用于对管的内轮廓进行成像的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于对管的内轮廓进行成像的设备和方法，具有以下步骤：‑在所述管的纵向方向上向第一管端上辐射具有第一偏振方向的光，‑在第二管端的下游反射所述光，其中由于所述反射而折返穿过所述管的光具有第二偏振方向，该第二偏振方向与所述第一偏振方向正交，‑用偏振滤光器过滤所述折返光，以便仅透射所述折返光。

Method and equipment for imaging the inner contour of a tube

The invention relates to a device and method for imaging of the inner contour of the tube, which comprises the following steps: radiation has a first polarization direction of light to the first tube end in the longitudinal direction of the tube on the downstream end of the second tube reflection of the light, which due to the reflection and returned through the the light with a second polarization direction, the second orthogonal polarization direction and the first direction of polarization, with polarization filter and filtering the return light, so that only the return light transmission.

【技术实现步骤摘要】
用于对管的内轮廓进行成像的方法和设备
本专利技术涉及用于对管的内轮廓进行成像的方法和设备。
技术介绍
管的一个重要质量标准是其内径公差。例如，对于用于技术温度计的毛细管或管，必须遵循例如±0.02mm范围内的内径公差。在精密玻璃管中，例如在用作磁共振检查的样品载体的玻璃管中，甚至需要处于微米范围内的窄得多的公差。在由玻璃制成的药品包装领域，必须遵循窄公差，原因在于这对所包装的药剂的剂量精度具有直接影响。DE19908623A1公开了一种基于连续管拉伸方法来生产精密玻璃管的方法。为了实现所需的最终尺寸和低公差，至少相对于拉拔方向而径向地在一个测量点处连续测量所拉伸的玻璃管的外径和内径。将测量值与精密玻璃管的预定的指定值进行比较。使用激光测量法来确定测量值。DE102009015627A1公开了用于确定透明的旋转对称物体的内径、外径和壁厚的方法和设备。在此，从线光源相对于所述物体的旋转对称轴横向平行地辐射光，并且使用接收光学单元同样横向地检测所述光，以便测量内轮廓。针对于此，本专利技术基于提供允许测量管内径的改进的方法的目的。本专利技术还基于提供对应的设备的目的。
技术实现思路
通过具有权利要求1的特征的方法和通过具有权利要求8的特征的设备来实现根据本专利技术的目的。在从属专利权利要求中指明本专利技术的优选实施方式。根据本专利技术用于对管的内轮廓进行成像的方法至少包括以下步骤：-提供管，-在所提供的管的纵向方向上向所述管的第一端上辐射具有第一偏振方向的光，-在第二管端的下游反射所述辐射光，其中由于所述反射而折返穿过所述管的光具有第二偏振方向，该第二偏振方向与所述第一偏振方向正交，-用偏振滤光器过滤所述折返光，以便仅透射具有所述第二偏振方向的折返光。根据本专利技术，术语内轮廓应理解为意指管在其前端处的内边缘的轮廓，基于该内轮廓可以确定内径的公差偏差。根据本专利技术，管的纵向方向定义为其开口端之间的连接方向。如果管为空心圆柱体的形式，则纵轴对应于圆柱体的轴线。在根据本专利技术的方法中，在管的纵向方向上向第一管端上辐射具有第一偏振方向的光。偏振的类型及其方向在此可以由使用合适的偏振滤光器而造成，或者具体地当使用激光时，可以是所使用的发光装置的固有属性。入射于所述管的壁的前端上的辐射光的部分被部分地反射和部分地透射。光的反射分量入射于偏振滤光器上，该偏振滤光器具有与辐射光的偏振方向正交的透射偏振方向。该偏振滤光器因此不透射在管的前端处反射的光。在管的前端处透射的光的分量在纵向方向上行进穿过管壁，并且在此过程中由于吸收和/或散射过程而衰减。另一方面，入射于管的内横截面上的辐射光的分量以基本上不衰减的方式在纵向方向上进行穿过所述管。在管的第二端处，光离开所述管的管壁和内横截面，并且在其下游再次反射回去。折返光的偏振方向具有与原始偏振方向正交的第二偏振方向。折返穿过管壁的光的分量被进一步衰减，而折返穿过管的内横截面的光以基本上不衰减的方式再一次离开所述管的第一端。在此，其像在前端处反射的光那样，入射于所述偏振滤光器上，该偏振滤光器由于先前的偏振方向变化而对其进行透射。由偏振滤光器透射的光因此基本上对应于已行进穿过管的内横截面的辐射光的分量。该光分量因此对所述管的内轮廓进行成像，并且可以由接收器记录。继而有可能通过所记录的内轮廓来检查所述管的内横截面是否处于指定的公差范围之内。本专利技术的一个特别的优点在于，可以实现图像的高对比度。这是由于入射于管的前端上的辐射光的分量无法穿过或者仅有其非常小的分量能够穿过第二偏振滤光器这一事实。其原因在于，首先，在前表面处反射的光的分量的偏振方向未被旋转并且因此不被偏振滤光器透射，并且其次，在前表面处透射的辐射光的分量在向前方向和折返方向上由所述管的壁强烈衰减。此外特别有利的是，内轮廓的图像的质量基本上与管的横截面区域的质量无关。具体地，即使在例如由于断裂的边缘、壳裂纹、锯切粗糙度等而造成的管横截面区域的不良轴向摆差条件下，也可以获得内轮廓的精确图像。另外，管类似于中空光导那样发挥作用。由于反射带来光的方向的反转，因此反射后的光沿着几乎相同的路径行进回到位于相对侧的被照明的管端。因此，与辐射的单次经过相比，所要探查的横截面区域受到非常均匀的照明。具体地，以此方式对管的任何弯曲或任何非同轴照明作出补偿。进一步的特别优点在于，本专利技术适合于对透明材料制成的管以及不透明材料制成的管的内轮廓进行成像。因为这个原因，其还特别适合于对玻璃制成的管的内轮廓进行成像，而与玻璃是无色、有色、透明还是光散射的，或者其外侧或内侧是否具有涂层无关。适合于本专利技术的其他材料例如为塑料或金属。根据本专利技术的方法特别适合于测量具有0.5m至3m、优选地1m至2.5m、特别优选地1.4m至2m的长度的管。这样的管的内径优选地为2mm与100mm之间、特别优选地为5mm与50mm之间。这里，管长与内径之比可以为10与1000之间、优选地20与500之间、特别优选地30与300之间。根据本专利技术用于对管的内轮廓进行成像的设备至少包括：用于提供管的装置；用于在所提供的管的纵向方向上向所述管的第一端上辐射具有第一偏振方向的光的装置；用于在第二管端的下游反射所述辐射光的装置，其中由于所述反射而折返穿过所述管的光具有第二偏振方向，该第二偏振方向与所述第一偏振方向正交；以及用于仅透射具有所述第二偏振方向的折返光的装置。根据本专利技术的优选实施方式，使用窄带光源，特别是单色光源。这样的光源可以优选地为发光二极管(LED)或激光器。然而，还可以随同对应的窄带滤光器而使用宽带光源，诸如白炽灯或气体放电管。优选地，使用发射基本上平行的光束的远心光源。根据本专利技术的进一步优选实施方式，所选择的光是这样的光：其具有使管材料的消光处于最大值(特别是在透明材料的情况下)的波长。这具有对行进穿过管壁的光的分量特别强烈的衰减的优点。这对于短管特别有利，原因在于较短的光路长度在此可用于衰减。根据本专利技术的进一步优选实施方式，优选地选择辐射光的波长，使得材料的反射率在选定的波长下具有最大值(特别是在不透明材料的情况下)，原因在于通过这样的方式，使得在管的正面处透射的光的分量最小化。根据本专利技术的进一步优选实施方式，辐射光的偏振类型为线性偏振。折返光的偏振方向继而被旋转±90°并从而与所述辐射光的偏振方向正交。或者，偏振类型还可以是圆偏振。在这种情况下，例如，所述辐射光是左圆偏振光而所述折返光是右圆偏振光，或者反之亦然。在这种情况下，折返穿过管的光的偏振方向因此也与原始偏振方向正交。根据本专利技术的进一步优选实施方式，光的辐射是频闪的，以便例如对移动经过传送设备的管的内轮廓进行成像。为了生成频闪光，光源优选地具有旋转扇形快门(Sektorblende)、电子驱动器或Q开关，通过其可以对应地调制辐射光的强度。旋转扇形快门亦称为截光器(Chopper)，特别适合于多种用途并可随同所述任何发光装置一起使用。电子驱动器特别适合于对发光二极管或激光二极管的调制。Q开关切换通常仅在使用激光器时才有可行。举例而言，每次一个管经过测量装置时，发射具有例如千分之一秒持续时间的短光脉冲，以便记录正移动经过的管的内轮廓。这里，根据传送带的速度、期望的测量精度、光脉冲的强度并且有可能根据接收器的灵敏度来选择光脉冲的持续时间。根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对管(5)的内轮廓进行成像的方法，具有以下步骤：‑提供管(5)，‑在所提供的管的纵向方向上向所述管的第一端上辐射具有第一偏振方向(3)的光，‑在第二管端的下游反射所述辐射光，其中由于所述反射而折返穿过所述管的光具有第二偏振方向(9)，该第二偏振方向(9)与所述第一偏振方向(3)正交，‑用偏振滤光器(8)过滤折返光，以便仅透射具有所述第二偏振方向(9)的折返光。

【技术特征摘要】
2016.09.01 DE 102016216568.21.一种用于对管(5)的内轮廓进行成像的方法，具有以下步骤：-提供管(5)，-在所提供的管的纵向方向上向所述管的第一端上辐射具有第一偏振方向(3)的光，-在第二管端的下游反射所述辐射光，其中由于所述反射而折返穿过所述管的光具有第二偏振方向(9)，该第二偏振方向(9)与所述第一偏振方向(3)正交，-用偏振滤光器(8)过滤折返光，以便仅透射具有所述第二偏振方向(9)的折返光。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述管由透明或不透明材料制成，优选地由玻璃制成。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述管具有0.5m至3m、优选地1m至2.5m、特别优选地1.4m至2m的长度，2mm至100mm、优选地5mm与50mm之间的内径，以及10与1000之间、优选地20与500之间、特别优选地30与300之间的管长与内径之比。4.根据权利要求1至3中之一所述的方法，其中所述光是窄带光或单色光以及/或者具有使管材料的消光或反射处于最大值的波长以及/或者是线性或圆偏振的以及/或者是频闪辐射的以及/或者是准直的。5.根据权利要求1至4中之一所述的方法，其中所述辐射光在反射之前和之后穿过所述第二管端的下游的光学元件，使得所述光在其第二次穿过之后具有所述第二偏振方向。6.根据权利要求1至5中之一所述的方法，其中使用用于记录所述折返光的接收器(10)在所述折返光穿过所述偏振滤光器(8)之后记录所述折返光。7.根据权利要求1至6中之一所述的方法，其中基于所述图像，对所述内轮廓是否处于公差范围之内而进行检查。8.一种用于根据权利要求1至7中之一所述的方法对管的内轮廓进行成像的设备，至少具有：-用于提供管的装置，-用于在所提供的管的纵向方向上向所述管的第一端上辐射具有第一偏振方向(3)的光的装置，-用于在第二管端的下游反射所述辐射光的装置(6、7)，其中由于所述反射而折返穿过所述管的光具有第二偏振方向(9)，该第二偏振方向(9)与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·维茨曼，H·魏德曼，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE