180904. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szabadoneső üvegolvadék csepp térfogatának és alakjának mérésére
egyetlen so#úiak vezérlésére használjuk. A kép a képernyőnek ázó»** jelen3k meS> amely megfelel a csepp egyik széléig és azon a helyen ér véget, amely megfelel a csepp má porszélének. A két kamera miatt a képernyőn a csepp két kijelenik meg, egymástól 90 fokkal eltérő nézőpontokból felvéve. Ezenkívül a kijelző segítségével meghatározható a csepp orientációja, azaz a csepp hossztengelyének dőlése a csepp pályájához képest. A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példák és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti ellenőrző rendszer vázlata, a 2. ábra egy üvegcsepp keresztmetszete, a 3. ábra a találmány szerinti mérőberendezés tömbvázlata, a 4. ábra a találmány szerinti sebesség- és hosszmérő áramkör tömbvázlata, az 5. ábra a 4. ábra szerinti áramkör idődiagramja, a 6. ábra a találmány szerinti adatgyűjtő ellenőrző rendszer tömbvázlata, és a 7. ábra a találmány szerinti körvonalmérő áramkör tömbvázlata. Az 1. ábrán látható, hogy az olvadt üvegből álló 10 csepp a 9 adagolóból a szaggatott 11 vonallal jelölt pálya mentén hullik le. A fényforrásokból, előnyösen a 14, illetve 15 lézerekkel előállított 12 és 13 lézersugarak metszik a 11 vonalat. A12 és 13 lézersugarak között X távolság van. A11 vonalon való áthaladás után a 12 és 13 lézersugarak a fotocellás 16 és 18 érzékelőkre esnek. A 16 és 18 érzékelők logikai nullát állítanak elő, ha a 12 és 13 lézersugarak érik őket, és logikai egyet, haa 12és 13 lézersugarak nem érika 16és 18 érzékelőket. Amikor a 10 csepp lehullik, megszakítja a 12 és 13 lézersugarakat és így azok nem érik a 16 és 18 érzékelőket, így a 18 és 16 érzékelők logikai egy jelet állítanak elő, amikor a 10 csepp megszakítja a megfelelő 12 vagy 13 lézersugarat. Miután a 10 csepp tovább esett, a 12 és 13 lézersugarak ismét érik a megfelelő 16 és 18 érzékelőket, és így azok kimenetén logikai nulla jelenik meg. Annak az időnek a mérésével, amely a 10 csepp belépő élének a 16, majd a 18 érzékelő által történő érzékelése között telik el, meghatározható a 10 csepp belépő élének átlagsebessége a 12 és 13 lézersugarak között (mivel az X távolság ismert). Az X távolság viszonylag kicsi, úgyhogy az így meghatározott sebesség pillanatnyi sebességnek is tekinthető. A 10 csepp kilépő élének sebessége hasonlóképpen határozható meg annak az időnek mérésével, amely folyamán a kilépő él a 12 lézersugártól a 13 lézersugárig ér. Ezenkívül mérhető az az idő, amely a teljes 10 cseppnek a 13 lézersugáron való áthaladásához szükséges, és ebből a mérésből meghatározható a csepp hossza (az L = V0+Viat2 képlet alapján, ahol V0=a 10 csepp kezdősebessége, a=a nehézségi gyorsulás, t=a teljes 10 cseppnek a 13 lézersugáron való áthaladásához szükséges idő és L=a 10 csepp hossza). Ahogy a 10 csepp tovább esik, két különböző irányból a 20 és a 22 kamera figyeli. A 20 és 22 kamera úgy van elhelyezve, hogy irányuk 90 fokot zár be egymással és Y távolságra vannak a 13 lézersugártól (a 11 vonal mentén mérve). A 20 és 22 kamerák önmagukban ismertek, és vízszintes sorban elhelyezett 768 darab fotodiódával rendelkeznek (nincsenek feltüntetve). A 20 és 22 kamera digitális kimenőjelet szolgáltat, azaz a sorban elhelyezett mindegyik fotodióda kimenő jele vagy logikai egy vagy logikai nulla, attól függően, hogy az illető fotodióda érzékel-e fényt a 10 cseppről vagy a háttérből. A fotodiódák küszöbértéke úgy állítható be, hogy detektálható legyen a 10 cseppről kapott fény és a háttér közötti kontraszt. Amikor a 10 csepp esik, a fotodióda-sorozatot rövid időközökben letapogatjuk. A letapogatás sebessége olyan, hogy mindegyik letapogatás lényegében a 10 csepp egy vízszintes metszetének felel meg. A 20 és 22 kamerák látómezeje nagyobb, mint a 10 csepp teljes keresztmetszete, és a 10 csepp hosszának egy nagyon csekély hányadát teszik ki. Mindegyik fotodióda egy bizonyos szélességnek felel meg, azaz ha a 20 és 22 kamerák látómezeje 768 mm, mindegyik fotodióda 1 mm-nek felel meg. Az egymást követő letapogatásokat a 10 csepp mozgásának figyelembevételével egyenlő távolságokban végezzük (például milliméterenként egy letapogatás a 10 cseppre mozgása közben). A találmány példakénti kiviteli alakjánál 512 letapogatást hajtunk végre a 20 és 22 kamerákkal, amelyet akkor kezdünk, amikor a 18 érzékelő érzékeli a 10 csepp áthaladását. A letapogatásokat olyan időközökben végezzük, amely lehetővé teszi, hogy a 10 csepp teljes hosszúságát megfigyeljük a 20 és 22 kamerákkal. A 20 és 22 kamerákkal végzett egymást követő letapogatások kombinálásával meghatározható a lehulló teljes 10 csepp alakja. A 20 és 22 kamerák tehát az eső 10 csepp egymást követő „szeleteit" vagy metszeteit tapogatják le. Az ezekkel a letapogatásokkal végrehajtott mérések az egyes letapogatásoknak megfelelő keresztmetszet meghatározására használhatók fel. A 10 csepp keresztmetszete vagy kör vagy közel kör alakú (azaz olyan ellipszis alakú, amelynek nagy- és kistengelye legfeljebb kb. 15 százalékkal különbözik egymástól). Ha a keresztmetszet gyakorlatilag kör alakú, a keresztmetszeti terület csak az egyik 20 vagy 22 kamera segítségével is meghatározható. A 20 vagy 22 kamera kimenő jele ekkor a keresztmetszeti átmérőnek felel meg. A keresztmetszet az átmérő négyzetre emelésével és n/4-gyel való szorzásával határozható meg. Ellipszis alakú keresztmetszet esetén, amit a 2. ábrán tüntettünk fel, mind a 20, mind a 22 kamera szükséges a keresztmetszet pontos meghatározásához. A 20 és 22 kamerák kimenő jelei ebben az esetben az ellipszis nagy- és kistengelyének felelnek meg. Mivel az ellipszis közel kör alakú, az a körülmény, hogy a kamerák iránya nem esik pontosan egybe az ellipszis tengelyeivel, elhanyagolható hibát okoz a keresztmetszet meghatározásakor. A kameráktól kapott két értéket összeszorozzuk, majd megszorozzuk n/4- gyel és így meghatározzuk az elliptikus keresztmetszet nagyságát. Megjegyezzük, hogy kör keresztmetszet esetén is használható két kamera, hiszen a kör egy olyan ellipszis, amelynek nagy- és kistengelye egyenlő. A 2. ábrán egy 10 csepp enyhén elliptikus keresztmetszetét tüntettük fel. A 20 és a 22 kamerákkal végzett mérések eredménye cd, és ra2 értékek. Bár ezek a mérések nem mindig felelnek meg pontosan az ellipszis nagy- és kistengelyének, az emiatt fellépő hiba elhanyagolható. Miután így meghatároztuk a 10 csepp egymást követő szeleteinek keresztmetszeteit, meghatározzuk az egyes szeletek térfogatát a keresztmetszet és a szeletek magasságának összeszorzásával (a magasság két mérés közötti távolságának felel meg). Mivel az egyes letapogatások közötti x távolság viszonylag kicsi, az a körülmény, hogy az egyes szeletek falai nem mindig pontosan függőlegesek, elhanyagolható hibát okoz a térfogat meghatározásakor. A teljes 10 csepp térfogatát az egyes szeletek térfogatának összegezésével számítjuk ki. A 10 csepp térfogatának az üveg fajsúlyával való összeszorzásával meghatározhatjuk a 10 csepp súlyát is. összefoglalva: a 10 csepp térfogata közelítőleg meghatározható egyetlen 20 vagy 22 kamerával is az átmérő mérésével, feltételezve, hogy kör keresztmetszetről van szó. Mivel a keresztmetszet általában kissé elliptikus, a mérési pontos5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
