtdickenmessung. 60 synchron umlaufend gedacht werden können. In derconditions for wire thickness measurement. 60 can be thought of as synchronously rotating. In the
Tn Fig. 1 irt der Gegenstand angedeutet, dessen dargestellten Spiegelstellung bilden die Sichtitrahlen Breitenabmessung L zu bestimmen ist. Tn den Punk- 30, 32 über die Pfade 30', 32' die Stellen 30", 32" ten A und B sollen die Drehpunkte von zwei Sicht- des Gegenstandes ab. Die Sichtstrahlen sind zur besstrahlen liegen, die in die Bildebene PP den Gegen- seren Darstellung mit einem geringen Abstand gestand abbilden: die Drehpunkte sind um den Ab- 6$ zeichnet. Tatsächtich liegen sie aber natürlich überstand d parallel zu der Längenabmessung L und der einander in einer zur Spiegeldrehachse parallelen Bildebene PP versetzt. Der Abstand zwischen dem Ebene. Gesenstand und den Punkten A bzw. B beträgt x, Tn Fig. 1 irt the object indicated, the mirror position illustrated form the Sichtitrahlen width dimension L is determined. In the points 30, 32 via the paths 30 ', 32' the points 30 ", 32" th A and B , the pivot points should be seen from two points of view of the object. The rays of sight are to be irradiated, which depict the opposite representation in the image plane PP with a small spacing: the points of rotation are drawn around the outline. In fact, however, they naturally protrude d parallel to the length dimension L and are offset from one another in an image plane PP parallel to the mirror axis of rotation. The distance between the plane. Stand and the points A and B is x, Die Ausgangsimpulse der beiden Detektoren 18The output pulses of the two detectors 18
und 20 besitzen eine Dauer, die proportional dem denen nur die Pulsfolgefrequenz geändert wird. Diese
Siehtwifikel bei der Abtastung der Breite des Gegen- spielt aber bei der Auswertung keine Rolle, wie
Standes ist. Sie können analog mit entsprechenden weiter unten näher erläutert.
Schaltkreisen zu dem gewünschten, der Abmessung L Die gemäß dem Verfahren erforderliche Kombides
Gegenstandes 16 proportionalen Meßwert weiter- s nation der Ausgangsimpulse soll nun an Hand der
verarbeitet werden, wie weiter unten an Hand des Pig. 3 und 4 im einzelnen erläutert werden. Es
Schaltbildes (F ί g< 3) erläutert werden wird, wenn versteht sich für den Fachmann, daß neben den artdie
Breite so klein ist, daß der Tangens der Sicht- gegebenen Schaltungsanordnungen auch andere beWinkel
ungefähr gleich dem Bogen ist. In der dar- kannte Schaltkreise eingesetzt werden können und
gestellten Ausfuhrungsform ist jedoch eine Einrich- io daß die gesamte Auswertung auch analog anstatt
tung vorgesehen, mittels der eine Umformung in digital erfolgen könnte.and 20 have a duration proportional to that of which only the pulse repetition rate is changed. However, this visual wifikel when scanning the width of the counterpart does not play a role in the evaluation of how the situation is. They can be explained in more detail below with the corresponding ones.
Circuits for the desired, the dimension L required according to the method combination of the object 16 proportional measured value further- sation of the output pulses is now to be processed on the basis of, as further below on the basis of the Pig. 3 and 4 are explained in detail. The circuit diagram (F ί g <3) will be explained if it is understood by a person skilled in the art that, in addition to the type, the width is so small that the tangent of the circuit arrangements given is also other angles approximately equal to the arc. In the shown circuits can be used and provided embodiment, however, a device is provided that the entire evaluation is also provided analog instead of a device by means of which a conversion into digital could take place.
tangensproportionale Signale in Form von Impuls- Fig. 3 soll jeweils unter Bezugnahme auf Fig. 4tangent proportional signals in the form of impulses
Zahlen erfolgt. besprochen werden. In Fig. 4 sind die variablenPaying is done. be discussed. In Fig. 4 are the variables
Zu diesem Zweck sind auf der dem Gegenstand 16 Impulsabstände infolge der ArcuvTangens-Umfor-For this purpose, on the object 16 pulse intervals due to the ArcuvTangens conversion
gegenüberliegenden Seite der Polygonspiegel 10. 12 15 mung der F.infachheit halber nicht dargestellt,opposite side of the polygon mirror 10. 12 15 not shown for the sake of simplicity,
transparente Mattscheiben 34. 36 vorgesehen, auf Die Ausgangssignale der Detektoren 18 und 20transparent ground glass panes 34. 36 are provided on the output signals of detectors 18 and 20
denen ein Strichraster angeordnet ist. Die Matt- sind mit 18' bzw. 20' bezeichnet; die entsprechendewhich a grid of lines is arranged. The matte are denoted by 18 'and 20'; the corresponding
scheiben werden von hinten mittels einer Lampe 38 Zuordnung gilt für alle Schaltkreise. Die Ausgangs-panes are from behind by means of a lamp 38. Assignment applies to all circuits. The initial
beleuchtet. Das Bild der Mattscheiben wird mittels signale 18' ("Pn) und 20 ( = p,) sind zeitlich gegen-illuminated. The image of the focusing screens is generated by means of signals 18 '("P n ) and 20 (= p,) are chronologically opposite.
zweier weiterer Sichtstrahlerzeuger, umfassend die ao einander versetzt, so daß der Impuls 18' dem Impulstwo further sight jet generators, comprising the ao offset from one another, so that the pulse 18 'corresponds to the pulse
Linsen 40. 42. die Pulslichtdetektoren 44 und 46 und 20' voreilt. Zunächst erfolgt die Umformung derLenses 40, 42, the pulsed light detectors 44 and 46 and 20 'leads. First the reshaping of the
die Blenden 48 und 50, ausgewertet. Die zugeord- sichtwinkelabhängigen Impulse 18'. 20' in längen-the diaphragms 48 and 50 evaluated. The associated viewing angle-dependent pulses 18 '. 20 'in length
neten Sichtstrahlen 52 und 54 verlaufen genau par- abhängige Digitalwerte. indem die Impulse 18' undNeten sight rays 52 and 54 run exactly par-dependent digital values. by the pulses 18 'and
allel zu den Sichtstrahlen 30. 32 und bilden über die 20' je einei.-i Eingang eines UND-Gatters (oder einerallele to the sight rays 30. 32 and form over the 20 'one i.-i input of an AND gate (or one
gespiegelten Strahlenbündel 52' bzw. 54' die Strich- »5 Torschaltung) zugeführt werden, an deren anderemirrored beam 52 'or 54' the dash »5 gate circuit) are fed to the other
raster ab; in der dargestellten Lage der Spiegel 10 Gingänge die Pulslichtsignalfolgen 44' bzw. 46' an-raster off; In the illustrated position of the mirror 10 inputs, the pulse light signal sequences 44 'and 46' arrive.
und 12 die Stellen 52" und 54" der Strichraster. Man gelegt sind. Am Ausgang dieser UND-Gatter 60 bzw.and 12 the positions 52 "and 54" of the line grid. Man are laid. At the output of this AND gate 60 or
erkennt, daß am Ausgang der Pulslichtdetektoren 44 62 erscheinen mithin nur während der Dauer deirecognizes that at the output of the pulsed light detectors 44 62 appear therefore only during the duration dei
und 46 Impulsfolgen erscheinen, wenn die Striche Impulse 18' bzw. 20' die Impulsfolgen 60' bzw. 62'.and 46 pulse trains appear when the dashes pulses 18 'or 20' the pulse trains 60 'or 62'.
des Rasters so breit sind, daß der jeweilige Detektor 30 welche (s. F i g. 4) Arcus-Tangens-Digitalwerte r>.,'of the grid are so wide that the respective detector 30 which (see FIG. 4) arctangent digital values r>., '
bei der Abbildung des Striches vollkommen un- bzw. p,' der Impulse 18' (p3) bzw. 20' (p,) sind,in the illustration of the line are completely un- or p, 'of the pulses 18' (p 3 ) or 20 '(p,),
beleuchtet ist. Um den Digitalwert pt' zu bilden, werden dieis illuminated. To form the digital value p t ' , the
Die gleichmäßige Teilung der Strichraster kann Pulsfolgen 60' und 62' je einem Eingang eines UND-The even division of the line grids can pulse trains 60 'and 62' each to an input of an AND
den Maßeinheiten der zu bestimmenden Abmessung Gatters 64 zugeführt, an dessen Ausgang eine Im-fed to the units of measurement of the dimension to be determined gate 64, at the output of which an im-
iti einfacher Relation angepaßt werden, etwa derart, 35 pulsfolge 64' also nur während der Zeit erscheint,be adapted to a simple relation, such as, 35 pulse train 64 'appears only during the time,
daß der Abstand zwischen je zwei Rasterstrichen während der beide Impulse 18' und 20' vorhandenthat the distance between two raster lines during the two pulses 18 'and 20' is present
einer Maßeinheit (etwa lern Länge) entspricht. sind. Die Pulsfolge 64' ist also der Digitalwert p..' corresponds to a unit of measurement (approx.learning length). are. The pulse train 64 'is therefore the digital value p ..'
Man muß jedoch festhalten, daß der Abstand je von p.,. wie man nach einem Vergleich mit Fig.ΊIt must be noted, however, that the distance depends on p.,. as one can see after a comparison with Fig
zweier Pulslichtsignale immer kleiner wird, je kleiner sogleich erkennt. Das Tastverhältnis der beidentwo pulsed light signals becomes smaller and smaller, the smaller it is immediately recognized. The duty cycle of the two
der Winkel zwischen z. B. den Strahlen 52 und 52' 40 Impulsfolgen 44' und 46' ist unterschiedlich gewähltthe angle between z. B. the beams 52 and 52 '40 pulse trains 44' and 46 'is chosen differently
wird, entsprechend der Arcus-Targens-Funktion. und zwar deshalb, damit am Ausgang des UND-according to the Arcus Targens function. namely, so that at the output of the AND-
daß aber nach wie vor die Artzahl der Signale ein Gatter? 64 mit größter Sicherheit keine Impulsver-but that the number of species of the signals is still a gate? 64 with the greatest certainty no impulse
gcnaues Maß für die Länge selbst, nicht mehr für dopplung eintritt. Um dies ganz auszuschließen,Exact measure for the length itself, no longer for doubling. To rule this out entirely,
den Sichtwinkel ist. stehen dem Fachmann zahlreiche Möglichkeitenis the viewing angle. there are numerous options available to those skilled in the art
Die Abtastung des Gegenstande? 16 über die 45 offen, beispielsweise eine entsprechende Regelunt. derThe scanning of the object? 16 through 45 open, for example t a corresponding regula. the
Detektoren 18 und 20 und die Abtastung der Strich- Phasenlage der beiden Impulsfolgen 44' und 46'Detectors 18 and 20 and the scanning of the line phase position of the two pulse trains 44 'and 46'
rastermattscheiben 34 und 36 über die Pulslicht- relativ zueinander. Hier soll nur das Prinzip erläutertgrid matting disks 34 and 36 over the pulsed light relative to one another. Only the principle is to be explained here
detektoren 44 und 46 erfolgen synchron. Ein Unter- werden, so daß auf diese dem Fachmann geläufigendetectors 44 and 46 take place synchronously. An under- so that these are familiar to the person skilled in the art
schied besteht darin, daß die Detektoren 18 und 20 Maßnahmen nicht näher eingegangen zu werdenThe difference is that the detectors 18 and 20 measures not to be discussed in more detail
jeweils einen Ausgangsimpuls entsprechend dem 50 braucht.each needs an output pulse corresponding to the 50.
Sichtwinkel liefern, während die Puk.lichtdetektoren Die Ausgangsimpuisfolgen 64' und 62' werden nunProvide viewing angles while the Puk.lichtdetektoren The output pulse sequences 64 'and 62' are now
44 und 46 dauernd nach der Arcus-Tangens-Funk- einem EXKLUSIV ODER-Gatter 66 zugeführt, an44 and 46 continuously fed to an EXCLUSIVE OR gate 66 after the arc tangent radio
tion Pulsfolgen liefern. Während der Dauer der dessen Ausgang eine Impulsfolge nur dann erscheint.supply pulse trains. During the duration of the output of which a pulse train only appears.
Ausgangsimpulse von den Detektoren 18 und 20 be- wenn nur noch die Pulsfolge 62' vorliegt, weil beideOutput pulses from detectors 18 and 20 when only the pulse train 62 'is present, because both
stellen die gleichen optisch-geometrischen Bedingun- 55 Pulsfolgen 62' und 64' — wie gemäß der Erfindungrepresent the same optical-geometric conditions 55 pulse trains 62 'and 64' - as according to the invention
gen für die Sichtstrahlen 30 und 52. 32 und 54, 30' erforderlich, um die feste Distanz d in Form einergen for the sight rays 30 and 52. 32 and 54, 30 'required to the fixed distance d in the form of a
und 52' sowie 32' und 54'. so daß kleine Fehler Zeitverschiebung einzuführen — gleichzeitig be-and 52 'as well as 32' and 54 '. so that small errors introduce time shift - at the same time
— etwa auf Grund der Tatsache, daß selbst ein viel- ginnen. Die Pulsfolge 66' ist also die Differenz der- for example due to the fact that there is a lot going on. The pulse train 66 'is therefore the difference of the
flächiger Polygonspiegel nicht einen genau konstanten Digitalwerte px' — p,'. flat polygon mirror does not have an exactly constant digital value p x '- p,'.
Abstand d gewährleistet — auskompensiert werden, 60 Die Division erfolgt dadurch, daß zunächst dieDistance d guaranteed - compensated for, 60 The division is carried out by first the
wenn an Stelle der eigentlichen Meßimpulse (am Pulsfolge 60' mittels eines Pulsfrequenzvervielfachersif instead of the actual measuring pulses (on the pulse train 60 'by means of a pulse frequency multiplier
Ausgang der Detektoren 18 und 20) die synchronen 68 um einen beliebigen, aber festen Faktor hie-Output of detectors 18 and 20) the synchronous 68 by an arbitrary, but fixed factor here-
Ausgangsimpuisfolgen der Pulslichtdelektoren 44 ist der Faktor Hundert angesehen vervielfachtThe output pulse sequences of the pulsed light selectors 44 are multiplied by a factor of one hundred
weiterverarbeitet werden. Man erkennt ferner, daß wird. Der Sinn dieser Maßnahme ist. einen genaueren zwar die Dauer der Ausgangsimpulse der Detektoren 65 Wert für den gesuchten Quotienten zu erhalten, wasare further processed. You can also see that will. The point of this measure is. a more precise one although the duration of the output pulses of the detectors 65 value for the quotient sought to get what
18 und 20 von der Spiegeldrehzahl beeinflußt wird, bei der digitalen Kombination der Werte durch diese18 and 20 is influenced by the mirror speed, with the digital combination of the values by this
nicht aber die Anzahl der Impulse in den Impuls- Verschiebung des Kommas nach rechts am einfach-but not the number of pulses in the pulse shift of the comma to the right on the single
folgcrs am Ausgang der Detektoren 44 und 46, bei sten erfolgt.follows at the output of the detectors 44 and 46, at most takes place.
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Für die Quotientenbildung selbst Ist ein Digitalzähler vorgesehen mit einem Speicher für den Zaiilerwert des Bnidis und einem Speicher für den Nennerwcrt des Bruchs. Zählerltfipulsfolge (öS entstehend 100 ρ/) und Nennerimpulsfolge W entsprechend ρ:-Po) werden je in ihren Speicher eingezahlt. Danach "wird unter Steuerung durch einen !blichen Schallkreis 74 der Speicherinhalt desZähleripeichers 70 mittels des Speicherinhalts des Nenner-Ipcichcrs herausgezählt. und dieser Vorgang wird so Dft wiederholt, bis der Zählerspeicher leer ist. Die Anzahl der Wiederholungen oder Repeiitionen ergibt «atm direkt den gesuchten Quotienten, so daß der Steucrschaltkreis 74 mil einer Anzeige für die Anzahl «er Repeiitionen als Anzeige des gesuchten Meßwertes versehen werden kann. Selbstverständlich ist Cs möglich, andere Vcr\ ielfachungsfaktoren vorkuschen, um eine direkte Fichung des Endergebnisses In Maßeinheiten der zu bestimmenden Breiten ttbtiKssung vornehmen zu können.For the formation of the quotient itself a digital counter is provided with a memory for the numerical value of the Bnidis and a memory for the denominator value of the fraction. Numerator pulse sequence (öS arising 100 ρ /) and denominator pulse sequence W corresponding to ρ: -Po) are each deposited into their memory. Then, under the control of a conventional sound circuit 74, the memory content of the counter memory 70 is counted out by means of the memory content of the denominator Ipcichcrs. This process is repeated until the counter memory is empty. The number of repetitions or repetitions results directly in the sought after Quotients, so that the control circuit 74 can be provided with a display for the number of repetitions as a display of the measured value sought. Of course, it is possible to add other multiplication factors in order to make a direct calculation of the end result in units of measurement of the width to be determined to be able to.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 laßt sich vereinfachen, wenn der I'nterschied zwischen dem Sichtwinkclbogen und dem Tangens vernachlässigbar ist: die Schaltung arbeitet dann beispielsweise analog: Die l'ND-HaticrfiO und 62 entfallen, weil keine Pulsfolgen erzeugt werden, und die Bildung der Differenz/» /'. erfolgt in gleicher Weise durch das VW) Gatter 64 und das I XKIUSIV ODFR-Gatter ii6 An dessen Ausgang erscheint dann natürlich keine Pulsfolge. sondern ein einziger Impuls. An Sülle des Pulsfre(iucnz\ervielfachcrs68 kann eine Pulsdehncrschaltung eingesetzt werden, fall* dies erforderlich erscheint, oder aber der Quotient wird duckt ermittelt. Man kann beispielsweise die Pul·- dauerwerle in proportionale Glciehspanniingswcrle umsetzen und die so gewonnenen Zahler- bzw. Nenmrspannungswerte einem Quotientcnnvßwcrk zur direkten An/m-o zuführen, wobei emc I .ellung ι.Ικη weiteres möciieh ist Fbenso ist es ahn auch müulich. die Ausnangsimpulse der Gatter 60 und 66 mii.recndcincr Fte.|uenz zu zerhacken und mit den i-l.-ichcn Mitteln den Quotienten-zu bilden die in • ,.- 3 anheben sind. Ils χ ersteht sieh, daß der Im-Π..Γ-der Spiegcldreh/ahl auch in diesem Fall ausgeschaltet werden l.inn. wenn man die Zerhack ίια,.κ-η/ mil der Spicgeldichzahl synchronisiert. . Nachstehend sollen die »eometiischen N erhaltnisst I-, i der ernnduncsgemäßen Drahulickenmess.mg an Hand der Fi G. 5 erläutert werden.The circuit arrangement according to FIG. 3 can be simplified if the difference between the angle of view and the tangent is negligible: the circuit then works analogously, for example: the 1'ND-HaticrfiO and 62 are omitted because no pulse trains are generated, and the formation the difference / »/ '. takes place in the same way by the VW gate 64 and the I XKIUSIV ODFR gate ii6. Of course, no pulse train then appears at its output. but a single impulse. A pulse expander circuit can be used at the base of the pulse frequency, if this appears necessary, or the quotient is determined Supply quotient feedback for direct input, with additional settings being possible, and it is also difficult to chop the output pulses of gates 60 and 66 with recurring input and use the other means to form the quotient which are to be raised in •, .- 3. Ils χ arises see that the Im-Π..Γ-the mirror rotation / ahl can also be switched off in this case. κ-η / synchronized with the Spicgeldich number ... In the following, the "eometric values I-, i" of the standard wire gauge measurements are to be explained on the basis of Fig. 5.
Di,- optisch-ccmnclrischc Anordnung ist dieselbe ν ic bei Fi c. Ζ: in F i g. 5 si"d "'" «^ Spielflächen 10(1. 100' "angedeutet sowie die SichlMrah cn als strichpunktierte Linien. Fs ist die Dicke des Drahte. 11Π i, nassen, de, von der Menan.mlm.ng.«nen (va.iahlcn) Abstände und von der ScnkrcthUi aiii «len Drehpunkt des SichtsUahls an, Spiegel lOfl einen ,variabler!) Abs.aiul /, besitzt. Jedesmal, γ™«™ Spieuellläche unter 45 zur Rie-htum: «la .el, Mahlen zwischen D.ehpunk« und Deu-kto, 120 s el ι wird ein Stailimpuls ausgelost, wieob. ;n erläutert, d.i Mv.isaüen eine Hilfsgrimdlinic simuliertDi, - optical-ccmnclrischc arrangement is the same ν ic at Fi c. Ζ: in F i g. 5 si "d"'"« ^ playing areas 10 (1. 100'"indicated as well as the SichlMrah cn as dash-dotted lines. Fs is the thickness of the wire. 11Π i, nassen, de, von der Menan.mlm.ng.« Nen (va.iahlcn) distances and, from the angle, all pivot point of the viewpoint, mirror lOfl a, more variable!) Abs.aiul /, has. Every time, γ ™ «™ play area below 45 to the direction:" la .el, grinding between D.ehpunk "and Deu-kto, 120 s el ι a stick impulse is triggered, as above. ; n explains, di Mv.isaüen simulates an auxiliary Grimdlinic
Ausrchciul M,n diesem S.a.umpuls la sen sah aNoAusrchciul M, in this Saumpuls read aNo
die kV.nMlich.-n* Sichtwinkel *1. λ ,",V Z1 ^Vn the kV.nMlich.-n * viewing angle * 1. λ , ", VZ 1 ^ V n
i.M,Kd,er, Unter de, Voia.ssetzung. «iah ,; iM, Kd, er, Unter de, Voia.ssetzung. "Iah;
tu „s der Differcnzwiiikel ^, \ '»· ■'; <". "J y cleichdemBoGcndu-serVinkeli-i - Λι111.;^.do the difference ^, \ '»· ■';<"." J y cleichdemBoGcndu-serVinkeli-i - Λι111 .; ^.
rieben angcnomm< η vcuuti ^..■■■■ ■ .· Dicke (I des Drahtesrubbed angcnomm <η vcuuti ^ .. ■■■■ ■. · Thickness (I of the wire
oder d or d
■fit■ fit
Die Kombination dieser als ttnputsdauer vorliegender) Sichtwinkelwette lüßl sieh mit analogen Mitteln Verwirklichen, wie oben für die ßreitenmeßschalking angegeben.The combination of these as the ttnputduration) Viewing angle bet lüßl see with analog means Realize as above for the ßreitmeßschalking specified.
Man erkennt, daß für die Lttsung dieser Meßaufgabe die gleiche geometrisch-optische Anordnung Verwendbar ist wie für die Längenmessung, so daß gemäß der Erfindung für die verschiedensten Meßaufgaben ein und dieselbe Gnindanordnung in Ver-It can be seen that the same geometrical-optical arrangement is used for solving this measurement task Can be used as for length measurement, so that according to the invention for a wide variety of measuring tasks one and the same order in different
bindung mit nur geringfügig unterschiedlichen Schaltungsanordnungen einsetzbar ist.binding with only slightly different circuit arrangements can be used.
Aus den obigen Darlegungen und den Figuren erkennt man. daß das erfindungsgemäße Verfahren sich mit einer rechl einfachen, kompakt aufzubauenden Anordnung durchführen läßt und daß die benötigte Schaltungsanordnung ebenfalls keinen bc sonderen Aufwand erforderlich macht. Die Gesamtanordnung ist daher vielseitig einsetzbar, insbesondere in solchen Fällen, wo es erwünscht ist. die MeßFrom the above statements and the figures one can see. that the inventive method with a really simple, compact to set up Can perform arrangement and that the required circuitry also no bc makes special effort necessary. The overall arrangement is therefore versatile, in particular in those cases where it is desired. the mess
a5 anordnung gegen rauhe Umgebungsbedingungen zu schützen, z. B. in Walzwerken. Drahtziehereien, in der Textil- und Papierindustrie.a5 arrangement against harsh environmental conditions protect, e.g. B. in rolling mills. Wire drawing mills, in the textile and paper industry.
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