DE4344767A1 - Dimension measuring device for rotationally symmetrical objects - Google Patents
Dimension measuring device for rotationally symmetrical objectsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur dimensionellen Vermessung von rotationssymmetrischen, ringförmigen Meßobjekten, insbesondere von Dichtungsringen.The invention relates to a device and a method for the dimensional measurement of rotationally symmetrical, ring-shaped measuring objects, in particular of sealing rings.
Dichtungsringe aus Polymeren, wie Gummi oder Elastomeren, eignen sich wegen ihrer elastischen Konsistenz nicht für eine mechanisch abtastende Vermessung mittels eines Meßschiebers oder einer Meßschraube, da die ausgeübte Meßkraft zu einer Verformung des Meßobjektes und damit zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen würde.Sealing rings made of polymers such as rubber or elastomers are suitable because of their elastic consistency not for a mechanical scanning measurement using a Vernier caliper or a micrometer, since the measuring force exerted on a deformation of the Measurement object and thus lead to a falsification of the measurement result.
Die zu erfassenden Meßgrößen sind dabei zum Beispiel der Innen- bzw. der Außendurchmesser, die Schnurstärke, d. h. der Querschnittsdurchmesser, gegebenenfalls aber auch Versatz, d. h. die Verschiebung des oberen Teiles der Querschnittsfläche zum unteren Teil der Querschnittsfläche, Formabweichung, d. h. Auftreten von unterschiedlichen Querschnittsradien der beiden Ringhälften, sowie der Austrieb, e. g. Grat und Wulst, des Meßobjektes, d. h. Auftreten von Materialüberschüssen am Rand der Querschnittsfläche zwischen Oberteil und Unterteil des Meßobjektes.The measured variables to be recorded are, for example, the inside or the Outer diameter, the cord thickness, d. H. the cross-sectional diameter, if necessary also offset, d. H. the displacement of the upper part of the cross-sectional area to the lower part the cross-sectional area, shape deviation, d. H. Occurrence of different Cross-sectional radii of the two ring halves, as well as the shoot, e. G. Ridge and bulge, des Target, d. H. Occurrence of excess material at the edge of the cross-sectional area between the upper and lower part of the test object.
Derartige Messungen werden derzeit mittels sogenannter Meß- bzw. Profilprojektoren durchgeführt, bei denen die Innen- und Außenkontur des Meßobjektes optisch abgetastet und vom Prüfpersonal anhand visuellen Erfassens der Projektion des Innen- und Außendurchmessers an mehreren Punkten des Meßobjektes ermittelt wird. Eine statistische Verrechnung der Meßergebnisse liefern die zu erfassenden Meßgrößen. Da jedoch das Abtasten der Kanten des Meßobjektes sowie das visuelle Erfassen der Projektion der Konturen des Meßobjektes nach subjektiven Kriterien des Prüfpersonals erfolgt und damit einer starken Anwenderstreuung unterworfen ist, sind die ermittelten Meßgrößen mit einem relativ hohen Fehler behaftet. Eine weitere Fehlermöglichkeit besteht in der statistischen Verrechnung bzw. Auswertung der Meßergebnisse, da die visuell erfaßten Meßergebnisse zur Verrechnung bzw. zur Auswertung einem Rechner eingegeben werden müssen.Such measurements are currently carried out using so-called measurement or profile projectors carried out, in which the inner and outer contour of the measurement object are optically scanned and by the inspection staff on the basis of visual detection of the projection of the interior and Outside diameter is determined at several points on the measurement object. A statistical The measured variables to be recorded provide the calculation of the measurement results. However, since that Scanning of the edges of the measurement object and the visual detection of the projection of the contours of the test object takes place according to subjective criteria of the test personnel and thus a strong one Subject to user scattering, the measured variables are relatively high Flawed. Another possibility of error is the statistical calculation or Evaluation of the measurement results, since the visually recorded measurement results for calculation or a computer must be entered for evaluation.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Vermessung von rotationssymmetrischen, ringförmigen Meßobjekten zu schaffen, mit welcher bzw. mit welchem der Meßfehler minimiert wird, und die o.g. Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.The object of the invention is a device or a method for measuring to create rotationally symmetrical, ring-shaped measuring objects, with which or with which the measurement error is minimized, and the above Disadvantages of the prior art be avoided.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale.The object is achieved according to the invention by the in the independent claims specified characteristics.
Demgemäß ist eine Vorrichtung zur dimensionellen Vermessung von rotationssymmetrischen, ringförmigen Meßobjekten, insbesondere von Dichtungsringen, vorgesehen mit einem Drehzylinder zur Aufnahme des Meßobjektes, einer Antriebseinrichtung zum Bewegen des Drehzylinders um seine Drehachse, einer Winkelbestimmungseinrichtung zum Erfassen der momentanen Winkelposition des Drehzylinders, einer optoelektronischen Abtasteinrichtung, welche die Konturen von linienförmigen Teilbereichen bzw. Sektoren des Meßobjektes aufeinanderfolgend erfaßt, einem Rechner, der die Konturen der linienförmigen Teilbereiche bzw. Sektoren des Meßobjektes den jeweiligen Winkelpositionen des Drehzylinders zuordnet und daraus Daten entsprechend der Dimensionen des Meßobjektes erstellt, und einer Ausgabeeinrichtung der von dem Rechner erstellten Daten.Accordingly, a device for the dimensional measurement of rotationally symmetrical, ring-shaped measurement objects, in particular of sealing rings, provided with a Rotary cylinder for receiving the measurement object, a drive device for moving the Rotary cylinder about its axis of rotation, an angle determining device for detecting the instantaneous angular position of the rotary cylinder, an optoelectronic scanning device, which the contours of line-shaped sections or sectors of the measurement object sequentially acquired, a computer that the contours of the linear sections or sectors of the measurement object are assigned to the respective angular positions of the rotary cylinder and from this data is created according to the dimensions of the measurement object, and one Output device for the data created by the computer.
Des weiteren ist ein Verfahren zur dimensionellen Vermessung von rotationssymmetrischen, ringförmigen Meßobjekten, insbesondere von Dichtungsringen, vorgesehen mit den Schritten Erfassen der Kontur eines linienförmigen Teilbereiches bzw. eines Sektors des von einem Drehzylinder gehaltenen Meßobjektes mittels einer optoelektronischen Abtasteinrichtung, Erfassen der Konturen weiterer linienförmiger Teilbereiche bzw. Sektoren des Meßobjektes nach Drehung des Drehzylinders um jeweils einen vorherbestimmten Winkel bis zur Vollendung einer 360°-Drehung des Drehzylinders, Erzeugen einer Zuordnung zwischen den Konturen der erfaßten linienförmigen Teilbereiche bzw. Sektoren des Meßobjektes und Eckpunkten eines Polyeders, Bestimmen des Umfangs des Polyeders, Bestimmen der Dimensionen des Meßobjektes und Anzeigen der Dimensionen des Meßobjektes.Furthermore, a method for the dimensional measurement of rotationally symmetrical, ring-shaped measurement objects, in particular of sealing rings, provided with the steps Detecting the contour of a linear partial area or a sector of one Measuring object held by means of an optoelectronic scanning device, Detection of the contours of further linear partial areas or sectors of the measurement object after rotating the rotary cylinder by a predetermined angle up to Completing a 360 ° rotation of the rotary cylinder, creating an association between the Contours of the detected linear partial areas or sectors of the measurement object and Corner points of a polyhedron, determining the circumference of the polyhedron, determining the Dimensions of the measurement object and display of the dimensions of the measurement object.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments of the invention result from the subclaims.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Abb. 1.Further details, aspects and advantages of the present invention result from the following description with reference to FIG. 1.
Abb. 1 stellt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Fig. 1 shows a schematic representation of the device according to the invention.
Gemäß der schematischen Darstellung umfaßt die Vorrichtung eine Kamera 1 und eine Beleuchtungsquelle 9, welche zusammen eine optoelektronische Abtasteinrichtung mit einer gemeinsamen optischen Achse bilden. Die Kamera 1 und die Beleuchtungsquelle 9 sind zueinander längs der optischen Achse unbeweglich angeordnet. Die Kamera 1 und die Beleuchtungsquelle 9 können jedoch auch längs der optischen Achse beweglich zueinander angeordnet sein. Die Beleuchtungsquelle wird durch eine Halogenlampe mit Kollimatoroptik gebildet, welche eng gebündeltes Licht abstrahlt. Als Kamera 1 wird vorzugsweise eine CCD- Zeilenkamera verwendet, deren Signale einem (nicht gezeigten) Rechner zugeführt werden.According to the schematic representation, the device comprises a camera 1 and an illumination source 9 , which together form an optoelectronic scanning device with a common optical axis. The camera 1 and the illumination source 9 are arranged immovably to one another along the optical axis. However, the camera 1 and the illumination source 9 can also be arranged to be movable relative to one another along the optical axis. The lighting source is formed by a halogen lamp with collimator optics, which emits narrowly focused light. A CCD line camera is preferably used as camera 1 , the signals of which are fed to a computer (not shown).
In dem Strahlengang zwischen der Beleuchtungsquelle 9 und der Kamera 1 ist ein für das Licht der Beleuchtungsquelle 9 durchlässiger Drehzylinder 2, welcher an einer Stirnseite eine Glasplatte 3 aufweist, angeordnet. Die Drehachse des Drehzylinders 2 ist parallel zu der optischen Achse der Abtasteinrichtung ausgerichtet. Die Drehachse des Drehzylinders 2 und die optische Achse der Abtasteinrichtung sind in einem bestimmten Abstand zueinander versetzt. Der Drehzylinder 2 ist in Richtung seiner Drehachse, d. h. in Richtung auf die Kamera 1 bzw. auf die Beleuchtungsquelle 9 zu unbeweglich, in Richtung senkrecht dazu beweglich angeordnet.Arranged in the beam path between the illumination source 9 and the camera 1 is a rotating cylinder 2 which is permeable to the light from the illumination source 9 and which has a glass plate 3 on one end face. The axis of rotation of the rotary cylinder 2 is aligned parallel to the optical axis of the scanning device. The axis of rotation of the rotary cylinder 2 and the optical axis of the scanning device are offset from one another at a certain distance. The rotary cylinder 2 is arranged to be immovable in the direction of its axis of rotation, ie in the direction of the camera 1 or the illumination source 9 , and is movable in the direction perpendicular to it.
Es ist auch möglich, daß die Beleuchtungseinrichtung (9) und die Kameraeinrichtung (1) zu dem Drehzylinder (2) senkrecht zur optischen Achse verschieblich oder unverschieblich zueinander angeordnet sind.It is also possible for the illumination device ( 9 ) and the camera device ( 1 ) to be arranged so as to be displaceable or immovable relative to the rotary cylinder ( 2 ) perpendicular to the optical axis.
Auf einer Stirnseite des Drehzylinders 3 ist eine Schaltnocke 6 exzentrisch angeordnet. Ein Schalter 7 wird von der Vorrichtung derart gehalten, daß er von der Schaltnocke 6 betätigt werden kann.A switching cam 6 is arranged eccentrically on one end of the rotary cylinder 3 . A switch 7 is held by the device in such a way that it can be actuated by the switching cam 6 .
Ein Antriebsmotor 5 ist derart vorgesehen, daß er über einen Zahn- oder Flachriemen 4 den Drehzylinder 2 und einen Winkelkodierer 8 antreibt. A drive motor 5 is provided in such a way that it drives the rotary cylinder 2 and an angle encoder 8 via a toothed or flat belt 4 .
Der Winkelkodierer 8 erzeugt Zählimpulse, die über eine (nicht gezeigte) Torschaltung dem (nicht gezeigten) Rechner zugeführt werden. Die Torschaltung ist mit dem Schalter 7 gekoppelt.The angle encoder 8 generates counting pulses which are fed to the computer (not shown) via a gate circuit (not shown). The gate circuit is coupled to the switch 7 .
Eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung 1, 9 eine Beleuchtungseinrichtung 9 und eine Kameraeinrichtung 1 aufweist, welche eine gemeinsame optischen Achse bilden, der Drehzylinder 2 im Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinrichtung 9 und der Kameraeinrichtung 1 angeordnet ist, die Drehachse des Drehzylinders zur optischen Achse parallel ausgerichtet und von ihr beabstandet ist und der Drehzylinder 2 für das von der Beleuchtungseinrichtung 9 abgestrahlte Licht durchlässig ist.A particular embodiment of the device according to the invention is characterized in that the scanning device 1, 9 an illumination device 9 and a camera apparatus 1 has, which form a common optical axis, the rotary cylinder 2 in the beam path between the illuminating device 9 and the camera device 1 is arranged, the axis of rotation of the rotary cylinder is aligned parallel to and spaced from the optical axis and the rotary cylinder 2 is transparent to the light emitted by the lighting device 9 .
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung 9, vorzugsweise eine Halogenlampe mit Kollimatoroptik, derart gestaltet ist, daß sie eng gebündeltes Licht abstrahlt. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß die Kameraeinrichtung 1 eine Zeilenkamera, insbesondere eine CCD-Zeilenkamera, ist. Noch vorteilhafter ist die Vorrichtung, wenn die Antriebseinrichtung 4, 5 einen Antriebsmotor 5 aufweist, welcher über einen Zahn- oder Flachriemen 4, Kettenriemen oder Getriebe einen Drehzylinder 2 antreibt. Überaus vorteilhaft ist es, daß die Winkelbestimmungseinrichtung 6, 7, 8 einen Winkelkodierer 8 aufweist, welcher an den Drehzylinder 2 bzw. an den Zahn-, Flachriemen, Kettenriemen oder Getriebe gekoppelt ist und Zählimpulse erzeugt, die dem Rechner zugeführt werden.Another embodiment is characterized in that the lighting device 9 , preferably a halogen lamp with collimator optics, is designed in such a way that it emits narrowly concentrated light. It is particularly advantageous that the camera device 1 is a line camera, in particular a CCD line camera. The device is even more advantageous if the drive device 4 , 5 has a drive motor 5 which drives a rotary cylinder 2 via a toothed or flat belt 4 , chain belt or gear. It is extremely advantageous that the angle determination device 6 , 7 , 8 has an angle encoder 8 which is coupled to the rotary cylinder 2 or to the toothed belt, flat belt, chain belt or transmission and generates counting pulses which are fed to the computer.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in einer zusätzlichen Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbestimmungseinrichtung 6, 7, 8 eine Einrichtung zum Erfassen einer 360°-Drehung des Drehzylinders 2 aufweist. Zusätzlich ist eine Vorrichtung bevorzugt, welche sich dadurch auszeichnet, daß die Einrichtung zum Erfassen einer 360°-Drehung des Drehzylinders 2 eine Schaltnocke 6 aufweist, welche auf einer Stirnseite des Drehzylinders 2 exzentrisch angeordnet ist, einen Schalter oder Präzisionsschalter 7, welcher derart angeordnet ist, daß er von der Schaltnocke 6 betätigt wird, und eine Torschaltung, welche innerhalb zweier aufeinanderfolgender Betätigungen des Schalters 7 die von dem Winkelkodierer 8 erzeugten Zählimpulse dem Rechner weiterleitet. In an additional embodiment, the device according to the invention is characterized in that the angle determination device 6 , 7 , 8 has a device for detecting a 360 ° rotation of the rotary cylinder 2 . In addition, a device is preferred, which is characterized in that the device for detecting a 360 ° rotation of the rotary cylinder 2 has a switching cam 6 , which is arranged eccentrically on an end face of the rotary cylinder 2 , a switch or precision switch 7 , which is arranged in this way that it is operated by the switching cam 6 , and a gate circuit which forwards the counting pulses generated by the angle encoder 8 to the computer within two successive operations of the switch 7 .
Darüberhinaus kann die Beleuchtungseinrichtung 9, der Drehzylinder 2 und die Kameraeinrichtung 1 längs der optischen Achse unverschieblich oder auch verschieblich zueinander angeordnet sein. Gleichfalls kann die Beleuchtungseinrichtung 9 und die Kameraeinrichtung 1 zu dem Drehzylinder 2 senkrecht zur optischen Achse verschieblich oder unverschieblich zueinander angeordnet sein. In einer überaus vorteilhaften Ausführungsform kann der Drehzylinder 2 auf einer Stirnseite eine Glasplatte 3 zur Aufnahme des Meßkörpers aufweisen, die für das von der Beleuchtungseinrichtung 9 abgestrahlte Licht durchlässig ist.In addition, the lighting device 9 , the rotary cylinder 2 and the camera device 1 can be arranged to be immovable or also displaceable relative to one another along the optical axis. Likewise, the lighting device 9 and the camera device 1 can be arranged so as to be displaceable or immovable relative to the rotary cylinder 2 perpendicular to the optical axis. In a very advantageous embodiment, the rotary cylinder 2 can have a glass plate 3 on one end face for receiving the measuring body, which is transparent to the light emitted by the lighting device 9 .
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Drehzylinder 2 in Richtung seiner Drehachse unbeweglich, in Richtung senkrecht dazu beweglich angeordnet.In a further embodiment of the device according to the invention, the rotary cylinder 2 is arranged to be immovable in the direction of its axis of rotation and movable in the direction perpendicular thereto.
Schließlich ist noch eine (nicht gezeigte) Ausgabeeinrichtung vorgesehen, welche mit dem Rechner gekoppelt ist.Finally, an output device (not shown) is provided, which is connected to the Calculator is coupled.
Die Erfindung stellt eine gelungene Kombination von mechanischen und optoelektronischen Komponenten und Verfahren dar und gewährleistet überraschenderweise die Erfassung der beispielsweise Innen- und Außenkontur der Meßobjekte mit hoher Geschwindigkeit und Reproduzierbarkeit im Gegensatz zum Stand der Technik. Sie ermöglicht mit Hilfe der numerischen Mathematik eine schnelle Auswertung der Daten. Der Zeitbedarf für eine derartige Auswertung beträgt im Vergleich zum Stand der Technik nur einen Bruchteil der benötigten Zeit des herkömmlichen Verfahrens, nämlich nur einige Sekunden.The invention represents a successful combination of mechanical and optoelectronic Components and methods and surprisingly ensures the detection of for example, the inner and outer contour of the test objects at high speed and Reproducibility in contrast to the state of the art. With the help of numerical mathematics a quick evaluation of the data. The time required for one Such an evaluation is only a fraction of the compared to the prior art required time of the conventional method, namely only a few seconds.
Weiterhin ermöglicht die Erfindung, daß aufwendige Rechenoperationen, wie zum Beispiel die Spline-Interpolation bei der Bestimmung des Linienintegrals entfallen können, wie sie üblicherweise erforderlich waren, so daß eine schnellere Berechnung der Meßergebnisse ermöglicht wird, da bisher zur Gratberechnung diejenigen Konturpunkte, die nicht auf dem Grat lagen, mit Hilfe des Spline-Verfahrens interpoliert wurden, wobei rechnerisch eine gratfreie Kontur simuliert wurde.Furthermore, the invention enables complex arithmetic operations, such as the Spline interpolation in determining the line integral can be omitted as they are were usually required so that a faster calculation of the measurement results is made possible, since previously those contour points that are not on the Burrs were interpolated using the spline method, whereby one arithmetically burr-free contour was simulated.
Im folgenden wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. The following is the operation of the device according to the invention and the inventive Procedure explained.
Ein rotationssymmetrisches, ringförmiges Meßobjekt 10 wird, insbesondere zentrisch, von dem Drehzylinder 2 und der darüber befindlichen Glasplatte 3 gehalten. Ein Sektor des Meßobjektes 10 befindet sich in dem Abtastbereich der durch die Beleuchtungsquelle 9 und die Kamera 1 gebildeten Abtasteinrichtung. Der Sektor wird eindimensional abgetastet und entsprechend mit der Kamera abgebildet, wodurch die Kontur des Meßobjektes 10 in einem linienförmigen Teilbereich erfaßt wird. Die Abtastung durch die Kamera 1 erfolgt radial in Bezug auf den Drehzylinder bzw. das Meßobjekt, d. h. in Richtung vom Außendurchmesser hin zum Innendurchmesser des Meßobjektes 10 oder umgekehrt. Das Meßfeld wird durch das Bezugszeichen 11 dargestellt. Das Abbild der Kontur des Meßobjektes 10 dieses Teilbereiches wird dem Rechner mittels entsprechender Signale zugeführt.A rotationally symmetrical, ring-shaped measurement object 10 is held, in particular centrally, by the rotating cylinder 2 and the glass plate 3 located above it. A sector of the measurement object 10 is located in the scanning area of the scanning device formed by the illumination source 9 and the camera 1 . The sector is scanned one-dimensionally and imaged accordingly with the camera, as a result of which the contour of the measurement object 10 is detected in a linear partial area. The scanning by the camera 1 takes place radially with respect to the rotary cylinder or the measurement object, ie in the direction from the outside diameter to the inside diameter of the measurement object 10 or vice versa. The measuring field is represented by reference number 11 . The image of the contour of the measurement object 10 of this partial area is fed to the computer by means of appropriate signals.
Nach Drehung des Drehzylinders 2 um einen vorherbestimmten, einstellbaren Winkel wird erneut ein Sektor des Meßobjektes 10 eindimensional abgetastet und das Abbild der Kontur eines anderen Teilbereiches des Meßobjektes dem Rechner zugeführt.After rotation of the rotating cylinder 2 by a predetermined, adjustable angle, a sector of the measurement object 10 is again scanned one-dimensionally and the image of the contour of another sub-area of the measurement object is fed to the computer.
Ein erstes Betätigen des Schalters 7 durch die Schaltnocke 6 bewirkt, daß die Torschaltung freigegeben wird. Ab diesem Zeitpunkt werden die von dem Winkelkodierer erzeugten Zählimpulse dem Rechner zugeführt. Ein darauffolgendes Betätigen des Schalter 7 durch die Schaltnocke 6 nach einer 360°-Drehung des Drehzylinders bewirkt, daß die Torschaltung gesperrt wird und somit die vom Winkelkodierer erzeugten Impulse dem Rechner nicht mehr zugeführt werden.A first actuation of the switch 7 by the switching cam 6 causes the gate circuit to be released. From this point in time, the counting pulses generated by the angle encoder are fed to the computer. Subsequent actuation of the switch 7 by the switching cam 6 after a 360 ° rotation of the rotary cylinder has the effect that the gate circuit is blocked and thus the pulses generated by the angle encoder are no longer fed to the computer.
Der Zähler erhält damit Zählimpulse, die exakt während einer 360 Grad Drehung angefallen sind. Auf diese Weise kommen Ungenauigkeiten im Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Drehzylinder, z. B. durch Schlupf oder Schwankungen oder Dehnung des Materials im Antriebsriemen, nicht zur Auswirkung.The counter thus receives counting impulses that occur exactly during a 360 degree rotation are. In this way there are inaccuracies in the gear ratio between the motor and rotating cylinders, e.g. B. by slippage or fluctuations or expansion of the material in the Drive belt, not for impact.
Der Winkelkodierer 8 erzeugt Zählimpulse entsprechend der jeweiligen Position des Drehzylinders 2.The angle encoder 8 generates counting pulses corresponding to the respective position of the rotary cylinder 2 .
Der Rechner empfängt die Signale der Kamera, die jeweils der Kontur eines Teilbereiches des Meßobjektes entsprechen. Zur Auswertung der Meßergebnisse wählt der Rechner die Koordinaten der erfaßten Randpunkte der Kontur, zumindest jedoch die Koordinate eines Randpunktes entsprechend dem Außen- und/oder Innendurchmesser des ringförmigen Meßobjektes aus. Soll der Rechner lediglich den Außen- oder den Innendurchmesser bestimmen, genügt die Auswahl eines Randpunktes. Zur Bestimmung des Querschnittsdurchmessers sowie des Versatzes, der Formabweichung, des Austriebes, e.g. Grat oder Wulst; ist es nötig, die Koordinaten beider Randpunkte zu berücksichtigen.The computer receives the signals from the camera, each of the contour of a portion of the Correspond to the test object. The computer selects the to evaluate the measurement results Coordinates of the detected edge points of the contour, but at least the coordinate of one Edge point corresponding to the outer and / or inner diameter of the annular Target. Should the calculator only have the outside or inside diameter the selection of a boundary point is sufficient. To determine the Cross-sectional diameter as well as the offset, the shape deviation, the shoot, e.g. Ridge or bulge; it is necessary to consider the coordinates of both boundary points.
Des weiteren empfängt der Rechner während der 360°-Drehung des Drehzylinders 2 Signale des Winkelkodierers 8, welche der jeweiligen Winkelposition des Drehzylinders 2 entsprechen.Furthermore, during the 360 ° rotation of the rotary cylinder 2 , the computer receives signals from the angle encoder 8 which correspond to the respective angular position of the rotary cylinder 2 .
Unmittelbar nach dem Auswählen der Koordinaten entsprechend einem Randpunkt bzw. der zwei Randpunkte der Kontur des jeweiligen Teilbereiches des Meßobjektes ordnet der Rechner die Koordinaten der jeweiligen Winkelposition des Drehzylinders 2 und damit auch der jeweiligen Winkelposition des Meßobjektes 10 zu. Die Zuordnung wird für jeden erfaßten Teilbereich des Meßobjektes durchgeführt.Immediately after selecting the coordinates corresponding to an edge point or the two edge points of the contour of the respective partial area of the measurement object, the computer assigns the coordinates to the respective angular position of the rotary cylinder 2 and thus also to the respective angular position of the measurement object 10 . The assignment is carried out for each sub-area of the measurement object.
Nach Bestimmung und Zuordnung der Randpunkte aller abgetasteten Teilbereiche des Meßobjektes besitzt der Rechner, der mit einer geeigneten Speichereinrichtung zur Speicherung eines Ablaufprogrammes und der erfaßten Meßdaten sowie deren Umwandlung gekoppelt ist, den Zugriff auf die Koordinaten eines Polyeders, welches in Abhängigkeit der Zahl der erfaßten Teilbereiche beliebig der Kontur des Meßobjektes angenähert ist. Die Koordinaten sind vorzugsweise in einem polaren Koordinaten-System erfaßt.After determining and assigning the boundary points of all scanned partial areas of the The computer has a test object, which is equipped with a suitable memory device Storage of a sequence program and the recorded measurement data and their conversion coupled, access to the coordinates of a polyhedron, which is dependent on the The number of the detected partial areas approximates the contour of the measurement object. The Coordinates are preferably recorded in a polar coordinate system.
Aus den Koordinaten des Polyeders bestimmt der Rechner nach bekannten Rechenverfahren, vorzugsweise denen der numerischen Integration, die Umfangslänge der Außen- bzw. Innenkontur sowie deren Durchmesser mittels Division der entsprechenden Umfangslänge durch die Kreiszahl π, den Außen- bzw. den Innendurchmesser und gegebenenfalls den Querschnittsdurchmesser sowie den Versatz, die Formabweichung, den Grat oder den Wulst des Meßobjektes.From the coordinates of the polyhedron, the computer uses known calculation methods to determine preferably those of numerical integration, the circumferential length of the outer or Inner contour and its diameter by dividing the corresponding circumferential length by the number of circles π, the outside or inside diameter and, if applicable, the Cross-sectional diameter as well as the offset, the shape deviation, the burr or the bead of the measurement object.
Die berechneten Größen werden von dem Rechner einer Anzeigeeinrichtung zugeführt und angezeigt. The calculated quantities are fed from the computer to a display device and displayed.
Die Auswertung der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfaßten Randpunkte des Meßobjektes kann somit mittels numerischer Mathematik erfolgen. Dabei wird der Innendurchmesser der rotationssymmetrischen Meßobjekte mittels des Linienintegrals der Innenkontur in einem polaren Koordinatensystem bestimmt. Jedoch lassen sich die zugrundeliegenden Prinzipien ebenfalls auf die Berechnung der z. B. Außenkontur übertragen. Das Linienintegral entspricht der Umfangslänge der Innenkontur. Zur numerischen Lösung der Aufgabe soll der Innenkontur ein Vieleck einbeschrieben werden, welches hinreichend genau die exakte Lösung angibt. Zur rechentechnischen Realisierung dieses Vieleckes ist es notwendig, daß der Ursprung des zu verwendenden, polaren Koordinatensystems innerhalb des Meßobjektes liegt. Die Eckpunkte dieses Vielecks entsprechen dann den Abständen zum Ursprung, die Länge der Geradenstücke des Vielecks der Winkelschrittweite dieser Figur im polaren Koordinatensystem.The evaluation of the edge points of the device detected by the device according to the invention The object to be measured can thus be carried out using numerical mathematics. The Inner diameter of the rotationally symmetrical measuring objects by means of the line integral of the Inner contour determined in a polar coordinate system. However, the underlying principles also on the calculation of z. B. Transfer outer contour. The line integral corresponds to the circumferential length of the inner contour. For the numerical solution of the The task is to inscribe a polygon in the inner contour, which is sufficiently precise gives the exact solution. It is for the computational implementation of this polygon necessary that the origin of the polar coordinate system to be used within the Target lies. The corner points of this polygon then correspond to the distances to Origin, the length of the line segments of the polygon, the angular step size of this figure in polar coordinate system.
Die Beleuchtungseinrichtung 9 und die Kameraeinrichtung 1 zu dem Drehzylinder 2 sind senkrecht zur optischen Achse verschieblich zueinander angeordnet. Dabei ist es möglich, die Kameraeinrichtung 1 zusammen mit der Beleuchtungseinrichtung 9 so zu positionieren, daß bei Prüfung von unterschiedlich großen Meßobjekten, wie O-Ringe mit unterschiedlichem Durchmesser oder verschiedener Schnurstärke, die Beleuchtungs- und die Kameraeinrichtung nur senkrecht zur optischen Achse zu verschieben sind. Der Meßbereich für verschieden große Dichtungsringe kann somit variiert werden, wobei das Meßfeld 11 der Kameraeinrichtung, welches durch die aktive Länge des Zeilensensors sowie den Abbildungsmaßstab des abzubildenden Objektives gegeben ist, bez. seines Durchmessers nicht verändert wird. Somit bleibt die Auflösung der Zeilenkamera und folglich die Auflösungs- und Prüfbedingungen konstant, da sich bei einer Veränderung des Abstandes der optischen Achse zur Drehachse des Drehzylinders an der optischen Abbildung nichts ändert; was gerade bei der Verwendung der Vorrichtung zur Prüfung von hochbelastbaren, torusförmigen Dichtungsarten erforderlich ist, da der Einsatz diese höchst paßgenauen Dichtungsarten in hochsensiblen Vorrichtungen und Sicherheitsanwendungen, z. B. in medizinischen Dialysefiltern zur Blutwäsche oder Bremssystemen der KFZ-Industrie, keine Abweichungen von der Norm erlaubt.The lighting device 9 and the camera device 1 for the rotary cylinder 2 are arranged such that they can be moved relative to one another perpendicular to the optical axis. It is possible to position the camera device 1 together with the lighting device 9 in such a way that when testing objects of different sizes, such as O-rings with different diameters or different cord thicknesses, the lighting and camera devices can only be moved perpendicular to the optical axis . The measuring range for sealing rings of different sizes can thus be varied, the measuring field 11 of the camera device, which is given by the active length of the line sensor and the imaging scale of the lens to be imaged, respectively. its diameter is not changed. The resolution of the line scan camera and consequently the resolution and test conditions thus remain constant, since nothing changes in the optical image when the distance between the optical axis and the axis of rotation of the rotary cylinder changes; which is especially necessary when using the device for testing heavy-duty, toroidal seal types, since the use of these highly precise seal types in highly sensitive devices and security applications, e.g. B. in medical dialysis filters for blood washing or braking systems of the automotive industry, no deviations from the norm allowed.
Da das Meßobjekt zentriert auf dem Drehzylinder 2 gehalten wird und die Kontur des Meßobjektes an der Abtasteinrichtung vorbeigeführt wird, kann der Querschnitt der Abtasteinrichtung sehr niedrig gehalten werden. Der Querschnitt der Abtasteinrichtung bzw. das Meßfeld der Kamera 1 sollte etwas größer als der Querschnittsdurchmesser des Meßkörpers sein, um die Zentrierungsungenauigkeit des Meßkörpers auf dem Drehzylinder 2 auszugleichen; der Querschnitt der Abtasteinrichtung bzw. das Meßfeld der Kamera 1 kann erheblich kleiner als der Außendurchmesser des Meßobjektes sein.Since the measurement object is held centered on the rotary cylinder 2 and the contour of the measurement object is guided past the scanning device, the cross section of the scanning device can be kept very low. The cross-section of the scanning device or the measuring field of the camera 1 should be somewhat larger than the cross-sectional diameter of the measuring body in order to compensate for the centering inaccuracy of the measuring body on the rotary cylinder 2 ; the cross section of the scanning device or the measuring field of the camera 1 can be considerably smaller than the outside diameter of the measurement object.
Zur Vermessung von Meßobjekten mit unterschiedlichen Außen- bzw. Innendurchmessern muß lediglich die Abtasteinrichtung senkrecht zur optischen Achse entsprechend dem Außen- bzw. Innendurchmesser des jeweiligen Meßobjektes, insbesondere mechanisch, einjustiert werden.For measuring objects with different outside and inside diameters the scanning device only has to be perpendicular to the optical axis in accordance with the external or the inner diameter of the respective measurement object, in particular mechanically become.
Es besteht jedoch keine Notwendigkeit, den Querschnitt bzw. das Meßfeld der optischen Abtastvorrichtung zu verändern.However, there is no need to cross-section or measure the optical field To change the scanning device.
Die Meßgenauigkeit bzw. der Meßfehler ist unabhängig von der absoluten Größe des Meßobjektes. Die Kalibrierung der Meßvorrichtung kann mittels verschieden großer Kalibrierringe, deren Innendurchmesser mittels konventioneller Methoden zu bestimmen ist, erfolgen.The measurement accuracy or the measurement error is independent of the absolute size of the Target. The calibration of the measuring device can be of different sizes Calibration rings, the inside diameter of which can be determined using conventional methods, respectively.
Meßobjekte können torusförmige Dichtungsarten, wie O-Ringe, z. B. Lippendichtringe und Profildichtungen, sein.DUTs can be toroidal seals, such as O-rings, e.g. B. lip seals and Profile seals.
Claims (16)
einem Drehzylinder (2) zur Aufnahme des Meßobjektes,
einer Antriebseinrichtung (4, 5) zum Bewegen des Drehzylinders (2) um seine Drehachse,
einer Winkelbestimmungseinrichtung (6, 7, 8) zum Erfassen der momentanen Winkelposition des Drehzylinders (2),
einer optoelektronischen Abtasteinrichtung (1, 9), welche die Konturen von linienförmigen Teilbereichen bzw. Sektoren des Meßobjektes aufeinanderfolgend erfaßt,
einem Rechner, der die Konturen der linienförmigen Teilbereiche bzw. Sektoren des Meßobjektes den jeweiligen Winkelpositionen des Drehzylinders (2) zuordnet und daraus Daten entsprechend der Dimensionen des Meßobjektes erstellt, und
einer Ausgabeeinrichtung der von dem Rechner erstellten Daten.1. Device for the dimensional measurement of rotationally symmetrical, ring-shaped measurement objects, in particular of sealing rings, with
a rotating cylinder ( 2 ) for receiving the measurement object,
a drive device ( 4 , 5 ) for moving the rotary cylinder ( 2 ) about its axis of rotation,
an angle determination device ( 6 , 7 , 8 ) for detecting the instantaneous angular position of the rotary cylinder ( 2 ),
an optoelectronic scanning device ( 1 , 9 ) which detects the contours of line-shaped partial areas or sectors of the measurement object in succession,
a computer which assigns the contours of the line-shaped partial areas or sectors of the measurement object to the respective angular positions of the rotary cylinder ( 2 ) and uses them to produce data corresponding to the dimensions of the measurement object, and
an output device for the data created by the computer.
die Abtasteinrichtung (1, 9) eine Beleuchtungseinrichtung (9) und eine Kameraeinrichtung (1) aufweist, welche eine gemeinsame optischen Achse bilden,
der Drehzylinder (2) im Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinrichtung (9) und der Kameraeinrichtung (1) angeordnet ist, die Drehachse des Drehzylinders zur optischen Achse parallel ausgerichtet und von ihr beabstandet ist und der Drehzylinder (2) für das von der Beleuchtungseinrichtung (9) abgestrahlte Licht durchlässig ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that
having sampling means (1, 9) has a lighting device (9) and a camera means (1) which form a common optical axis,
the rotating cylinder ( 2 ) is arranged in the beam path between the lighting device ( 9 ) and the camera device ( 1 ), the axis of rotation of the rotating cylinder is aligned parallel to and spaced from the optical axis, and the rotating cylinder ( 2 ) for that of the lighting device ( 9 ) radiated light is permeable.
Erfassen der Kontur eines linienförmigen Teilbereiches bzw. eines Sektors des von einem Drehzylinder (2) gehaltenen Meßobjektes mittels einer optoelektronischen Ab tasteinrichtung (1, 9),
Erfassen der Konturen weiterer linienförmiger Teilbereiche bzw. Sektoren des Meßob jektes nach Drehung des Drehzylinders (2) um jeweils einen vorherbestimmten Winkel bis zur Vollendung einer 360°-Drehung des Drehzylinders,
Erzeugen einer Zuordnung zwischen den Konturen der erfaßten linienförmigen Teilbereiche bzw. Sektoren des Meßobjektes und Eckpunkten eines Polyeders,
Bestimmen des Umfangs des Polyeders,
Bestimmen der Dimensionen des Meßobjektes und
Anzeigen der Dimensionen des Meßobjektes.15. A method for the dimensional measurement of rotationally symmetrical, ring-shaped measurement objects, in particular sealing rings, with the steps
Detecting the contour of a linear partial area or a sector of the measurement object held by a rotating cylinder ( 2 ) by means of an optoelectronic scanning device ( 1 , 9 ),
Detecting the contours of further linear partial areas or sectors of the measuring object after rotation of the rotating cylinder ( 2 ) by a predetermined angle in each case until a 360 ° rotation of the rotating cylinder has been completed,
Generating an assignment between the contours of the detected linear partial areas or sectors of the measurement object and corner points of a polyhedron,
Determining the circumference of the polyhedron,
Determining the dimensions of the measurement object and
Display the dimensions of the measurement object.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934344767 DE4344767A1 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Dimension measuring device for rotationally symmetrical objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934344767 DE4344767A1 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Dimension measuring device for rotationally symmetrical objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4344767A1 true DE4344767A1 (en) | 1995-06-29 |
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ID=6506424
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19934344767 Ceased DE4344767A1 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Dimension measuring device for rotationally symmetrical objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4344767A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19634336A1 (en) * | 1996-08-24 | 1998-02-26 | Walter Edel | Geometric parameters measuring system for circular saw blade |
| CN110879045A (en) * | 2019-12-12 | 2020-03-13 | 河北工程大学 | Scanning detection device of digital holographic microscopic imaging equipment for ceramic artware |
| CN112255236A (en) * | 2020-09-25 | 2021-01-22 | 上海磐云科技有限公司 | A fully intelligent strip light source appearance inspection equipment |
-
1993
- 1993-12-28 DE DE19934344767 patent/DE4344767A1/en not_active Ceased
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| DE19634336A1 (en) * | 1996-08-24 | 1998-02-26 | Walter Edel | Geometric parameters measuring system for circular saw blade |
| CN110879045A (en) * | 2019-12-12 | 2020-03-13 | 河北工程大学 | Scanning detection device of digital holographic microscopic imaging equipment for ceramic artware |
| CN110879045B (en) * | 2019-12-12 | 2021-03-23 | 河北工程大学 | Scanning detection device of digital holographic microscopic imaging equipment for ceramic artware |
| CN112255236A (en) * | 2020-09-25 | 2021-01-22 | 上海磐云科技有限公司 | A fully intelligent strip light source appearance inspection equipment |
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