DE2134450C3

DE2134450C3 - Device for measuring the surface area of the projection of an opaque body delimited by an irregular outline onto a plane

Info

Publication number: DE2134450C3
Application number: DE19712134450
Authority: DE
Inventors: Ingo Dipl.-Ing. 7032 Maichingen Kallina
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1971-07-09
Filing date: 1971-07-09
Publication date: 1978-03-30
Also published as: DE2134450A1; DE2134450B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Flächeninhalts der Projektion eines durch eine unregelmäßige Umrißlinie begrenzten undurchsichtigen Körpers auf eine Ebene gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for measuring the area of the projection of a through an irregular contour bounded opaque body on a plane according to the preamble of claim 1.

Für die Bestimmung des aerodynamischen Verhaltens eines Fahrzeuges interessiert unter anderem der Flächeninhalt der Projektion dieses Fahrzeuges in dessen Längsrichtung. Da Fahrzeuge im allgemeinen durch unregelmäßig verlaufende Umrißlinien begrenzt sind, ist eine rein rechnerische Bestimmung der interessierenden Projektionstläche nicht, möglich, und man bedient sich in der Praxis bisher der Umrißform des jeweiligen Fahrzeuges angepaßter Schablonen, anhand deren die Kontur der davon eingeschlossenen Fläche aufgezeichnet wird, worauf der Inhalt dieser Fläche dann in üblicher Weise, etwa durch Planimetrieren bestimmt werden kann. Alternativ dazu ist auch versucht worden, unter Beleuchtung eines undurchsichtigen Fahrzeugmodells mit in größerer Entfernung davon aufgestellten Scheinwerfern ein Schattenbild zu gewinnen und dessen Umrißlinie auf Papier nachzuzeichnen, woran «ich dann wieder eine planimetrische Flächenbestimmung anschließt. Eine analoge Methode bedient sich einer Ermittlung der Flache des Schattenbildes auf fotografischem Wege. Alle diese bekannten Arbeitsweisen sind zeitraubend, umständlich und schließlich auch ungenau, wobei insbesondere zerklüftete Umrißformen, wie sie in Fahrzeugen häufig auftreten, insofern Schwierigkeiten bereiten, als sie entweder mit hohem meßtechnischem Aufwand etwa hinsichtlich der Formgebung für die verwendeten Schablonen oder hinsichtlich einer streuungsfreien Lichtführung für die eingesetzten Scheinwerfer berücksichtigt werden müssen oder aber die erzielbare Meßgenauigkeit in untragbarer Weise verringern.For the determination of the aerodynamic behavior of a vehicle, the Area of the projection of this vehicle in its longitudinal direction. Because vehicles in general are limited by irregular outlines, is a purely arithmetical determination of the projection surface of interest is not possible, and so far the outline of the has been used in practice respective vehicle adapted templates, based on which the contour of the area enclosed by it is recorded, whereupon the content of this area is then in the usual way, for example by planimetrizing can be determined. As an alternative to this, attempts have also been made to illuminate an opaque vehicle model at a greater distance to get a shadow image of the spotlights set up and to trace its outline on paper, on which I then again a planimetric one Area determination follows. An analog method uses a photographic determination of the area of the silhouette. All of these known Working methods are time-consuming, cumbersome and ultimately also imprecise, with jagged outlines in particular, as they often occur in vehicles, to the extent that they cause difficulties as they either involve a high level of metrological effort, for example with regard to the Shaping for the stencils used or in terms of a non-scattering light guide for the used headlights must be taken into account or the achievable measurement accuracy in reduce intolerably.

Aus der CH-PS 4 14 180 ist ein Verfahren zum Ausmessen von Körpern oder Flächen unter deren Abtastung längs horizontaler Zeilen bekannt, bei dem ein Meßobjekt, das sich in seiner Helligkeit von seinem Hintergrund abhebt, gemeinsam mit diesem von einer Fernsehkamera abgetastet wird. Während des der Abtastung des Meßobjekts entlang einer Abtastzeile entsprechenden Zeitintervalls wird dabei ein elektronisches Tor geöffnet, durch das hindurch dann eine diesem Zeitintervall und damit der Breite des Meßobjekts in der betreffenden Abtastzeile entsprechende Anzahl von mit gleichem zeitlichem Abstand aufeinanderfolgenden Taktimpulsen zu einem Zähler gelangen kann, dessen Zählinhalt dementsprechend ein Maß für die gemessene Breite des Meßobjekts darstellt.From CH-PS 4 14 180 is a method for measuring bodies or surfaces under them Scanning along horizontal lines known, in which a measurement object, which is different in its brightness from his Background stands out, is scanned together with this by a television camera. During the Scanning the measurement object along a time interval corresponding to a scanning line, an electronic gate is opened through which one then passes Time interval and thus the width of the measurement object in the relevant scanning line corresponding number of with the same time interval successive clock pulses can reach a counter whose The content of the count accordingly represents a measure of the measured width of the object to be measured.

Ein mechanisch-optisches Gegenstück für eine solche fernsehmäßige Objektabtastung ist in der US-PS 34 09 780 beschrieben, gemäß der die zeilenweiseA mechanical-optical counterpart for such a television-like object scanning is in the US-PS 34 09 780, according to which the line by line

Abtastung des MeBobjekts durch ein rotierendes Spiegelrad bewirkt wird, das den abtastenden Lichtstrahlen eine quer zur Vorschubrichiiung des MeBobjekts gerichtete Translationsbewegung aufzwingt. Eine solche Arbeitsweise eignet sich wegen des dazu notwendigen Zusammenwirkens zweier Lichtquellen, von denen die eine oberhalb und die andere unterhalb des Meßobjekts angeordnet ist, nur ;r.u Messungen an flächigen Objekten mit zweidimensionaler Ausdehnung, wobei außerdem der Abtastvorschub von Zeile zu Zeile durch eine entsprechende Bewegung des Meßobjekts selbst erreicht werden muß, was eine Vermessung schwerer und räumlich ausgedehnter Meßobjekte ausschließt.Scanning of the object to be measured by a rotating Mirror wheel is effected that the scanning light beams a transverse to the feed direction of the measurement object forces directed translational movement. Such a way of working is suitable because of this necessary interaction of two light sources, one above and the other below of the measuring object is arranged, only; r.u measurements on flat objects with two-dimensional expansion, in addition, the scanning feed from line to line by a corresponding movement of the measurement object itself must be achieved, which is a measurement of heavy and spatially extensive objects to be measured excludes.

Ebenfalls nur zur Vermessung ebener Meßobjekte geeignet ist auch eine in der US-PS 35 71932 beschriebene Vorrichtung, bei der ein Fadenkreuz nach Art einej Planimeters entlang der Umrißlinie einer auszumessenden Fläche bewegt wird, das über Kabel mechanisch mit zugeordneten Koordinatenzählern gekoppelt ist, die eine planimeterartige Flächenzählung vornehmen.One in US Pat. No. 3,571,932 is also only suitable for measuring flat objects to be measured described device, in which a crosshair like a planimeter along the contour of a area to be measured is moved, mechanically via cable with assigned coordinate counters is coupled, which is a planimeter-like area counting make.

Bei einer in der DT-AS 12 49 539 beschriebenen Vorrichtung zur Flächenmessung bewegt sich ein auszumessender ebener Gegenstand mit konstanter und bekannter Geschwindigkeit in einer linearen Bewegung zwischen einer senkrecht zu seiner Vorschubrichtung verlaufenden linearen Lichtquelle mit die maximale Breite des Gegenstandes mindestens erreichender Länge einerseits und einer zu dieser Lichtquelle parallelen Anordnung von Lichtleitfasern andererseits hindurch, deren Beleuchtung mit dem Licht der Lichtquelle durch den Vorbeigang des Gegenstandes auf dessen jeweiliger Breite unterbrochen wird. Die Gesamtanzahl der beim Vorbeigang des Gegenstandes abgedeckten Lichtleitfaserenden wird dann anhand der durch das Licht in zugeordneten Fotozellen ausgelösten elektrischen Impulse in einem Zähler gezählt und liefert ein Maß für die festzustellende Fläche des auszunehmenden Gegenstandes.In a device for area measurement described in DT-AS 12 49 539, a moves flat object to be measured with constant and known speed in a linear movement between a linear light source running perpendicular to its feed direction with the maximum Width of the object of at least a length on the one hand and one to this light source parallel arrangement of optical fibers on the other hand, their illumination with the light of the Light source is interrupted by the passage of the object on its respective width. the The total number of optical fiber ends covered when the object is passed is then calculated on the basis of the The electrical impulses triggered by the light in the associated photocells are counted in a counter and delivered a measure of the area to be determined of the object to be gutted.

In ganz ähnlicher Weise arbeitet auch eine in der DT-PS 6 32 955 beschriebene Einrichtung, bei der ein auszumessender flächenhafter Gegenstand zwischen zwei rotierenden hohlen Meßwalzen hindurchläuft, die gleichzeitig seinen Vorschub senkrecht zu ihren Drehachsen mit konstanter Vorschjbgeschwindigkeit bewirken. Von diesen beiden Meßwalzen enthält die eine in ihrem hohlen Inneren eine quer zur Vorschubrichtung des Gegenstandes, also parallel zur Walzenachse, angeordnete Lichtquelle und die andere ein optisches System zum Weiterleiten des von dieser Lichtquelle ausgesandten Lichts zu einer Fotozelle. Ohne die Einführung des zu messenden Gegenstandes zwischen die Meßwalzen fällt das Licht der Lichtquelle durch die beiden Meßwalzen vorgesehene Löcher hindurch und gelangt so zur Fotozelle, wobei durch eine spiralige Versetzung der Löcher im Umfang der Meßwalzen und durch die Anordnung einer Blendwalze innerhalb und koaxial zu der die Lichtquelle enthaltenden Meßwalze sowie durch höhere Drehzahl dieser Blendwalze im Vergleich zu der sie umschließenden Meßwalze ein zeitliches Nacheinander im Eintreffen der durch die Löcher im Meßwalzenumfang hindurchgehenden Lichtimpulse an der Fotozelle gewährleistet werden soll. Die an der Fotozelle eintreffenden Lichtimpulse werden nach ihrer Umwandlung in entsprechende elektrische Impulse in ei /im Zähler gezählt und liefern so ein Maß für die Größe der interessierenden FlächeA device described in DT-PS 6 32 955, in which a flat object to be measured runs between two rotating hollow measuring rollers which at the same time its feed perpendicular to their axes of rotation with constant feed rate cause. Of these two measuring rollers, one of them has a hollow interior at right angles to the feed direction of the object, i.e. parallel to the roller axis, arranged light source and the other one Optical system for forwarding the light emitted by this light source to a photocell. Without the introduction of the object to be measured between the measuring rollers, the light from the light source falls provided through the two measuring rollers holes through and thus arrives at the photocell, whereby through one spiral offset of the holes in the circumference of the measuring rollers and by the arrangement of a blind roller inside and coaxial with the measuring roller containing the light source and by the higher speed of this Blend roller compared to the measuring roller surrounding it, one after the other in the arrival of the light pulses passing through the holes in the circumference of the measuring roller can be guaranteed at the photocell target. The light pulses arriving at the photocell are converted into corresponding ones after they have been converted electrical impulses are counted and delivered in ei / in the meter such a measure of the size of the area of interest

des Gegenstandes, der bei seinem Vorbeigang zwischen den Meßwalzen eine seiner FlächengröQe entsprechende Anzahl von Lichtimpulsen für die Fotozelle ausfallen läßtof the object which, as it passes between the measuring rollers, has a surface size corresponding to its area Number of light pulses for the photocell fails

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vollautomatisch arbeitende Vorrichtung zu schaffen, die eine Ausmessung des Flächeninhalts der Projektion auch solcher, durch eine unregelmäßige Umrißlinie begrenzter undurchsichtiger Körper gestattet, die sowohl parallel zur Projektionsebene als auch senkrecht dazu Abmessungen aufweisen, die eine Abtastung mit einer Fernsehkamera oder entsprechenden optischen Mitteln ausschließen.The invention is based on the object of creating a fully automatic device which a measurement of the area of the projection, including those with an irregular outline limited opaque body allowed both parallel to the plane of projection and perpendicular to have dimensions that allow scanning with a television camera or corresponding optical Exclude funds.

Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale.The task at hand is based on a device of the type mentioned at the outset according to the invention solved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die erfindungsgemäße Lösung der oben gestellten Aufgabe beruht vor allem auf einer synchronen Verschiebung eines Lasers für die Erzeugung eines Schattenbildes des auszumessenden körpers einerseits und eines auf das Laserlicht ansprechende Fotoelements andererseits längs horizontaler Zeilen, die ihrerseits in vertikaler Richtung verschoben werden können, wobei sich der Übergang der Abtastung vom Meßobjekt zum Hintergrund und umgekehrt jeweils in einem für das Fotoelement wirksam werdenden Helligkeitsunterschied äußert. Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung braucht zur Bestimmung der Fläche des Schattenbildes lediglich eingeschaltet zu werden, worauf das Fotoelement das Schattenbild zeilenweise abtastet und in Form der vom Zähler am Schluß der Abtastung angezeigten Impulsanzahl ein genaues Maß für die Fläche des Schattenbildes anfällt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausbildung der Lichtquelle für die Erzeugung des Schattenbildes des auszumessenden Körpers in Form eines Lasers, wie dies auch in einer in der CH-PS 4 47 631 beschriebenen Einrichtung zum berührungslosen Messen von Konturen vorgesehen ist, läßt sich bei den bei der Projektion auftretenden Strahllängen ein praktisch noch völlig streuungsfreier Lichtstrahl kleinster Querschnittsgröße erhalten, der auch eine stark zerklüftete Umrißfläche eines Körpers noch genau abzutasten vermag, so daß sich auch durch das Fotoelement eine entspiechend genaue Flächenbestimmung ergibt.The inventive solution to the above problem is based primarily on a synchronous one Shifting a laser to generate a shadow image of the body to be measured on the one hand and a photo element responsive to the laser light, on the other hand, along horizontal lines which in turn are in vertical direction can be shifted, with the transition of the scanning from the object to be measured to Background and vice versa in each case in a brightness difference that becomes effective for the photo element expresses. The device designed according to the invention needs to determine the area of the Only to be switched on the silhouette, whereupon the photo element the silhouette line by line scans and in the form of the number of pulses displayed by the counter at the end of the scan an exact measure for the area of the silhouette. Due to the formation of the light source provided according to the invention for generating the shadow image of the body to be measured in the form of a laser, like this also in a device described in CH-PS 4 47 631 for contactless measurement of contours is provided, can be practically completely still with the beam lengths occurring during the projection Get a scatter-free light beam of the smallest cross-sectional size, which also has a strongly jagged outline of a body can still be scanned precisely, so that a corresponding through the photo element exact area determination results.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, die insbesondere eine bequeme Anpassung der Meßgeschwindigkeit an die jeweils gewünschte Meßgenauigkeit und die Gewährleistung eines Gleichlaufes der beiden den Laser und das Fotoelement tragenden Schlitten auch für den Fall nicht voll übereinstimmender Drehzahlen der zugehörigen Umkehrrnotore und/oder Antriebsmotore ermöglichen, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements and developments of the invention, in particular a convenient adaptation the measurement speed to the desired measurement accuracy and the guarantee of a Simultaneous rotation of the two carriages carrying the laser and the photo element, even in the event that it is not full allow matching speeds of the associated reversing motors and / or drive motors, are characterized in the subclaims.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigtThe invention is illustrated by way of example in the drawing. It shows

F i g. 1 die Meßvorrichtung in einer Seitenansicht, F i g. 2 dieselbe ^vorrichtung in einer Stirnansicht,F i g. 1 the measuring device in a side view, FIG. 2, the same ^v orrichtung in an end view,

Fig.3 ein Blockschaltbild der elektrischen Abtast- und Zählvorrichtung,3 shows a block diagram of the electrical scanning and counting device,

F i g. 4 ein Schaltbild der die beiden U.nkehrmotore und die beiden Antriebsmotore versorgenden beiden Stromkreise.F i g. 4 a circuit diagram of the two reversing motors and the two drive motors supplying two electrical circuits.

Die dargestellte /vießvorrichtung weist eine Richtplatte I auf, die zur Aufnahme des die zu messende Umrißfläche aufweisenden Körpers, im dargestellten AusführunesbeisDiel eines Fahrzeucrmodells 2. bestimmtThe illustrated casting device has a straightening plate I on, the one for receiving the body to be measured having the contour area, in the illustrated Execution example of a vehicle model 2. determined

ist. Vor den beiden Stirnseiten der rechteckigen Richtplatte 1 ist je ein torartiges Gestell 3 bzw. 4 jeweils genau quer zur Richtplatte 1 aufgestellt, dessen Toröffnung 5 wesentlich größer als die sich in Längsrichtung der Richtplatte 1 ergebende Umrißfläche des Fahrzeugmodells 2 ist, so daß jedes Gestell die in seine Ebene projizierte Umrißfläche beiderseits und oben mit reichlichem Spiel umgibt.is. In front of the two end faces of the rectangular straightening plate 1 there is a gate-like frame 3 and 4 respectively set up exactly transversely to the straightening plate 1, the gate opening 5 of which is much larger than that in Longitudinal direction of the straightening plate 1 resulting contour surface of the vehicle model 2, so that each frame in its plane is projected outlines on both sides and above with ample play.

An den einander zugekehrten Seiten der beiden Pfosten 6 und 7 jedes Gestells ist je eine Gewindespindel 8 bzw. 9 lotrecht verlaufend sowie drehbar, jedoch nicht längsverschiebbar angeordnet. Die in Fig. 2 rechte Gewindespindel 9 kann von einem am oberen Ende des Pfostens 7 angeordneten, als Getriebebremsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 10 her rotierend angetrieben werden. Außerdem sind die beiden Gewindespindeln 8 und 9 durch zwei getrennte Schriiimoiureii syiii-muri laufend angetrieben öder in anderer Weise gekuppelt. Weiterhin ist an den beiden Gewindespindeln 8 und 9 über je eine Laufmutter 14 ein Meßbalken 15 gehalten, der gemäß Fig. 2 genau horizontal verläuft und nach vorstehendem entsprechend dem Antrieb des Antriebsmotors 10 parallel zu sich selbst nach oben oder unten verschoben werden kann. An dem den Querträger 12 nach oben durchsetzenden oberen freien Ende der Gewindespindel 8 ist im übrigen eine Nockenscheibe 16 drehfest, aber einfach austauschbar angeordnet, die mit einem auf einen Umschalter 17 zweier nachstehend anhand der Fig. 4 noch näher beschriebenen Stromkreise einwirkenden Kontakt 18 zusammenwirkt.On the facing sides of the two posts 6 and 7 of each frame is a threaded spindle 8 or 9 arranged vertically and rotatable, but not longitudinally displaceable. The in Fig. 2 right threaded spindle 9 can be arranged at the upper end of the post 7, as a geared brake motor trained drive motor 10 are driven to rotate here. Besides, the two are Threaded spindles 8 and 9 continuously driven by two separate Schriiimoiureii syiii-muri or in coupled in a different way. Furthermore, on each of the two threaded spindles 8 and 9, a traveling nut 14 is provided Measuring bar 15 held, which is exactly horizontal as shown in FIG. 2 and according to the above the drive of the drive motor 10 can be moved up or down parallel to itself can. At the upper free end of the threaded spindle penetrating upwardly through the cross member 12 8 is a cam disk 16 is rotatably, but easily interchangeable arranged with a on the rest a changeover switch 17 of two circuits described in more detail below with reference to FIG. 4 acting Contact 18 cooperates.

leder Meßbalken 15 weist zwischen zwei mit den Laufmuttern 14 verbundenen Tragplatten 19 ein mit diesen starr verbundenes oberes Führungsrohr 20 und parallel darunter eine an den Tragplatten 19 drehbar, aber nicht längsverschiebbar gelagerte Leitspindel 21 auf. Die Leitspindel 21 ist von ihrem gemäß F i g. 2 rechten Ende her über einen an der dortigen Tragplatte 19 angeordneten Umkehrmotor 22 rotierend antreibbar. Auf jedem Meßbalken 15 ist ein Schlitten 23 verschiebbar geführt, an dem zugleich eine auf der Leitspindel 21 geführte Laufmutter 24 festgelegt ist. Infolgedessen kann der Schlitten 23 bei angetriebenem Umkehrmotor 22 entsprechend dessen Drehrichtung in der einen oder anderen Richtung des Führungsrohres 20 verschoben werden.leather measuring bar 15 has between two supporting plates 19 connected to the running nuts 14 with this rigidly connected upper guide tube 20 and parallel underneath one rotatable on the support plates 19, but not longitudinally displaceably mounted lead screw 21. The lead screw 21 is according to FIG. 2 right end can be driven in rotation via a reversing motor 22 arranged on the support plate 19 there. On each measuring beam 15, a carriage 23 is displaceably guided, on which at the same time one on the Lead screw 21 guided traveling nut 24 is set. As a result, the carriage 23 when driven Reversing motor 22 corresponding to its direction of rotation in one or the other direction of the guide tube 20 be moved.

An jeder der beiden Tragplatten 19 befindet sich weiterhin ein Endanschlag, der zugleich als mit einem Gegenanschlag 25 bzw. 25' zusammenwirkender Endschalter 26 bzw. 26' ausgebildet ist. Die beiden Endschalter 26 und 26' dienen als Sicherheitsendschalter. Der Reserviervorgang wird elektronisch nach dem Durchlauf gesteuert. Bezüglich der vorstehend beschriebenen Ausbildung sind die beiden Gestelle 3 und 4 der Meßvorrichtung völlig gleichartig ausgebildet. Der einzige Unterschied besteht darin, daß am Schlitten 23 des Gestells 3 ein Laser 27 und am Schlitten 23 des Gestells 4 eine Fotodiode 28 angeordnet ist die bei gleicher Höheneinstellung der beiden Schlitten 23 genau in Richtung der Achse 29 (vgl. F i g. 1) des genau in Längsrichtung der Richtplatte 1 verlaufenden Lichtstrahles liegt, der vom Laser 27 in einer bekannten und deshalb nicht besonders dargestellten Weise ausgesandt werden kann. Der Laser ist stoßempfindlich. Deshalb ist am Anfang und Ende der waagerechten Meßstrecke eine stetige Anlauf- und Bremscharakteristik vorgesehen. Die Impulse eines Transistoroszillators treiben einen Schrittmotor. Dieser benötigt für eineOn each of the two support plates 19 there is still an end stop, which at the same time as with one Counter stop 25 or 25 'of interacting limit switches 26 and 26' is formed. The two Limit switches 26 and 26 'serve as safety limit switches. The reservation process is carried out electronically after Flow controlled. With regard to the training described above, the two frames 3 and 4 are the Measuring device designed completely identically. The only difference is that the slide 23 of the frame 3, a laser 27 and a photodiode 28 is arranged on the slide 23 of the frame 4 same height adjustment of the two carriages 23 exactly in the direction of the axis 29 (see FIG. F i g. 1) of the exact in the longitudinal direction of the straightening plate 1 is the light beam from the laser 27 in a known and therefore cannot be sent out in the manner specifically shown. The laser is sensitive to shock. Therefore, at the beginning and end of the horizontal measuring section, there is a constant starting and braking characteristic intended. The pulses from a transistor oscillator drive a stepper motor. This one needed for a

wählbare Wegstrecke für den Lasertransport (abhängig von der Spindelsteigung) eine feste Impulszahl. Davon kann ein bestimmter Wert für den Anlauf- und Bremsvorgang verwendet werden. Eventuelle Schwingungen der waagerechten Spindel könnten ein Auf- und Abschwenken des Laserstrahls verursachen. Deshalb kann der Schlitten 23 an zwei Führungswellen abgestützt sein.selectable distance for the laser transport (depending on the spindle pitch) a fixed number of pulses. Of that a certain value can be used for the starting and braking process. Possible vibrations the horizontal spindle could cause the laser beam to swivel up and down. That's why the carriage 23 can be supported on two guide shafts.

Die Fotodiode 28 befindet sich gemäß dem in F i g. 3 dargestellten Blockschaltbild in einem von einer Spannungsquelle 30 gespeisten Stromkreis, in dem sich anschließend noch ein Tor 31 befindet, das als UND-Schaltung mit einem normalen und einem negierten Eingang 32 bzw. 33 ausgebildet ist. An den normalen Eingang 32 kann ein separater Impulserzeuger 34 angeschlossen sein, während die Fotodiode 28 mit dem negierten Eingang 33 verbunden ist. An den %ii^c ei Γι £T fjf*¹!The photodiode 28 is located according to the one shown in FIG. 3 in a circuit fed by a voltage source 30, in which there is then a gate 31 which is designed as an AND circuit with a normal and a negated input 32 and 33, respectively. A separate pulse generator 34 can be connected to the normal input 32, while the photodiode 28 is connected to the negated input 33. To the% ii ^ c ei Γι £ T fjf * ¹ !

Impulszählers 35 angeschlossen. Ferner ist es möglich, ohne separatem Impulsgenerator die Impulse für den Antriebsmotor direkt für die Integration zu verwenden. Da diese Frequenz der Drehzahl und damit der Lasertransportgeschwindigkeit proportional ist, kann die Schwankung der Oszillatorfrequenz keinen Einfluß auf die Messung haben.Pulse counter 35 connected. It is also possible, without a separate pulse generator, to generate the pulses for the Drive motor to be used directly for integration. Since this frequency of the speed and thus the Laser transport speed is proportional, the fluctuation of the oscillator frequency cannot influence have on the measurement.

Der Impulserzeuger erzeugt Rechteckimpulse konstanter D.ijer und Folgefrequenz, die über das Tor 31 infolgedessen beschriebener Ausbildung lediglich so lange an den Impulszähler 35 weitergegeben werden, wie die in Richtung der Achse 29 des Lasers 27 belichtbare Fotodiode 28 unbeliciitet ist. Sobald die Fotodiode 28 vom Laser 27 her belichtet wird, gelangen keine Impulse mehr zum Impulszähler 35, der damit lediglich über den Zeitraum Impulse erhalten kann, in dem die Fotodiode 28 unbelichtet ist.The pulse generator generates square-wave pulses of constant D.ijer and repetition frequency, which are transmitted via gate 31 as a result of the described training can only be passed on to the pulse counter 35 as long as how the photodiode 28 which can be exposed in the direction of the axis 29 of the laser 27 is unbeliciitet. As soon as the Photodiode 28 is exposed by the laser 27, no more pulses reach the pulse counter 35, which thus can only receive pulses over the period in which the photodiode 28 is unexposed.

In F i g. 4 sind die beiden zur Speisung der Antriebsmotore und Umkehrmotore der beiden Gestelle 3 und 4 dienenden, von einer gemeinsamen Wechselstromquelle 36 her gespeisten Stromkreise dargestellt. Zum besseren Verständnis der Schaltung sind in diesem Schaltbild die im übrigen mit den Bezugszeichen der am Gestell 3 befindlichen Teile übereinstimmenden Bezugszeichen der entsprechenden, dem Gestell 4 zugeordneten Teile jeweils durch den Index a ergänzt.In Fig. 4 are the two for feeding the drive motors and reversing motors of the two frames 3 and 4 serving, from a common alternating current source 36 fed circuits shown. For a better understanding of the circuit in this circuit diagram, the rest of the with Reference numerals of the parts located on the frame 3, corresponding reference numerals of the corresponding, the frame 4 associated parts each supplemented by the index a.

Wie ersichtlich, sind die beiden, einerseits unmittelbar an die Wechselstromquelle 26 angeschlossenen Antriebsmotore 10 und 10a anderseits über den zugeordneten, in der dargestellten Stellung befindlichen Umschalter 17 bzw. 17a mit der Stromquelle verbunden. In u>rer einen, in Fig.4 gestrichelt angedeuteten Stellung schließen die beiden Umschalter 17 und 17a die jeweils zugeordneten Umkehrmotore 22 und 22a an den einen Pol der Wechselstromquelle 36 an. Anderseits liegen die beiden Umkehrmotore 22 und 22a jedoch über jeweils einen zweiten Kontaktarm 17' und 17'a in Hintereinanderschaltung am anderen Pol der Wechselstromquelle 36, so daß die Umkehrmotore 22 und 22a lediglich dann eingeschaltet werden können, wenn sich beide Umschalter 17 und 17a zugleich in der in Fig.4 strichpunktiert dargestellten Stellung befinden. Auf diese Weise ist in nachstehend noch näher erläuterter Weise gewährleistet, daß die Umkehrmotore 22 und 22a nach jedem lotrechten Bewegungsschritt der zugeordneten Meßbalken 15 lediglich genau gleichzeitig eingeschaltet werden können und somit auch die waagerechten Verschiebungen der beiden Schlitten 23 aus deren Endstellung heraus jeweils zum gleichen Zeitpunkt beginnen.As can be seen, the two drive motors, on the one hand connected directly to the alternating current source 26, are drive motors 10 and 10a, on the other hand, via the associated changeover switch located in the position shown 17 or 17a connected to the power source. In our a position indicated by dashed lines in FIG. 4, the two changeover switches 17 and 17a each close associated reversing motors 22 and 22a to one pole of the alternating current source 36. On the other hand, they lie however, both reversing motors 22 and 22a are connected in series via a second contact arm 17 'and 17'a at the other pole of the AC power source 36, so that the reversing motors 22 and 22a only then can be switched on when both changeover switches 17 and 17a are at the same time in the dash-dotted line in FIG position shown. In this way it is ensured in the manner explained in more detail below, that the reversing motors 22 and 22a after each vertical step of movement of the associated measuring beam 15 can only be switched on exactly at the same time and thus also the horizontal shifts of the two carriages 23 from their end position each start at the same point in time.

Aus ihren dargestellten unteren Stellungen können die beiden Umschalter 17 und 17a von der jeweils zugeordneten Nockenscheibe 16 bzw. 16a her über die zugeordneten Kontakte 18 und 18a nach oben umgeschwenkt werden, wodurch somit die Gewindespindeln 8 und 9 stillgesetzt und die Umkehrmotoren 22 und ί^ί>. im Sinne des Laufbeginnes der Schlitten 23 eingeschaltet werden. Die Rückschwenkung der Umschalter 17 und 17a kann demgegenüber von den zugeordneten Endschaltern 26 und 26' bzw. 26a und 26'a an den beiden Meßbalken 15 her erfolgen, oder es wird — wie bereits erwähnt — der Reserviervorgang elektronisch gesteuert.From their lower positions shown, the two changeover switches 17 and 17a can be swiveled upwards from the respective associated cam disk 16 and 16a via the associated contacts 18 and 18a, whereby the threaded spindles 8 and 9 are stopped and the reversing motors 22 and ί ^ ί >. in the sense of the start of the run of the slide 23 are switched on. In contrast, the reversing of the changeover switches 17 and 17a can take place from the assigned limit switches 26 and 26 'or 26a and 26'a on the two measuring bars 15, or - as already mentioned - the reservation process is electronically controlled.

Schließlich befindet sich in dem den beiden Stromkreisen gemeinsam zugeordneten mittleren Zweig der Schaltung noch ein Hauptschalter 37.Finally, it is located in the middle one that is assigned to the two circuits in common Branch of the circuit still has a main switch 37.

Die beschriebene Meßvorrichtung arbeitet folgendermaßen: The measuring device described works as follows:

Es sei vorausgesetzt, daß der Hauptschalter 37 bei einer gleichartigen obersten Stellung der beiden Meßbalken 15 eingeschaltet wird, bei der sich die beiden Schlitten 23 zugleich an gleichen, beispielsweise den linken Enden der Meßbalken 15 befinden. Weiterhin wird davon ausgegangen, daß sich die beiden Umschalter 17 und 17a in ihren in F i g. 4 gestrichelt dargestellten oberen Stellungen befinden. Dann bewegen sich nach Einschaltung des Hauptschalters 37 die beiden Schlitten 23 gemäß F i g. 2 nach rechts, bis die Umschalter 17 und 17a infolge Betätigung der Endschalter 26' und 26'a vom Gegenanschlag (gemäß F i g. 2 dem Gegenanschlag 25') des jeweils zugeordneten Schlittens 23 her in die in Fig.4 ausgezogen dargestellten unteren Stellungen umgeschaltet werden. Dabei kommt es nicht darauf an, daß diese Umschaltung für beide Umschalter 17 und 17a unbedingt genau gleichzeitig erfolgt. Es ist auch möglich, daß einer der beiden Umschalter aufgrund einer gegenüber dem anderen Schlitten etwas schnelleren Ankunft eines Schlittens schon vor dem anderen Umschalter umgeschaltet wird. Lediglich muß davon ausgegangen werden, daß die Gleichartigkeit des Antriebs der beiden Schlitten 23 so weitgehend ist, daß keine größeren Bewegungsunterschiede auftreten, die die Fotodiode 28 aus dem vom Laser 27 ausgesandten Lichtstrahl herausbringen könnten.It is assumed that the main switch 37 in a similar uppermost position of the two Measuring beam 15 is turned on, in which the two carriages 23 are the same at the same time, for example the left ends of the measuring beam 15 are located. It is also assumed that the two switches 17 and 17a in their in F i g. 4 upper positions shown in dashed lines. Then move on Switching on the main switch 37, the two carriages 23 according to FIG. 2 to the right until the switches 17 and 17a as a result of actuation of the limit switches 26 'and 26'a from the counter stop (according to FIG. 2 the counter stop 25') of the respective associated slide 23 into the lower positions shown in solid lines in FIG be switched. It is not important that this changeover for both changeover switches 17 and 17a necessarily takes place exactly at the same time. It is also possible that one of the two changeover switches is due One of the sled arrives a little faster than the other sled, even before the other Toggle switch is switched. It must only be assumed that the similarity of the Drive of the two carriages 23 is so extensive that no major differences in movement occur could bring the photodiode 28 out of the light beam emitted by the laser 27.

Durch die Umschaltung der Umschalter 17 werden die beiden Antriebsmotore 10 und 10a eingeschaltet woraufhin die Gewindespindeln 8 und 9 beider Gestelle 3 und 4 die an ihnen geführten Meßbalken 15 so weit um gleiche Wege nach unten verschieben, wie es durch die Nockenscheiben 16 und 16a an den Gestellten 3 und 4 so bestimmt wird. Am Ende jedes lotrechten Bewegungsschrittes betätigen die beiden Nockenscheiben 16 und 16a den zugeordneten Kontakt 18 bzw. 18a, wodurch die Umschalter 17 und 17a aus der in Fig.4 ausgezogen dargestellten Stellung, gegebenenfalls auch in einem kleinen gegenseitigen Zeitabstand, aus der in Fig.4 ausgezogen dargestellten Stellung wieder nach oben zurückgeschwenkt werden.By switching the switch 17, the two drive motors 10 and 10a are switched on whereupon the threaded spindles 8 and 9 of both frames 3 and 4 so far around the measuring beams 15 guided on them move the same way down, as is done by the cam disks 16 and 16a on the frames 3 and 4 so is determined. At the end of each vertical movement step, actuate the two cam disks 16 and 16a the associated contact 18 or 18a, whereby the changeover switches 17 and 17a are pulled out of the one shown in FIG position shown, possibly also at a small mutual time interval, from the position shown in FIG The position shown in solid lines can be pivoted back upwards.

Es wird angenommen, daß der vom Laser 27 ausgesandte Lichtstrahl bei der vorgenannten ersten waagerechten Verschiebung der Schlitten 23 noch nicht auf das Fahrzeugmodell 2 auftraf. Infolgedessen wurde die Fotodiode 28 seit der Einschaltung der Meßvorrichtung — und damit auch des Lasers 27 — ständig belichtet, wodurch das Tor 31 geschlossen blieb und der Impulszähler 35 bist sr noch keine Impulse vom Impulserzeuger 34 erhalten konnte.It is assumed that the light beam emitted from the laser 27 in the aforementioned first horizontal displacement of the slide 23 has not yet hit the vehicle model 2. As a result it became the photodiode 28 since the switching on of the measuring device - and thus also the laser 27 - constantly exposed, whereby the gate 31 remained closed and the pulse counter 35 are still no pulses from sr Pulse generator 34 could receive.

Sobald sich beide Umschalter 17 und 17a wieder in ihren gemäß Fig.4 oberen, gestrichelt dargestellten Stellungen befinden, werden auch die beiden Umkehrmotore 22 und 22a wieder eingeschaltet, was infolge deren beschriebener Hintereinanderschaltung nur zu einem jeweils genau gleichen Zeitpunkt erfolgen kann. Infolgedessen laufen die beiden S...litten 23 in der neuen tieferen Stellung der beiden Meßbalken 15 wieder genau zugleich an und bewegen sich jetzt von rechts nach links, bis sie mit ihren Gegenanschlägen 25 die zugeordneten linken Endschalter 26 bzw. 26a betätigen, wodurch die Umschalter 17 und 17a wieder gemäß F i g. 4 nach unten umgeschaltet werden und ein weiterer lotrechter Bewegungsschritt der beiden Meßbalken 15 in der bereits beschriebenen Weise eingeleitet wird.As soon as both changeover switches 17 and 17a are again in their upper ones according to FIG. 4, shown in dashed lines Positions are located, the two reversing motors 22 and 22a are switched on again, which as a result whose described connection in series can only take place at exactly the same point in time. As a result, the two S ... sufferers 23 run in the new, lower position of the two measuring beams 15 again exactly at the same time and now move from right to left until they reach 25 actuate the assigned left limit switch 26 or 26a, whereby the changeover switches 17 and 17a again according to FIG. 4 can be switched downwards and another vertical movement step of the two measuring bars 15 is initiated in the manner already described.

Es sei angenommen, daß der vom Laser 17 ausgesandte Lichtstrahl bei der vorgenannten Bewegung der beiden Schlitten 23 von rechts nach links bereits auf das Fahrzeugmodell 2 traf. Dadurch blieb die Fotodiode 28 während der Zeitdauer der Strahlunterbrechung durch das Fahrzeugmodell 2 unbelichtet, wodurch der Impulszähler 35 während dieser Zeit über das Tor 31 Impulse vom Impulserzeuger 34 erhielt. Die erhaltenen Impulse werden beispielsweise an einem Zählwerk 38 des Impulszählers 35 angezeigt. Die von der Fotodiode 28 bei den nachfolgenden waagerechten Hin- und Herverschiebungen der Schlitten 23 nach den aufeinanderfolgenden lotrechten Bewegungsschritten der Meßbalken 15 durchlaufenden Dunkelbereich führen entsprechend der jeweiligen Zeit der Nichtbelichtung der Fotodiode 28 zu weiteren Zählungen des Impulszählers 35, an dessen Zählwerk 38 schließlich nach beendeter Abtastung des Fahrzeugmodells 2 eine Zihl angezeigt wird, die ein genaues Maß für die Umrißfläche des Fahrzeugmodells 2 ist.It is assumed that the light beam emitted by the laser 17 during the aforementioned movement of the two carriages 23 already hit vehicle model 2 from right to left. As a result, the Photodiode 28 unexposed during the period of beam interruption by vehicle model 2, whereby the pulse counter 35 received pulses from the pulse generator 34 via the gate 31 during this time. the received pulses are displayed on a counter 38 of the pulse counter 35, for example. The from the photodiode 28 in the subsequent horizontal back and forth displacements of the carriage 23 after the successive vertical movement steps of the measuring bar 15 traversing dark area lead to further counts of the according to the respective time of non-exposure of the photodiode 28 Pulse counter 35, on whose counter 38 finally after the scanning of the vehicle model 2 has ended, a Zihl is displayed, which is an exact measure of the outline area of the vehicle model 2.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vorrichtung zum Messen des Flächeninhalts der Projektion eines durch eine unregelmäßige Umrißlinie begrenzten undurchsichtigen Körpers auf eine Ebene mit einer Lichtquelle zum Beleuchten des Körpers zwecks seiner Unterscheidung von seinem Hintergrund und mit einem Detektor, der den Körper und seinen Hintergrund zeilenweise abtastet und das zu ihm gelangende Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, das ein elektrisches Tor öffnet, durch das hindurch mit gleichem zeitlichem Abstand aufeinanderfolgende Taktimpulse zu einem Zähler gelangen können, in dem die gezählten Taktimpulse ein Maß für die das Licht der Lichtquelle beeinflussende Fläche des Körpers liefern, d a -durch gekennzeichnet, daß der als Fotoelement (28) ausgebildete Detektor auf einem Schlitten (23) längs eines von zwei die lotrechten Seiten eines rechteckförnvgen Gestells (4) bildenden und synchron zueinander und schrittweise antreibbaren Gewindespindeln (8 und 9) getragenen und parallel zu sich selbst in vertikaler Richtung verschiebbaren Meßbalkens (15) zwischen zwei Endanschlägen mit elektrischen Endschaltern (26a und 26a'J hin- und herbewegbar ist, die mit einem Umschalter (17a,) zusammenwirken, der einerseits im Stromkreis eines Antriebsmotors (10a,) für eine Drehung der Gewindespindeln (8 und 9) und andererseits im Stromkreis eines Umkehrmotors (22a,) für eine Bewegung des Schlittens (23) entlang dem Meßbalken (15) liegt und in seiner einen Schaltstellung eine gleichzeitige und gleichartige Drehung der Gewindespindel (8 und 9) durch den Antriebsmotor\10a^und in seiner anderen Schaltstellung eine Verschiebung Jes Schlittens (23) mit von Schaltvorgang zu Schaltvorgang wechselnder Bewegungsrichtung durch den Umkehrmotor (22a; auslöst, und daß an einem dem Gestell (4) für die Halterung des Detektors und seine Bewegung relativ zum Körper (2) gleichenden Gestellt (3) als ein Schattenbild des Körpers (2) erzeugende Lichtquelle ein Laser (27), dessen Lichtstrahl jeweils senkrecht zur auszumessenden Projektionsfläche für den Körper (2) auf den Detektor gerichtet ist, mittels eines Umkehrmotors (22) und eines Antriebsmotors (10) synchron zum Detektor und unter Steuerung durch zwei Endschalter (26 und 26') und einen Umschalter (17) horizontal und vertikal verschiebbar geführt ist, die in ihrer Lage am Gestell (3) und in ihrer elektrischen Funktion den Endschaltern (26a und 26a') bzw. dem Umschalter (17a; am Gestell (4) entsprechen.1. Device for measuring the surface area of the projection of an opaque body delimited by an irregular contour on a plane with a light source for illuminating the body in order to distinguish it from its background and with a detector which scans the body and its background line by line and that to it converts incoming light into an electrical signal that opens an electrical gate through which successive clock pulses can reach a counter with the same time interval, in which the counted clock pulses provide a measure of the area of the body that affects the light from the light source, since - characterized in that the detector designed as a photo element (28) is carried on a slide (23) along one of two threaded spindles (8 and 9) which form the vertical sides of a rectangular frame (4) and can be driven synchronously and step-by-step and parallel to itself in vertical direction The displaceable measuring bar (15) can be moved back and forth between two end stops with electrical limit switches (26a and 26a'J, which interact with a changeover switch (17a,) which, on the one hand, is in the circuit of a drive motor (10a,) for rotating the threaded spindles ( 8 and 9) and on the other hand in the circuit of a reversing motor (22a,) for a movement of the carriage (23) along the measuring beam (15) and in its one switching position a simultaneous and similar rotation of the threaded spindle (8 and 9) by the drive motor \ 10a ^ and in its other switching position a displacement of the slide (23) with the direction of movement alternating from switching operation to switching operation by the reversing motor (22a; triggers, and that on one of the frame (4) for holding the detector and its movement relative to the body (2) similar frame (3) as a shadow image of the body (2) generating a laser (27), the light beam of which is perpendicular to be measured projection surface for the body (2) is directed to the detector, by means of a reversing motor (22) and a drive motor (10) synchronous to the detector and under control of two limit switches (26 and 26 ') and a changeover switch (17) horizontally and is guided vertically displaceably, which correspond in their position on the frame (3) and in their electrical function to the limit switches (26a and 26a ') or the changeover switch (17a; on the frame (4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeweils einer der beiden miteinander gekoppelten lotrechten Gewindespindeln (8 und 9) jedes Gestells (3 und 4) eine mit dem zugeordneten Umschalter (17 bzw. 17a; im Sinne einer Wiederausschaltung des zugehörigen Antriebsmotors (10 bzw. 1Oa^ und einer Wiedereinschaltung des zugehörigen Umkehrmotors (22 bzw. 22a) in geänderter Drehrichtung zusammenwirkende und mit ihrer Form die Größe der Drehschritte der Gewindespindeln (8 und 9) bestimmende Nockenscheibe (16 bzw. 16a; festgelegt ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that on one of the two mutually coupled vertical threaded spindles (8 and 9) of each frame (3 and 4) one with the associated switch (17 or 17a; in the sense of switching off the associated drive motor again (10 or 1Oa ^ and a restart of the associated reversing motor (22 or 22a) cooperating in a different direction of rotation and with its shape the size of the rotational steps of the threaded spindles (8 and 9) determining the cam (16 or 16a;) is fixed.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umkehrmotore (22 und 22a; hintereinander in einem gemeinsamen Stromkreis liegen und nur nach entsprechender3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the two reversing motors (22 and 22a; lie one behind the other in a common circuit and only after corresponding

Umschaltung beider Umschalter (17 und 17a) gleichzeitig einschaltbar sindSwitching both changeover switches (17 and 17a) can be switched on at the same time

4, Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder MeQbalken (15) aus einem waagerechten Führungsrohr (20) und einer waagerechten, vom zugehörigen Umkehrmotor (22 bzw. 22a; antreibbaren Leitspindel (21) besteht, die mit dem am Führungsrohr (20) geführten Schlitten (23) über eine Laufmutter (24) gedoppelt ist.4, device according to one of claims 1 to 3, characterized in that each measuring beam (15) from a horizontal guide tube (20) and a horizontal lead screw (21) that can be driven by the associated reversing motor (22 or 22a; consists, which is doubled with the slide (23) guided on the guide tube (20) via a traveling nut (24) is.