DD248035A3

DD248035A3 - METHOD FOR TOGETHER-FREE DIAMETER DETERMINATION OF MEASUREMENT MATERIAL

Info

Publication number: DD248035A3
Application number: DD26878684A
Authority: DD
Inventors: Franz Pozimski; Joerg Krieger; Hans Hocke; Gerhard Grellmann
Original assignee: Thaelmann Schwermaschbau Veb
Priority date: 1984-10-29
Filing date: 1984-10-29
Publication date: 1987-07-29
Also published as: GB2166236A; GB8519681D0; DE3520758A1; GB2166236B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beruehrungslosen Durchmesserbestimmung von strangfoermigem Messgut fuer die walzgut- und kabelherstellende Industrie. Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vergroesserung der Objektfeldgroesse bei gleicher Aufloesung und eine Schwingungsfehlerkompensierung zu erreichen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das im Messfeld frei bewegliches strangfoermiges Messgut mit einem Durchmesser 5 mm bei einer Aufloesung 10 mm, misst, wobei mechanisch bewegte Teile entfallen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein fester Zwischenraum zwischen CCD-Zeile und optischer Achse entsteht, der vor oder nach der Abtastung der Zeilen bei der Messvorrichtung dazuaddiert wird und dass die CCD-Zeilen gemeinsam, d. h. synchron, mit einem Versatz von einem halben Takt, aber in ihrer Richtung entgegengesetzt, abgetastet werden.The invention relates to a method for berührungslosen diameter determination of strandfoermigem material to be measured for the rolling and cable manufacturing industry. The object of the invention is to achieve an enlargement of the object field size at the same resolution and a vibration error compensation. The invention has for its object to provide a method that measures in the field of view freely movable strand-like material to be measured with a diameter of 5 mm at a resolution of 10 mm, with mechanically moving parts omitted. According to the invention, the object is achieved by creating a fixed gap between the CCD line and the optical axis, which is added to the measuring device before or after the scanning of the lines and that the CCD lines together, i. H. synchronously, with an offset of half a clock, but opposite in direction, sampled.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Durchmesserbestimmung von strangförmigem Meßgut für die walzgut- und kabelherstellende Industrie.The invention relates to a method for non-contact diameter determination of strand-like material to be measured for the rolling and cable manufacturing industry.

Characteristic of the known technical solutions

Nach der DE-OS 2750109 ist ein Laser-Scanning-Verfahren, bei dem ein Laserstrahl über einen rotierenden Polygonspiegel abgelenkt wird, bekannt. Die divergierenden Strahlen werden durch eine Optik parallelisiert. In dem parallelen Strahlenbündel des Meßfeldes befindet sich das Meßobjekt. Anschließend wird das Parallelbündel durch eine Optik auf einen Fotoempfänger fokussiert. Über die Synchronisation der Strahlenlaufzeit durch das Meßfeld wird aus der Dunkelzeit während der Abschattung des Laserstrahls durch das Meßgut der Durchmesser des Meßgutes ermittelt. Nachteilig ist der hohe Fertigungs- und Justageaufwand der einzelnen optischen Bauelemente. Weiterhin ist bei einem großen Meßfeld die Optik zur Parallelisierung bzw. Fokussierung mit großen Abbildungsfehlern behaftet.According to DE-OS 2750109 a laser scanning method in which a laser beam is deflected by a rotating polygon mirror is known. The divergent rays are parallelized by an optic. In the parallel beam of the measuring field is the DUT. Subsequently, the parallel bundle is focused by a lens on a photoreceiver. About the synchronization of the beam transit time through the measuring field is determined from the dark time during shading of the laser beam through the material to be measured, the diameter of the measured material. A disadvantage is the high production and adjustment effort of the individual optical components. Furthermore, in the case of a large measuring field, the optics for parallelization or focusing are subject to large aberrations.

In der DD-PS 152988 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die durch ein Objektiv abgebildete Schattengröße eines Meßobjektes durch eine Diodenzeile gemessen wird. Die Größe des Meßobjektes ergibt sich hierbei über den Abbildungsmaßstab des Objektivs im Zusammenhang mit dem Abstand der Sensoren auf der Zeile. Es zeigen sich Meßfeldbegrenzungen und systematische Meßfehler bei schwingenden Meßobjekten.In DD-PS 152988 a method is described in which the shadow size of a measured object imaged by a lens is measured by a row of diodes. The size of the object to be measured results from the imaging scale of the objective in connection with the distance of the sensors on the line. It shows Meßfeldbegrenzungen and systematic measurement errors in vibrating DUTs.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vergrößerung der Objektfeldgröße bei gleicher Auflösung und eine Schwingungsfehlerkompensierung zu erreichen.The object of the invention is to achieve an enlargement of the object field size at the same resolution and a vibration error compensation.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das im Meßfeld frei bewegliches strangförmiges Meßgut mit einem Durchmesser > 5 mm bei einer Auflösung SlO/xm mißt, wobei mechanisch bewegte Teile entfallen.The invention has for its object to provide a method that measures in the measuring field freely movable strand-shaped material to be measured with a diameter> 5 mm at a resolution SlO / xm, with mechanically moving parts omitted.

Bei dem Verfahren wird das Meßgut rückwärtig mit einer Lichtquelle über einen Kondensor angestrahlt und mit elektronischem Raster ausgewertet. Hierbei wird das Meßgut mit einem halbdurchlässigen Spiegel in zwei gleich große Abbildungen mit je der halben aber gleich starken Helligkeit aufgeteilt.In the method, the material to be measured is backlit with a light source via a condenser and evaluated with electronic grid. Here, the material to be measured is divided with a semi-transparent mirror into two images of equal size, each with half the same brightness.

Die Abbildung wird mit je einer CCD-Zeile abgetastet, wobei die eine CCD-Zeile die untere und die andere CCD-Zeile die obere Bildhälfte abtastet.The image is scanned with one CCD line each, whereby one CCD line scans the lower CCD line and the other CCD line scans the upper half of the image.

Erfindungsgemäß ist, daß ein fester Zwischenraum zwischen CCD-Zeile und optischer Achse entsteht, der vor oder nach der Abtastung der Zeilen bei der Meßwertbildung dazuaddiertwird und daß die CCD-Zeilen gemeinsam, d.h. synchron, mit einem Versatz von einem halben Takt, aber in ihrer Richtung entgegengesetzt, abgetastet werden.According to the invention, there is a fixed gap between the CCD line and the optical axis which is added before or after the scanning of the lines in the measurement formation, and that the CCD lines together, i. synchronously, with an offset of half a clock, but opposite in direction, sampled.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1: die Meßanordnung Fig. 2: die Taktregime.Fig. 1: the measuring arrangement Fig. 2: the clock regime.

Entsprechend Fig. 1 befinden sich auf einer optischen Achse 21 nacheinander die Lichtquelle 1, der Kondensor 2, das Meßgut 3, das Objektiv 4, der halbdurchlässige Spiegel 5 und die Bildebene 6 mit einer oberhalb der optischen Achse 21 angeordneten CCD-Zeile 8, wobei sich zwischen der CCD-Zeile 8 und der optischen Achse 21 ein Zwischenraum 12 befindet. Eine weitere optische Achse 22 verläuft durch den Spiegel 5 und enthält eine Bildebene 7 mit einer CCD-Zeile 9 und einen Zwischenraum 13 zwischen CCD-Zeile 9 und optischer Achse 22. Der Abstand zwischen der CCD-Zeile 8 und dem Spiegel 5 ist gleich dem Abstand zwischen der CCD-Zeile 9 und dem Spiegel 5. Die CCD-Zeilen 8 und 9 liegen in unterschiedlichen Ebenen. Das heißt, die optischen Achsen 21 und 22 stehen unter einem Winkel α von 10° bis 170°, vorzugsweise 90°, zueinander. Nach Fig. 1 wird das von einer Lichtquelle ausgestrahlte Lichtbündel durch einen Kondensor 2 parallelisiert. Das Meßgut 3 wird durch das Objektiv 4 und einen halbdurchlässigen Spiegel 5 in zwei gleich große Abbildungen mit je der halben oder gleich großen Helligkeit auf die beiden Bildebenen 6,7 aufgeteilt. Die CCD-Zeile 9 tastet die obere Bildhälfte 10 und die CCD-Zeile 8 die untere Bildhälfte 11 ab. Der entstehende Zwischenraum 12 bzw. 13 ist gleich oder größer als Null und dient zur Vergrößerung des Meßgutfeldes. Außerdem entfällt dadurch eine Teiljustierung der CCD-Zeilen 8,9 relativ zueinander, da der Zwischenraum 12 bzw. 13 elektrisch erfaßt wird. Der Wert für den Zwischenraum 12 bzw. 13 wird einmal ermittelt und in einen Speicher 14 fest eingegeben. Eine Logik 15 steuert den zeitlichen Ablauf, so daß die Zeilensignale über eine Signalaufbereitung 16,17 nach dem Reißverschlußprinzip gemäß Fig. 2 parallel, aber um einen halben Takt versetzt und anschließend der Zwischenraum 12 bzw. 13 aus dem Speicher 14 in einen Zähler 18 eingelesen wird. Bei der Zahlengruppe in der Fig. 2 bedeutet die erste Ziffer—1 oder 2 — die CCD-Zeile 8 oder 9 und die zweite Ziffer— 1 bis η — den entsprechenden Bildpunkt. Der Zählerinhalt wird über einen Zwischenspeicher 19 einer Anzeigeeinheit 20 zugeführt. Die CCD-Zeilen 8,9 arbeiten, bezogen auf die optische Achse 21, von innen nach außen oder von außen nach innen. Diese Betriebsweise ermöglicht eine Schwingungsfehlerkompensation. Ein Regler 23 sorgt für eine gleichbleibende Beleuchtungsstärke.1, the light source 1, the condenser 2, the Meßgut 3, the objective 4, the semitransparent mirror 5 and the image plane 6 with an above the optical axis 21 arranged CCD line 8, wherein there is a gap 12 between the CCD line 8 and the optical axis 21. Another optical axis 22 passes through the mirror 5 and includes an image plane 7 with a CCD line 9 and a gap 13 between the CCD line 9 and the optical axis 22. The distance between the CCD line 8 and the mirror 5 is the same Distance between the CCD line 9 and the mirror 5. The CCD lines 8 and 9 are in different planes. That is, the optical axes 21 and 22 are at an angle α of 10 ° to 170 °, preferably 90 ° to each other. According to FIG. 1, the light beam emitted by a light source is parallelized by a condenser 2. The material to be measured 3 is divided by the objective 4 and a semitransparent mirror 5 into two images of equal size, each with half or the same brightness, on the two image planes 6, 7. The CCD line 9 scans the upper half of the image 10 and the CCD line 8 the lower half of the image 11. The resulting gap 12 and 13 is equal to or greater than zero and serves to increase the Meßgutfeldes. In addition, this eliminates a partial adjustment of the CCD lines 8,9 relative to each other, since the gap 12 and 13 is electrically detected. The value for the gap 12 or 13 is determined once and entered into a memory 14 fixed. A logic 15 controls the timing, so that the line signals via a signal processing 16,17 on the zipper principle of FIG. 2 in parallel, but offset by half a clock and then read the gap 12 and 13 from the memory 14 in a counter 18 becomes. In the case of the number group in FIG. 2, the first digit-1 or 2-the CCD line 8 or 9 and the second digit-1 to η-means the corresponding pixel. The counter content is supplied via a buffer 19 of a display unit 20. The CCD lines 8,9 operate, based on the optical axis 21, from the inside to the outside or from outside to inside. This mode of operation enables vibration error compensation. A regulator 23 ensures a constant illuminance.

Durch die Erfindung ist eine Vergrößerung der zu bestimmenden Meßfeldgröße bei gleichbleibender Auflösung möglich. Infolge des gegenläufigen Abtastens tritt eine Schwingungsfehlerkompensation auf.By the invention, an enlargement of the Meßfeldgröße to be determined at the same resolution is possible. As a result of the counter-scan, oscillation error compensation occurs.

Claims

Method for non-contact diameter determination of strand-like material to be measured, in which the material to be measured is backlit with a light source via a capacitor and evaluated with electronic grids, the material to be measured is divided with a semitransparent mirror in two equal figures with half the same brightness but with the same each scanned a CCD line and in this case one CCD line, the lower and the other CCD line scans the upper half of the image, characterized in that a fixed gap (12,13) between the CCD line and the optical axis is formed before or after the scanning of the lines in the measurement formation is added and that the CCD lines (8,9) together, d. H. synchronously, with an offset of half a clock, but opposite in direction, sampled.

For this

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