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Dispositif d'exploration photoélectrique.
La présente invention concerne un dispositif destiné à l'exploration par lignes d'une surface ou analogue. Il peut s'agir pour cela d'un appareil destiné au contôle de rames ou de bandes de papier, en vue de déceler les défauts(taches, froissements ou plis). Dans un dispositif connu de ce genre, on forme, au moyen d'un condenseur, par 1' intermédiaire d'un objectif et d'un miroir tournant(miroir oscillant ou miroir polygonal), l'imago d'unt fen- te éclairée sur une partie d'une lentille cylindrique qui s'étend perpendiculairement à l'axe de rotation du miroir et l'image de la tente est rassemblée en un point par cette lentille cylindrique.
Lors du déplacement du miroir, ce point se déplace dans un mouve-
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ment périodique le long de la lentille cylindrique, sur la surface à explorer, par exemple sur une bande de papier continue, La bande est déplacée perpendiculairement à cette direction d' exploration, de telle sorte qu'elle est explorée point par point. La lumière diffuse réfléchie par la surface à explorer est, dans la mesure où elle est saisiepar la lentille cylindriques rassemblée à nouveau par l'abjec tif dans le plan de la fente, car la lentille cylindrique et la fente sont en fait optiquement conjuguées sur l'objectif. La lumière qui est réfléchie de manière diffuse sur l'image primaire de la fente, rencontre ainsi la fente et est de ce fait perdue.
La lumière diffuse réfléchie qui tombe sur la lentille cylindrique au-dessus et au-des- sous de l'image de fente tombe sur la lentille cylindrique et est également concentrée au-dessus et au-dessous de la fente. A cet endroit sont prévus des moyens photoélectriques qui sont frappés par la lu- mlre réfléchie de manière diffuse sur la lentille cylindrique. En règle générale ce sont des prismes de déviation qui sont prévus à cet endroit pour renvoyer la lumière sur des multiplicateurs d'électrons.
L'invention concerne également un dispositif photoélectrique de comparaison pour effectuer le contrôle par comparaison d'un échan- tillon avec une pièce étalon. Suivant un procédé connu l'échantillon et la pièce étalon sont explorés chacun par un faisceau lumineux explorateur. Les deux faisceaux explorateurs sont dirigés périodi- quement sur l'échantillon et sur la pièce étalon au moyen d'organes optiques mobiles et il est prévu en dispositif récepteur de rayons qui répond à la différence des intensités des deux faisceaux. Dans un tel dispositif on peut également prévoir un parcours de faisceaux ana logue à celui mentionné pour le contrôle de bandes de papier.
Avec un tel parcours de faisceaux, on rencontre cependant dans la pratioue des difficultés dues à ce qu'il est nécessaire de réali- ser une détermination très précise du plan dans lequel la matière à explorer est déplacée. Si la position de ce plan se modifie, même de très peu, cela a pour effet un changement important d'intensité de la
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lumière réfléchie diffuse qui tombe sur l'organe photoélectrique.
Cela exige un ajustage très précis et une compensation très précisent très fréquente, sinon les déplacements de flottement de la matière se- raient enregistrés comme des taches ou des défauts exceptionnels de la
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matière. Ce problème se montre encore plus difficile dans le cas de dispositifs de comparaison qui ne réagissent pas uniquement à des sauts d'intensité, par exemple des taches, mais également, purement statiquement aux différences des valeurs absolues des intensités,
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L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients dans les dis- positifs d'exploration connus. Elle est notaient caractérisée en ce
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que l'ouverture du condenseur est nettement plus petite que celle de >*{ l'objectif..";.
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L'invention s'étend également aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins joints, ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
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La description se rapporte à titre d'exemples non limitatifs à. ! divers modes de réalisation de l'invention représentés aux dessins na
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nexês, dans lesquels: >#;,##' fig.l montre schAnatiqueaent le parcours des faisceaux dans un dispositif conforme à l'invention; fig.2 sert à l'explication des conditions de formation des images; fig.3 montre un détail de la fig.l lors d'un changement de po
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sition de la surface a explorer.
A partir d'une lampe 1 on éclaire une tente 1 au moyen d'un con-, denseur optique 2 Dans la fig.l le parcours du faiceau est représenté pour un point de cette; fente. La fente 3 fournit une image sur une
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lentille cylîndriqiie 6 au moyen d'un objectif ¯4 et par l'intermédiaire d'un miroir polygonal tournante, la lentille cylindrique s'étendant en travers au-dessus de la surface à explorer 7. Elle concentra l'ina- ' ge de la fente dans le pian 7 sous forme d'un point . La lentille cylindrique est en croix avec 1>are ¯b du miroir polygonal 1.
Le fti- sceau d'exploration tombe obliquement sur la surface à explorer 2* Z h" '
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Au point ± la lumière est réfléchie de manière diffuse dans la direction des flèches et cette lumière diffuse réfléchie éclai- re ainsi la totalité de la lentille cylindrique. Dans la fig.1 on a prélevé un pinceau 4 de ce faisceau réfléchi diffus et c'est son parcours qui est décrit ci-après. L'image 3 de la tente 1 se trou- tre Sur la partie médiane de la lentille 6. La lumière qui est réfléchie diffuse en direction de l'image de fente revient pra- tiquement dans la direction d'incidence et passant à nouveau à tra vers la tenter, elle est perdue.
Mais le pinceau 2, qui passe à coté de l'image 3 à travers la lentille cylindrique 6 passe eu retour également à cote de la tente 1 proprement dite et tombe sur un Pris me déviateur 10 qui la dirige sur une cellule photoélectrique ou un récepteur de rayons analogue 11. 'Un autre pinceau tombe sur la cellule photoélectrique Ils par l'intermédiaire d'un prisme 10
Dans le plan de la figure 1 la surface à explorer 2 a son image formée par la lentille cylindrique 6 sur l'objectif ± et inversement. C'est ce qui est mis en évidence par la fig. 2.
Cette figure montre pour trois points de la fente 2 les rayons médians du faisceau donneur d'image, rayons qui passent à travers le milieu de l'objectif ± et produisent une image de fente 3 qui est conden- sée au point P On voit que le point P est une image du point mé- dian M de l'objectif et que, inversement, tous les rayons qui par- tent du point ?¯ passent par le milieu de l'objectif. Ces considé- rations ne sont naturellement valables que pour le plan de figure 1
Si maintenant l'objectif ± est éclairé dans sa totalité par le faisceau, ainsi que cela est de rgle, l'objectif 4 est également éclairé dans son entier par le faisceau réfléchi diffus.
Chaque point M de l'objectif a un point P correspondant sur la surface qui est éclairé par lui et d'où port une lumière réfléchie diffuse qui revient à travers le point M La distance P-P est évidemment représentée ici fortement exagérée. De cette lumière une partie tombe sur la fente 1 et une partie tombe sur les prismes déviateurs
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10,10 et de là sur les cellules photoélectriques 11,11
Que se produit-il maintenant si le plan de la surface à explorer ± se déplace, hors de la position normale représenté* en traits interrompus dans la fig, 3, pour prendre la position repré- sentie en traita pleins dans .la même:
figure, et cela sous l'effet d'un flottement ou d'un défaut,de réglage ?Dans 'ce cas le pinceau
9 se trouve' décalé de la manière représenta. Suivant,une loi con nue de l'optique géométrique, le pinceau incident et le pinceau réfléchi forment entre eur. un angle qui est en première approxima- tion constant SI, comme c'est le cas ici, le pinceau incident 9 pivote, il en résultera donc un pivotement correspondant du pince au ré- fléchi dévié par la lentille cylindrique ±, Cela a pour conséquence que le pinceau réfléchi se trouve décalé par rapport à l'ouverture de l'objectif et de ce fait est obturé.
L'image de la lentille cylindrique 6 formée dans le'plan de fente sera donc plus foncée lorsque la surface à explorer se déplace hors de la position prévue pour elle. Comme il a été mentionné plus haut, ce fait est extrê- mement défavorable à la précision de l'opération de contrôle.
Pour remédier à cet inconvénient, il est prévu, conformément à la présente invention, que l'ouverture du condenseur optique est nettement plus petite que l'ouverture de l'objectif.
Dans l'exemple représenté, ceci est réalisé dans la pratique au moyen d'un écran ou diaphragme 12 interposé dans le parcours de rayons du condenseur. Comme on le voit sur la figure, ceci.. pour effet que eule la partie médiane de l'objectif 4 est frappée par le faisceau arrivant. De manière correspondante la lumière réflé- chie diffuse ne passe également qu'à travers une partie médiane de l'objectif de sorte qu'en, cas de modification dans la position de la surface 7 le pinceau réfléchi reste toujours sur l'objectif
4 et que de ce fait l'intensité lumineuse n'est pas modifiée.
Il est bien entendu que le miroir % doit être diaensionné en correspondance de telle sorte que le pinceau lumineux ne puisse pas descendre au-dessous du miroir,
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Photoelectric exploration device.
The present invention relates to a device for line scanning of a surface or the like. For this, it may be a device intended for checking reams or strips of paper, with a view to detecting defects (spots, creases or folds). In a known device of this kind, by means of a condenser, by means of an objective and a rotating mirror (oscillating mirror or polygonal mirror), the image of an illuminated window is formed. on a part of a cylindrical lens which extends perpendicular to the axis of rotation of the mirror and the image of the tent is gathered at a point by this cylindrical lens.
As the mirror moves, this point moves in a
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Periodically along the cylindrical lens, on the surface to be explored, for example on a continuous strip of paper, the strip is moved perpendicular to this direction of exploration, so that it is explored point by point. The diffuse light reflected from the surface to be scanned is, insofar as it is captured by the cylindrical lens assembled again by the abjective in the plane of the slit, because the cylindrical lens and the slit are in fact optically conjugated on the 'goal. The light which is diffusedly reflected on the primary image of the slit thus encounters the slit and is thereby lost.
The reflected diffuse light which falls on the cylindrical lens above and below the slit image falls on the cylindrical lens and is also concentrated above and below the slit. Photoelectric means are provided at this point which are struck by the light reflected diffusely on the cylindrical lens. As a general rule, deflection prisms are provided at this location to reflect the light on electron multipliers.
The invention also relates to a photoelectric comparison device for carrying out the control by comparison of a sample with a standard part. According to a known method, the sample and the standard piece are each explored by an exploratory light beam. The two exploratory beams are periodically directed on the sample and on the standard piece by means of movable optical members and it is provided as a ray receiving device which responds to the difference in the intensities of the two beams. In such a device, it is also possible to provide a beam path similar to that mentioned for the control of paper webs.
With such a beam path, however, difficulties are encountered in practice due to the need for a very precise determination of the plane in which the material to be explored is moved. If the position of this plane changes, even slightly, this has the effect of a significant change in the intensity of the
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diffuse reflected light that falls on the photoelectric member.
This requires very precise adjustment and very frequent very precise compensation, otherwise the floating displacements of the material would be recorded as exceptional spots or defects of the material.
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matter. This problem is shown to be even more difficult in the case of comparison devices which do not react only to jumps in intensity, for example spots, but also, purely statically, to the differences of the absolute values of the intensities,
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The object of the invention is to avoid these drawbacks in the known exploration devices. It is noted characterized in that
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that the aperture of the condenser is significantly smaller than that of> * {objective .. ";.
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The invention also extends to the characteristics resulting from the following description and the accompanying drawings, as well as to their possible combinations.
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The description relates by way of nonlimiting examples to. ! various embodiments of the invention shown in the drawings na
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nexês, in which:> #;, ## 'fig.l shows schAnatiqueaent the path of the beams in a device according to the invention; fig.2 is used to explain the conditions of image formation; fig.3 shows a detail of fig.l during a change of po
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sition of the surface to be explored.
From a lamp 1 a tent 1 is illuminated by means of an optical condenser 2 In fig.l the path of the beam is shown for a point of this; slot. Slot 3 provides an image on a
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cylindrical lens 6 by means of an objective ¯4 and by means of a rotating polygonal mirror, the cylindrical lens extending across above the surface to be scanned 7. It concentrated the image of the slit in the pian 7 in the form of a point. The cylindrical lens is cross with 1> are ¯b of polygon mirror 1.
The exploration seal falls obliquely on the surface to be explored 2 * Z h "'
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At the ± point the light is diffusedly reflected in the direction of the arrows and this reflected diffused light thus illuminates the entire cylindrical lens. In FIG. 1, a brush 4 has been taken from this diffuse reflected beam and it is its path which is described below. The image 3 of the tent 1 is located on the middle part of the lens 6. The light which is reflected diffuses in the direction of the slit image almost returns in the direction of incidence and again passing through. tra towards tempting her, she is lost.
But the brush 2, which passes next to the image 3 through the cylindrical lens 6 also passes back to the side of the tent 1 proper and falls on a Taken me deflector 10 which directs it onto a photoelectric cell or a receiver of similar rays 11. 'Another brush falls on the photocell They through a prism 10
In the plane of FIG. 1, the surface to be explored 2 has its image formed by the cylindrical lens 6 on the objective ± and vice versa. This is shown by fig. 2.
This figure shows for three points of slit 2 the median rays of the image donor beam, rays which pass through the middle of the objective ± and produce an image of slit 3 which is condensed at point P. the point P is an image of the midpoint M of the objective and that, conversely, all the rays which leave from the point? ¯ pass through the midpoint of the objective. These considerations are of course only valid for the plane of figure 1
If the objective ± is now fully illuminated by the beam, as is the rule, the objective 4 is also fully illuminated by the diffused reflected beam.
Each point M of the objective has a corresponding point P on the surface which is illuminated by it and from which carries a diffused reflected light which returns through the point M The distance P-P is obviously represented here strongly exaggerated. Part of this light falls on slit 1 and part falls on the deflector prisms
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10,10 and from there on the photoelectric cells 11,11
What happens now if the plane of the surface to be explored ± moves, out of the normal position shown * in dotted lines in fig, 3, to assume the position shown in full lines in the same:
figure, and that under the effect of a fluctuation or a defect, of adjustment? In 'this case the brush
9 is offset in the manner shown. According to a known law of geometrical optics, the incident brush and the reflected brush form between eur. an angle which is at first approximation constant IF, as is the case here, the incident brush 9 rotates, this will therefore result in a corresponding pivoting of the gripper to the reflected deflection by the cylindrical lens ±, This results in that the reflected brush is offset with respect to the opening of the objective and therefore is blocked.
The image of the cylindrical lens 6 formed in the slit plane will therefore be darker when the surface to be explored moves out of the position intended for it. As mentioned above, this fact is extremely detrimental to the accuracy of the checking operation.
To remedy this drawback, provision is made, in accordance with the present invention, for the opening of the optical condenser to be markedly smaller than the opening of the objective.
In the example shown, this is achieved in practice by means of a screen or diaphragm 12 interposed in the ray path of the condenser. As can be seen in the figure, this has the effect that only the middle part of the objective 4 is struck by the incoming beam. Correspondingly, the diffused reflected light also only passes through a middle part of the objective so that in the event of a change in the position of the surface 7 the reflected brush always remains on the objective.
4 and therefore the light intensity is not changed.
It is understood that the mirror% must be dimensioned in correspondence so that the light brush cannot descend below the mirror,