專利名稱：測量細長元件中凹槽的幾何形狀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量細長元件中的凹槽的幾何形狀的方法，這些凹槽以連續(xù)凹槽的形式延伸在細長元件的整個長度上，并圍繞該元件盤旋，在該方法中細長元件的表面被利用攝象機(camera)掃描。本發(fā)明還涉及測量在細長元件中的凹槽的幾何形狀的裝置。
測量細長元件中凹槽的幾何形狀涉及到纜線的制造，例如，一個更詳細的例子是制造光纜的中心元件，即開凹槽的內(nèi)芯元件，這在技術(shù)上是相當(dāng)困難的。問題在于在元件中形成凹槽的側(cè)壁的壁面很容易傾斜到不正確的位置，從而使中心元件不能按需要使用。至于纜線的制造，重要之點是中心元件的凹槽要有正確的幾何形狀，因此，凹槽的幾何形狀的測量是重要的。
測量凹槽的幾何形狀一直是困難和費事的。在這一領(lǐng)域，一直使用基于機械跟隨器的方法來測量凹槽的幾何形狀。但是，在維護方面，這種機械方法是困難和費事的。此外，總是存在這樣的危險，即被測元件會被機械接觸損壞。
由于上述缺點，在本領(lǐng)域中提出了非接觸方案。在本領(lǐng)域中非接觸方案的一個例子就是在德國未決申請4411986中所公開的方法和設(shè)備。這個方法基于使用4個攝象機。這個方法的缺點是復(fù)雜性因而成高本。此外，由于其復(fù)雜性，這個方法的可用性并不是很可能的。
在本領(lǐng)域中已知的另一非接觸方案的例子是在日本出版物04052503A(日本專利申請02161899)中所公開的方案。按照日本出版物的方案利用一個攝象機，它被安排成圍繞著被測元件旋轉(zhuǎn)。此方法的缺點是復(fù)雜性和慢的測量速率。測量速率之所以慢是因為，例如，攝象機必須圍繞著被測元件旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，利用它們可以消除已有技術(shù)的缺點。這是利用按照本發(fā)明的方法和裝置而達到的。按照本發(fā)明的方法，其特征在于讓細長元件在頂點處通過一環(huán)形雙錐反射鏡或通過一包括若干平面反射鏡的雙錐斜面反射鏡移動，并且經(jīng)過一被安排成與細長元件移動方向呈傾斜角的平面反射鏡結(jié)構(gòu)；讓一環(huán)形激光束以這樣的方式射向該平面鏡結(jié)構(gòu)，使得平面鏡結(jié)構(gòu)將該光束通過雙錐反射鏡或斜錐反射鏡的外部表面反射到細長元件的表面上；將通過雙錐反射鏡或斜錐反射鏡的內(nèi)部表面由細長元件的表面產(chǎn)生的細長元件表面輪廓的象，利用平面鏡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向一邊，以允許研究凹槽的幾何形狀。按照本發(fā)明的裝置，則其特征在于它包括一環(huán)形雙錐反射鏡或含有若干平面反射鏡的雙錐斜面反射鏡，在其頂點有一開口，細長元件被安排來穿過該開口而移動；一被安排成與細長元件的移動方向成傾斜角的平面反射鏡結(jié)構(gòu)，細長元件被安排成通過該結(jié)構(gòu)而移動；以及一激光光源，它被設(shè)置成將一環(huán)形激光束以這樣的方式射向平面鏡結(jié)構(gòu)，使該平面鏡結(jié)構(gòu)通過雙錐反射鏡或斜錐反射鏡的外部表面將該光束反射到細長元件的表面上；并以這樣的方式安排通過雙錐反射鏡或斜錐反射鏡的內(nèi)部表面由細長元件的表面產(chǎn)生的細長元件表面形狀的象，以使它能夠利用平面鏡結(jié)構(gòu)而轉(zhuǎn)向一側(cè)，以允許研究凹槽的幾何形狀。
本發(fā)明的優(yōu)點首先是，與已有技術(shù)相比，它能以極簡單的方式同時實現(xiàn)非接觸的元件中所有各凹槽的幾何形狀的測量。另外，本發(fā)明的工作原理不會對凹槽元件的位置提出任何限制。本發(fā)明的另一優(yōu)點是它允許將測量數(shù)據(jù)最小化，這進一步允許快速的數(shù)據(jù)處理并與此同時降低設(shè)備的成本。本發(fā)明還有一個優(yōu)點是它可以在不同的應(yīng)用中使用。
本發(fā)明現(xiàn)在將參考由附圖所例舉的應(yīng)用作更詳細的說明，其中

圖1以側(cè)視圖示意表示按照本發(fā)明的方案的基本原理；以及圖2以側(cè)視圖示意表示圖1的基本原理的第二實施例。
圖1是本發(fā)明基本概念的原理側(cè)視圖。附圖標(biāo)記1表示一細長的物體，它可以是例如光纜的中心元件即帶凹槽的芯纜的中心元件。細長元件1的表面具有若干條凹槽，它們沿著元件的整個長度延伸并以所需的方式圍繞該元件盤旋。這些凹槽可以始終以同一方向盤旋，或者也可以改變它們盤旋的方向。作為例子，圖1顯示了只有一條凹槽2，但實際上存在著若干條凹槽。像這樣結(jié)構(gòu)的細長元件對于熟悉本技術(shù)的人來說是已知的，因此這里不再作詳細說明。在這一方面只需指出，凹槽的幾何形狀應(yīng)該是所要求的以便能使連接器元件，例如光纖和光纖束能安裝到凹槽內(nèi)而不發(fā)生問題。
圖1中的附圖標(biāo)記3表示一環(huán)形雙錐反射鏡或包括若干平面反射鏡的雙錐形斜面反射鏡。術(shù)語“雙錐”的意思是鏡的表面是由兩個具有角度差的基本上是錐形鏡面形成的。這清楚地表明在圖1中。反射鏡的表面可以由環(huán)形錐體表面形成或由包括若干平面鏡傾斜錐體表面形成。圖1中的附圖標(biāo)記4表示平面反射鏡結(jié)構(gòu)。圖1中的附圖標(biāo)記5指的是激光光源，而附圖標(biāo)記6指的是攝象機。
在雙錐鏡或斜錐鏡3的頂點有一個開口7，細長元件被安排通過它而移動。細長元件1還被安排通過平面鏡結(jié)構(gòu)4而移動。平面鏡結(jié)構(gòu)被安排成與細長元件1的移動方向成一傾斜角。細長元件的移動方向是平行于細長元件的對稱軸的。
按照本發(fā)明的主要構(gòu)思，一環(huán)形的激光束由激光光源5通過平面鏡4和雙錐鏡或雙錐斜面鏡3的外部錐形表面或斜表面3a射向細長元件1的表面，從而使光照射到細長元件1表面的凹槽2上。當(dāng)也要由光照亮凹槽2的各個角落時就要使用包括若干平面鏡的斜表面而不用環(huán)形錐體表面。攝象機6通過平面鏡4被指向反射鏡3的內(nèi)部圓錐表面或斜表面3b，由此上述表面反射由激光產(chǎn)生的細長元件1表面輪廓的象。所有凹槽的幾何形狀都可以同時由圖象讀出。從圖1可以看到，掃描是軸向地相對于細長元件1而發(fā)生的。由于不可能將攝象機6定位在細長元件1的對稱軸上，所以細長元件1的表面輪廓的象是利用平面鏡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向一側(cè)的。
在圖1的例子中平面鏡結(jié)構(gòu)是由一塊平面反射鏡形成的。由一塊平面鏡形成的結(jié)構(gòu)的缺點是，由于細長元件1在用上述方式形成的圖象中不能看到全部的環(huán)繞表面。不過，測量數(shù)據(jù)可以在足夠的精度下進行內(nèi)插，所以在實際上這并不成為問題。
但是，上述缺點可以用由兩塊平面反射鏡4a、4b形成的平面鏡結(jié)構(gòu)來消除。這樣一種方案的原理示于圖2中。圖2的方案基本上相當(dāng)于圖1的基本原理，圖2中的相應(yīng)部件如圖1那樣用相同的附圖標(biāo)記表示。圖2中的應(yīng)用的主要構(gòu)思是使用兩個激光光源5a、5b和兩個攝象機6a、6b。激光光源和攝象機的兩組結(jié)合都至少覆蓋細長元件1的180°表面，因此就不存在陰影部分。反射鏡表面3a、3b是以結(jié)合圖1指述的方式形成的。
上述的應(yīng)用實例并不是想限制本發(fā)明，相反本發(fā)明可在范圍內(nèi)完全自由地修改。雖然本發(fā)明在這里是結(jié)合帶凹槽的芯纜結(jié)構(gòu)說明的，很明顯本發(fā)明并不限于這一方面而是可以用來測量任何細長元件中凹槽的幾何形狀。本發(fā)明也可以用來測量例如絞合電纜的節(jié)距和測量相對所有各軸的直徑。此外，本發(fā)明的裝置并不一定確切地如圖中所示，其它方案也是可能的。
權(quán)利要求
1.一種測量細長元件中凹槽的幾何形狀的方法，該凹槽(2)作為連續(xù)的凹槽在細長元件(1)的整個長度上延伸，并圍繞該元件盤旋，在該方法中細長元件的表面被利用攝象機(6、6a、6b)掃描，為此該細長元件(1)被安排在頂點經(jīng)過一環(huán)形圓錐反射鏡和經(jīng)過一平面反射鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)而移動，該平面鏡結(jié)構(gòu)被安置成與細長元件(1)的移動方向成一傾斜角，由此一環(huán)形光束以這樣的方式射向該平面鏡結(jié)構(gòu)，以使平面鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)將該光束通過圓錐反射鏡的表面反射到細長元件(1)的表面上，由此通過圓錐反射鏡從細長元件(1)的表面產(chǎn)生的細長元件(1)的表面輪廓的象，被借助于平面鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)轉(zhuǎn)向一邊，其特征在于由雙錐形反射鏡或包括若干平面反射鏡的雙錐斜反射鏡(3)以這樣的方式形成圓錐反射鏡，以使平面反射鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)經(jīng)過雙錐反射鏡或斜錐反射鏡的外部表面(3a)反射該光束，并通過雙錐反射鏡或斜錐反射鏡(3)的內(nèi)部表面形成細長元件(1)的表面輪廓的象，以允許研究凹槽的幾何形狀。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過攝象機(6、6a、6b)來研究由平面反射鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)轉(zhuǎn)向一邊的象。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于該光束是激光光束。
4.一種測量細長元件中凹槽的幾何形狀用的裝置，該凹槽(2)作為連續(xù)的凹槽在細長元件(1)的整個長度上延伸，并圍繞該元件盤旋，在該裝置中細長元件(1)的表面被安排來利用攝象機(6、6a、6b)掃描；該裝置包括一環(huán)形圓錐反射鏡，在其頂點有一開口(7)，細長元件(1)被安排通過它而移動；一被安置成與細長元件的移動方向成一傾斜角的平面反射鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)，細長元件(1)被安排來通過該平面鏡結(jié)構(gòu)而移動；以及一光源(5、5a、5b)，它被安排成以這樣的方式將環(huán)形光束射向平面鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)，以使該平面鏡結(jié)構(gòu)借助于該圓錐反射鏡將該光束反射到細長元件(1)的表面上，而且通過圓錐反射鏡由細長元件的表面產(chǎn)生的細長元件(1)的表面輪廓的象，被通過平面鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)轉(zhuǎn)向一邊，其特征在于該圓錐反射鏡是由雙圓錐反射鏡或包括若干平面反射鏡的雙錐斜面反射鏡(3)形成的；該平面反射鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)被安排成將該光束反射通過該雙錐反射鏡或斜錐反射鏡的外部表面(3a)；并被安排成借助于雙錐反射鏡或斜錐反射鏡的內(nèi)部表面(3b)形成細長元件(1)的表面輪廓的象，以允許研究凹槽的幾何形狀。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，其特征在于由平面反射鏡結(jié)構(gòu)(4、4a、4b)轉(zhuǎn)向一邊的象，被安排來利用攝象機(6、6a、6b)進行研究。
6.按照權(quán)利要求4的裝置，其特征在于該光束是激光光束。
全文摘要
本發(fā)明涉及測量細長元件中凹槽的幾何形狀的方法和裝置,該凹槽(2)作為連續(xù)的凹槽在細長元件(1)的整個長度上延伸,并圍繞該元件盤旋,在該方法中細長元件的表面被用攝象機(6)掃描。為了實現(xiàn)簡單的非接觸測量,該細長元件(1)被安排在頂點通過一環(huán)形雙錐反射鏡或包括若干平面反射鏡的雙錐斜面反射鏡(3)而移動,并通過一與細長元件(1)的移動方向成一傾斜角安置的平面反射鏡結(jié)構(gòu)(4)。一環(huán)形激光束以這樣的方式射向該平面鏡結(jié)構(gòu),以使平面鏡結(jié)構(gòu)(4)將該光束通過雙錐鏡或斜錐鏡的外部表面(3a)反射到細長元件(1)的表面上。通過雙錐鏡或斜錐鏡(3)的內(nèi)部表面(3b)從細長元件(1)的表面產(chǎn)生的細長元件(1)的表面輪廓的象,被借助于平面鏡結(jié)構(gòu)(4)轉(zhuǎn)向一邊,以允許研究凹槽的幾何形狀。
文檔編號G01B11/24GK1377461SQ00813521
公開日2002年10月30日 申請日期2000年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月29日
發(fā)明者強尼·雷恩沃, 焦科·維坦恩, 朱哈·科賓恩, 賈尼·尤斯塔羅 申請人:奈克斯特羅姆·霍爾丁公司