DE9006970U1

DE9006970U1 - Vorrichtung zur Erfassung und Messung unregelmäßiger Werkstücke mittels Strahlen

Info

Publication number: DE9006970U1
Application number: DE9006970U
Authority: DE
Original assignee: Saab Automation AB
Current assignee: Saab Automation AB
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1990-09-06
Anticipated expiration: 2000-06-23
Also published as: SE463638B; AT400908B; DE4019882A1; SE8902356D0; ATA134490A; FI96636C; SE8902356L; DE4019882C2; FI903263A0; FI96636B

Description

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Saat Automation Aktietxriag-, Box 1017, S-551 11 Jönköping Schweden

Vorrichtung zur Erfassung und Messung unregelmäßiger
Werkstücke mittels Strahlen

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung und Messung unregelmäßiger Werkstücke wie Bohlen mittels Strahlen, umfassend eine Meßzone sowie .-, eine Fördereinrichtung zur Verschiebung des Werkstücks durch die Meßzone 1m wesentlichen 1n einer ersten Ebene, eine erste und eine zweite Strahlenquelle, die abwechselnd Strahlen emittieren und die auf einer ersten Seite der ersten Ebene und auf beiden Selten einer zweiten, zur ersten Ebene rechtwinklig angeordneten Ebene angeordnet sind, eine Mehrzahl von Detektorelementen, um die Strahlen auf der ersten Seite der ersten Ebene zu empfangen, und die in Abhängigkeit der empfangenen

Strahlung entsprechende Signale liefern und einen

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Signalrechner, um auf der Grundlage dieser Signale die gewünschten Meßdaten für das Werkstück zu berechnen.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt, beispielsweise aus der US-PS 3 890 509, der SE-PS 87 07 659-3 und der EP-B-79 102 311.2 (Veröfftflil '. hungsnammer 7079), wobei die letztere Vorrichtung eine Weiterentwicklung der früheren ist. Mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der EP-B-79 102 311.2 kann eine genaue Erfassung und Messung beispielsweise von gesägten Bohlen mit Rinde unter bestimmten Bedingungen ausgeführt werden. Wie es noch ausführlicher im Zusammenhang mit gesägten Bohlen mit "■■) Rinde beschrieben wird, ist es erforderlich, daß zusätzlich zu der gesägten Oberfläche ebenfalls die Rinden eine verhältnismäßig starke Strahlenreflexion zeigen und daß die Rinden nicht zu stark relativ zu der gesägten (horizontalen) Oberfläche geneigt sind, da in derartigen ungünstigen Fällen keine Messung der äußeren Konturen ausgeführt werden kann.

Es 1st deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, tine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine zuverlässige Erfassung und Messung von Werkstücken ermöglicht, wenn diese ungünstige Reflexionscharakteri- -v stiken oder ungünstige geometrische Formen aufweisen.

Gemäß der Erfindung wird eine derartige Einrichtung im wesentlichen durch eine dritte Strahlenquelle gekennzeichnet, die auf der zweiten Seite der ersten Ebene angeordnet ist, um Strahlen auszusenden, die durch die Detektorelemente empfangen werden können, wenn sie nicht durch ein Werkstück blockiert sind, so daß die Messung der äußeren Kontur des Werkstücks möglich 1st.

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Die dritte Strahlenquelle kann selbst auf verschiedenste Welse in bezug auf den Strahlenempfang der Detektorelemente angeordnet sein und wird gewöhnlicherweise über eine Kameraiinse aufgenommen, bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung 1st die dritte Strahlenquelle jedoch 1n einer gemeinsamen Ebene mit dem Strahlungsempfang der Detektorelemente und rechtwinklig zur ersten Ebene angeordnet.

Die dritte Strahlenquelle kann derart ausgestaltet sein, daß sie die Strahlung kontinuierlich emittiert, wohingegen die erste und dig zweite Strahlenquelle die Strahlung abwechselnd emittieren, bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der ErMndung senden die erste, die zweite und die dritte Strahlenquelle in sich wiederholender Welse, eine z. Z., der Reihe nach Strahlen aus.

Die Erfindung wird nun eingehender unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch In perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer einfachen Signalberechnung für die Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3a - 3f die Funktion einer bekannten Vorrichtung zur Erfassung und Messung von Werkstücken und

Fig. 4a - 4h die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

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In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Fördereinrichtung für die Querförderung einer einzelnen Bohle 2 in einer Richtung, die mit Pfeil 13 bezeichnet ist, durch eine Meßzone 3, die in der Fig. zwischen zwei gestrichelten Linien 4, 5 angeorndet ist. Die Fördereinrichtung umfaßt eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter und angetrie
bener Ketten 6, auf denen die Bohlen 2 während der Förderung liegen. Um ein Gleiten zwischen den Bohlen 2 und den Ketten 6 7u verhindern, was während der Förderung durch die Meßzone nicht geschehen darf, sind die Ketten mit im wesentlichen gleich voneinander beabstandeten Trägern 7 versehen.

In der Meßzone 3 werden die Bohlen durch zwei Strahlenquellen 8 bestrahlt, die auf der oberen Seite der Ebene der Meßzone 3 und symmetrisch auf beiden Seiten einer rechtwinklig zur Ebene der Meßzone angeordneten Ebene angeordnet sind. Bei der dargestellten Vorrichtung wird die Strahlung von den Strahlenquellen 8 unter einem Winkel von ungefähr 45* auf das Werkstück gerichtet, wenn es 1m Zentrum der Meßzone liegt. Die Strahlung liegt vorzugsweise 1m optischen Bereich und dort innerhalb des sichtbaren Bereiches, es 1st aber auch ändert Strahlung als im Rahmen der Erfindung liegend denkbar.

Die Strahlung, die vom Werkstück reflektiert wird, wird durch die Detektorelemente erfaßt, die in diesem Falle als Diodenmatrix in zwei Kameras 9 ausgebildet sind, die mit einer Weitwinkeloptik versehen sind. Die Diodenmatrizen, beispielsweise eine Reihe von Fotodioden, werden in der Fokussierebene der Kamera angeordnet und arbeiten elektronisch, so daß Signale entsprechend der Strahlungsintensität, die durch jedes der Detektorelemente erfaßt werden, abgegeben werden. Mittels der Kameraoptik wird die Meßzone 3 somit in der Fokussierebene der

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jeweiligen Kamera reproduziert. Die Diodenmatrizen sind derart angeordnet, daß lediglich ein langgestreckter enger Oberflächenbereich 10 in der Meßzone durch die Diodenmatrizen momentan erfaßt wird.

Unter der Ebene der Meßzone ist eine dritte Strahlenquelle angeordnet, die Strahlung im wesentlichen in der Ebene rechtwinklig zur Ebene der Meßzone emittiert, in der die Kamera 9 angeordnet ist. so daß die Strahlung von der dritten Strahlungsquelle durch die Detektorelempnte der Kamera 9 erfaßt werden, wenn die Bohle 3 die Strahlung nicht abdeckt. Hierdurch kann die äußere Kontur der Bohle zuverlässig gemessen werden, was im folgenden genauer beschrieben wird.

Um die Bohle vermessen zu können, muß seine Position in Förderrichtung 13 in gewissem Grade 1n bezug auf die Strahlungsintensitäten, die entlang der Längsrichtung der Oberfläche 10 gemessen werden, und in gewissem Grade in bezug auf die Strahlung eingestellt werden, die erfaßt wird, wenn die Strahlung der dritten Strahlungsquelle nicht durch die Bohle 2 abgedeckt wird. Ein Signal, das die Position der Bohle zu jedem Zeitpunkt in Förderrichtung widergibt, ist deshalb erforderlich. Ein derartiges Signal kann auf unterschiedliche Weise, beispielsweise mittels einer zusätzlichen Kamera 11, die die gleiche wie Kamera 9 sein kann, erzeugt werden, sie ist jedoch so ausgerichtet, daß ihr Sichtfeld 12 die Meßzone 3 quer überstreicht, d. h. parallel mit der Förderrichtung. Mit Hilfe eines von der Kamera 11 erzeugten Ausgangssignals kann die Förderung der Bohle 2 durch die Meßzone 3 verfolgt werden.

Die Funktion der Vorrichtung ist aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Die Ausgestaltung der Vorrichtung wird in

einer vereinfachten Ausführungsform in Fig. 2 vorgeschlagen. Eine eingehendere Beschreibung der Signalverarbeitung ist im einzelnen aus der EP-B-79 102 311.2 ersichtlich. Die Signalverarbeitung ist ebenfalls auf die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar, jedoch mit dem Unterschied, der auf dem Umstand beruht, daß im vorliegenden Fall drei Strahlungsquellen anstatt zweier verwendet werden.

In den Fig. 3a - 3f 1~t die Funktion der Vorrichtung, wie sie in der LP-B-79 102 311.2 dargestellt ist, ersichtlich. Die Fig. entsprechen denen der Fig. 1, wobei in Fig. 3a 2 eine Bohle bezeichnet, die durch eine Meßzone 3 in Richtung 13 gefördert wird, wobei in diesem Fall diese lediglich durch zwei Strahlungsquellen 8 bestrahlt wird, d. h. teilweise von der rechten und teilweise von der linken Seite. Die Kamera 9 mit den Diodenmatrizen ist symmetrisch über der Meßzone 3 angeordnet.

In Fig. 3b wird die Bohle von oben darrestellt, wobei Nut 17 ein Oberflächenelement auf der oberen Seite der Bohle zeigt, wie es momentan durch die Diodenmatrizen erfaßt wird. 18 bezeichnet Oberflächenelemente auf der oberen Seite der Bohle, die nacheinander durch ein Detektorelement während der Beförderung der Bohle erfaßt werden. In den Fig. 3c und 3d ist dargestellt, wie Strahlungsimpulse abwechselnd von der Strahlenquelle links bzw. rechts ^n Abhängigkeit von der reflektierten Strahlung erzeugt werden, und zwar mit einer schematisch dargestellten Amplitude gemäß der Verschiebung der Bohle durch die Meßzone.

Die in den Fig. 3e und 3f dargestellten Signale sind die, die aus denen gemäß 3c bzw. 3d nach der

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Signalaufbereitung reproduziert wurden, se daß lediglich auf Signale mit einer Amplitude, die über einen bestimmten Schwellenwert hinausgehen, zugegriffen wird, so daß die Signale lediglich einen niedrigen (low) oder einen hohen (high) Wert einnehmen können. Mit Hilfe der Signale gemäß den Fig. 3e und 3f kann die vollständige Breite b_t, die saubere Schnittbreite b und die Rinde rechts b_yh bzw. links b_yy der Bohle bestimmt werden, und zwar in bezug auf jede Oberflächenelementreihe 18 entlang der gesamten Länge der erfaßten Bohle.

In der Ausgestaltung der Vorrichtung, wie sie im Hinblick auf Fig. 2 erwähnt wurde, ist es offensichtlich, daß eine Steuereinheit 15 die abwechselnde übertragung der Strahlungsimpulse der Strahlungsquellen vornimmt und ebenfalls den Erfassungsvorgang der Detektorelemente in den Kameras 9 und 11 steuert- Signale davon und von der Steuereinheit werden zusammengeführt, so daß ein Signalrechner 16 die gewünschten Meßdaten in einer Form liefert, wie sie 1m einzelnen in der EP-B-79 102 311.2 beschrieben worden 1st.

In F1g. 4 1st die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Dort 1st eine dritte Strahlenquelle 14 vorhanden, die unter der Ebene der Meßzone 1n einer Ebene rechtwinklig zur vorerwähnten Ebene angeordnet 1st und die eine gemeinsame Ebene mit der Ebene der Kamera 9 bildet. Die Strahlungsquellen emittieren der Reihe nach 1n sich wiederholender Welse Strahlenimpulse.

In diesem Falle 1st die Rinde der gemessenen Bohle derart schwarz (bedingt durch die Wasserlagerung), daß sie die einfallende Strahlung unvollständig reflektieren, auch wenn die Strahlen nahezu 1n rechten Winkeln

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einfällt. Das bedeutet, daß die reflektierte Strahlung nicht die Intensität erreicht, die Ober einen gewissen Schwellenwert hinausgeht, wobei es deshalb unmöglich sein wird, die äußeren Konturen der Bohle lediglich mit zwei Strahlenquellen auf der oberen Seite der HeSzone zu feesx iäiraen. In den Fig. 4c, 4d und 4c sind Sig^äiamplituden ersichtlich, die den empfangenen Sirahlen von da^r drei Strahlenquellen entsprechen, d. h. die obere links, die obere rechte und die eine unter der Meßzone. Nach de Signalaufbereitung entsprechend dem, was '.&lgr; Zusammenhang mit den Flg. 3e und 3f beschrieben wurde, werden entsprechende Signale '^c, 4g und $h erhalten, mit denen &ngr; sowohl die inneren als auch die äußeren Grenzen der Rinde mit Sicherheit bestimmt werden können.

Claims

Saab Automation Akt1ebol*ij, Box i:»7, S-551 11 Jönköping Scf.wcden Vorrichtung zur Erfassung und Messung unregelmäßiger Werkstücke mittels Strahlen Insprüche

1. Vorrichtung zur Erfassung und Messung unregelmäßiger Werkstücke wie Bohlen mittels Strahlen, umfassend

eine Meßzone (3),

eine Fördereinrichtung, um das Werkstück [Z) durch die Meßzone (3) 1m wesentlichen 1n einer ersten Ebene zu verschieben,

eine erste und eine zweite Strahlenquelle (8), die abwechselnd Strahlen emittieren, und die auf einer ersten Seite der ersten Ebene und auf beiden Selten einer zweiten, zur ersten Ebene rechtwinklig angeordneten Ebene angeordnet sind.

Eine Mehrzahl von Detektorelementen (9), um die Strahlen auf der ersten Seite der ersten Ebene zu empfangen, und die in Abhängigkeit der empfangenen Strahlen entsprechende Signale liefern und

einen Signalrechner (16), um auf der Grundlage ^Jieser Signale die gewünschten Meßdaten für das Werkstück zu berechnen,

gekennzeichnet durch eine dritte Strahlenquelle (14), die auf einer zweiten Seite der ersten Ebene angeordnet ' ) 1st, um Strahlen auszusenden, die durch die Detektorelemente (9) empfangen werden zu können, wenn sie nicht durch ein Werkstück (2) blokkiert sind, so daß die Messung der äußeren Kontur des Werkstücks (2) möglich 1st.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Strahlenquelle (14) in einer gemeinsamen Ebene mit dem Strahlungsempfang der Detektorelemente und rechtwinklig zur ersten Ebene angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- - zeichnet, laß die erste (8), die zweite (18) und die

* dritte Strahlungsquelle (14) 1n sich wiederholender Weise, eine zur Zelt, Strahlen aussenden.