专利名称：测量细长元件中凹槽的几何形状的方法
技术领域：
本发明涉及测量细长元件中的凹槽的几何形状的方法，这些凹槽以连续凹槽的形式延伸在细长元件的整个长度上，并围绕该元件盘旋，在该方法中细长元件的表面被利用摄象机(camera)扫描。本发明还涉及测量在细长元件中的凹槽的几何形状的装置。
测量细长元件中凹槽的几何形状涉及到缆线的制造，例如，一个更详细的例子是制造光缆的中心元件，即开凹槽的内芯元件，这在技术上是相当困难的。问题在于在元件中形成凹槽的侧壁的壁面很容易倾斜到不正确的位置，从而使中心元件不能按需要使用。至于缆线的制造，重要之点是中心元件的凹槽要有正确的几何形状，因此，凹槽的几何形状的测量是重要的。
测量凹槽的几何形状一直是困难和费事的。在这一领域，一直使用基于机械跟随器的方法来测量凹槽的几何形状。但是，在维护方面，这种机械方法是困难和费事的。此外，总是存在这样的危险，即被测元件会被机械接触损坏。
由于上述缺点，在本领域中提出了非接触方案。在本领域中非接触方案的一个例子就是在德国未决申请4411986中所公开的方法和设备。这个方法基于使用4个摄象机。这个方法的缺点是复杂性因而成高本。此外，由于其复杂性，这个方法的可用性并不是很可能的。
在本领域中已知的另一非接触方案的例子是在日本出版物04052503A(日本专利申请02161899)中所公开的方案。按照日本出版物的方案利用一个摄象机，它被安排成围绕着被测元件旋转。此方法的缺点是复杂性和慢的测量速率。测量速率之所以慢是因为，例如，摄象机必须围绕着被测元件旋转。
本发明的目的是提供一种方法和装置，利用它们可以消除已有技术的缺点。这是利用按照本发明的方法和装置而达到的。按照本发明的方法，其特征在于让细长元件在顶点处通过一环形双锥反射镜或通过一包括若干平面反射镜的双锥斜面反射镜移动，并且经过一被安排成与细长元件移动方向呈倾斜角的平面反射镜结构；让一环形激光束以这样的方式射向该平面镜结构，使得平面镜结构将该光束通过双锥反射镜或斜锥反射镜的外部表面反射到细长元件的表面上；将通过双锥反射镜或斜锥反射镜的内部表面由细长元件的表面产生的细长元件表面轮廓的象，利用平面镜结构转向一边，以允许研究凹槽的几何形状。按照本发明的装置，则其特征在于它包括一环形双锥反射镜或含有若干平面反射镜的双锥斜面反射镜，在其顶点有一开口，细长元件被安排来穿过该开口而移动；一被安排成与细长元件的移动方向成倾斜角的平面反射镜结构，细长元件被安排成通过该结构而移动；以及一激光光源，它被设置成将一环形激光束以这样的方式射向平面镜结构，使该平面镜结构通过双锥反射镜或斜锥反射镜的外部表面将该光束反射到细长元件的表面上；并以这样的方式安排通过双锥反射镜或斜锥反射镜的内部表面由细长元件的表面产生的细长元件表面形状的象，以使它能够利用平面镜结构而转向一侧，以允许研究凹槽的几何形状。
本发明的优点首先是，与已有技术相比，它能以极简单的方式同时实现非接触的元件中所有各凹槽的几何形状的测量。另外，本发明的工作原理不会对凹槽元件的位置提出任何限制。本发明的另一优点是它允许将测量数据最小化，这进一步允许快速的数据处理并与此同时降低设备的成本。本发明还有一个优点是它可以在不同的应用中使用。
本发明现在将参考由附图所例举的应用作更详细的说明，其中
图1以侧视图示意表示按照本发明的方案的基本原理；以及图2以侧视图示意表示图1的基本原理的第二实施例。
图1是本发明基本概念的原理侧视图。附图标记1表示一细长的物体，它可以是例如光缆的中心元件即带凹槽的芯缆的中心元件。细长元件1的表面具有若干条凹槽，它们沿着元件的整个长度延伸并以所需的方式围绕该元件盘旋。这些凹槽可以始终以同一方向盘旋，或者也可以改变它们盘旋的方向。作为例子，图1显示了只有一条凹槽2，但实际上存在着若干条凹槽。像这样结构的细长元件对于熟悉本技术的人来说是已知的，因此这里不再作详细说明。在这一方面只需指出，凹槽的几何形状应该是所要求的以便能使连接器元件，例如光纤和光纤束能安装到凹槽内而不发生问题。
图1中的附图标记3表示一环形双锥反射镜或包括若干平面反射镜的双锥形斜面反射镜。术语“双锥”的意思是镜的表面是由两个具有角度差的基本上是锥形镜面形成的。这清楚地表明在图1中。反射镜的表面可以由环形锥体表面形成或由包括若干平面镜倾斜锥体表面形成。图1中的附图标记4表示平面反射镜结构。图1中的附图标记5指的是激光光源，而附图标记6指的是摄象机。
在双锥镜或斜锥镜3的顶点有一个开口7，细长元件被安排通过它而移动。细长元件1还被安排通过平面镜结构4而移动。平面镜结构被安排成与细长元件1的移动方向成一倾斜角。细长元件的移动方向是平行于细长元件的对称轴的。
按照本发明的主要构思，一环形的激光束由激光光源5通过平面镜4和双锥镜或双锥斜面镜3的外部锥形表面或斜表面3a射向细长元件1的表面，从而使光照射到细长元件1表面的凹槽2上。当也要由光照亮凹槽2的各个角落时就要使用包括若干平面镜的斜表面而不用环形锥体表面。摄象机6通过平面镜4被指向反射镜3的内部圆锥表面或斜表面3b，由此上述表面反射由激光产生的细长元件1表面轮廓的象。所有凹槽的几何形状都可以同时由图象读出。从图1可以看到，扫描是轴向地相对于细长元件1而发生的。由于不可能将摄象机6定位在细长元件1的对称轴上，所以细长元件1的表面轮廓的象是利用平面镜结构转向一侧的。
在图1的例子中平面镜结构是由一块平面反射镜形成的。由一块平面镜形成的结构的缺点是，由于细长元件1在用上述方式形成的图象中不能看到全部的环绕表面。不过，测量数据可以在足够的精度下进行内插，所以在实际上这并不成为问题。
但是，上述缺点可以用由两块平面反射镜4a、4b形成的平面镜结构来消除。这样一种方案的原理示于图2中。图2的方案基本上相当于图1的基本原理，图2中的相应部件如图1那样用相同的附图标记表示。图2中的应用的主要构思是使用两个激光光源5a、5b和两个摄象机6a、6b。激光光源和摄象机的两组结合都至少覆盖细长元件1的180°表面，因此就不存在阴影部分。反射镜表面3a、3b是以结合图1指述的方式形成的。
上述的应用实例并不是想限制本发明，相反本发明可在范围内完全自由地修改。虽然本发明在这里是结合带凹槽的芯缆结构说明的，很明显本发明并不限于这一方面而是可以用来测量任何细长元件中凹槽的几何形状。本发明也可以用来测量例如绞合电缆的节距和测量相对所有各轴的直径。此外，本发明的装置并不一定确切地如图中所示，其它方案也是可能的。
权利要求
1.一种测量细长元件中凹槽的几何形状的方法，该凹槽(2)作为连续的凹槽在细长元件(1)的整个长度上延伸，并围绕该元件盘旋，在该方法中细长元件的表面被利用摄象机(6、6a、6b)扫描，为此该细长元件(1)被安排在顶点经过一环形圆锥反射镜和经过一平面反射镜结构(4、4a、4b)而移动，该平面镜结构被安置成与细长元件(1)的移动方向成一倾斜角，由此一环形光束以这样的方式射向该平面镜结构，以使平面镜结构(4、4a、4b)将该光束通过圆锥反射镜的表面反射到细长元件(1)的表面上，由此通过圆锥反射镜从细长元件(1)的表面产生的细长元件(1)的表面轮廓的象，被借助于平面镜结构(4、4a、4b)转向一边，其特征在于由双锥形反射镜或包括若干平面反射镜的双锥斜反射镜(3)以这样的方式形成圆锥反射镜，以使平面反射镜结构(4、4a、4b)经过双锥反射镜或斜锥反射镜的外部表面(3a)反射该光束，并通过双锥反射镜或斜锥反射镜(3)的内部表面形成细长元件(1)的表面轮廓的象，以允许研究凹槽的几何形状。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于通过摄象机(6、6a、6b)来研究由平面反射镜结构(4、4a、4b)转向一边的象。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于该光束是激光光束。
4.一种测量细长元件中凹槽的几何形状用的装置，该凹槽(2)作为连续的凹槽在细长元件(1)的整个长度上延伸，并围绕该元件盘旋，在该装置中细长元件(1)的表面被安排来利用摄象机(6、6a、6b)扫描；该装置包括一环形圆锥反射镜，在其顶点有一开口(7)，细长元件(1)被安排通过它而移动；一被安置成与细长元件的移动方向成一倾斜角的平面反射镜结构(4、4a、4b)，细长元件(1)被安排来通过该平面镜结构而移动；以及一光源(5、5a、5b)，它被安排成以这样的方式将环形光束射向平面镜结构(4、4a、4b)，以使该平面镜结构借助于该圆锥反射镜将该光束反射到细长元件(1)的表面上，而且通过圆锥反射镜由细长元件的表面产生的细长元件(1)的表面轮廓的象，被通过平面镜结构(4、4a、4b)转向一边，其特征在于该圆锥反射镜是由双圆锥反射镜或包括若干平面反射镜的双锥斜面反射镜(3)形成的；该平面反射镜结构(4、4a、4b)被安排成将该光束反射通过该双锥反射镜或斜锥反射镜的外部表面(3a)；并被安排成借助于双锥反射镜或斜锥反射镜的内部表面(3b)形成细长元件(1)的表面轮廓的象，以允许研究凹槽的几何形状。
5.按照权利要求4的装置，其特征在于由平面反射镜结构(4、4a、4b)转向一边的象，被安排来利用摄象机(6、6a、6b)进行研究。
6.按照权利要求4的装置，其特征在于该光束是激光光束。
全文摘要
本发明涉及测量细长元件中凹槽的几何形状的方法和装置,该凹槽(2)作为连续的凹槽在细长元件(1)的整个长度上延伸,并围绕该元件盘旋,在该方法中细长元件的表面被用摄象机(6)扫描。为了实现简单的非接触测量,该细长元件(1)被安排在顶点通过一环形双锥反射镜或包括若干平面反射镜的双锥斜面反射镜(3)而移动,并通过一与细长元件(1)的移动方向成一倾斜角安置的平面反射镜结构(4)。一环形激光束以这样的方式射向该平面镜结构,以使平面镜结构(4)将该光束通过双锥镜或斜锥镜的外部表面(3a)反射到细长元件(1)的表面上。通过双锥镜或斜锥镜(3)的内部表面(3b)从细长元件(1)的表面产生的细长元件(1)的表面轮廓的象,被借助于平面镜结构(4)转向一边,以允许研究凹槽的几何形状。
文档编号G01B11/24GK1377461SQ00813521
公开日2002年10月30日 申请日期2000年9月27日 优先权日1999年9月29日
发明者强尼·雷恩沃, 焦科·维坦恩, 朱哈·科宾恩, 贾尼·尤斯塔罗 申请人:奈克斯特罗姆·霍尔丁公司