DD228341A1

DD228341A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR TOUCHLESS OPTICAL LENGTH MEASUREMENT

Info

Publication number: DD228341A1
Application number: DD24637982A
Authority: DD
Inventors: Bernd Kiessling; Peter Wystup
Original assignee: Werk F Tech Glas Veb
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1985-10-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung fuer eine beruehrungslose optische Laengenmessung, wie sie zur Messung bei der Glasrohrherstellung eingesetzt wird. Sie hat das Ziel, eine Schaltungsanordnung fuer eine sehr genaue, beruehrungslose optische Laengenmessung fuer solche Gegenstaende bereitzustellen, die mindestens im Randbereich einen optischen Kontrast aufweisen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, dass die entsprechenden optoelektronischen Bauteile so angeordnet und geschaltet werden, dass die fuer die Messung notwendigen Lichtsignale elektronisch verarbeitet und als digitalisierte Bildausgangssignale fuer die Mess- und Steuerung bereitgestellt werden. FigurThe invention relates to a circuit arrangement for a contactless optical length measurement, as used for measuring in the production of glass tubes. Its aim is to provide a circuit arrangement for a very accurate, contactless optical length measurement for such objects, which have an optical contrast at least in the edge region. According to the invention, the object is achieved that the corresponding optoelectronic components are arranged and switched such that the light signals necessary for the measurement are processed electronically and provided as digitized image output signals for the measurement and control. figure

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Schaltungsanordnung zur berührungslosen optischen LängenmessungCircuit arrangement for non-contact optical length measurement

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur berührungslosen optischen Längenmessung für Gegenstände, die mindestens im Randbereich einen optischen Kontrast gegenüber ihrer Umgebung aufweisen.The invention relates to a circuit arrangement for non-contact optical length measurement for objects which have an optical contrast to their surroundings at least in the edge region.

Die Schaltungsanordnung ist insbesondere für die Durchmessermessung von Glasrohren und -stäben geeignet·The circuit arrangement is particularly suitable for the diameter measurement of glass tubes and rods.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind bereits Methoden zur optischen Längenmessung bekannt, die insbesondere bei durchsichtigen oder reflektierenden Gegenständen, wie z.B. zur Durchmessermessung an Glasrohren und -stäben, angewendet werden können. Eine erste vorgeschlagene Lösung (DD-PS 226 159) verwendet dazu ein bildauflösendes Element, z.B. eine Bildaufnahmeröhre, mit welcher ein reelles Bild des zu messenden Gegenstandes, das sich innerhalb einer Meßblende befindet, in alternierender Richtung abgetastet wird. -Methods for optical length measurement are already known which are particularly useful in transparent or reflective articles, e.g. for measuring the diameter of glass tubes and rods. A first proposed solution (DD-PS 226 159) uses an image-resolving element, e.g. an image pickup tube, with which a real image of the object to be measured, which is located within a metering orifice, is scanned in an alternating direction. -

η π nc-ι jfinn „acca λ (\ η π nc-ι jfinn "acca λ (\

Bei einer weiteren vorgeschlagenen Anordnung (DD-PS 226 16O) wird das Bild des Gegenstandes, das sich ebenfalls innerhalb einer Meßblende befindet, mit Hilfe eines Taumelspiegels in alternierender Richtung an zwei lichtelektrischen Empfängern vorbeigeführt. Bei beiden Lösungen wird die Messung der Länge des Gegenstandes auf die Messung der optisch ungestörten Längen 2wischen den Kanten der Meßblende und den Kanten des Gegenstandes zurückgeführt.In a further proposed arrangement (DD-PS 226 16O), the image of the object, which is also located within a metering orifice, with the aid of a tumbling mirror in an alternating direction past two photoelectric receivers. In both solutions, the measurement of the length of the object is attributed to the measurement of the optically undisturbed lengths between the edges of the orifice and the edges of the object.

nachteilig an der letztgenannten Anordnung ist, daß es bei einem relativ komplizierten mechanischen Aufbau infolge der kreisförmigen Bewegung des Bildes mittels Taumelspiegel einen systematischen Linearitätsfehler aufweist und daß die erforderliche Scharfeinstellung des Bildes sowohl zwischen der Meßblende als auch auf beiden lichtelektrischen Empfängern der Genauigkeit der Messung eine weitere Grenze setzt· Die erste Lösung hat ebenfalls den Nachteil einer begrenzten Genauigkeit, da die zur Verfügung stehenden bildauflösenden Elemente, wie Bildaufnahmeröhren und CCD-Zeilen einen relativ hohen Linearitäts- bzw. Diskretisierungsfehler besitzen.A disadvantage of the latter arrangement is that it has a systematic linearity error with a relatively complicated mechanical structure due to the circular motion of the image by means of wobble mirror and that the required focus of the image between the orifice and on both photoelectric receivers of the accuracy of the measurement another Boundary Sets The first solution also has the disadvantage of limited accuracy, since the available image-resolving elements, such as image pickup tubes and CCD lines, have a relatively high linearity or discretization error.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Schaltungsanordnung zur berührungslosen optischen Längenmessung für Gegenstände, die mindestens.im Randbereich einen optischen Kontrast gegenüber ihrer Umgebung aufweisen, insbesondere zur Durchmessermessung von Glasrohren und -stäben, welche eine höhere Genauigkeit als vorgeschlagene Anordnungen erreicht.The object of the invention is to provide a circuit arrangement for non-contact optical length measurement for objects which have an optical contrast to their environment at least in the edge region, in particular for the diameter measurement of glass tubes and rods, which achieves a higher accuracy than proposed arrangements.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Es steht die Aufgabe, die Längenmessung so zu gestalten, daß die den bekannten Methoden anhaftenden systematischen Meßfehler ausgeschaltet werden und durch einen unkomplizierten einfachen mechanisch-optischen Aufbau die Meßunsicherheiten klein gehalten werden.The object is to design the length measurement so that the systematic measurement errors inherent in the known methods are eliminated and the measurement uncertainties are kept small by a simple, simple mechanical-optical design.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Durchmessermessung, insbesondere von Glasrohren am laufenden Strang, dadurch gelöst, daß einer bekannten optischen Anordnung zur Abtastung eines Schattenbildes des Glasrohres mittels Drehspiegel, Objektiv und lichtelektrischem Empfänger -mit nachgeschaltetem Komparator eine Torschaltung für Impulse aus einem mit der Rotation des Drehspiegels synchronisierten Impulsgenerator nachgeschaltet wird, welche bei Hell-Dunkel-Flanken im digitalisierten Bildausgangssignal des lichtelektrischen Empfängers öffnet und bei Dunkel-Hell-Planken schließt. Dieser Torschaltung ist ein Zähler nachgeschaltet, dessen Zählerstand gesteuert durch das digitalisierte Bildausgangssignal mit jeder Dunkel-Hell-Flanke in einen folgenden Zwischenspeicher übernommen wird, dem eine Speicherund Anzeigeeinheit nachgeordnet ist, welche den Inhalt des Zwischenspeichers am Ende einer jeden Bildabtastung übernimmt.According to the object of the invention in the diameter measurement, in particular of glass tubes on the current strand, achieved in that a known optical arrangement for scanning a shadow of the glass tube by means of rotating mirror, lens and photoelectric receiver with a downstream comparator, a gate for pulses from one with the rotation of the Rotating mirror synchronized pulse generator is connected, which opens at light-dark edges in the digitized image output of the photoelectric receiver and closes in dark-bright planks. This gate is followed by a counter whose count is controlled by the digitized image output signal with each dark-bright edge is taken in a subsequent buffer to which a memory and display unit is arranged, which takes over the contents of the buffer at the end of each image scan.

Dessen Inhalt stellt nach jeder Bildabtastung ein Maß für die Länge dar.Its content represents a measure of the length after each image scan.

- 4 Auaführungsbeispiel- 4 Sample Example

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung soll im Folgenden an einer Meßanordnung für den Durchmesser von Glasrohren (Fig. ) näher erläutert werden.The circuit arrangement according to the invention will be explained in more detail below on a measuring arrangement for the diameter of glass tubes (FIG.).

Der Drehspiegel 3 und das Objektiv 4 sind in der Weise vor einer Spaltblende 5 angeordnet, daß ein Schattenbild des Glasrohres 2, welches durch eine Lichtquelle 1 von hinten beleuchtet wird, auf die Spaltblende 5 abgebildet wird. Hinter der Spaltblende ist ein lichtelektrischer Empfänger 6* vorzugsweise eine Fotodiode, angeordnet, deren Ausgang auf einen Komparator 8 geschaltet ist. Diesem ist eine Torschaltung 10 nachgeschaltet, die gleichzeitig mit dem Impulsgenerator 11 verbunden ist, wobei dieser mit der Rotation des Drehspiegels 3 synchron gekoppelt ist. Der Torschaltung ist des weiteren ein Zähler 12 sowie ein Zwischenspeicher nachgeschaltet, der gleichzeitig mit dem Ausgang des Komparators 8 verbunden ist. Der Ausgang des Zwischenspeichers ist auf eine Speicher- und Anzeigeeinheit 14 geschaltet, die weiterhin mit dem Impulsgenerator 11 verbunden ist.The rotating mirror 3 and the lens 4 are arranged in front of a slit 5 in such a way that a shadow image of the glass tube 2, which is illuminated by a light source 1 from behind, is displayed on the slit 5. Behind the slit is a photoelectric receiver 6 * preferably a photodiode, arranged, whose output is connected to a comparator 8. This is followed by a gate circuit 10, which is connected simultaneously with the pulse generator 11, wherein this is synchronously coupled to the rotation of the rotating mirror 3. The gate circuit is further followed by a counter 12 and a latch, which is connected simultaneously to the output of the comparator 8. The output of the buffer is connected to a storage and display unit 14, which is further connected to the pulse generator 11.

Bei der Rotation des Drehspiegels 3 wird das Schattenbild des Glasrohres 2 durch den lichtelektrischen Empfänger 6 abgetastet. Das Ausgangssignal 7 des lichtelektrischen Empfängers 6 wird einem Komparator 8 zugeführt und in diesem zu einem digitalisierten Ausgangssignal 9 umgeformt. Die erste HeIl-Dunkel-Flanke des digitalisierten Ausgangssignals 9 (erste Rohrkante) öffnet die Torschaltung 10 für Impulse aus dem Impulsgenerator 11, welcher mit der Rotation des Drehspiegels 3 synchron arbeitet. Diese Impulse werden im Zähler 12 summiert. Bei jeder Dunkel-Heil-Flanke des digitalisierten Ausgangssignals 9 wird der Zählerstand in den Zwischenspeicher 13 übernommen. Die letzte Übernahme erfolgt bei Abtastung der zweiten Rohrkante. - 5 -During rotation of the rotating mirror 3, the shadow image of the glass tube 2 is scanned by the photoelectric receiver 6. The output signal 7 of the photoelectric receiver 6 is fed to a comparator 8 and converted in this to a digitized output signal 9. The first HeIl-dark edge of the digitized output signal 9 (first pipe edge) opens the gate circuit 10 for pulses from the pulse generator 11, which operates synchronously with the rotation of the rotating mirror 3. These pulses are summed in the counter 12. At each dark healing edge of the digitized output signal 9, the count is transferred to the buffer 13. The last takeover takes place when the second pipe edge is scanned. - 5 -

Damit enthält der Zwischenspeicher 13 nach jeder Abtastung eine Impulszahl, die dem Durchmesser des Glasrohres 2 entspricht und in die Speicher- und Anzeigeeinheit 14 übernommen wird. Daraufhin erfolgt das Zurücksetzen des Zählers 12 und das Löschen des Zwischenspeichers 13*Thus, the buffer 13 contains after each scan a pulse number corresponding to the diameter of the glass tube 2 and is taken over in the storage and display unit 14. This is followed by the resetting of the counter 12 and the clearing of the buffer 13 *

Die erfindungsgemäße Lösung hat gegenüber den bekannten Methoden zur Messung des Durchmessers von Glasrohren und -stäben den Vorteil, daß eine lineare Abtastung des Gegenstandes erfolgt und damit kein systematischer Fehler auftritt und daß des weiteren durch den einfachen mechanischen und optischen Aufbau, der keine Zwisciienabbildung erfordert und die scharfe Abbildung des zu messenden Gegenstandes an nur einem Punkt benötigt, die Meßunsicherheiten klein gehalten werden, wodurch die Genauigkeit der Längenmessung gesteigert wird.The solution according to the invention has over the known methods for measuring the diameter of glass tubes and rods the advantage that a linear scanning of the object takes place and thus no systematic error occurs and that further by the simple mechanical and optical structure that requires no Zwisciienabbildung and requires the sharp imaging of the object to be measured at only one point, the measurement uncertainties are kept small, whereby the accuracy of the length measurement is increased.

Claims

- 6 claim of invention

Circuit arrangement for contact-free optical length measurement, in particular for the diameter measurement of glass tubes and rods, using mechanical-optical arrangements for scanning a shadow image of the glass tube by means of a rotating mirror, objective and photoelectric receiver with downstream comparator, characterized in that the output of the comparator (8) for the image output signal of the photoelectric receiver (6) is interconnected to a gate circuit (10) for pulses from a synchronized with the rotation of the rotary mirror pulse generator (11) in such a way that the gate circuit (10) at light-dark edges in the digitized image output signal opens and closes at dark-bright edges, that the gate circuit (10) of a further counter (12) is followed, the count is controlled by the digitized image output signal with each dark-light edge in a downstream buffer (13) is taken , which is followed by a memory and display unit (14), which takes over the contents of the buffer (13) at the end of each image scan.

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