DE928200C - Method and device for measuring the width of strip-shaped material - Google Patents
Method and device for measuring the width of strip-shaped materialInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Breitenmessung von bandförmigem Gut, insbesondere zur kontinuierlichen Messung von sich bewegendem Gut.The invention relates to a method and a device for measuring the width of strip-shaped material, in particular for continuous measurement of moving material.
Es ist bekannt, solche Bandbreitenmessung auf optischem Wege vorzunehmen, indem die Breite und damit die Intensität eines Lichtbündels \Όη der wechselnden Breite des zu messenden Bandes so variiert wird, daß die von einer P'hoto-'zelle gemessene Intensität ein Maß für die Bandbreite darstellt. Solche auf einer Intensitätsmessung beruhenden Bandbreitenmessungen sind mit vielen Nachteilen behaftet. Sie erfordern eine besondere Lichtquelle mit Kollimationseinrichtung sowie einen komplizierten elektrischen Meß- bzw. Registriermechanismus.It is known to make such bandwidth measurement optically by the Width and thus the intensity of a light beam \ Όη the changing width of the one to be measured Band is varied so that that of a P'hoto-'cell measured intensity represents a measure of the bandwidth. Such bandwidth measurements based on an intensity measurement are afflicted with many disadvantages. They require a special light source with a collimation device and a complicated electrical measuring or recording mechanism.
Um die genannten Nachteile zu vermeiden und ein einfacheres, wirtschaftlicheres und Ansprüche an höchste Genauigkeit gewährleistendes Verfahren zur Bandbreitenmessung zu erzielen, wird erfindungsgemäß das Bild jeder Bandkante optisch erfaßt und mittels einer Optik gemeinsam auf einer Meßfläche geometrisch abgebildet. Die Messung der Bandbreite des Gutes erfolgt mittels einer Skala oder einer Photozelle auf Grund einer Lichtmenge auf der Meßfläche. Durch das zwischengeschaltete optische System, das aus Prismen, Linsen und Spiegelsätzen einzeln und in Kombination bestehen kann, wird das Abbild vorzugsweise vergrößert auf die Meßfläche gebracht. Die Meßfläche selbst kann eine Mattscheibe sein. Das Abbild kann man auch im Gesichtsfeld eines Meß-To avoid the disadvantages mentioned and a simpler, more economical and claims to achieve a method for bandwidth measurement that guarantees maximum accuracy according to the invention, the image of each strip edge is optically detected and recorded jointly by means of an optical system a measuring surface mapped geometrically. The bandwidth of the goods is measured by means of a scale or a photocell based on the amount of light on the measuring surface. Through the intermediary optical system consisting of prisms, lenses and sets of mirrors individually and in combination can exist, the image is preferably brought onto the measuring surface in an enlarged manner. the The measuring surface itself can be a ground glass. The image can also be seen in the field of view of a measuring
fernrohres darstellen. Durch die Messung von bandförmigem Gut auf optischem Wege ist die Möglichkeit einer ständigen Kontrolle der Bandbreite, insbesondere von laufend sich bewegendem Gut, in zuverlässiger und praktischer Weise gegeben. Vor allem kann der Genauigkeitsgrad gegenüber den bisherigen mechanischen Methoden wesentlich erhöht werden. Außerdem sind eventuelle Ab weichungen von der Sollbreite skalenmäßig leicht ίο zu erfassen und sichtbar zu machen, selbst auch dann, wenn eine Seitenverschiebung des bandförmigen Gutes stattgefunden hat.telescope represent. The possibility of measuring strip-shaped material by optical means is possible constant control of the bandwidth, especially of constantly moving goods, in given in a reliable and practical manner. Above all, the degree of accuracy can be compared to the previous mechanical methods can be increased significantly. In addition, any Ab Deviations from the nominal width can be easily grasped and made visible on a scale, including yourself when a lateral shift of the belt-shaped material has taken place.
Die optische Kontrolle der Breite von bandförmigem Gut läßt sich auf verschiedene Weise durchführen. Vorteilhaft kann man die Bilder der Bandkanten auf die Meßfläche mit optischen Mitteln so übertragen, daß das Abbild der einen Kante zum Abbild der anderen Kante auf der Meßfläche senkrecht steht, so daß die Abbilder sich schneiden. Sobald der Schnittpunkt sich auf einer um 45° geneigten Geraden bewegt, ist keine Abweichung von der Sollbreite vorhanden. Das Band hat sich dann nur insgesamt seitlich verschoben. Liegt dagegen der Schnittpunkt der Abbilder der Bandkanten auf einer Parallelen hierzu, so liegt eine Abweichung von der Sollbreite vor. Vorzugsweise wird auf der Meßfläche eine Schar von unter 45° geneigten Parallelen als Skala vorgesehen, so daß die Art und Größe der Abweichung momentan ablesbar ist.The optical control of the width of strip-shaped material can be done in different ways carry out. The images of the strip edges on the measuring surface can advantageously be optical Transfer means so that the image of one edge is the image of the other edge on the Measurement surface is perpendicular so that the images intersect. As soon as the intersection is on a moved 45 ° inclined straight line, is not a deviation of the nominal width available. The band has then only shifted sideways as a whole. If, on the other hand, the point of intersection of the images of the strip edges lies on a parallel line to this, then lies a deviation from the nominal width. Preferably, a flock of below is on the measuring surface 45 ° inclined parallels provided as a scale, so that the type and size of the deviation is momentary can be read.
Die Anordnung selbst kann man im einzelnen so treffen, daß der eine Strahlengang durch einen Prismensatz, halbdurchlässigen Spiegel und Linsensatz und der .andere Strahlengang· durch den gleichen halbdurchlässigen Spiegel und Linsensatz geführt wird, wobei dafür zu sorgen ist, daß die beiden Strahlenwege von der Bandkante bis zur Meßfläche gleich lang gehalten werden. Für die Verlängerung des einen Strahlenweges in Anpassung an die Länge des anderen kann man einen Prismen- oder Spiegelsatz verwenden.The arrangement itself can be met in detail so that the one beam path through one Prism set, semitransparent mirror and lens set and the .other beam path · through the the same semitransparent mirror and lens set, making sure that the both beam paths are kept the same length from the strip edge to the measuring surface. For the One can extend one beam path to match the length of the other use a set of prisms or mirrors.
Wenn es sich um gut geführtes bandförmiges Gut handelt, bei dem eine Seitenverschiebung nicht oder kaum eintritt, kann man so vorgehen, daß die Abbilder der beiden Bandkanten zu einem gemeinsamen Linsensatz geführt werden. Hierbei wird der Maßstab des Abbildes auf der Meßfläche durch Linsensatz und Abstand Linsensatz—Meßfläche bestimmt. Sind hierbei andere Sollbreiten zu kontrollieren, so werden die den Bandkanten zugewendeten Spiegel entsprechend verändert. Zur Beibehaltung des Maßstabes auf der Meßfläche verschiebt man Linse und Meßfläche gemeinsam in Richtung des Strahlenweges bei konstant bleibendem Abstand dieser beiden Teile. Verwendet man in dem einen Strahlengang einen Prismen- oder Spiegelsatz zum Ausgleich an die Länge des anderen Strahlenganges, so muß für die Beibehaltung des Maßstabes auf der Meßfläche die durch Prismen oder Spiegel gebildete Ausgleichlänge mit verschoben werden.If it is a well-guided, band-shaped product that does not shift sideways or hardly occurs, one can proceed in such a way that the images of the two strip edges become one Lens set are guided. Here, the scale of the image on the measuring surface is through Lens set and distance between lens set and measuring surface determined. If other nominal widths have to be checked, so the mirrors facing the strip edges are changed accordingly. Moves to maintain the scale on the measuring surface one lens and measuring surface together in the direction of the beam path while remaining constant Distance between these two parts. If you use a prism or Set of mirrors to compensate for the length of the other beam path, so must for retention of the scale on the measuring surface is the compensation length formed by prisms or mirrors be moved with.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.Several exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in the drawing.
Fig. ι zeigt eine vorteilhafte Anordnung in schematischer Darstellung; die ,Fig. Ι shows an advantageous arrangement in schematic representation; the ,
Fig. 2 und 3 veranschaulichen das Abbild auf der Meßfläche bei Bändern verschiedener Sollbreite;FIGS. 2 and 3 illustrate the image on Measuring surface for strips of different nominal widths;
Fig. 4 und 6 veranschaulichen andere geeignete Ausführungen zur optischen Messung von Bandbreiten; Figures 4 and 6 illustrate other suitable embodiments for optically measuring bandwidths;
Fig. 5 und 7 zeigen das Abbild auf der Meßfläche; in denFIGS. 5 and 7 show the image on the measuring surface; in the
Fig. 8, 9 und 10 ist eine weitere Anordnung in Seitenansicht, Draufsicht und mit Ansicht auf die Meßfläche dargestellt;8, 9 and 10 is another arrangement in FIG Side view, top view and shown with a view of the measuring surface;
Fig. 11 und 12 veranschaulichen Einzelheiten. Eine vorteilhafte Ausführung zur Messung der Breite eines Bandes 1 besteht gemäß Fig. r darin, daß durch einen geeigneten Spiegel oder Prismensatz 2 das Abbild a! der Bandkante α durch einen halbdurchlässigen Spiegel 3 und den Linsensatz 4 in der Weise konstruiert wird, daß es auf der Meßfläche, z. B. einer Mattscheibe 5, senkrecht abgebildet ist. Das Abbild V der Bandkante b wird über den halbdurchlässigen Spiegel 3 und den Linsensatz 4 so übertragen, daß es auf der Mattscheibe 5 in waagerechter Richtung erscheint. Damit die beiden Abbilder a' und V mit gleicher Helligkeitsintensitäf auf der Meßfläche erscheinen, sind die Strahlengänge gleichmäßig lang zu wählen. Zu diesem Zweck kann man zur Verlängerung des Strahlenweges b und V einen Prismen- oder Spiegelsatz 6 Zwischenschalten. Die beiden Abbilder a'j V- bilden auf der Mattscheibe 5 einen Schnittpunkt. Die Lage dieses Schnittpunktes stellt das Kennzeichen für die Sollbreite und die Abweichung von der Sollbreite dar.Figures 11 and 12 illustrate details. According to FIG. R, an advantageous embodiment for measuring the width of a strip 1 consists in that the image a! the band edge α is constructed by a semitransparent mirror 3 and the lens set 4 in such a way that it is on the measuring surface, e.g. B. a focusing screen 5, is shown vertically. The image V of the band edge b is transmitted via the semitransparent mirror 3 and the lens set 4 in such a way that it appears on the ground glass 5 in the horizontal direction. So that the two images a ' and V appear with the same brightness intensity on the measuring surface, the beam paths are to be chosen to be of equal length. For this purpose, a set of prisms or mirrors 6 can be interposed to extend the beam path b and V. The two images a'j V- form an intersection on the focusing screen 5. The position of this intersection is the indicator for the nominal width and the deviation from the nominal width.
Verschiebt sich das Band seitlich, so wandert der Schnittpunkt beider Bandkantenbilder auf einer um 45° geneigten Geraden 7 (Fig. 2). Der Index 1 deutet das Band in Mittellage an. Mit dem Index 2 ist das verschobene Band von gleicher Sollbreite gekennzeichnet. Der Verschiebungsweg ist von ι nach 2 gerichtet.If the band shifts sideways, the point of intersection of the two band edge images migrates a straight line 7 inclined by 45 ° (FIG. 2). The index 1 indicates the band in the middle position. With the index 2 indicates the shifted band of the same nominal width. The displacement path is directed from ι to 2.
Weicht dagegen das Band in der Breite von seiner Sollbreite ab, so liegt der Schnittpunkt der Abbilder der Bandkanten auf einer Parallelen 8 zu der ersteren Geraden und wandert bei einer eventuellen seitlichen Verschiebung auf dieser Geraden 8 hin und her. Der Abstand zwischen den Parallelen 7 und 8 bildet das Maß für die Abweichung von der Sollbreite. Versieht man nun- die Meßfläche 5 mit einer Schar von um 45° geneigten Parallelen in geeignet gewähltem Abstand, so kann die Abweichung von der Sollbreite unabhängig von der Seitenverschiebung des Bandes sofort abgelesen werden. Man hat dabei nur darauf zu sehen, auf welcher Geraden der Schnittpunkt hin und her wandert (Fig. 3). Man hat also bei dieser Anordnung den Vorteil, daß die seitliche Verschiebung des Werkstückes keinen Einfluß auf das Meßergebnis ausübt.If, on the other hand, the band deviates in width from its nominal width, the intersection point is the Images of the band edges on a parallel 8 to the former straight line and migrates at one possible lateral shift on this straight line 8 back and forth. The distance between the Parallels 7 and 8 form the measure of the deviation from the nominal width. If you now - the measuring surface 5 with a family of parallels inclined by 45 ° at a suitably selected distance, see above the deviation from the nominal width can be independent of the lateral displacement of the belt can be read immediately. You only have to see on which straight line the intersection point moves back and forth (Fig. 3). So one has the advantage with this arrangement that the lateral Displacement of the workpiece has no influence on the measurement result.
Eine andere Anordnung zur optischen Bandbreitenmessung, bei der die Bilder der beiden Bandkanten durch ein optisches System vergrößert auf einer Mattscheibe oder im Gesichtsfeld einesAnother arrangement for optical bandwidth measurement in which the images of the two Tape edges enlarged by an optical system on a focusing screen or in the field of view of a
Meßfernrohres abgebildet werden, ist in den Fig. 4 und 6 veranschaulicht.Measuring telescope are shown, is illustrated in Figs.
Zur Reflexion der Strahlung können entweder rückseitenverspiegelte planparallele Platten (Spiegel) oder totalreflelctierende Prismen benutzt werden. Eine Verspiegelung der Vorderseite hat wegen des Angriffes der Luft und der dieser beigemischten Gase meistens nur kurze Lebensdauer. Ein Nachteil der Spiegel ist, daß auch die Vorderseite ein (etwas verschobenes) Bild reflektiert, dessen Helligkeit etwas, z.B. um etwa 5% des auffallenden Lichtes, vermindert wird und das die Abbildungen stören kann. Prismen weisen diesen Fehler nicht auf, verteuern das Gerät jedoch etwas.To reflect the radiation, either mirrored plane-parallel plates (mirrors) or total reflecting prisms can be used. Has a mirror finish on the front Because of the attack of the air and the gases mixed with it, the service life is usually only short. A disadvantage of the mirrors is that the front also reflects a (slightly shifted) image, whose brightness is somewhat reduced, e.g. by about 5% of the incident light, and that the Images can interfere. Prisms do not have this defect, but make the device a bit more expensive.
Die Vereinigung der beiden Bilder auf einer Mattscheibe od. dgl. kann durch einen gemeinsamen Linsensatz oder zwei oder mehr als zwei getrennte Sätze erfolgen.The union of the two images on a screen or the like can be done by a common Set of lenses or two or more than two separate sets.
Gemäß Fig. 4 werden die Bandkanten α und b über reflektierende Flächen, z.B.Spiegel 11 und 12, und einer Linse 13 bzw. einem Linsensatz auf die Meßfläche 5 übertragen. Die Abbilder a', b' erscheinen auf der Meßfläche im geeigneten Abstand parallel zueinander. Bei Veränderung der SoIlbreite des Bandes 1, z. B. bei Messen eines neuen Bandes anderer Breite als vorher, werden die Spiegel 11 und 12 in Anpassung an die geänderte Sollbreite um den entsprechenden und gleichen Betrag verschoben. Läßt man hierbei die übrige Anordnung unverändert, so wird das Abbild auf der Mattscheibe 5 unscharf. Wenn man zur Scharfeinstellung den Abstand zwischen Linse 13 und Mattscheibe 5 verändern würde, so ändert man auch den Maßstab der Abbildung und würde zur Ausmessung des Abbildes auf der Mattscheibe verschieden geteilte Maßstäbe benötigen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß man den Abstand Linse·—Mattscheibe konstant läßt und beide um denselben Betrag verschiebt, um den jeder der Spiegel verschoben wird. Voraussetzung einer genauen Messung ist hierbei, daß das zu messende Bandgut geführt wird, da seitliche Verschiebungen die Meßgenauigkeit beeinträchtigen. Die Vereinigung der Bilder beider Bandkanten kann auch durch einen halbdurchlässigen Spiegel 14 erfolgen (Fig. 6 und 7). Die Spiegel 15, 16, 17 und 18 dienen dazu, den Strahlemveg für beide Bandkanten bis zur Meßfläche 5 in gleicher Länge zu erhalten. Bei Bändern anderer Sollbreiten werden einerseits der Spiegel 19 und andererseits die Spiegel 14, 18 und 15 um den gleichen Betrag ein- oder auswärts zur Achse des Bandes 1 gerechnet verschoben. Zum Ausgleich der Strahlenweglänge sind gegebenenfalls auch die Spiegel 16 und 17 zu versetzen. Alle diese Einstellungen lassen sich in geeigneter Weise koppeln und mechanisch oder von Hand betätigen. Zur Erhöhung der Meß- und Ablesegenauigkeit, insbesondere um noch Bruchteile eines Millimeters messen zu können, ist das Bild der Bandkanten auf der Meßfläche 5 vergrößert darzustellen. Hierzu kann ein geeigneter Linsensatz 20 od. dgl. verwendet werden. Damit die Abbilder der beiden Bandkanten stets gleichmäßig erscheinen, sind nicht nur die Strahlenwege, der Bandkanten bis zur Meßfläche gleichmäßig lang zu halten, sondern es soll auch die Strahlungsintensität der beiden Bandkanten gleich stark gehalten werden, was mittels eines halbdurchlässigen Spiegels erreicht werden kann.According to FIG. 4, the band edges α and b are transferred to the measuring surface 5 via reflective surfaces, for example mirrors 11 and 12, and a lens 13 or a set of lenses. The images a ', b' appear on the measuring surface at a suitable distance parallel to one another. When changing the width of the band 1, z. B. when measuring a new band of a different width than before, the mirrors 11 and 12 are shifted in adaptation to the changed target width by the corresponding and the same amount. If the rest of the arrangement is left unchanged, the image on the focusing screen 5 becomes blurred. If you were to change the distance between lens 13 and ground glass 5 for focusing, you would also change the scale of the image and would require differently divided scales to measure the image on the ground glass. According to the invention, this is avoided by keeping the distance between the lens and the matting screen constant and shifting both by the same amount by which each of the mirrors is shifted. Precondition for an exact measurement is that the strip material to be measured is guided, since lateral shifts impair the measurement accuracy. The union of the images of both strip edges can also be done by a semi-transparent mirror 14 (FIGS. 6 and 7). The mirrors 15, 16, 17 and 18 serve to maintain the beam path for both strip edges up to the measuring surface 5 in the same length. In the case of strips of other nominal widths, the mirror 19 on the one hand and the mirrors 14, 18 and 15 on the other hand are shifted by the same amount inward or outward relative to the axis of the strip 1. To compensate for the length of the beam path, the mirrors 16 and 17 may also have to be offset. All these settings can be coupled in a suitable manner and operated mechanically or by hand. To increase the measuring and reading accuracy, in particular to be able to measure even fractions of a millimeter, the image of the strip edges on the measuring surface 5 is to be shown enlarged. A suitable lens set 20 or the like can be used for this purpose. So that the images of the two strip edges always appear uniform, not only must the beam paths, the strip edges up to the measuring surface be kept evenly long, but also the radiation intensity of the two strip edges should be kept equally strong, which can be achieved by means of a semi-transparent mirror.
Eine weitere Möglichkeit der erfindungsgemäßen optischen Bandbreitenmessung ist in den Fig. 8 bis 10 veranschaulicht. Das Bild der beiden Bandkanten α und b wird über Spiegel oder Prismen 21, 22, die halbdurchlässigen Spiegel 23, 24 und einen Linsensatz 25 auf dem Schirm 5 abgebildet. Durch seitliche Verschiebung der halbdurchlässigen Spiegel 23 und 24 läßt sich das Bild des Bandes in seiner Breite festsetzen. Zwischen Band 1 und reflektierender Fläche 22 kann zur Verlängerung der optischen Weglänge ein Prismen- oder Spiegelsatz eingeschaltet werden. Bei dieser Anordnung wirken sich Seitenverschiebungen des Bandes so aus, daß dessen maßstabgerechtes Bild auf dem Schirm 5 um den Betrag der Seitenverschiebung versetzt erscheint. Da hierdurch die Ablesung erschwert werden kann, ist es vorteilhaft, diese Anordnung hauptsächlich bei gut geführten Bändern ohne Seitenverschiebung anzuwenden. Bildet man jedoch den zur Verlängerung der optischen Weglänge in dem Strahlengang von Band 1 zur reflektierenden Fläche 22 benutzten Prismen- oder Spiegelsatz zugleich so aus, daß das Abbild der Bandkante b auf der Fläche 22 bereits um 900 verdreht ist, wie es z. B. bei den Prismensätzen 26 und 27 der Fig. 11 und 12 dargestellt ist, so lassen sich die Abweichungen in derselben Weise ohne Beeinträchtigung durch die Seitenverschiebung des Bandes messen, wie bei der eingangs beschriebenen Anordnung der Fig. 1.Another possibility of the optical bandwidth measurement according to the invention is illustrated in FIGS. 8 to 10. The image of the two strip edges α and b is imaged on the screen 5 via mirrors or prisms 21, 22, the semi-transparent mirrors 23, 24 and a set of lenses 25. By shifting the semi-transparent mirrors 23 and 24 laterally, the width of the image of the tape can be fixed. A set of prisms or mirrors can be inserted between tape 1 and reflective surface 22 to extend the optical path length. With this arrangement, lateral shifts of the tape have the effect that its true-to-scale image appears offset on the screen 5 by the amount of the lateral shift. Since this can make reading difficult, it is advantageous to use this arrangement mainly with well-guided belts without lateral displacement. However, if one forms the prism or mirror set used to extend the optical path length in the beam path from tape 1 to reflective surface 22 at the same time so that the image of the tape edge b on the surface 22 is already rotated by 90 0 , as z. If, for example, the prism sets 26 and 27 of FIGS. 11 and 12 are shown, the deviations can be measured in the same way without being adversely affected by the lateral displacement of the strip as in the arrangement of FIG. 1 described at the beginning.
Claims (11)
Britische Patentschrift Nr. 670 886.Referred publications:
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