Verfahren und Einrichtung zur Prüfung einer Kantenlinie eines Körpers
Bei der Herstellung fester Gegenstände ist es manchmal erforderlich, bestimmte Kanten derselben auf ihre Lage gegenüber einer Bezugsebene oder auf einen vorgeschriebenen Formverlauf zu prüfen. Je nach Anwendungsfall kann dabeidie Kanbe linie selbst von Interesse sein, so z. B. beim Mündungsrand eines Gefässes, oder es kann von der Kantenlinie auf Lage und Form einer von ihr begrenzten Körperfläche geschlossen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den selbsttätigen Ablauf solcher Prüfungen zu ermöglichen, wie es insbesondere zur Überwachung der Massenher stellung gleichartiger Gegenstände erforderlich ist. Dabei werden eine hohe Geschwindigkeit, geringe Beein trächtigung ides Materialflusses, hohe Genauigkeit und Sicherheit bei der Ausscheidung nicht toleranzhaltiger Stücke angestrebt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung einer eine Symmetrie aufweisenden Kantenlinie eines Körpers hinsichtlich ihrer Relativlage zu einer Bezugsebene sowie auf Formabweichungen. Dieses Verfahren ist dadurch gekenazeichneb, dass der Körper so bewegt wird, dass die Geschwindigiteu aller seiner Punkte parallel zur Bezugsebene sind, dass mit Ider Bewegung fortschreitend mehrere Paare von zueinander symmetrisch liegenden Stellen der Kantenlinie jeweils gleich- zeitig abgetastet werden,
urud dass die Relativlagen der einander paarweise zugeordneten Stellen zur Bezugsebene miteinander verglichen werden.
Ausserdem bezieht sich die Erfindung auf eine Prüfeinrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch zwei beidseits einer Transporteinrichtung für den Körper angeordnete, auf gegenüberliegende Stellen der Kantenlinie gerichtete optische Abbildungsmittel zur Erzeugung von einander entsprechenden Bildern der beiden Stellen, elektrooptische Abtastmittel zur Erzeugung zweier den beiden Biidgrössen entsprechender elektrischer Signale, und elektrische Schaitmittel zum Vergleich, der genannten Signale.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Aus führungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch und in perspektivischer Darstellung eine Prüfstation mit einem zylindrischen Körper als Prüfling,
Fig. 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 im Grundriss, mit einer Variante bezüglich der elektrooptischen Abtastmittel,
Fig. 3 ist eine Te ; iansicht der Abtastmittel nach Fi gar 2,
Fig. 4 zeigt einen Teilquerschnitt, durch ein bei der Anordnung nach Fig. 2 und 3 verwendetes lichtleitendes Faserlündel,
Fig. 5, 6 und 7 sind Diagramme zur Gegenüberstel lang der anfallenden Signale bei verschiedenen Prüfungsfällen, und
Fig. 8 ist das Blockschema einer Schaltung für den Vergleich und die weitere Auswertung der elektrischen Signale.
Die Prüfeinrichtung nach Fig. 1 und 2 weist als Transporteinrichtung für den Prüfling 4 ein Förderband 1 auf, welches von einem Motor 2 angetrieben ist. Der auf dem Förderband 1 stehende Prüfling 4 ist zunächst der Einfachheit halber als zylindrischer Körper angenommen. An diesem ist zu prüfen, ob seine obere Randkante 6 zur Standfläche, des Körpers parallel liegt, zu dieser einen vorbestimmten Abstand einhält und die vorgeschriebene Kreisform aufweist. Aus den Prüfungsergebnissen kann im Falle eines vollen Körpers auf die Lage der Deckfläche geschlossen werden; es können aber auch die Lage und der Verlauf der Kantenlinie 6 selbst von Interesse sein, z. B. dann, wenn diese den Mündungsrand eines Gefässes bildet.
Als Bezugsebene für die Prüfung dient in diesem Fall die Standfläche des Körpers 4, die vorerst mit der Förderfläche des Bandes 1 als identisch betrachtet werden soll; es könnte jedoch auch irgendeine andere zu dieser Ebene parallele Ebene als Bezugsebene dienen.
Zu beiden Seiten der Transporteinrichtung und symmetrisch zur Durchlaufbahn Ides Prüflings 4 ist je eine optische Abbildungseinrichtung angeordnet. Jede dieser Einrichtungen weist einen Lichtsender 10 bzw. 10' mit Glühlampe 12, Sammeloptik 14 und Austrittsblende 16 auf. Ein vertikaler Schlitz 17 bzw. 17' in jeder Blende blendet einen schmalen Parallellichtstrahl 18 bzw. 18' aus, der auf eine gegenüberliegende Abbildungsoptik 20, 20'gerichtet ist, hinter der sich ein Lichtempfänger 22, 22' befindet.
Beide Strahlen 18, 18' stehen senkrecht zur Durchlaufrichtung des Prüflings 4, und sie liegen möglichst in der gleichen Vertikalebene, so dass ihr Ab stand a in der Durchlaufrichtung g praktisch Null ist (in der Fig. 2 ist ein geringer solcher Abstand a der besseren Darstellung wegen eingezeichnet worden). Die optischen Achsen der beiden Abbildungseinrichtungen sind ferner gegenüber der Horizontalen um einen gleichen, relativ kleinen Winkel a geneigt, wobei sie auf der Seite des Lichtsenders 10, 10' tiefer oder höher liegen als die Kantenlinie 6.
Der in Durchlaufrichtung liegende Durchmesser 8 des Prüflings 4 teilt die (ideal kreisförmig und horizontal angenommene) Kantenlinie 6 in zwei symmetrische Halbkreise. Diese bestehen somit aus Paaren von zu dem Durchmesser 8 symmetrisch liegenden Punkten A, A', B, B', C, C'. Bei der Symmetrie der beiden Abbildungs- einrichtungen und zu diesen symmetrischem Durchlauf des Körpers 4 sind nun die Strahlen 18, 18'jeweils auf solche Punktepaare, z. B. A, A', gerichtet, und es entstehen auf den Lichtempfängern 22, 22' jeweils gleichzeitig entsprechende, untereinander gleiche Abbildungen 24, 24' dieser Punkte. Bei seitlich verschobenem Durchlauf des Körpers 4 ergeben sich zwar Differenzen zwischen den beiden Abbildungen, die jedoch um so geringer sind, je kleiner der Neigungswinkel a der Strahlen ist.
Die erwähnte Neigung der Strahlen 18, 18' in Verbindung mit dvm Verlauf der Kantenlinie 6 bewirkt aber, dass während des Durchlaufs des Körpers 4 die Abbildungen 24, 24' von aufeinanderfolgenden Punkten A, B, C bzw. A', B', C'unterschiedlich ausfallen, weil sich ihre Lage innerhalb der Strahlen 18, 18' ändert, oder mit anderen Worten, weil die Kantenlinie 6 einen variablen Teil der vertikalen Breite der Strahlen 18, 18' ausblendet.
Die beiden in Fig. 1 schematisch dargestellten Licht empfänger 22, 22' enthalten je eine e elektrooptische Ab- tasteinrichtung, welche zwei den beiden Bildgrössen entsprechende elektrische Signale P, P' erzeugen. Es kann sich dabei um einen intensitätsmässigen Zusammenhang handeln, derart, dass die Intensität des elektrischen Signals jeweils der Bildhöhe entspricht. Für die weitere Signalauswertung besonders vorteilhaft ist jedoch eine periodische Abtastung der Bildgrössen mittels zweier relativ zu den Bildern bewegter Spaltanordnungen, welche in Verbindung mit je einem photoelektrischen Wandler zwei Impulssignale erzeugen, wobei die Impulsdauer jeweils der Bildgrösse entspricht.
Die Prüfung der Kantenlinie 6 beruht nun auf dem Vergleich der elektrischen Signale P, P' für mehrere aufeinanderfolgende Punktepaare A, A', B, B', C, C'. Die dauernde Gleichheit dieser Signale bedeutet, dass die Kantenlime 6 zur Bezugsebene parallel liegt und zur Achse 8 symmetrisch verläuft, während dem unterschiedliche Signale auf eine Abweichung von diesen Eigenschaften hinweisen. Zudem kann aus dem Absolutwert eines der Signale an einer bestimmten Stelle während des Durchlaufs, vorzugsweise in der Mitte, auf den Abstand der Kantenlinie 6 von der Bezugsebene geschlossen werden.
Eine besonders günstige Anordnung zur elektrooptischen Abtastung der beiden Abbildungen ist in Fig.
2 dargestellt. Die beiden von den Objektiven 20, 20' erzeugten Bilder werden hier mitbels lichtleitender Faserbündel 30, 30' zu einer rotierenden Abtastscheibe 32 geleitet. Die Fig. 4 zeigt stark vergrössert einen Teil des Querschnittes bzw. einer Stirnfläche eines solchen Lichtleiters . Dieser ist aus einer grossen Zahl von feinen, parallel ausgerichteten, vorzugsweise in einer einzigen Reihe liegenden und durchgehenden Glasfasern aufgebaut, die an den beiden Stirnflächen eines Faserbündels an einander entsprechenden Stellen des Bündelquerschnittes liegen. Durch Totalreflexion innerhalb der einzelnen Fasern wird bei dieser Anordnung das an der einen Stirnseite des Bündels entworfene Bild auf die andere Stirnseite übertragen.
Mit diesen Stirnseiten 38, 38' enden die Bündel 30, 30' an diametral gegenüberliegenden Stellen einer Scheibe 32, welche von einem Synehronmotor 34 angetrieben ist und zwei radiale, um
1800 versetzte Spalte 36 aufweist. Jedem Faserbündel 30, 30' ist auf der andern Seite der Abtastscheibe 32 ein photoeiektrischer Wandler 40, 40', z. B. ein Photoelement, zugeordnet. Der Breitenanteil der Stirnflächen 38, 38', über welchen Licht austritt, entspricht der Bildgrösse und damit der Relativlage der jeweils abgetasteten entsprechenden Punkte der Kantenlinie 6.
Die An ordnung g ist so getroffen, dass bei rotierender Scheibe 32 beide Spalte 36 jeweils gleichzeitig am Anfang einer Stirnfläche 38, 38'eintreffen. An den Wandlern 40, 40' entstehen dann bei Durchlauf der Spalte 36 zwei elek tische Impulse, deren Dauer der betreffenden Bildgrösse entspricht. Hier ist zu erwähnen, dass durch geeignete schaltungstechnische Massnahmen natürlich auch die Breite des unbeleuchteten Teils der Faserbündel 30, 30' entsprechend den vom Körper 4 abgedeckten Anteilen der Strahlen 18, 18' ausgenützt werden könnte.
Ein Unterschied in der Dauer der (jeweils gleichzei tig beginnenden) Impulse der Signale P, P' deutet auf eine entsprechend unterschiedliche Relativlage der gleichzeitig abgetasteten Stellen hin. Entgegen der Anordnung nach Fig. 3 könnten beide Stirnflächen 38, 38' der Faserbündel auch unmittelbar radial nebeneinander angeordnet sein und einen einzigen photoelektrischen Wandler beleuchten; sie würden dabei gleichzeitig von einem einzigen durchlaufenden Spalt 36 abgetastet. Dabei wünden die Teilsignale, herrührend von den beiden Faserbündeln 30 und 30', bereits im Wandler miteinan- der kombiniert, und es würde eine Differenz der beiden Bilder einen Intensitätssprung von der vollen auf etwa die halbe Signalintensität bewirken.
Die Dauer der halben Intensitätsstufe wäre wiederum ein Mass für die unterschiedliche Lage des abgetasteten Punktepaars.
Es wäre selbstverständlich auch möglich, die von den Objektiven 20, 20' entworfenen Bilder mit Hilfe von Prismen oder Spiegeln auf eine gemeinsame Abtastscheibe 32 zu übertragen. Die Verwendung von lichtleitenden Faserbündeln 30, 30' zu diesem Zweck bietet allerdings beträchtliche Vorteile, indem die gegenseitige Justierung stark vereinfacht wird.
Je nach der gewählten Abtastfrequenz (Drehzahl der Scheibe 32) kann die Zahl der beim Durchlauf des Prüflings 4 abgetasteten Punktepaare recht hoch sein, es ist ohne weiteres eine lückenlose > Abtastung der Kantenlinie möglich. Wegen der bei einem zylindrischen oder ähnlichen Körper am Anfang und am Ende des Durchlaufs auftretenden schleifenden Schnitte zwischen den Lichtstrahlen und der Kantenlinie beschränkt man sich auf einen mittleren Abschnitt b (Fig. 2), welcher die ge nannten Bereiche ausschliesst. Dieser Umstand wird später in dieser Beschreibung in anderem Zusammenhang nochmals betrachtet.
Anhand der Diagramme Fig. 5 bis 7 soll nun der Verlauf der Signale P und P' während des Durchlaufs des Prüflings betrachtet werden, wie er sich bei verschiedenen Lagen und Eigenschaften der abgetasteten Kantenlinie ergibt. Wie erwähnt, ist die Signalgrösse während des Durchlaufs des Körpers 4 entsprechend der abgetasteten Bildgrösse variabel. Liegt die Kantenlinie 6 planparallel zur Bezugsebene, so sind jedoch die beiden Signale P und P' über den gesamten ausgewerteten Bereich b unter sich gleich gross, und es ergibt sich ein Verlauf 45, 45' für beide Signale etwa gemäss Fig. 5.
Die Maximalgrösse P8 des einen oder anderen Signals, die sich in der Mitte des Durchlaufs einstellt, ist ein Mass für den Abstand der Kantenlinie von der Bezugsebene. Eine Einsattelung (oder Rippe) der Kantenlinie äussert sich in einer vorübergehenden Abweichung 46 der beiden Signale voneinander. Liegt hingegen die Kan tenlinie 6 nicht in einer zur Bezugsebene planparallelen Ebene, so sind die Signale P, P' im wesentlichen während des ganzen Durchlaufs des Prüflings voneinander verschieden. Es ergibt sich etwa ein Verlauf 47, 47' gemäss Fig. 6, wenn die Kantenlinie z. B. sattelförmig verzogen ist. Es besteht dann eine Signaldifferenz A P, die höchstens vorübergehend verschwindet, wenn die beiden Kurven einander schneiden.
Wenn die Kantenlinie 6 zwar in einer Ebene, jedoch nicht parallel zur Bezugsebene liegt, so verlaufen die Signalkurven gemäss 49, 49', Fig. 7, d. h. die Kurven schneiden einander nicht und sind dauernd voneinander verschieden.
Es ist eine einzige Fehlersituation denkbar, die sich nicht in einer Signaldifferenz A P äussert. Dies ist dann der Fall, wenn die Kantenlinie 6 in einer schiefen Ebene liegt, wobei der höchste und der tiefste Punkt zufällig mit dem in Durchlaufrichtung liegenden Durchmesser 8 zusammenfallen. Um diesen Fall ebenfalls zu erfassen, ist es von Vorteil, die Prüfung mit einer um einen gewissen Winkel verdrehten Lage des Prüfüngs zu wiederholen, wobei auch erreicht wind, dass die beim ersten Durchlauf ausserhalb der Zone b liegen ! den Rand- zonen ebenfalls abgetastet und auf allfällige Ein sprünge oder Rippen geprüft werden.
Das Blockschaltbild Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Schaltung zum Vergleich und zur weiteren Auswertung der Impulssignale P und P', wie sie von der Abtasteinrichtung nach Fig. 3 erzeugt werden. Die beiden Impulssignale P und P' gelangen über die Leitungen 50 bzw. 52 auf eine Torschaltung 54, welche die Diffe renz ider beiden Eingangssignale bildet, d. h. an der r Aus- gangsleitung 56 erscheint ein Signal nur dann, wenn der Signazzustand an den beiden Eingängen 50 und 52 un terschiedlich ist. Das Differenzsignial in der Leitung 56 wird einer zweiten Torschaltung 58 zugeleitet.
Eine Zeitbasisschaltung 60 erzeugt eine Taktimpuisfolge, die einerseits über die Leitung 62 den Antrieb 34 der Abtastscheibe 32 synchronisiert und anderseits über die Leitung 64 die Torschaltung 58 im Takt der einzelnen Abtastungen öffnet. Dadurch wird die zeitliche Aufein anderfolge der abgetasteten Punktepaare während des Durchlaufs des Prüflinge bestimmt. Die durch die Tor schaltung 58 laufend hindurchgeleiteten, den einzelnen P unktepaaren zugeordneten Differenzsigniale gelangen über die Leitung 59 in eine Zeitzählschialtung 66.
An dieser ist bei 68 ein Toleranzwert einstellbar, welcher die noch zulässige Dauer der einzelnen Differenzsignale und damit den zulässigen Lageunterschied der Punktepaare festlegt. Überschreiten die Differenzsignale den eingestellten Toleranzwert, so gelangt ein Ausgangssignal von der Zeitzählschaltung 66 über die Leitung 70 auf einen Auswertekreis 80.
Das eine Signal, z. B. P', wird zwecks Prüfung der Absoluthöhe der Kantenlinie 6 einer zweiten Zeitzählschaltung 72 zugeleitet. Dies, erhält zwei einstellbare Tolerauzwerte 74 und 75, welche die zulässigen Höhen abweichungen nach oben und unten festlegen. Eine Ab weichung von diesem Toleranzbereich bewirkt ein Ausgangssignal der Zeitzählschaltung 72, welches über die Leitung 76 in den Auswertekreis 80 gelangt.
Der Auswertekreis 80 erhält über die Eingangsleitung 82 laufend ein Signal, welches ein Mass für die Durchlaufgeschwindigkeit des Prüflings 4 darstellt. Es kann sich hierbei um einen von Hand einstellbaren Wert handeln oder um ein von einem (nicht dargestellten) Geber selbsttätig erzeugtes Signal, welcher Geber von der Transporteinrichtung für die Prüflinge abhängig ist.
Über die Leistung 84 wird ferner dem Auswertekreis 80 ein Impuls signal zugeleitet, das von einem (nicht dargestellten) mechanischen oder berührungslosen Taster (z. B. Lichtschranke) erzeugt wird und den Durchlauf der Vorderkante des Prüflings an einer bestimmten Stelle bezüglich der Prüfeinrichtung anzeigt. Aus den über die Leitungen 82 und 84 eintreffenden Informationen ist der Auswertekreis 80 in der Lage, Beginn und Dauer des Abtastbereich, es b sowie den Zeitpunkt zur Prüfung des Messwertes für die Absoluthöhe (Signal P*, Fig. 5) zu bestimmen.
Aus der Gesamtheit der an den Leitungen 70, 76, 82 und 84 eingegebenen Informationen ermittelt der Auswertekreis 80 schliesslich die gewünschten Kriterien betreffend Planparallelität, Vor handensein von Einsattelungen oder Rippen sowie Höhenlage der abgetasteten Kantenlinie 6. Diese Kriterien erscheinen an den Ausgangsleitungen 86, 88 und 90.
Für eine e einwandfreie Prüfung ist es wichtig, dass die Relativbewegung zwischen dem Prüfling und der Prüfeinrichtung genau in Richtung der Bezugebene, also z. B. parallel zur Bodenfläche des Körpers 4 erfolgt.
Statt den Körper etwa gemäss Fig. 1 auf einem Förderband mitzuführerr, könnte dies auch so erreicht werden, dass der Körper über eine ruhende Tischfläche geschoben wird. In diesem Fall ist aber im allgemeinen die Gefahr grösser, dlass der reinen Verschiebungsbewegung störende Schlingerbewegungen überlagert werden.
Unter einer Bewegung in Richtung der Bezugsebene ist jedoch nicht nur eine Translationsbewegung zu verstehen: Bei allen punktsymmetrischen Kantenli- nien kann die paarweise Abtastung von symmetrisch ge genüberliegenden Stellen auch anlässlich einer Rotation erfolgen, wobei die Drehachse durch den Symmetriepunkt der Kantenlinie geht und zur Bezugsebene senkrecht steht.
Ausser der am Beispiel nach Fig. 1 betrachte- ten kreisförmigen Kantenlinie 6 mit dem Kreiszentrum als Symmetriepunkt kommt diese Art der Abtastung beispielsweise für elliptisch Kantenlinien in Betracht, wobei der Symmetriepunkt durch den SchnittPunkt der beiden Extremachsen gegeben ist. Bei transiatorischer Bewegung und Ausnützung der Achsensymmetrie muss die Verschiebung in Richtung einer Symmetrieachse der Kantenlinie erfolgen. Während beim Kreis somit jeder beliebige Durchmesser als Symmetrieachse betrachtet werden kann und es nicht auf die Drehlage ankommt, trifft dies z.
B. bei einer Ellipse nur für die grosse und die kleine Achse zu. Zusamm nfassend lässt sich sagen, dass punktsymmetrische Kantenlinien sich sowohl in Drehbewegung als auch in Verschiebung abtasten lassen, während für Kantenlinien, welche nur Achsensymmetrie aufweisen (z. B. Eiform), nur eine Verschiebung in Frage kommt. Schliesslich sei erwähnt, dass das beschriebene Prüfverfahren sich nicht nur für gekrümmte, sondern auch für gerade bzw. eckige Kantenlinten eignet.
Method and device for testing an edge line of a body
When manufacturing solid objects, it is sometimes necessary to check certain edges of the same for their position in relation to a reference plane or for a prescribed shape profile. Depending on the application, the Kanbe line itself can be of interest, e.g. B. at the mouth edge of a vessel, or it can be concluded from the edge line on the position and shape of a body area bounded by it.
The object of the present invention is to enable the automatic sequence of such tests, as is necessary in particular for monitoring the mass production of similar objects. A high speed, low impairment ides material flow, high accuracy and security in the elimination of non-tolerance pieces are sought.
The invention relates to a method for testing an edge line of a body exhibiting symmetry with regard to its position relative to a reference plane and for deviations in shape. This method is characterized by the fact that the body is moved in such a way that the speed of all its points is parallel to the reference plane, so that as the movement progresses, several pairs of mutually symmetrical points on the edge line are scanned at the same time,
urud that the relative positions of the locations assigned to one another in pairs to the reference plane are compared with one another.
In addition, the invention relates to a test device for carrying out the above-mentioned method, which is characterized by two optical imaging means arranged on both sides of a transport device for the body, directed at opposite points of the edge line for generating corresponding images of the two points, electro-optical scanning means for generating two electrical signals corresponding to the two image sizes, and electrical switching means for comparing said signals.
The invention is explained below with reference to exemplary embodiments in connection with the drawing.
Fig. 1 shows schematically and in perspective a test station with a cylindrical body as the test object,
FIG. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 in plan, with a variant with regard to the electro-optical scanning means,
Fig. 3 is a Te; i view of the scanning means according to Fi even 2,
Fig. 4 shows a partial cross section through a light-guiding fiber bundle used in the arrangement according to Figs. 2 and 3,
FIGS. 5, 6 and 7 are diagrams for the comparison of the signals obtained in various test cases, and
8 is the block diagram of a circuit for the comparison and further evaluation of the electrical signals.
The test device according to FIGS. 1 and 2 has a conveyor belt 1, which is driven by a motor 2, as a transport device for the test object 4. The test piece 4 standing on the conveyor belt 1 is initially assumed to be a cylindrical body for the sake of simplicity. This must be checked whether its upper edge 6 is parallel to the standing surface of the body, maintains a predetermined distance from this and has the prescribed circular shape. In the case of a full body, conclusions can be drawn about the position of the top surface from the test results; but it can also be the position and the course of the edge line 6 itself of interest, for. B. when this forms the mouth edge of a vessel.
In this case, the standing surface of the body 4, which is initially to be regarded as identical to the conveying surface of the belt 1, serves as the reference plane for the test; however, any other plane parallel to this plane could also serve as the reference plane.
An optical imaging device is arranged on both sides of the transport device and symmetrically to the passage path Ides test piece 4. Each of these devices has a light transmitter 10 or 10 ′ with an incandescent lamp 12, collecting optics 14 and exit aperture 16. A vertical slot 17 or 17 'in each diaphragm fades out a narrow parallel light beam 18 or 18' which is directed onto an opposing imaging optics 20, 20 ', behind which there is a light receiver 22, 22'.
Both beams 18, 18 'are perpendicular to the direction of passage of the test object 4, and they are as far as possible in the same vertical plane, so that their stand a in the passage direction g is practically zero (in Fig. 2, a smaller such distance a is the better Representation has been drawn in because of). The optical axes of the two imaging devices are also inclined at the same, relatively small angle α with respect to the horizontal, whereby they are lower or higher than the edge line 6 on the side of the light transmitter 10, 10 ′.
The diameter 8 of the test object 4 lying in the direction of passage divides the edge line 6 (assumed to be ideally circular and horizontal) into two symmetrical semicircles. These thus consist of pairs of points A, A ', B, B', C, C 'which are symmetrical to the diameter 8. Given the symmetry of the two imaging devices and the symmetrical passage of the body 4 in relation to them, the rays 18, 18 ′ are each directed to such pairs of points, e.g. B. A, A ', directed, and there arise on the light receivers 22, 22' simultaneously corresponding, mutually identical images 24, 24 'of these points. When the body 4 passes laterally, there are differences between the two images, but the smaller the angle of inclination α of the rays, the smaller they are.
However, the mentioned inclination of the rays 18, 18 'in connection with the course of the edge line 6 has the effect that during the passage of the body 4 the images 24, 24' of successive points A, B, C or A ', B', C 'turn out different because their position within the beams 18, 18' changes, or in other words, because the edge line 6 fades out a variable part of the vertical width of the beams 18, 18 '.
The two light receivers 22, 22 'shown schematically in FIG. 1 each contain an electro-optical scanning device which generates two electrical signals P, P' corresponding to the two image sizes. This can be an intensity-related relationship such that the intensity of the electrical signal corresponds in each case to the image height. For further signal evaluation, however, periodic scanning of the image sizes is particularly advantageous by means of two slit arrangements moving relative to the images, which in conjunction with a photoelectric converter each generate two pulse signals, the pulse duration corresponding to the image size.
The check of the edge line 6 is now based on the comparison of the electrical signals P, P 'for several successive pairs of points A, A', B, B ', C, C'. The permanent equality of these signals means that the edge limb 6 lies parallel to the reference plane and runs symmetrically to the axis 8, while different signals indicate a deviation from these properties. In addition, from the absolute value of one of the signals at a specific point during the run, preferably in the middle, conclusions can be drawn about the distance between the edge line 6 and the reference plane.
A particularly favorable arrangement for electro-optical scanning of the two images is shown in Fig.
2 shown. The two images generated by the lenses 20, 20 'are here guided to a rotating scanning disk 32 by means of light-guiding fiber bundles 30, 30'. 4 shows, greatly enlarged, part of the cross section or an end face of such a light guide. This is made up of a large number of fine, parallel aligned, preferably in a single row and continuous glass fibers, which are located on the two end faces of a fiber bundle at corresponding points of the bundle cross-section. With this arrangement, through total reflection within the individual fibers, the image drawn on one end of the bundle is transferred to the other end.
With these end faces 38, 38 ', the bundles 30, 30' end at diametrically opposite points of a disk 32, which is driven by a synchronous motor 34 and two radial ones
1800 offset column 36 has. Each fiber bundle 30, 30 'is on the other side of the scanning disk 32 a photoelectric converter 40, 40', z. B. a photo element assigned. The width portion of the end faces 38, 38 ′ through which light emerges corresponds to the image size and thus the relative position of the respective scanned corresponding points of the edge line 6.
The arrangement g is made such that when the disk 32 is rotating, both gaps 36 each arrive at the beginning of an end face 38, 38 ′ at the same time. At the transducers 40, 40 ', when passing through the column 36, two elec- trical pulses are generated, the duration of which corresponds to the relevant image size. It should be mentioned here that the width of the non-illuminated part of the fiber bundles 30, 30 ′ could of course also be used by suitable circuitry measures corresponding to the portions of the rays 18, 18 ′ covered by the body 4.
A difference in the duration of the pulses of the signals P, P '(each beginning at the same time) indicates a correspondingly different relative position of the simultaneously scanned locations. Contrary to the arrangement according to FIG. 3, both end faces 38, 38 'of the fiber bundles could also be arranged directly radially next to one another and illuminate a single photoelectric converter; they would be scanned simultaneously by a single continuous gap 36. The partial signals, originating from the two fiber bundles 30 and 30 ', would already be combined with one another in the converter, and a difference between the two images would cause an intensity jump from the full to approximately half the signal intensity.
The duration of half the intensity level would in turn be a measure of the different positions of the pair of scanned points.
It would of course also be possible to transfer the images designed by the objectives 20, 20 ′ to a common scanning disk 32 with the aid of prisms or mirrors. The use of light-conducting fiber bundles 30, 30 'for this purpose, however, offers considerable advantages in that the mutual adjustment is greatly simplified.
Depending on the selected scanning frequency (speed of the disk 32), the number of pairs of points scanned during the passage of the test object 4 can be quite high; a complete> scanning of the edge line is easily possible. Because of the abrasive cuts between the light rays and the edge line occurring in a cylindrical or similar body at the beginning and at the end of the pass, one is limited to a central section b (FIG. 2), which excludes the areas mentioned. This fact will be considered again later in this description in a different context.
With the aid of the diagrams in FIGS. 5 to 7, the course of the signals P and P 'should now be considered during the passage of the test object, as it results from different positions and properties of the scanned edge line. As mentioned, the signal size during the passage of the body 4 is variable according to the scanned image size. If the edge line 6 lies plane-parallel to the reference plane, however, the two signals P and P 'are of the same size over the entire evaluated area b, and a profile 45, 45' results for both signals approximately in accordance with FIG.
The maximum size P8 of one or the other signal, which occurs in the middle of the run, is a measure of the distance between the edge line and the reference plane. A dip (or rib) in the edge line is expressed in a temporary deviation 46 of the two signals from one another. If, on the other hand, the edge line 6 does not lie in a plane parallel to the reference plane, the signals P, P 'are essentially different from one another during the entire passage of the test object. There is approximately a course 47, 47 'according to FIG. 6 when the edge line z. B. is saddle-shaped. There is then a signal difference A P which disappears at most temporarily when the two curves intersect.
If the edge line 6 lies in one plane but not parallel to the reference plane, the signal curves run according to 49, 49 ', FIG. H. the curves do not intersect and are constantly different from one another.
A single error situation is conceivable that is not expressed in a signal difference A P. This is the case when the edge line 6 lies in an inclined plane, the highest and the lowest point coincidentally with the diameter 8 lying in the direction of passage. In order to also cover this case, it is advantageous to repeat the test with the position of the test rotated by a certain angle, whereby it is also achieved that the test runs are outside zone b during the first run! the edge zones are also scanned and checked for any cracks or ribs.
The block diagram in FIG. 8 shows an example of an electrical circuit for comparing and further evaluating the pulse signals P and P ', as they are generated by the scanning device according to FIG. The two pulse signals P and P 'arrive via lines 50 and 52, respectively, to a gate circuit 54 which forms the difference between the two input signals, i.e. H. A signal appears on the output line 56 only when the signal state on the two inputs 50 and 52 is different. The differential signal in line 56 is fed to a second gate circuit 58.
A time base circuit 60 generates a clock pulse sequence which, on the one hand, synchronizes the drive 34 of the scanning disk 32 via the line 62 and, on the other hand, opens the gate circuit 58 via the line 64 at the rate of the individual samples. This determines the time sequence of the scanned pairs of points during the passage of the test object. The differential signals that are continuously passed through the gate circuit 58 and assigned to the individual point pairs reach a time counter circuit 66 via the line 59.
At this a tolerance value can be set at 68, which defines the still permissible duration of the individual difference signals and thus the permissible position difference of the pairs of points. If the difference signals exceed the set tolerance value, an output signal from the time counting circuit 66 reaches an evaluation circuit 80 via the line 70.
One signal, e.g. B. P 'is fed to a second time counting circuit 72 for the purpose of checking the absolute height of the edge line 6. This receives two adjustable tolerance values 74 and 75, which determine the permissible height deviations upwards and downwards. A deviation from this tolerance range causes an output signal of the time counter circuit 72, which reaches the evaluation circuit 80 via the line 76.
The evaluation circuit 80 continuously receives a signal via the input line 82 which represents a measure of the speed of the test object 4. This can be a manually adjustable value or a signal generated automatically by a transmitter (not shown), which transmitter depends on the transport device for the test objects.
A pulse signal is also fed to the evaluation circuit 80 via the power 84, which is generated by a mechanical or contactless button (e.g. light barrier) (not shown) and shows the passage of the front edge of the test object at a certain point with respect to the test device. From the information arriving via the lines 82 and 84, the evaluation circuit 80 is able to determine the beginning and duration of the scanning range, es b and the time for checking the measured value for the absolute height (signal P *, FIG. 5).
From the entirety of the information entered on lines 70, 76, 82 and 84, evaluation circuit 80 finally determines the desired criteria relating to plane parallelism, the presence of indentations or ribs and the height of the scanned edge line 6. These criteria appear on output lines 86, 88 and 90.
For a perfect test it is important that the relative movement between the test object and the test device is exactly in the direction of the reference plane, e.g. B. takes place parallel to the bottom surface of the body 4.
Instead of carrying the body along on a conveyor belt, for example according to FIG. 1, this could also be achieved in such a way that the body is pushed over a stationary table surface. In this case, however, there is generally a greater risk that the pure displacement movement will be superimposed on disruptive rolling movements.
A movement in the direction of the reference plane is not just a translational movement: with all point-symmetrical edge lines, pairs of symmetrically opposite points can also be scanned during rotation, with the axis of rotation going through the point of symmetry of the edge line and perpendicular to the reference plane stands.
In addition to the circular edge line 6 with the center of the circle as the point of symmetry, this type of scanning comes into consideration, for example, for elliptical edge lines, the point of symmetry being given by the point of intersection of the two extreme axes. In the case of transient movement and utilization of the axis symmetry, the shift must take place in the direction of an axis of symmetry of the edge line. While in the case of a circle, any diameter can be viewed as an axis of symmetry and the rotational position does not matter.
B. in an ellipse only for the major and minor axes. In summary, it can be said that point-symmetrical edge lines can be scanned both in rotational movement and in displacement, while only a displacement is possible for edge lines which only have axial symmetry (e.g. egg shape). Finally, it should be mentioned that the test method described is not only suitable for curved, but also for straight or angular edge lines.