DE3710486C1 - Device for measuring spot marking in a radiation measuring device - Google Patents

Device for measuring spot marking in a radiation measuring device

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Abstract

In an apparatus for measuring radiation, such as an infrared radiation pyrometer, an opaque patch 30 is illuminated from the rear by a lamp 26 and imaged on to the article under test by a lens 28 to produce a ring 42 of light surrounding a circular target area 24, the radiation from which is focussed onto a detector 14. This arrangement avoids the light from the lamp 26 being reflected to the detector 14 and distorting the measurement. The positioning of the projector system on the optical axis and in the dead angle of a Cassegrain telescope reflector system 12 produces an extremely compact unit. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Meßfleckmar­ kierung bei einem Strahlungsmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for Meßfleckmar Kation in a radiation meter according to the preamble of claim 1.

Derartige Geräte werden vielfach zum Messen von Tempera­ turen an unzugänglichen Stellen oder in Temperaturberei­ chen verwendet, in denen Thermoelemente oder Widerstands­ thermometer nicht mehr eingesetzt werden können. Dabei ergibt sich insbesondere bei Verwendung von Infrarot- Strahlungspyrometern das Problem der genauen Einstellung auf den gewünschten Meßpunkt.Such devices are often used to measure tempera doors in inaccessible places or in temperature areas chen used in which thermocouples or resistors thermometer can no longer be used. Here arises especially when using infrared  Radiation pyrometers the problem of precise adjustment the desired measuring point.

Zu diesem Zweck wird vielfach eine Meßfleckmarkierung, z. B. ein Lichtpunkt, verwendet, die auf das Meßobjekt projiziert wird. Außerdem besteht die Möglichkeit, die genaue Einstel­ lung mit Hilfe eines Visierstabs und einer Aufstecklampe oder mit einem Visierkegel zu bestimmen.For this purpose, a measurement mark, z. B. a point of light used, which is projected onto the measurement object becomes. There is also the possibility of the exact setting with the help of a sight stick and a clip-on lamp or to determine with a visor cone.

Die letztgenannten Lösungsmöglichkeiten mit vorwiegend me­ chanischen Mitteln eignen sich jedoch nur für verhältnismä­ ßig kurze Abstände vom Meßobjekt, wobei außerdem bei Verwen­ dung von Visierstab und Aufstecklampe das gleichzeitige An­ visieren und Messen nicht möglich ist.The latter solutions with mostly me Chanian means, however, are only suitable for Short distances from the object to be measured application of the sight stick and clip-on lamp sighting and measuring is not possible.

Beim Einspiegeln eines Lichtpunktes auf die optische Achse, z. B. über halbdurchlässige Spiegel, ergibt sich der Nachteil, daß das Meßobjektiv für sichtbares Licht durchlässig sein muß. Außerdem besteht dabei die Möglichkeit einer Verfäl­ schung des Meßwerts durch das sichtbare Licht. Die Verwen­ dung eines Zielfernrohrs bedingt eine aufwendige Optik, Ju­ stierung, sowie Signalverluste durch halbdurchlässige Spie­ gel, da zum gleichzeitigen Anvisieren und Messen die Anzeige in das Sichtfeld des Suchers gebracht werden muß. Bei Ver­ wendung einer Laseroptik erhöhen sich Aufwand und Platzbe­ darf noch weiter.When reflecting a point of light onto the optical axis, e.g. B. over semi-transparent mirror, there is the disadvantage that the measuring lens be transparent to visible light got to. There is also the possibility of falsification the measured value by visible light. The use rifle scope requires a complex optic, Ju and signal loss due to semipermeable play gel, because for simultaneous sighting and measuring the display must be brought into the field of view of the viewfinder. With Ver Laser optics increase the effort and space may continue.

Aus der US-PS 43 15 150 ist bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, wobei parallel zum eigentli­ chen Strahlugsmeßgerät eine Laserröhre vorgesehen ist, die mittels einer teilweise in der optischen Achse der Laserröh­ re und teilweise in der optischen Achse des Strahlungsmeßge­ räts angeordneten Doppeloptik zwei leuchtende kreisförmige Meßfleckmarkierungen unterschiedlichen Durchmessers und un­ terschiedlicher Helligkeit erzeugt, die bei konzentrischer Ausrichtung genau in der Mitte eines dieselben umgebenden, kreisringförmigen und auf die Empfängerfläche des Strah­ lungsmeßgeräts fokussierten Meßbereiches angeordnet sind. Diese Anordnung ist relativ platzraubend, da zu dem eigent­ lichen Strahlungsmeßgerät noch eine Laserröhre etwa glei­ cher Größe sowie eine Doppeloptik erforderlich ist, wobei auch die von der Doppeloptik erzeugten Strahlen einen ver­ hältnismäßig großen Abstand voneinander haben, so daß bei schwer zugänglichen Meßstellen der hierfür erforderliche Raum oft nicht zur Verfügung steht. Zudem ist der eigentli­ che Meßfleck des Strahlungsmeßgerätes eine kreisringförmi­ ge Fläche, während es oft erwünscht ist, die Temperatur in einem sehr kleinen, nahezu punktförmigen Meßfleck zu mes­ sen.From US-PS 43 15 150 is a device of known type mentioned, parallel to the actual Chen radiation measuring device is provided a laser tube by means of a laser tube partially in the optical axis right and partly in the optical axis of the radiation measurement double optics arranged two luminous circular Measuring spot markings of different diameters and un Different brightness is generated, which at concentric  Alignment exactly in the middle of a surrounding, circular and on the receiving surface of the beam Lungsmeßger focused measuring range are arranged. This arrangement is relatively space-consuming, since it is to the owner Lichen radiation meter still a laser tube about the same cher size and a double optic is required, wherein also the rays generated by the double optics ver have a relatively large distance from each other, so that at the measuring points required for this are difficult to access Space is often not available. In addition, the actual che measuring spot of the radiation measuring device a donut area, while it is often desirable to keep the temperature in a very small, almost punctiform measuring spot sen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung zu schaffen, die bei einfachem Auf­ bau und geringem Platzbedarf sowie ohne Verfälschung der zu messenden Temperatur ein genaues Anvisieren des ge­ wünschten Meßpunktes und gleichzeitiges Messen seiner Tem­ peratur ermöglicht.The invention has for its object a device to create the measurement mark, which with a simple opening construction and requires little space and without adulteration of the exact temperature to be measured targeting the ge desired measuring point and simultaneous measurement of its tem temperature enabled.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst.This task is ge in a device of the beginning named type according to the invention by the characterizing note male of claim 1 solved.

Diese Anordnung der gesamten Vorrichtung zur Meßfleckmar­ kierung hinter dem Spiegelobjektiv ergibt eine kompakte Baueinheit, wobei durch ausschließliche Ausnützung des Raumes im toten Winkel der Optik der Platzbedarf auf ein Minimum reduziert ist. Da hier der eigentliche Meßfleck als von einem Lichtring umgebene unbeleuchtete Kreisfläche erscheint, ist somit auch eine Verfälschung der Meßergeb­ nisse ausgeschlossen. This arrangement of the entire device for Meßfleckmar Marking behind the mirror lens results in a compact Unit, whereby by exclusive use of the Space in the blind spot of the optics the space requirement on one Minimum is reduced. Since here the actual measuring spot as an unlit circular area surrounded by a ring of light appears, is therefore also a falsification of the measurement results nisse excluded.  

Die Anordnung der Meßfleckmarke auf oder vor der Lichtquelle gemäß Anspruch 2, insbesondere auf der Spitze der gemäß An­ spruch 3 als Lichtquelle dienenden Lumineszenzdiode, trägt weiterhin zur Vereinfachung und zur Reduzierung des Platz­ bedarfs bei. Der Aufbau der Justiereinrichtung ergibt bei Verwendung weniger und einfacher Bauteile eine äußerst hohe Stabilität z. B. bei Stoßbelastungen, infolge des hohen Rei­ bungskoeffizienten zwischen dem angepreßten Spezialkunst­ stoff und der Auflagefläche.The arrangement of the measuring spot mark on or in front of the light source according to claim 2, in particular on the top of the An saying 3 serving as a light source luminescence continue to simplify and reduce space needs at. The structure of the adjustment device results in An extremely high use of fewer and simpler components Stability e.g. B. at shock loads, due to the high Rei exercise coefficient between the pressed special art fabric and the contact surface.

Die Ansprüche 4 und 5 betreffen weitere vorteilhafte Ausge­ staltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Claims 4 and 5 relate to further advantageous features events of the device according to the invention.

Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention will be described with reference to the figures explained in more detail. It shows

Fig. 1 ein vereinfachtes Schnittbild durch ein Infrarot- Strahlungspyrometer mit der Vorrichtung zur Meß­ fleckmarkierung gemäß der Erfindung, mit einge­ zeichnetem optischem Strahlengang, Fig. 1 is a simplified sectional view through an infrared radiation pyrometer with the device for sighting according to the invention, with integrated zeichnetem optical beam path,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer als Lichtquelle dienenden Lumineszenzdiode mit einer in deren Spitze eingesetzten Meßfleckmarke. Fig. 2 is a schematic representation of a light emitting diode serving as a light source with a measuring spot mark inserted in its tip.

Das in Fig. 1 allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeich­ nete Infrarot-Strahlungspyrometer besteht im wesentlichen aus einem Cassegrain-Spiegelobjektiv 12, einer Detektor­ einheit 14 und der Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung 16 gemäß der Erfindung. In der Detektoreinheit 14 ist eine Empfängerfläche 18 angeordnet, welche die von einem (nicht gezeigten) Meßobjekt abgestrahlte Energie erfaßt und zur Messung weiterleitet. Das Bild dieser Empfängerfläche 18 wird über Sekundärspiegel 20 und Primärspiegel 22 des Cassegrain-Spiegelobjektivs 12 auf dem zu messenden Be­ reich des Meßobjekts als Meßfleck 24 abgebildet.The generally by the reference numeral 10 indicated in Fig. 1 infrared radiation pyrometer consists essentially of a Cassegrainian mirror lens 12, a detector unit 14 and the apparatus for Meßfleckmarkierung 16 according to the invention. A receiver surface 18 is arranged in the detector unit 14 , which detects the energy emitted by a measurement object (not shown) and forwards it for measurement. The image of this receiver surface 18 is imaged over the secondary mirror 20 and primary mirror 22 of the Cassegrain mirror lens 12 on the area to be measured as the measurement spot 24 .

Die Aufgabe der Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung 16 besteht nun darin, die genaue Lage und auch den Durch­ messer dieses Meßflecks 24 auf dem Meßobjekt zu bestim­ men, da der Meßfleck 24 ja an sich nicht sichtbar ist und die Verwendung aufwendiger Zielfernrohre oder sonsti­ ger optischer Systeme vermieden werden soll. Zu diesem Zweck ist in der Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung 16 eine Lichtquelle 26 vorgesehen, deren Strahlenbündel über ein Objektiv 28 auf das Meßobjekt gerichtet wird. Die gesamte Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung 16 ist auf der Rückseite des Sekundärspiegels 20 im toten Win­ kel des Strahlengangs des Cassegrain-Spiegelobjektivs 12 untergebracht und liegt in der optischen Achse desselben. Durch entsprechende Anordnung des Objektivs 28 wird er­ reicht, daß die Abbildungsebene der Meßfleckmarke 30 mit derjenigen der Empfängerfläche 18 der Detektoreinheit 14 zusammenfällt.The task of the device for spot mark 16 is now to determine the exact location and the diameter of this spot 24 on the test object men, since the spot 24 is not visible per se and the use of expensive riflescopes or other optical systems avoided shall be. For this purpose, a light source 26 is provided in the device for measuring spot marking 16, the light beam of which is directed onto the measurement object via an objective 28 . The entire device for spot mark 16 is housed on the back of the secondary mirror 20 in the dead Win angle of the beam path of the Cassegrain mirror lens 12 and lies in the same optical axis. By arranging the lens 28 accordingly, it is sufficient that the imaging plane of the measuring spot mark 30 coincides with that of the receiver surface 18 of the detector unit 14 .

Um zu verhindern, daß durch die Beleuchtung des Meß­ flecks 24 mit sichtbarem Licht das Meßergebnis ver­ fälscht wird, ist zwischen die Lichtquelle 26 und das Objektiv 28 eine für sichtbares Licht undurchlässige Meßfleckmarke 30 eingesetzt, welche aus dem Strahlenbündel der Lichtquelle 26 eine mittlere Kreisfläche ausblen­ det, so daß nur noch ein diese Kreisfläche umgebender Lichtring sichtbar bleibt. Größe und Lage der Meßfleck­ marke werden derart gewählt, daß deren Abbildung auf dem Meßobjekt mit der Abbildung der Empfängerfläche 18 der Detektoreinheit 14 identisch wird.In order to prevent the measurement result from being falsified by illuminating the measurement spot 24 with visible light, a measurement spot mark 30 which is opaque to visible light is inserted between the light source 26 and the lens 28 , which fade out a central circular area from the beam of the light source 26 det, so that only a light ring surrounding this circular area remains visible. The size and position of the measuring spot mark are chosen such that their image on the measurement object is identical to the image of the receiver surface 18 of the detector unit 14 .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtquelle 26 eine Lumineszenzdiode 32, deren Spitze eine kreisförmige Vertiefung aufweist, die mit einem für das von der Leuchtfläche 34 der Lumineszenzdiode ausge­ strahlte Licht undurchlässigen Material 36 ausgefüllt ist, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt wird. Das lichtun­ durchlässige Material 36 bildet die Meßfleckmarke 30, deren Durchmesser durch den Durchmesser der Vertiefung in der Spitze der Lumineszenzdiode 32 festgelegt und auf den Durchmesser des Meßflecks 24 abgestimmt wird.In a preferred embodiment of the invention, the light source 26 is a luminescent diode 32 , the tip of which has a circular depression which is filled with a material 36 which is opaque to the light 36 emitted by the luminous surface 34 of the luminescent diode, as is shown schematically in FIG. 2. The translucent material 36 forms the measurement mark 30 , the diameter of which is determined by the diameter of the depression in the tip of the luminescence diode 32 and is matched to the diameter of the measurement spot 24 .

Zur genauen Justierung der Vorrichtung zur Meßfleckmar­ kierung 16 auf die optische Achse des Cassegrain-Spiegel­ objektivs ist die Vorrichtung auf einer Federplatte 38, z. B. aus Spezialkunststoff, mit drei in Dreiecksform angeordne­ ten Justierschrauben 40 befestigt, durch deren Verstellung eine Kippbewegung der Vorrichtung erzielt wird, bis die Abbildung der Meßfleckmarke 30 mit derjenigen der Empfän­ gerfläche 18 der Detektoreinheit 14 zusammenfällt. Die elastischen Eigenschaften und der Reibungskoeffizient des für die Federplatte 38 verwendeten Spezialkunststoffs werden derart ausgewählt, daß eine größtmögliche Stabili­ tät und Unempfindlichkeit z. B. gegen Stoßbelastungen sichergestellt ist.For precise adjustment of the device for Meßfleckmar marking 16 on the optical axis of the Cassegrain mirror objective, the device is on a spring plate 38 , for. B. made of special plastic, with three triangularly arranged th adjustment screws 40 , by the adjustment of which a tilting movement of the device is achieved until the image of the measuring mark 30 coincides with that of the receiver surface 18 of the detector unit 14 . The elastic properties and the coefficient of friction of the special plastic used for the spring plate 38 are selected such that the greatest possible stability and insensitivity z. B. is ensured against shock loads.

Bei der Benützung wird die Lage des Infrarot-Strahlungs­ pyrometers in Bezug zum Meßobjekt sowie der Abstand von demselben solange verändert, bis die Abbildung der Meßfleckmarke 30 bzw. der sie umgebende Lichtring 42 an dem gewünschten Meßpunkt auf der Oberfläche des Meß­ objekts scharf erscheint. Damit ist dann der kleinste Meßfleckdurchmesser des Infrarot-Strahlungspyrometers eindeutig festgelegt und sichergestellt, daß die Emp­ fängerfläche 18 der Detektoreinheit 14 nur die zu mes­ sende Wärmestrahlung aufnimmt.When using the position of the infrared radiation pyrometer in relation to the measurement object and the distance from it is changed until the image of the measurement mark 30 or the surrounding light ring 42 appears sharp at the desired measurement point on the surface of the measurement object. So that the smallest spot diameter of the infrared radiation pyrometer is then clearly defined and ensured that the Emp catcher surface 18 of the detector unit 14 absorbs only the heat radiation to be measured.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung bei einem Strah­ lungsmeßgerät, insbesondere einem Infrarot-Strah­ lungspyrometer, wobei zum Ausrichten des Meßgeräts auf ein Meßobjekt eine Optik zum Projizieren einer Meßfleckmarkierung auf das Meßobjekt vorgesehen ist und wobei die Optik den optisch nicht genutzten Mittel­ bereich eines Cassegrain-Spiegelobjektivs ausnützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (28) voll­ ständig im Mittelbereich des Objektivs (12) und in der optischen Achse desselben angeordnet ist und daß eine durch die Optik (28) auf das Meßobjekt ab­ zubildende kreisscheibenförmige, für sichtbares Licht undurchlässige Meßfleckmarke (30) vorgesehen ist, wobei Lage und Größe des Bildes der Meßfleck­ marke der Empfängerfläche (18) des Strahlungsmeß­ geräts entspricht. 1. Device for measuring spot marking in a radiation measuring device, in particular an infrared radiation pyrometer, wherein for aligning the measuring device on a measurement object, optics are provided for projecting a measurement mark on the measurement object, and the optics are the optically unused central area of a Cassegrain mirror lens exploits, characterized in that the optics ( 28 ) are arranged continuously in the central region of the objective ( 12 ) and in the optical axis thereof, and in that a circular disc-shaped measuring spot mark to be imaged on the measurement object by the optics ( 28 ) and is impervious to visible light ( 30 ) is provided, the position and size of the image of the measurement mark corresponding to the receiver surface ( 18 ) of the radiation measuring device. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die zu projizierende Meßfleckmarke (30) auf oder vor einer Lichtquelle (26) angebracht ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring spot mark to be projected ( 30 ) is attached to or in front of a light source ( 26 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßfleckmarke (30) auf der Spitze einer als Lichtquelle (26) dienenden Lumineszenz­ diode (32) angebracht ist. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the measuring spot mark ( 30 ) on the tip of a light source ( 26 ) serving luminescence diode ( 32 ) is attached. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spitze der Lumineszenzdiode (32) eine Vertiefung aufweist, deren Durchmesser dem Durch­ messer der Meßfleckmarke (30) entspricht und die mit einem für sichtbares Licht undurchlässigen Material (36) ausgelegt ist.4. The device according to claim 3, characterized in that the tip of the luminescent diode ( 32 ) has a recess whose diameter corresponds to the diameter of the measuring mark ( 30 ) and which is designed with an opaque material for visible light ( 36 ). 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Kipp- Justiereinrichtung versehen ist, die im wesentli­ chen aus einer Federplatte (38) aus elastischem Kunststoffmaterial besteht, gegen welche die Vor­ richtung (16) mit drei Schrauben (40) kippbar an­ gepreßt ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with a tilt adjustment device which consists in wesentli Chen from a spring plate ( 38 ) made of elastic plastic material, against which the on device ( 16 ) with three screws ( 40 ) is pressed against.
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