DE3526923A1 - METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS DETERMINATION OF SURFACES - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS DETERMINATION OF SURFACES

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DE3526923A1 DE19853526923 DE3526923A DE3526923A1 DE 3526923 A1 DE3526923 A1 DE 3526923A1 DE 19853526923 DE19853526923 DE 19853526923 DE 3526923 A DE3526923 A DE 3526923A DE 3526923 A1 DE3526923 A1 DE 3526923A1
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Oberfläche von bewegbaren Gegenständen, bei dem eine Strahlenquelle auf den Gegenstand gerichtet und die reflektierten Strahlen unter relativer Bewegung zwischen dem Strahl und dem Gegen­ stand aufgenommen werden.The invention relates to a method and a Device for contactless determination of the surface of moving objects where a radiation source aimed at the object and the reflected rays with relative motion between the beam and the counter stand to be included.

Aus der DE-OS 23 56 491 ist eine Einrichtung dieser Art zur Messung der auf einem Förderband transportierten Materialmenge bekannt. Über dem Förderband ist eine linien­ förmige Strahlungsquelle mit einer Abschirmung ange­ ordnet, die quer über das Transportband verlaufen. Eine im spitzen Winkel zum Förderband gerichtete Kamera nimmt die Strahlen auf, wobei die Abschirmung ein Schattenbild über das Transportband ergibt, wodurch eine scharfe Kontur der Materialaufhäufung im Kamerabild sichtbar wird. Aus dem Bild und der Laufgeschwindigkeit des Förderbandes wird die Form und die Menge des auf dem Förderband transportierten Materiales abgeleitet. Ein derartiges Verfahren ist eng mit dem Anwendungsfall verbunden, und läßt sich nicht allgemein einsetzen. From DE-OS 23 56 491 a device of this type to measure the transported on a conveyor belt Amount of material known. There is a line above the conveyor belt shaped radiation source with a shield arranges that run across the conveyor belt. A camera at an acute angle to the conveyor belt the rays on, the shield being a silhouette results on the conveyor belt, creating a sharp contour the material accumulation becomes visible in the camera image. Out the image and the running speed of the conveyor belt the shape and amount of what is transported on the conveyor belt Derived material. Such a procedure is closely related to the use case, and can not be general deploy.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Konturen von Gegenständen unabhängig von der Ausgestaltung und der Anordnung der Gegenstände gemessen werden können.The invention has for its object a method to create the type with which the contours of objects regardless of the design and the Arrangement of objects can be measured.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst.The task is according to the invention with that in claim 1 marked features solved.

Durch den punktförmigen Strahl, der insbesondere ein Laser­ strahl sein kann, ist zum einen eine Abschirmung nicht not­ wendig und zum anderen läßt sich ein derartiger Strahl auch auf schwer erreichbare Gegenstandsoberflächen richten. Durch eine Bewegung des Gegenstandes und/oder des Strahls wird eine Linie oder ein Bereich der Oberfläche rasterartig beleuchtet. Dieses hat den weiteren Vorteil, daß die auf diese Weise über die Zeit gegebene Information der re­ flektierten Strahlen direkt, ohne der Erzeugung eines Zwischenbildes, als Daten- bzw. Videosignalen gespeichert werden können. Natürlich ist es auch möglich, die Kontur auf einer Fotoplatte aufzunehmen. Um eine genaue Kontur zu erhalten, sind hierbei keine platzeinnehmenden Ab­ schirmungen notwendig.Due to the punctiform beam, in particular a laser shielding is not necessary Such a beam can also be maneuverable and agile Aim at hard-to-reach object surfaces. By moving the object and / or the beam a line or an area of the surface becomes grid-like illuminated. This has the further advantage that the this way information about the time given the right reflected rays directly, without generating a Intermediate image, saved as data or video signals can be. Of course it is also possible to change the outline to record on a photo plate. To get an exact contour are not to be obtained here shielding necessary.

Das Verfahren wird vorzugsweise für die Messung bzw. die Kontrolle der Lauffläche von Zugrädern verwendet. Hierzu wird die Strahlenquelle und das Aufnahmegerät in der Umgebung des Gleises so angeordnet, daß der Strahl etwas oberhalb der Schiene diese überquert und das Aufnahmegerät schräg zur Lauffläche steht, wenn das Rad beim Durchrollen mit seiner Oberfläche an das Strahlungsfeld herankommt.The method is preferably used for measurement or Control of the tread of pulling wheels used. For this the radiation source and the recording device in the area of the track arranged so that the beam is slightly above the rail crosses this and the recording device diagonally to the tread when the wheel rolls with its surface comes close to the radiation field.

Zur Erfassung der gesamten Breite der Mantelfläche des Rades können auch mehrere punktförmige Stahlenquellen und/oder auch mehrere Aufnahmegeräte installiert werden. To record the entire width of the lateral surface of the Rades can also have multiple point sources of steel and / or several recording devices can be installed.  

Die Erfindung erstreckt sich auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die durch die Merkmale des Anspruches 6 gekennzeichnet ist und die gemäß den Merk­ malen aus den Ansprüchen 7 bis 9 weiter ausgestaltet werden kann.The invention extends to a device for Carrying out the procedure by the characteristics of the Claim 6 is characterized and according to the Merk paint further developed from claims 7 to 9 can be.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles zur Messung der Außenkontur von Zugrädern, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher erläutert.The invention is based on an embodiment for measuring the outer contour of traction wheels, which in the Drawing is shown schematically, explained in more detail.

Zur periodischen Prüfung der Lauffläche 10 von Zug­ rädern 11 wird ein Prüfstand dirkt an einem benutzbaren Gleis errichtet, bei dem in der Umgebung der Schiene 12 eine Strahlenquelle 13, z. B. eine Laserstrahlen­ quelle, so angeordnet ist, daß der punktfömige Laser­ strahl 14 oberhalb der Schiene 12 und je nach der zu beleuchtenden Kontur die Schiene 12 senkrecht oder schräg überquert und zwar in einer Höhe h, die innerhalb des Raddurchmessers liegt.For the periodical inspection of the tread 10 of train wheels 11, a test dirkt to a usable track constructed in which in the vicinity of the rail has a radiation source 13, for 12th B. a laser beam source is arranged so that the punctiform laser beam 14 above the rail 12 and, depending on the contour to be illuminated, crosses the rail 12 vertically or at an angle, namely at a height h , which is within the wheel diameter.

Zur Kontrolle der Lauffläche 10 des Rads 11 wird der Zug auf dem Prüfgleis 12 mit einer gewissen Geschwindig­ keit durchgefahren. Dabei überquert das sich mit einer Drehgeschwindigkeit ω sich drehende Rad 11 den Strahl 14, so daß dieser die Lauffläche 10 des Rades 11 entlang einer Linie 15 beleuchtet, die aufgrund der Bewegung des Rades 11 quer zur Kontur eines Querschnitts des Rads verläuft. Mit einem Aufnahmegerät 16, beispielsweise einer Bildkamera, die möglichst senkrecht zur Beleuch­ tungslinie 15 angeordnet ist, nimmt sie die beleuchtete Linie 15 auf einer Fotoplatte 17 auf.To control the tread 10 of the wheel 11 , the train on the test track 12 is passed at a certain speed. The wheel 11 rotating at a rotational speed ω crosses the beam 14 so that it illuminates the tread 10 of the wheel 11 along a line 15 which, due to the movement of the wheel 11, extends transversely to the contour of a cross section of the wheel. With a recording device 16, such as a camera, the processing line and perpendicularly to the BL LEVEL 15 is disposed, it takes the illuminated line 15 on a photographic plate 17th

Aus der Aufnahme, der Geometrie der Meßeinrichtung und deren relativen Lage gegenüber dem Rad 11 sowie der Drehgeschwindigkeit ω kann die Kontur der Lauffläche 10 nach bekannten Verfahren ermittelt werden. From the recording, the geometry of the measuring device and its relative position relative to the wheel 11 and the rotational speed ω , the contour of the tread 10 can be determined by known methods.

Durch Vergleich mit Referenzbildern oder Referenzkonturen­ teile des Rads 11 wird schließlich der Verschleiß des Lauf­ rads 10 ermittelt.By comparison with reference images or reference contours parts of the wheel 11 , the wear of the impeller 10 is finally determined.

Entlang des Radumfanges können mehrere Konturenlinien 15 hintereinander aufgenommen werden, indem entweder ent­ sprechend viele Einrichtungen 13, 14, 16, 17 in ent­ sprechender Weise entlang der Schiene 12 angeordnet sind, oder daß eine Einrichtung 13, 14, 16, 17 nach der Aufnahme einer Konturenlinie 15 als Einheit parallel zur Schiene in Fahrrichtung des Zugs verschoben wird.Along the wheel circumference, a plurality of contour lines 15 can be taken one behind the other, either by arranging a corresponding number of devices 13 , 14 , 16 , 17 in a corresponding manner along the rail 12 , or that a device 13 , 14 , 16 , 17 after taking one Contour line 15 is moved as a unit parallel to the rail in the direction of travel of the train.

Es ist auch möglich, gleichzeitig zur Bewegung des Rads 11 die Strahlenquelle 13 mitzubewegen, wenn zur Erleichterung der Auswertung eine bestimmte Linienrichtung auf der Mantelfläche des Rads 11 beleuchtet werden soll. Eine weitere Variante läßt sich einführen, indem mehrere Strahlenquellen und eine Kamera oder umgekehrt oder auch gleichzeitig mehrere Strahlenquellen und mehrere Kameras verwendet werden. Dieses ist insbesondere dann erforderlich, wenn nicht nur eine Seite, sondern gleichzeitig mehrere Seiten eines Gegenstandes gemessen werden sollen.It is also possible to move the radiation source 13 at the same time as the wheel 11 is moving, if a specific line direction on the lateral surface of the wheel 11 is to be illuminated in order to facilitate the evaluation. Another variant can be introduced by using several radiation sources and one camera or vice versa or using several radiation sources and several cameras simultaneously. This is particularly necessary when not only one side but several sides of an object are to be measured at the same time.

Claims (9)

1. Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Ober­ fläche von bewegbaren Gegenständen, bei dem eine Strahlenquelle auf den Gegenstand gerichtet und die reflektierten Strahlen unter relativer Bewegung zwischen dem Strahl und dem Gegenstand aufgenommen werden, dadurch gekenzeichnet, daß der Gegenstand (11) mit mindestens einem punktförmigen Strahl (14) beleuchtet wird.1. A method for the contactless determination of the surface of movable objects, in which a radiation source is directed onto the object and the reflected rays are recorded with relative movement between the beam and the object, characterized in that the object ( 11 ) with at least one point Beam ( 14 ) is illuminated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (14) während der Aufnahme bewegt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the beam ( 14 ) is moved during the recording. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strahl (14) und der Gegen­ stand (11) während der Aufnahme bewegt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the beam ( 14 ) and the object ( 11 ) are moved during the recording. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung des Verfahrens zur Prüfung der Kontur von Zugrädern (11). 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the application of the method for checking the contour of train wheels ( 11 ). 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Radprofils ein Strahlenfeld (14) über die Schiene (12) gerichtet wird, und daß das am Zug montierte Rad (11) durch das Strahlen­ feld gerollt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that for receiving the wheel profile, a radiation field ( 14 ) is directed over the rail ( 12 ), and that the wheel mounted on the train ( 11 ) is rolled by the radiation field. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus mindestens einer Strahlen­ quelle und aus mindestens einem Gerät zur Aufnhame der reflektierten Stahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle bzw. -quellen punktförmige Strahlenquellen (13) sind.6. Device for performing the method according to claim 1, consisting of at least one radiation source and at least one device for recording the reflected steels, characterized in that the radiation source or sources are point radiation sources ( 13 ). 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die punktförmigen Strahlenquellen (13) mindestens in einer Ebene beweglich angeordnet sind.7. Device according to claim 6, characterized in that the or the point-shaped radiation sources ( 13 ) are arranged movably in at least one plane. 8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Laserstrahl (14) verwendet wird.8. Device according to claim 6 or 7, characterized in that a laser beam ( 14 ) is used. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, zur berührungslosen Bestimmung der Oberfläche von Zugrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13, 16) stationär im Schienenbereich installiert ist, daß die Strahlenquelle bzw. -quellen (13) so angeordnet sind, daß die emittierten Strahlen (14) in einem Abstand (h) oberhalb der Schiene (12) diese überqueren.9. Device according to one of claims 6 to 8, for the contactless determination of the surface of train wheels, characterized in that the device ( 13 , 16 ) is installed stationary in the rail area, that the radiation source or sources ( 13 ) are arranged so that the emitted beams ( 14 ) at a distance (h) above the rail ( 12 ) cross it.
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