DE29723334U1

DE29723334U1 - Vorrichtung zur Messung des Durchmessers eines Stranges

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Publication number: DE29723334U1
Application number: DE29723334U
Authority: DE
Original assignee: Sikora Industrieelektronik GmbH
Current assignee: Sikora Industrieelektronik GmbH
Priority date: 1997-12-20
Filing date: 1997-12-20
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2007-12-21

Description

Vorrichtung zur Messung des Durchmessers eines Stranges

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Durchmessers eines Stranges, insbesondere eines Kabels kleineren Durchmessers nach dem Obergriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, den Durchmesser von Kabeln oder anderen Strängen auf optischem Weg dadurch zu bestimmen, daß der Strang mit dem Licht einer Lichtquelle bestrahlt wird, wobei die Hauptstrahlrichtung annähernd senkrecht auf der Längsachse des Stranges steht. Auf der gegenüberliegenden Seite wird das Licht unter Einsatz brechender Flächen (Linsen, Objektive etc.) auf einen zellenförmigen, lichtempfindlichen Sensor projiziert, wobei das Meßobjekt einen Schatten auf den Zeilensensor wirft. Die Schattengrenzen werden erfaßt; ihr Abstand ist ein Maß für den Durchmesser.

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Bei der praktischen Anwendung der bekannten Vorrichtung werden die Meßvorrichtungen durch Verunreinigungen an Lichtein- und -austrittsöffnungen belastet. Es ist daher auch bekannt, die Optik so zu wählen, daß an der Lichtein- und -austrtttsöffnung das Bild defokussiert wird. Partielle Verunreinigungen beeinflussen die Messung dann nur bedingt.

Die bekannten optischen Vorrichtungen arbeiten im Prinzip zufriedenstellend, sind jedoch relativ aufwendig und groß bauend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung des Durchmessers eines Stranges, insbesondere eines Kabels kleineren Durchmessers, anzugeben, das mit minimalem Aufwand auskommt, gleichwohl sehr genaue Ergebnisse bringt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Bei der Erfindung wird der Strang ohne Zwischenschaltung einer Optik unmittelbar mit einer monochromatischen punktförmigen Lichtquelle bestrahlt. Ebenfalls ohne Zwischenschaltung einer Optik wird der Schatten des Strangs auf einen zeilenförmiger lichtempfindlicher Sensor an sich bekannter Bauart projiziert. Beispielsweise kann eine sog. CCD-Zeile verwendet werden, die etwa 2048 einzelne lichtempfindliche

: :&khgr;

-3-Elemente
in einem Abstand von 14 &mgr;&eegr;&igr; aufweist. Ein derartiger Sensor weist eine hohe Auflösung auf.

Es versteht sich, daß auch ein mehrzelliger Sensor (Flächensensor) entsprechender Auflösung zum Einsatz kommen kann. Dessen Zeilen werden dann separat ausgewertet.

Die gemessenen durch Beugung verursachten Signale geben einen Aufschluß über die Lage der Beugungskante im Meßraum. Dies macht sich die Erfindung zunutze. Aufgrund von Beugungserscheinungen ergeben z.B. sich die geometrischen Schattengrenzen aus dem Intensitätsverlauf der auf dem Sensor auftreffenden Strahlung nicht unmittelbar, sie müssen vielmehr aus den sich einstellenden Beugungssäumen abgeleitet werden. Dies kann durch Vergleich mit einem aus der Theorie der Beugung bekannten Verlauf /(&xgr;) der Intensität im Beugungssaum ermittelt werden. Hierbei gilt fur das Argument der Funktion /(&xgr;) : &xgr;=&aacgr;{&khgr;-&khgr;_{&Zgr;&idiagr;&agr;}). Der Intensitätsverlauf im Beugungssaum bei einem vorgegebenen Abstand der beugenden Kante vom Empfangssensor wird z.B. als Standardverlauf (Basisverlauf) mit der Dehnung d=l gewählt. Denn eine mathematische Beschreibung des Intensitätsverlaufs ist nicht ohne weiteres möglich. Die in &xgr; enthaltenen freien Parameter d (Dehnung des Basisverlaufs &iacgr;{&xgr;&ogr;)) und x_geo (gesuchte geometrische Schattengrenze = Verschiebung des Basisverlaufs /(&xgr;&ogr;)) werden solange variiert, bis sich eine optimale Korrelation zwischen /(&xgr;) und dem Verlauf der Intensität im gemessenen Beugungssaum einstellt.

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Alternativ können auch aus diskreten Werten für d und x_ge0 erzeugte Musterverläufe /(£i)> /(&),·■■ K4n) abgelegt werden, um dann mit dem Intensitätsverlauf im gemessenen Beugungssaum zur Deckung gebracht zu werden (Mustervergleich).

Eine weitere Möglichkeit besteht erfindungsgemäß darin, nur wenige charakteristische Merkmalspunkte in den Beugungssäumen (z.B. Wendepunkte und/oder lokale Intensitätsminima und -maxima) zur Bestimmung der geometrischen Schattengrenzen heranzuziehen. Die Lage der Merkmalspunkte im Intensitätsverlauf des Beugungssaums ist charakteristisch für die Lage der Beugungskanten im Meßraum, z.B. für die der Schattengrenzen. Auch die Steigung zwischen Merkmalspunkten des Intensitätsverlaufs, z.B. im Bereich der geometrischen Schattengrenze (z.B. bis zum ersten Maximum) ermöglicht die Bestimmung des Durchmessers bzw. der Lage der geometrischen Schattengrenze.

Bei fächerförmig sich ausbreitender Lichtstrahlung ist zur Bestimmung des Strangdurchmessers aus den geometrischen Schattengrenzen die Kenntnis des Abstands des Meßobjekts senkrecht zum Zeilensensor erforderlich. Dieser kann aus dem Beugungsverlauf ermittelt werden. Die Dehnung d als auch der Abstand zwischen charakteristischen Merkmalspunkten im Beugungssaum stellen hierfür ein Maß dar.

-5-Allgemein
kann die Abstandsbestimmung der Meßobjekte relativ zum Zeilensensor auch unter Zuhilfenahme beliebiger zusätzlicher Meßeinrichtungen erfolgen. Bevorzugt ist die Anwendung eines zweiten identischen Meßsystems, bestehend aus punktförmiger monochromatischer Lichtquelle und Zeilensensor mit einer Meßachse, die auf der Meßachse des ersten Meßsystems senkrecht steht. Prinzipiell können auch mehr als zwei Meßsysteme zum Einsatz kommen. So können etwa drei Systeme unter Winkeln von jeweils 120° zueinander positioniert werden.

Die Erfindung erfordert ein außerordentlich wenig aufwendiges Meßsystem. Linsen, Objektive oder ähnliche optische Elemente, die immer auch Quelle von Abbildungsfehlern, Unscharfen usw. sind, können in Fortfall kommen. Da keine Abbildungsfehler auftreten, ist aufgrund der bekannten, mathematisch exakt beschreibbaren Physik der Beugungserscheinungen eine hoch-präzise Durchmesserbestimmung möglich. Darüber hinaus besteht ein weiterer wesentlicher Vorteil darin, daß das Meßsystem wegen des Fortfalls von brechenden Flächen außerordentlich klein baut.

Verschmutzungen im Bereich des Meßsystems führen naturgemäß zu Fehlmessungen. Diese können dadurch reduziert werden, daß die optisch aktive Zone der Lichtquelle parallel zur Längsachse des Stranges eine gewisse Ausdehnung aufweist, d.h. linienförmig ist, während sie senkrecht dazu nach wie vor ein Punktstrahler bleibt. Hat z.B. ein Diodenlaser fur die erfindungsgemäße Messung in der optisch aktiven Zone eine Höhe in der Bildebene von etwa 3 &mgr;&eegr;&igr;, dann ist seine Länge, d.h. Erstreckung senk-

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recht zur Bildebene, z.B. 0,5 mm. Analog kann die Erstreckung der einzelnen Elemente des lichtempfindlichen Sensors parallel zur Längsachse des Stranges signifikant größer gewählt werden als die in Achsrichtung des Zeilensensors. Verschmutzungen auf der Lichtquelle bzw. dem Sensor machen sich nicht in der gleichen störenden Weise bemerkbar, wie sie auftreten würden bei einer rein punktförmigen Auslegung von Lichtquelle und Sensorelement. Durch die erfindungsgemäße Bemessung wird mithin eine Art Defokussierungseffekt erreicht.

Partielle Verschmutzungen auf der Lichtquelle, beispielsweise einer Laserdiode, einer Sammellinse oder am Bildsensor, verursachen ebenfalls Beugungseffekte, die als Beugungsbilder auf dem Sensor erscheinen. Es ist anzumerken, daß das Frequenzspektrum der durch die Beugung verursachten Intensitätsschwankungen um so höher ist, je näher deren Entstehungsort dem Sensor ist. Verunreinigungen auf dem Sensor verursachen extrem hochfrequente Intensitätsschwankungen, während solche auf der Strahlungsquelle niederfrequente Schwankungen zur Folge haben. Die vom zu messenden Gegenstand durch Beugungen verursachten Intensitätsschwankungen haben mithin ein Frequenzspektrum, das zwischen diesen Extremen liegt. Erfindungsgemäß erfolgt eine Filterung des gemessenen Intensitätsverlaufes vom Sensor dergestalt, daß möglichst nur ein Frequenzspektrum zur Auswertung gelangt, das von der Beugung des Stranges verursacht ist. Werden bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens die Abmessungen so gewählt, daß auch unter Verwendung von Schutzgläsern zwischen Strahlungsquelle und dem zu messenden Gegenstand einerseits und

zwischen dem Bild- oder Zeilensensor und dem zu messenden Gegenstand andererseits stets unterscheidbare Frequenzspektren entstehen, dann kann mit Hilfe geeigneter Filterverfahren auch bei partieller Verschmutzung in der Meßvorrichtung eine zuverlässige Messung durchgeführt werden.

Es ist ferner anzumerken, daß der Dehnungsfaktor d der Beugungssäume und mithin auch der Abstand zwischen charakteristischen Merkmalspunkten um so geringer ist, je näher die beugende Kante zum Empfangssensor liegt. Die Auswertung nur solcher Beugungssäume, deren Dehnungen d für die gültigen Lagen des Meßgutes relevant sind, reduziert somit die Schmutzempfindlichkeit und ermöglicht damit eine zuverlässigere Messung. Kommen nur charakteristische Merkmalspunkte zur Auswertung, so kann aus dem Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Punkten gefolgert werden, ob der gemessene Beugungssaum vom Meßobjekt verursacht ist oder von z.B. Verunreinigungen in der Meßstrecke.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur vorteilhaft bei Weglassung sämtlicher optische Elemente, sondern auch bei solchen Vorrichtungen vorteilhaft anwendbar, die Optiken einsetzen, beispielsweise eine Sammellinse zwischen punktförmigem Strahler und Meßobjekt zur Erzeugung von auf das Meßobjekt gerichteten parallelen Strahlen, um die nutzbare Meßzone zu vergrößern. Ähnliches gilt für die Anwendung von Zylinderlinsen, deren Fokus annähernd mit der Mitte des Meßobjekts zusammenfällt. Es wird eine hohe partielle Schmutzunempfindlichkeit an den Ein- und Aus-

trittsöffnungen der Strahlung erzielt. Eine gewisse Empfindlichkeit gegenüber Neigungen des Meßobjekts ist zu berücksichtigen.

Werden anstelle eines einzigen Punktstrahlers mehrere eingesetzt, die entweder dicht gepackt sind oder einen mehr oder weniger großen Abstand voneinander haben, und werden diese abwechselnd betrieben, ist es möglich, den Meßbereich auszudehnen. Gleichfalls läßt sich durch geeignete Auswertung der von den jeweiligen Punktstrahlern auf der Sensorzeile hervorgehobenen Intensitätsverläufe die Schmutzempfindlichkeit reduzieren. In den einzelnen Verläufen zeigt sich nämlich ein unterschiedlicher örtlicher Versatz zwischen solchen Beugungsverläufen, die von Objekten in der gültigen Meßzone hervorgerufen werden, und denjenigen, die von außerhalb dieses Bereichs befindlichen (Schmutz-) Objekten herrühren.

Es können auch die einzelnen Intensitätsverläufe auf den Zeilen mehrzeilige Sensoren zur Reduzierung von Schmutzeinflüssen ausgenutzt werden. Z.B. kann diejenige Zeile zur Bestimmung der geometrischen Schattengrenze ausgewählt werden, mit der keine oder die geringste Verunreinigung detektiert wird.

Zusätzlich zu den &ldquor;elektronischen" Maßnahmen zur Reduzierung der Schmutzempfindlichkeit oder auch alternativ können Mittel vorgesehen werden, um den Einfluß von Verunreinigungen auf das Meßsystem zu minimieren. So können zum Beispiel zwischen dem Laser und dem Meßobjekt zwei beabstandete Schlitzanordnungen

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vorgesehen werden, zwischen denen eine Elektrode für eine elektrostatische &ldquor;Absaugung" von Staub oder sonstigen Verunreinigungen angeordnet ist. In gleicher Weise kann zwischen Meßobjekt und Zeilensensor eine Elektrode vorgesehen werden. In diesem Fall liegen dann die Schlitzanordnungen an Masse. Eine andere Möglichkeit kann darin bestehen, im Meßraum ständig einen Überdruck zu erzeugen, der verhindert, daß Verunreinigungen in den Meßraum eindringen. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, zyklisch einen Spülstoß in den "Meßraum oder auf die durch Verunreinigungen gefährdeten Teile zu richten. Beispielsweise kann ein Luft-Druckstoß verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Meßvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt idealisiert den Intensitätsverlauf am Strahlungsempfänger nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.

-10-Fig.
6 zeigt die um 90° verdrehte Vorrichtung nach Fig. 5.

Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausfuhrungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 8 zeigt die um 90° verdrehte Vorrichtung nach Fig. 7.

Fig. 9 zeigt eine Ausfuhrungsform mit elektrostatischer Entfernung von Schmutzpartikel aus dem Sichtbereich des Meßsystems.

Fig. 10 zeigt die in Fig. 9 dargestellte Ausführungsform von oben.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform, in der Schmutzpartikel durch eine Luftspülung aus dem Sichtbereich.des Meßsystems entfernt werden.

In Fig. 1 ist der Querschnitt eines Kabels 10 (nachfolgend wird als Meßobjekt ein Kabel beschrieben. Es versteht sich, daß auch jedes andere strangartige Objekt vermessen werden kann), das sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt und vorbewegt wird, beispielsweise mit 10 mm/sec. bis 30 m/sec. Die Vorrichtung zur Herstellung des Kabels sowie zur Erzeugung seines Vorschubs sind nicht dargestellt. Sie sind allgemein bekannt. Das Kabel hat z. B. einen Durchmesser von weniger als 1 mm bis mehr als 100 mm.

Auf der linken Seite des Kabels 10 ist eine punktförmige Lichtquelle 12 zu erkennen. Sie kann von einer Laserdiode gebildet sein, die z.B. IR-Licht erzeugt. Die Punktförmigkeit ergibt sich vorzugsweise in der Ausdehnung, die in der Meßebene liegt, welche durch den Fächerstrahl 14 gekennzeichnet ist. In dieser Richtung ist z.B. die aktive Zone der Laserdiode 12 3 &mgr;&idiagr;&eegr; breit. Senkrecht dazu, d.h. parallel zur Längsachse des Kabels 10, kann sich eine Erstreckung der optisch aktiven Zone von z. B. 0,5 mm ergeben.

Auf der der Laserdiode 12 gegenüberliegenden Seite ist ein Zeilensensor 16 angedeutet, dessen Längsachse in der Bildebene liegt und senkrecht auf der Haupterstreckungsrichtung der Strahlung der Laserdiode 12. Die einzelnen Elemente 18 des Sensors, beispielsweise einer CCD-Zeile oder einer einzelnen Zeile einer CCD-Matrix, haben eine Erstreckung in der Bildebenevon z.B. 12 &mgr;&tgr;&eegr; und einen Abstand voneinander von etwa 14 &mgr;&eegr;&igr;. Die Zeile kann, wie an sich bekannt, mit z.B. 2048 Zellen oder Elementen versehen werden, wenn der Durchmesser des Stranges etwa maximal 15 mm beträgt.

Das Kabel 10 erzeugt einen Schatten auf dem Zeilensensor 16, dessen Ausdehnung für den Durchmesser des Kabels 10 repräsentativ ist. Die Ausdehnung des Schattens ist aufgrund des sich fächerförmig aufweitenden Strahlengangs nicht gleich dem Durchmesser des Kabels. Der Abstand der Längsachse des Kabels 10 zum Zeilensensor ist daher bei der Messung zu berücksichtigen, und zwar in der Art, daß die gemes-

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Schattenausdehnung mit einem sich aus dem Strahlensatz ableitenden Faktor (<1) zu multiplizieren ist.

An den Außenkanten des Kabels 10 erfährt das monochromatische Licht der Laserdiode 12 eine Beugung. Der daraus resultierende Intensitätsverlauf ist in Fig. 2 vereinfachend dargestellt. Der Verlauf des geometrischen Schattens, wie er sich ohne Beugungserscheinungen einstellen würde, ist gestrichelt eingezeichnet und mit 20 bezeichnet. Neben in den geometrischen Schattenbereich eingebeugtem Licht werden links bzw. rechts der geometrischen Schattengrenzen Intensitätsverläufe mit langsam abklingenden, abwechselnden aufeinanderfolgenden Intensitätsmaxima und -minima registriert. Dieses sich aufgrund von Laufzeitunterschieden (Interferenz) ergebende Muster wird Beugungssaum genannt. Die sich infolge Überlagerung einzelner Lichtstrahlen einstellenden Maxima sind mit 24, die auf Auslöschung beruhenden Minima mit 26 bezeichnet. Die Frequenz, mit der diese Maxima/Minima aufeinander folgen, ist vom Abstand zwischen beugender Kante und Sensorzeile abhängig. Der Intensitätsverlauf im Beugungssaum variiert um einen mittleren Pegel 28, wie er sich ohne Meßobjekt einstellen würde.

Der Intensitätsverlauf, wie er in Fig. 2 zu erkennen ist, ist in seiner Form sowie in seiner Lage auf der Empfangszeile charakteristisch für die Position der Beugungskante im Meßraum. Die geometrische Schattengrenze auf der Empfangszeile läßt sich durch Vergleich mit theoretisch ermittelten Musterverläufen ermitteln, kann aber auch aus

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charakteristischen Merkmalspunkten (z.B. Wendepunkte, Intensitätsmaxima oder -minima) im Beugungssaum bestimmt werden. Auch die Bestimmung des Meßgutdurchmessers, der die gemessene Schattenbreite auf der Empfangszeile verursacht, ist aus der in den Beugungssäumen enthaltenen Information möglich. Der Abstand zwischen beugender Kante und Empfangssensor drückt sich nämlich in der Dehnung des mit dem gemessenen Beugungsverlauf korrelierten Musterverlaufs bzw. in den Abständen zwischen charakteristischen Merkmalspunkten (z.B. Maxima, Minima, Wendepunkte oder dergleichen) im Beugungssaum aus.

Eine teilweise Verunreinigung der Laserdiode 12 und/oder der Sensorzeile 16 fuhrt zu weiteren Beugungseffekten, die sich dem Kurvenverlauf nach Fig. 2 überlagern. Eine Beseitigung dieses Störeffekts besteht darin, nur solche Beugungssäume mit bestimmten Dehnungsfaktoren bzw. mit bestimmten Abständen der charakteristischen Merkmalspunkte auszuwerten. Unter Berücksichtigung des Frequenzspektrums, wie es durch Beugung am Kabel 10 innerhalb der gültigen Meßzone entsteht, läßt sich ferner durch Bandpaßfilterung die Messung schmutzunanfälliger machen. Alle Verfahren sind auch bei Verwendung von nicht gezeigten Schutzgläsern zwischen der Lichtquelle 12 und dem Kabel 10 einerseits und zwischen dem Kabel 10 und dem Zeilensensor 16 andererseits anwendbar.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine Lichtquelle 12a gezeigt, welche der Lichtquelle nach Fig. 1 gleicht. Entsprechendes trifft auf die Sensorzeile 16a zu. In

Fig. 3 ist jedoch eine Sammellinse 30 gezeigt, wodurch paralleles Licht auf das Kabel 10a geworfen wird. Dadurch wird die Vorrichtung in ihren Abmessungen vergrößert, andererseits der Vorteil erhalten, daß der Meßbereich größer ist als bei der Vorrichtung nach Fig. 1.

Es ist allgemein bekannt, die Genauigkeit der Durchmessermessung dadurch zu verbessern und die Ovalität des Stranges dadurch zu bestimmen, daß entlang zweier orthogonaler Achsen eine Messung vorgenommen wird. Dies kann auch mit einer weiteren Meßvorrichtung erfolgen, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist und in einer um 90° verdrehten Anordnung vorgesehen ist. Auf diese Weise läßt sich dann nicht nur erfindungsgemäß der Durchmesser an zwei Stellen messen, sondern auch der Abstand zwischen Kabel 10 und Zeilensensor 16 bzw. 16b, der bei der Vorbewegung des Kabels naturgemäß Schwankungen unterliegt. Die Intensitätsverläufe in den Beugungssäumen beidseits des auf die Empfangszeile projizierten Kabelschattens sind annähernd symmetrisch. Somit kann z.B. aus den Positionen sich spiegelbildlich im linken bzw. rechten Beugungssaum gegenüberliegender Merkmalspunkte auf die Mittenposition des projizierten Schattens geschlossen werden. Auf der Verbindungslinie zwischen dieser Position und der Laserdiode 12 befindet sich das Kabel 10. Eine entsprechende Verbindungslinie kann für die um 90° gedrehte Meßanordnung konstruiert werden. Der Schnittpunkt beider Linien stellt die Mittenlage des Kabels 10 im Meßraum dar. Damit ist der Abstand zum jeweiligen Zeilensensor 16 bzw. 16a bekannt. Die Auswertevorrichtung, mit welcher die Durchmesserbestimmung erfolgt, kann daher

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mit diesen Abstandswerten gespeist werden, damit erforderlichenfalls eine Korrektur stattfindet.

In der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 sind ein Kabel 10c, ein Zeilensensor 16c und Lichtquelle 12c gezeigt. Im gezeigten Fall sind außerdem Zylinderlinsen 32, 34 vorgesehen, wobei die Linse 32 die Strahlung der Lichtquelle etwa in der Mitte des Kabels 10c in einer Ebene strichförmig fokussiert. Quer zur Kabelachse ergibt sich eine linienartige Erstreckung der fächerförmigen Beleuchtung. Der sich einstellende Schatten ist in Fig. 6 schraffiert angedeutet.

Zusätzlich oder alternativ zur Reduzierung der Schmutzempfindlichkeit auf elektronischem Wege können Mittel vorgesehen werden, die Verunreinigung im Sichtbereich des Meßsystems erst gar nicht entstehen lassen oder diese beseitigen. Dies kann zum Beispiel bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 9 bzw. 10 dadurch geschehen, daß in dem Bereich zwischen Laserdiode 12e einerseits und dem Kabel 1Oe andererseits bzw. zwischen Kabel 1Oe und CCD-Zeilensensor 16e Schlitzblenden 50, 52, 54, 56 und eine Elektrode 36 bzw. 38 angeordnet sind. Letztere liegen an Hochspannung. Der aus Laser 12e und den Schlitzblenden 50, 52 bestehende Teil der Meßvorrichtung bzw. der aus den Schlitzblenden 54, 56 und Sensorzeile 16e bestehende Teil können an Masse liegen. Mit Hilfe der Elektroden 36, 38 wird ein Anziehungseffekt auf Staubteilchen ausgeübt. Staub wird mithin aus dem eigentlichen Meßraum &ldquor;abgesaugt".

Eine weitere Möglichkeit, Verunreinigungen zu reduzieren, kann darin bestehen, die Meßräume 51 und 53 gemäß Fig. 11 mit Hilfe von Schlitzblenden 58, 60 sauber zu halten und ggf. unter einen gewissen Überdruck zu setzen. Dadurch werden Staubteilchen gehindert, in den Meßraum einzudringen.

Ferner kann mit Hilfe von geeigneten Düsen impulsweise Luft in den Meßraum geblasen werden, was durch Pfeile 40 bzw. 42 angedeutet ist. Mit Hilfe der Druckimpulse werden Verunreinigungen aus dem Meßraum herausgetrieben. Anstelle von Druckimpulsen können auch stetige Gasströme treten, die Verunreinigungen aus dem Meßraum heraustragen.

Es versteht sich, daß die beschriebenen Maßnahmen natürlich in gleicher Weise bei den Vorrichtungen nach den Figuren 1 bis 6 eingesetzt werden können. Das gleiche ist der Fall bei der noch zu beschreibenden Vorrichtung gemäß den Figuren 7 und 8.

Der Unterschied zu der Ausführungsform nach den Figuren 5 und 6 besteht darin, daß vor der Zylinderlinse 33 eine Sammellinse 44 angeordnet ist. Sie bewirkt eine Parallelisierung des Strahlengangs und steht im Gegensatz zum fächerförmigen Strahlengang nach der Ausfuhrungsform in Fig. 5 und 6. Der Vorteil eines parallelen Strahls wurde in Verbindung mit der Ausfuhrungsform nach Fig. 3 beschrieben.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Messung des Durchmessers eines Stranges, insbesondere eines Kabels kleineren Durchmessers, mit einer

- Beleuchtungsvorrichtung, die den Strang ohne Zwischenschaltung einer abbildenden Optik mit dem Licht mindestens einer monochromatischen in der Meßebene punktförmigen Lichtquelle beleuchtet, wobei die Hauptstrahlrichtung annähernd senkrecht auf der Längsachse des Stranges steht

- Empfangsvorrichtung, die das Licht ohne Zwischenschaltung abbildender optischer Elemente auf einem ein- oder mehrzelligen lichtempfindlichen Sensor auf der gegenüberliegenden Seite des Stranges empfängt, wobei die Achse des Sensors auf der Hauptstrahlrichtung annähernd senkrecht steht

- Auswertevorrichtung, die der Empfangsvorrichtung nachgeschaltet ist und die einen dem Strangdurchmesser entsprechenden Wert durch Auswertung der Intensitätsverläufe in den Beugungssäumen an den Rändern des vom Strang verursachten Schattens bestimmt.

2. Vorrichtung zur Messung des Durchmessers eines Stranges, insbesondere eines Kabels kleineren Durchmessers mit einer

- Bestrahlungsvorrichtung, die den Strang mit dem Licht mindestens einer monochromatischen in der Meßebene punktförmigen Lichtquelle bestrahlt, wobei die Hauptstrahlrichtung annähernd senkrecht auf der Längsachse des Stranges steht

- Empfangsvorrichtung, die das Licht auf einem ein- oder mehrzelligen lichtempfindlichen Sensor auf der gegenüberliegenden Seite des Stranges empfängt, wobei die Achse des Sensors auf der Hauptstrahlrichtung annähernd senkrecht steht

- Auswertevorrichtung, die den dem Strangdurchmesser entsprechenden Wert durch Auswertung der Intensitätsverläufe in den Beugungssäumen an den Rändern des vom Strang verursachten Schattens bestimmt, wobei eine elektronische Vorrichtung vorgesehen ist, die auf Schmutz zurückführbare Störungen im Intensitätsverlauf der Beugungssäume erkennt, korrigiert bzw. unterdrückt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung aus den Intensitätsverläufen der gemessenen Beugungssäume die Lage der geometrischen Schattengrenzen ermittelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung den gemessenen Intensitätsverlauf in den Beugungssäumen und deren Lage mit einem Satz von gespeicherten Musterverläufen vergleicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung einen Musterverlauf komprimiert oder dehnt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung die Lage charakteristischer Merkmalspunkte in den gemessenen Beugungssäumen auswertet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstandsmeßvorrichtung den Abstand des Stranges vom Sensor annähernd senkrecht zur Meßachse mißt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßvorrichtung den Abstand des Stranges vom Sensor aus dem Komprimierungs- / Dehnungsgrad von mit dem gemessenen Intensitätsverlauf im Beugungssaum zur Deckung gebrachten Musterverläufen ableitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßvorrichtung den Abstand des Stranges vom Sensor aus charakteristischen Merkmalspunkten im Intensitätsverlauf der gemessenen Beugungssäume bestimmt wird.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßvor-

richtung eine zweite oder weitere aus Punktlichtquelle und Zeilensensor bestehende Meßvorrichtung aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Zone der Lichtquelle parallel zur Längsachse des Stranges linienförmig ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung von lichtempfindlichen Elementen des Zeilensensors parallel zur Längsachse des Stranges signifikant größer ist als in Achsrichtung des Sensors.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Punktlichtquellen vorgesehen sind, die intermittierend aktiviert werden.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung Störungen aufgrund von Verschmutzungen anhand eines Vergleichs der gemessenen Beugungssäume mit Musterverläufen erkannt sowie korrigiert oder unterdrückt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung Störungen aufgrund von Verschmutzungen anhand der in den ge-

messenen Beugungssäumen vorliegenden Komprimierungs-/Dehnungsgrade erkennt, korrigiert oder unterdrückt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung Störungen aufgrund von Verschmutzungen anhand der Abstände zwischen charakteristischen Merkmalspunkten innerhalb der gemessenen Beugungssäume erkennt sowie korrigiert oder unterdrückt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtervorrichtung den gemessene Intensitätsverlauf derart gefiltert, daß nur diejenigen Beugungsmuster zur Auswertung gelangen, die in der gültigen Meßzone verursacht werden.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochspannungsfeld im Meßraum vorgesehen ist, das Verunreinigungen abzieht.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßraum mit Überdruck vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckstoßvorrichtung vorgesehen ist, die in den Meßraum intervallweise einen Druckstoß einleitet zum Austragen von Verunreinigungen.