DE1281153B

DE1281153B - Device for width, thickness or length measurement

Info

Publication number: DE1281153B
Application number: DE1961P0027867
Authority: DE
Inventors: Marcel Charles Pfister
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-09-15
Filing date: 1961-09-15
Publication date: 1968-10-24

Description

Vorrichtung zur Breiten-, Dicken- oder Längenmessung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Breiten-, Dicken- oder Längenmessung mittels zweier lichtelektrischer Meßwertgeber mit von Synchronmotoren gleichförmig angetriebenen optischen Gliedern, deren Empfindlichkeitsachsen mit engem Blickfeld periodisch gegensinnig synchron über das Meßobjekt wandern, und die jeder beim Überstreichen je einer Kante des Meßobjektes einen Impuls liefern, welcher ein wechselstromgespeichertes Thyratron gezündet, dessen Anodenspannung synchron zur Ablenkung der Empfindlichkeitsachse ist, und mit Mitteln zur additiven Überlagerung der von den Thyratrons gelieferten Gleichstrommeßwerte als Maß für die zu bestimmende Abmessung.Device for measuring width, thickness or length. The invention relates to a device for width, thickness or length measurement by means of two photoelectric transducer with uniformly driven by synchronous motors optical members whose axes of sensitivity are periodic with a narrow field of view wander in opposite directions synchronously over the measuring object, and each of them when sweeping over deliver a pulse to each edge of the object to be measured, which is an alternating current stored Thyratron ignited, its anode voltage synchronized with the deflection of the sensitivity axis is, and with means for the additive superposition of those supplied by the thyratrons DC measured values as a measure of the dimension to be determined.

Vorrichtungen der genannten Art sind bereits bekannt (französische Patentschrift 1241620), wobei diese zur Messung an heißem Walzgut, welches selbst leuchtet und mittels einer Bleisulfidzelle über einen rotierenden Polygonspiegel periodisch abgetastet wird, dienen. Jeder der Meßwertgeber liefert einen Impuls, wenn seine Empfindlichkeitsachse über die Kante des Meßobjektes streicht. Es ändert sich dann nämlich die auf den Strahlungsempfänger fallende Strahlung sprunghaft, und dieser Sprung erscheint nach elektrischer Differentiation als Impuls, welcher durch geeignete Impulsformer noch in eine bestimmte wohldefinierte Gestalt gebracht wird. Jeder dieser Impulse zündet ein wechsdstromgespeistes Thyratron, dessen Anodenspannung synchron zur Ablenkung der Empfindlichkeitsachse ist. Ein solches Thyratron wirkt dann als gesteuerter Gleichrichter und liefert einen von der Lage der Meßobjektkante abhängigen Gleichstrommeßwert. Wenn der Impuls erscheint, nachdem gerade die positive Halbwelle der Speisespannung am Thyratron eingesetzt hat, dann brennt das Thyratron praktisch während dieser ganzen Halbwelle, ehe es bei Einsetzen der negativen Halbwelle wieder löscht. Wenn dagegen der Zündimpuls erst gegen Ende der positiven Halbwelle auf das Gitter des Thyratrons gegeben wird, dann zündet das Thyratron nur kurzzeitig und löscht sofort wieder, sobald die anliegende Anodenspannung ihr Vorzeichen umkehrt. Der Gleichstrom durch das Thyratron bzw. der Spannungsabfall an einem davon durchflossenen Widerstand ändert sich also kontinuierlich von einem Maximalwert bis auf Null, je nach der Phasenlage der Zündimpulse zu der Speisespannung des Thyratrons und damit der Lage der Walzgutkante. Wenn das Thyratron einmal gezündet hat, dann haben weitere Impulse an seinem Gitter keinen Einfluß mehr. Durch die gegenläufige Bewegung der Emp- findlichkeitsachsen wird erreicht, daß bei dem einen Meßwertgeber der auftretende Impuls beim Durchlaufen der einen Kante des Meßobjektes und bei dem anderen Meßwertgeber der Impuls beim Durchlaufen der anderen Kante des Meßobjektes als erster wirksam wird. Devices of the type mentioned are already known (French Patent specification 1241620), these for measuring hot rolling stock, which itself lights up and by means of a lead sulfide cell over a rotating polygon mirror is scanned periodically, serve. Each of the transducers delivers a pulse, when its axis of sensitivity sweeps over the edge of the object to be measured. It changes The radiation falling on the radiation receiver then increases by leaps and bounds, and this jump appears after electrical differentiation as an impulse, which brought into a certain well-defined shape by suitable pulse shapers will. Each of these impulses ignites an alternating current fed thyratron, its anode voltage is synchronous with the deflection of the sensitivity axis. Such a thyratron works then as a controlled rectifier and provides one of the position of the test object edge dependent direct current measured value. When the impulse appears after watching the positive Half-wave of the supply voltage has started at the thyratron, then the thyratron burns practically during this entire half-wave, before the onset of the negative half-wave again clears. If, on the other hand, the ignition pulse does not occur until the end of the positive half-wave is placed on the grid of the thyratron, then the thyratron ignites only briefly and immediately extinguishes as soon as the applied anode voltage reverses its sign. The direct current through the thyratron or the voltage drop across one of them So resistance changes continuously from a maximum value down to zero, depending according to the phase position of the ignition pulses to the supply voltage of the thyratron and thus the position of the edge of the rolled material. Once the thyratron has ignited, others have Impulses on its grid no longer have any influence. Due to the opposite movement of the Receive sensitivity axes is achieved that with one transducer the occurring Impulse when passing through one edge of the measuring object and the other measuring transducer the impulse is the first to take effect when passing through the other edge of the measuring object will.

Bei der bekannten Vorrichtung erfolgt die Längenanzeige durch additive Überlagerung der beiden Längenmeßwerte. Diese Summe hängt nämlich linear von der Länge bzw. Breite oder Dicke des Meßobjektes ab. Voraussetzung ist aber dabei, daß sich die erhaltenen Gleichstrommeßwerte linear mit der Lage der Meßobjektkanten ändern. Bei der bekannten Vorrichtung ist das aber nur näherungsweise der Fall und es hat sich in der Praxis gezeigt, daß man dadurch Schwierigkeiten erhält, wenn man entweder stärkere Schwankungen in der Breite oder Lage des Meßobjektes hat oder hohe Anforderungen an die Meßgenauigkeit stellt. In the known device, the length is indicated by additive Overlay of the two length measurements. This sum depends linearly on the Length or width or thickness of the object to be measured. The prerequisite is that the direct current measured values obtained are linear with the position of the edges of the test object change. In the case of the known device, however, this is only approximately the case and it has been shown in practice that difficulties arise when one either has greater fluctuations in the width or position of the object to be measured or makes high demands on the measurement accuracy.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die auch bei stärkeren Schwankungen der Abmessungen oder der Lage des Meßobjektes eine gleichbleibend sehr genaue Meßwertbildung gewährleistet ist. The invention is therefore based on the object of a device of the type mentioned above, through which even with greater fluctuations the dimensions or the position of the object to be measured consistently provide a very precise measurement is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßobjektabtastung in jedem Meßwertgeber mittels eines lichtempfindlichen Empfängers und rotierenden optischen Gliedern über einen Hohlspiegel von solcher Form erfolgt, daß ein linearer Zusammenhang zwischen der Lage der Empfindlichkeitsachse in der Meßebene und dem Drehwinkel der optischen Glieder besteht, und daß die Thyratrons von einer Rechteckspannung gespeist werden, die von einer Triggerstufe geliefert wird, die von der gleichen Wechselspannung gesteuert wird, mit welcher auch der Synchronmotor für die Drehung der optischen Glieder angetrieben wird. According to the invention, this object is achieved in that the measurement object scanning in each transducer by means of a light-sensitive receiver and rotating optical members via a concave mirror of such a shape that a linear Relationship between the position of the sensitivity axis in the measuring plane and the Rotation angle of the optical links, and that the thyratrons fed by a square wave voltage supplied by a trigger stage controlled by the same AC voltage with which the Synchronous motor is driven for the rotation of the optical links.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß der von den Thyratrons gelieferte Gleichstrommeßwert linear (und nicht nach einer Sinusfunktion) vom Phasenwinkel der Zündimpulse und der Phasenwinkel der Zündimpulse linear von der Lage der Meßobjekte abhängt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß durch die Summierung der Gleichstrommeßwerte stets ein genauer Meßwert für die Breite bzw. Dicke oder Länge des Meßobjektes erzielt wird. By the measures according to the invention it is achieved that the of The measured direct current value delivered to the thyratrons is linear (and not according to a sine function) from the phase angle of the ignition pulses and the phase angle of the ignition pulses linear from depends on the position of the objects to be measured. This ensures that through the summation of the measured direct current values is always an accurate measured value for the width or thickness or length of the test object is achieved.

Es ist zwar bei Lichtzeigerinstrumenten bekannt, eine Linearisierung einer Skala zu erzielen, daß der Lichtzeiger über eine gekrümmte Spiegelfläche geleitet wird, doch handelt es sich hierbei um das Problem, daß der Instrumentenausschlag nichtlinear, z. B. quadratisch von einem Meßwert abhängt, und nicht wie bei der Erfindung um eine Abtastung des Gesichtsfeldes, wo es darauf ankommt, das Gesichtsfeld mit gleichförmiger Geschwindigkeit abzutasten. Linearization is known in light pointer instruments to achieve a scale that the light pointer passed over a curved mirror surface but the problem is that the instrument deflection non-linear, e.g. B. depends quadratically on a measured value, and not as in the Invention to scan the field of view where it matters, the field of view to be scanned at a constant speed.

Es sind auch schon Anordnungen zur Breitenmessung bekannt, bei denen die beiden Kanten eines Meßobjektes mittels zweier Fernsehkameras abgetastet werden. Um den Einfluß einer seitlichen Verlagerung des Meßobjektes auszuschalten, wird hierbei der Ablenkspannung beider Fernsehröhren eine Gleichspannung überlagert, die so gewählt ist, daß das Verhältnis der Dauer von Hell- und Dunkelimpulsen für eine der Fernsehkameras konstant gehalten wird. Um diese Gleichspannung zu erhalten, werden bei der bekannten Anordnung die Ausgangssignale der Fernsehröhre differenziert und die dabei erhaltenen Spitzen steuern eine Flip-Flop-Stufe. Der Ausgang der Flip-Flop-Stufe wird geglättet und ergibt eine mittlere Gleichspannung, die dem Impulsverhältnis proportional ist. Diese mittlere Gleichspannung bewirkt eine der normalen Kippspannung der Fernsehröhren überlagerte Ablenkspannung. Das hat zur Folge, daß reine Transversalbewegungen des Meßobjektivs keinen Einfluß auf die Messung haben, weil sie durch die zusätzliche Ablenkspannung kompensiert werden. Die bekannte Anordnung verwendet ein grundsätzlich anderes Prinzip der Breitenmessung als bei der Erfindung, daß die Abtastung mittels zweier Fernsehkameras und nicht wie bei der Erfindung über bewegliche optische Glieder erfolgt. Das kann zu Schwierigkeiten führen, wenn selbstleuchtende Objekte, z. B. heißes Walzgut, abgetastet werden sollen, die hauptsächlich im Ultraroten strahlen, weil die Fernsehkameras in diesem Spektralbereich nur wenig empfindlich sind. Außerdem hat die bekannte Anordnung den Nachteil, daß auch andere Einflüsse, etwa Flecken oder kalte Stellen auf dem Meßobjekt Impulse liefern können, die ein Umkippen des Fliß-Flop bewirken und einen falschen Meßwert hervorrufen können. Ein Thyratron in der erfindungsgemäßen Schaltung ist dagegen, wenn es einmal von dem Impuls bei Erfassen der Meßobjekt kante gezündet ist, unempfindlich gegen weitere Störimpulse und löscht erst bei einem Abfall der Speisespannung. There are also arrangements for width measurement are known in which the two edges of an object to be measured are scanned by means of two television cameras. In order to eliminate the influence of a lateral displacement of the measurement object, a DC voltage is superimposed on the deflection voltage of both television tubes, which is chosen so that the ratio of the duration of light and dark pulses for one of the television cameras is kept constant. To get this DC voltage, the output signals of the television tube are differentiated in the known arrangement and the peaks obtained thereby control a flip-flop stage. The output of the flip-flop stage is smoothed and results in an average DC voltage that corresponds to the pulse ratio is proportional. This mean DC voltage causes a normal breakover voltage deflection voltage superimposed on the television tubes. This has the consequence that pure transverse movements of the measuring lens have no influence on the measurement, because they are due to the additional Deflection voltage are compensated. The known arrangement uses a basically different principle of width measurement than in the invention that the scanning by means of two television cameras and not, as in the invention, via movable optical elements he follows. This can lead to difficulties when self-luminous objects, e.g. B. hot rolling stock to be scanned, which mainly shine in the ultra-red, because the television cameras are only slightly sensitive in this spectral range. aside from that the known arrangement has the disadvantage that other influences, such as spots or cold spots on the test object can deliver pulses that can cause the Cause flop and can produce an incorrect reading. A thyratron in the circuit according to the invention, on the other hand, once there is a pulse at Detection of the target edge is ignited, insensitive to further interference pulses and only extinguishes when the supply voltage drops.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 den erfindungsgemäßen Strahlßngang un Fig.2 die elektrische Schaltung der erfindungs gemäßen Vorrichtung. The invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment illustrated. It shows Fig. 1 shows the beam path according to the invention and Fig. 2 the electrical circuit of the device according to the Invention.

Ein Meßwertgeber mit einer Photozelle 10 taste über einen rotierenden Polygonspiegel 11 und dei erfindungsgemäßen Hohlspiegel 12 ein Gesichtsfelg in einer MeßebeneME ab. Der Hohlspiegell2 is so ausgebildet, daß die Empfindlichkeitsachse in de Ebene ME linear mit der Drehung des Polygon spiegels 11 wandert. Dadurch wird erreicht, daß dii Phasenlage der Photozellenimpulse linear mit de Lage der Meßobjektkante wandert. A sensor with a photocell 10 key over a rotating one Polygon mirror 11 and the concave mirror 12 according to the invention, a face rim in one Measurement plane ME from. The concave mirror 2 is designed so that the axis of sensitivity in de plane ME linearly with the rotation of the polygon mirror 11 migrates. This will achieves that the phase position of the photocell pulses is linear with the position of the edge of the test object wanders.

Die Form des Hohlspiegels 12, welche für die ge wünschte Linearisierung erforderlich ist, wird zweck mäßig empirisch oder durch punktweises Konstru ieren des Strahlenganges ermittelt. Im übrigen häng die genaue Form des Hohlspiegels im jeweiligen Fal von der gegenseitigen Lage der Zeile der Vorrich tung ab, Ein zweiter entsprechend aufgebauter Meßwertgebe: mit einer Photozelle 13 tastet das Meßobjekt gegen läufig zum ersten Meßwertgeber ab. Die von der Photozellen 10 und 13 beim Erfassen der Meßobjekt kante geiieferten Sprungsignale 14 bzw. 15 werde durch Verstärker- und Impulsformerstufenl6 bzw 17 in wohldefinierte Impulse 18 bzw. 19 umgeformt welche auf die Gitter von Thyratrons 20 bzw. 21 ge geben werden. Die Thyratrons 20 und 21 werden vor Triggerstufen 22 bzw. 23 mit einer Rechteckspannun « gespeist. Die Triggerstufen 22 und 23 werden vor einer Netzwechselspannung gespeist, welche auch der nicht dargestellten Synchronmotoren zum Antrieb dei Polygonspiegel zugeführt wird. Auf diese Weise wjrc ein genauer Synchronismus zwischen den Impulser und der Rechteckspannung sichergestellt. Die Thyratrons 20 und 21 haben einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 20, an welchem eine GleichspannunE abfällt, die der Summe der durch die Thyratrons fließenden Gleichströme entspricht. Diesem Summenwert ist an einem Instrument 25 mit zentralem Nullpunkt eine Gleichspannung entgegengeschaltet, welche dem Sollwert entspricht und die mittels eines Gleich richters 24 aus der Netzspannung erzeugt wird. Arx dem Instrument 25 kann die Abweichung von dem Sollwert abgelesen werden. The shape of the concave mirror 12, which for the ge desired linearization is required, is expediently empirically or by point-wise constructing of the beam path determined. In addition, the exact shape of the concave mirror depends on the each case depends on the mutual position of the line of the device, a second correspondingly structured measurement values: the measurement object is scanned with a photocell 13 in opposite direction to the first transducer. The from the photocells 10 and 13 at Detection of the measured object edge provided jump signals 14 or 15 are made by amplifier and pulse shaper stages 16 and 17 are transformed into well-defined pulses 18 and 19, respectively on the grid of thyratrons 20 and 21 are given ge. The Thyratrons 20 and 21 are fed with a square wave voltage before trigger stages 22 or 23. the Trigger stages 22 and 23 are fed before an AC mains voltage, which also the synchronous motors, not shown, are supplied to drive the polygon mirror will. In this way a precise synchronism between the impulse and the Square-wave voltage ensured. The thyratrons 20 and 21 have one thing in common Cathode resistor 20, at which a DC voltage drops, which is the sum of the corresponds to direct currents flowing through the thyratrons. This sum value is on an instrument 25 with a central zero point is counteracted by a direct voltage, which corresponds to the setpoint and which by means of a rectifier 24 from the Line voltage is generated. Arx the instrument 25 can determine the deviation from the target value can be read.

Claims

Claim: Device for measuring width, thickness or length by means of two photoelectric transducers with synchronous motors uniformly driven optical members, whose axes of sensitivity with a narrow field of view periodically move in opposite directions synchronously over the measuring object, and each when sweeping over each edge of the measuring object deliver a pulse, which is an alternating current stored Thyratron ignites, the anode voltage of which is synchronized with the deflection of the axis of sensitivity is, and with means for the additive superposition of those supplied by the thyratrons Direct current measured values as a measure of the dimension to be determined, characterized in that that the measurement object scanning in each transducer by means of a light-sensitive Receiver (10) and rotating optical members (11) via a concave mirror (12) of such a form that there is a linear relationship between the position of the axis of sensitivity in the measuring plane (ME) and the angle of rotation of the optical links, and that the thyratrons (20, 21) are fed by a square wave voltage which from a trigger stage (22, 23) supplied by the same AC voltage is controlled, with which the synchronous motor for the rotation of the optical Members (11) is driven.

Documents considered: German Patent No. 962 940; German interpretative document No. 1 183 256; German patent application p 11357 D Ix b / 42 d (published June 28, 1951); French patent specification No. 1 241 620.