Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Einrichtung zum optischen Abtasten von Objekten, mit einer Lichtsendevorrichtung zum Erzeugen von gepulstem Licht, einer Lichtempfangsvorrichtung mit einem für das gepulste Licht empfindlichen Lichtsensor und einem an den Lichtsensor angeschlossenen elektronischen Kreis zum Auswerten der vom gepulsten Licht erzeugten elektrischen Signale.
Eine photoelektrische Einrichtung der genannten Art, die zum Abtasten von laufenden Garnen zwecks Ermittlung von Garnfehlern dienen kann, ist aus der britischen Patentschrift Nr. 1133 443 bekannt. Nach dem Ausführungsbeispiel dieser Patentschrift umfasst die Lichtsendevorrichtung eine Halbleiter-Lichtquelle, die an einen 30 kHz-Generator, der Rechteckimpulse erzeugt, angeschlossen ist; im Lichtempfänger ist eine Photodiode zum Empfang des gepulsten Lichts vorgesehen.
Wie dort auch angegeben ist, wird durch eine solche Anordnung die Wirkung von aus der Umgebung einfallendem Licht, das ist insbesondere Sonnenlicht, vermindert.
Wenn jedoch in einem solchen Lichtempfänger eine starke Einstrahlung von Gleichlicht, wie Sonnenlicht, auf die Photodiode einwirkt, so kann durch den in der Photodiode erzeugten Gleichstrom deren Arbeitspunkt so stark verschoben werden, dass die Photodiode nahezu oder vollständig übersteuert wird, so dass sie für die gepulsten Nutzsignale eine nur noch ungenügende Empfindlichkeit aufweist.
Der Zweck der Erfindung ist demgemäss die Schaffung einer photoelektrischen Abtasteinrichtung, deren Empfindlichkeit nicht oder nur in ganz geringem Masse durch auf den Lichtsensor auffallendes Fremdlicht, insbesondere Sonnenlicht, beeinflusst wird.
Die erfindungsgemässe photoelektrische Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung einer Übersteuerung des Lichtsensors durch aus der Umgebung eingestrahltes Licht ein induktives Glied vorgesehen ist, welches die Gleichstromkomponente des vom Lichtsensor erzeugten elektrischen Signals kurzschliesst.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Einrichtung eine Lichtsendeeinrichtung mit zwei trägheitslos anregbaren gerichteten Lichtquellen, einem Pulsgenerator, der die Lichtquelle abwechselnd in lückenlos aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erregt, und mit Einstellmitteln, um das Verhältnis der Intensitäten der von den zwei Lichtquellen erzeugten Strahlenbündel ändern zu können.
Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist als Pulsgenerator ein stabiler Multivibrator vorgesehen, welcher als Einstellmittel zur Änderung des Intensitätsverhältnisses der beiden Strahlenbündel ein Potentiometer enthält.
Vorzugsweise umfasst die Lichtempfangsvorrichtung einen trägheitslos arbeitenden Lichtsensor und einen an diesen angeschlossenen, auf die Frequenz des Pulsgenerators abgestimmten Verstärker; als photoelektrische Wandler für die Lichtquellen und für den Lichtsensor können Halbleiterbauelemente, zum Beispiel Leuchtdioden oder Photodioden bzw.
Phototransistoren, vorgesehen sein.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kann bei zweckentsprechender Ausbildung für die verschiedensten technischen Zwecke eingesetzt werden, zum Beispiel als Schusspulenfühler an Webmaschinen, als Kopswächter an Spulmaschinen, als Zählvorrichtung zur Stückzahlkontrolle in Fertigungsbetrie ben, als Drehzahlmessgerät an Maschinen, zur Steuerung von
Paketsortiervorrichtungen, zur Kantenführung von Stoffbahner für Reflexionslichtschranken und andere Zwecke.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen beispielsweise erläutert.
Es zeigen:
Fig. la eine schematische Darstellung eines Schusspulenfüh lers für eine Webmaschine,
Fig. lb die Winkel, welche die verschiedenen Strahlen zum Einfallslot bilden,
Fig. 2 und 3 Schaltbilder der elektronischen Kreise des Schusspulenfühlers der Figur 1,
Fig. 4 eine als Überwachungseinrichtung für den Durchgang der Kante eines diffus reflektierenden Objekts ausgebildete Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung in schematischer Darstellung. und
Fig. 5 eine Darstellung einiger der in der Empfangsvorrichtung der Fig. 4 erzeugten Impulse.
In Fig. la ist eine Schusspule 1 dargestellt, auf deren Spulenkörper 2 sich ein Restwickel 3 eines Garns befindet. Der Schützen, in welchem sich die Schusspule beim Betrieb befindet, sowie weitere Teile der Webmaschine sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Die Einrichtung umfasst eine Lichtsendevorrichtung, die zwei gerichtete Lichtquellen 4 und 5 und ein Speisegerät 6 umfasst, und eine Lichtempfangsvorrichtung, die einen Lichtsensor 7 und einen abgestimmten Verstärker 8 umfasst. Vorzugsweise sind diese Teile in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das an der Webmaschine befestigt ist. Das Gehäuse ist nur schematisch durch die gestrichelte Linie 9 dargestellt. Jede der beiden Lichtquellen 4 und 5 erzeugt ein Lichtstrahlenbündel, dessen Mittellinie die optische Achse S1 bzw. S2 der zugehörigen Lichtquelle bildet. Diese optischen Achsen schneiden sich im Punkt S auf der Oberfläche des Spulenkörpers 2. Die Lichtquellen können beispielsweise mit je einer Leuchtdiode L1, L2 (Fig. 2) bestückt sein, die Licht im sichtbaren oder unsichtbaren Teil des Spektrums erzeugt.
Es sind zahlreiche solcher Leuchtdioden bekannt, wobei solche mit Galliumarsenid für das infrarote Gebiet und solche mit Galliumphosphid oder Galliumarsenidphosphid für langwellige Gebiete des sichtbaren Spektrums zum Einsatz kommen können.
Der Lichtsensor 7 kann mit einem Phototransistor FT (Fig. 3) als optoelektrischem Wandler versehen sein. Selbstverständlich müssen der von den Leuchtdioden erzeugte Spektralbereich und der spektrale Empfindlichkeitsbereich des Lichtsensors aufeinander abgestimmt sein.
Der Aufbau und die Wirkungsweise des Speisegeräts 6 und des Verstärkers 8 werden im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 noch beschrieben.
Im vorliegenden Falle wird die Schusspule stets in einer bestimmten oder annähernd bestimmten Stellung in der Bewegungsbahn des Schützens abgetastet. Dies gilt sowohl dann, wenn eine Abtastung während des Schützenfluges, als auch dann, wenn eine Abtastung in einer oder nahe einer der Endstellungen des Schützens in einem Schützenkasten erfolgt. Für das Prinzip der beschriebenen Einrichtung spielen der Ort der Abtastung und die Bewegung des Schützens keine wesentliche Rolle, das huisst, die Abtastung kann sowohl im Fluge als auch nach dem Einlaufen des Schützens in den Schützenkasten erfolgen.
Gegebenenfalls, insbesondere bei mehrschützigen Webmaschinen, ist in bekannter Weise eine Abtastung im Fluge mit einer Triggerung erforderlich, durch welche die Kontrolleinrichtung erst dann in Funktion tritt, wenn der Schützen und mit ihm die Schusspule sich in einer bestimmten, durch die Anordnung des Schusspulenfühlers an der Webmaschine bestimmten Stelle der Flugbahn befindet. Diese an sich bekannte Triggerung soll an dieser Stelle nicht beschrieben werden.
Es sei nun die geometrische Anordnung der Lichtquellen 4, 5 und des Lichtsensors 7 relativ zur Schusspule 1 anhand der Figuren la und lb erläutert.
Gemäss Fig. la befindet sich zu beiden Seiten des Punktes S auf dem Spulenkörper 2 im Moment der Abtastung ein Restwickel 3. In Fig. lb ist im Punkt S als Bezugslinie das Einfalls lot L auf der durch S gehenden Mantellinie des Spulenkörpers 2 gezeichnet.
Die erste Lichtquelle 4 und der Lichtsensor 7 sind so angeordnet, dass ihre optischen Achsen S1 und S3 sich ebenfalls im Punkt S schneiden, zu beiden Seiten des Einfallslots L gleiche Winkel a und d mit dem Einfallslot bilden und in einer durch die Längsachse a der Schusspule gehenden Ebene liegen.
Die zweite Lichtquelle 5 liegt vorzugsweise on oder nahe bei dieser Ebene zwischen der ersten Lichtquelle 4 und dem Einfallslot L; die Einrichtung funktioniert jedoch auch dann, wenn die zweite Lichtquelle 5 auf dem Einfallslot oder auf der anderen Seite des Einfallslots zwischen diesem und dem Lichtsensor 7 angeordnet ist.
Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass bei leerer Spule, das heisst wenn durch die glatte Oberfläche des Spulenkörpers 2 eine überwiegend spiegelnde Reflexion erfolgt, nur das aus der ersten Lichtquelle 4 stammende, in Richtung der optischen Achse S3 eflektierte Licht, nicht aber das aus der zweiten Lichtquelle 5 stammende, in Richtung des Strahls S4 spiegelnd reflektierte Licht zum Lichtsensor 7 gelangt. Die Strahlen S2 und S4 bilden gleiche Winkel ss und 5 zum Einfallslot L.
Andererseits wird, wenn sich noch ein Wickel 3 auf der Spule befindet, das aus den Lichtquellen 4 und 5 stammende Licht an der Oberfläche des Wickels diffus reflektiert, so dass von beiden Lichtquellen stammendes reflektiertes Licht in Richtung der optischen Achse S3 auf den Lichtsensor 7 trifft.
Dieser Unterschied im Reflexionsverhalten des leeren und des bewickelten Spulenkörpers 2 wird nun in Verbindung mit der Arbeitsweise des Speisegeräts 6 und des Verstärkers 7 zur Anzeige des Bewickelungszustandes der Spule ausgenutzt.
Gemäss Fig. 2 ist das Speisegerät 6 als astabiler Multivibrator mit zwei Transistoren T1, T2, Basiswiderständen B1, R2 und Kopplungskondensatoren C1, C2 aufgebaut. An die Kollektoren der Transistoren ist je eine Serienschaltung eines Widerstandes R3 bzw. R4 mit einer der Leuchtdioden L1 bzw.
L2 angeschlossen, die mit ihren Anoden über ein Potentiometer P1 mit einer positiven Spannungsquelle verbunden sind.
Die Leuchtdioden werden infolge dieser Anordnung in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen abwechselnd und periodisch mit der vom Multivibrator bestimmten Frequenz, zum Beispiel 18 kHz, durch Rechteckimpulse zum Leuchten angeregt, derart, dass sich jedes Leuchtintervall der einen Leuchtdiode lückenlos an ein Leuchtintervall der anderen Leuchtdiode anschliesst. Die den Leuchtdioden zugeführten Speisespannungen werden durch die Einstellung des Potentiometers P1 bestimmt; dadurch kann das Verhältnis der von den Leuchtdioden ausgesendeten Lichtströme innerhalb gewisser Grenzen willkürlich geändert werden.
Fig. 3 zeigt den Aufbau des abgestimmten Verstärkers 8, der an den in Emitterschaltung arbeitenden Phototransistor FT des Lichtsensors 7 (Fig. 1) angeschlossen ist. Die Basis des Phototransistors liegt über den Basiswiderstand R5 und den Schutzwiderstand R6 an positiver Spannung, der Kollektor des Phototransistors ist an den Zwischenpunkt der Widerstände R5 und R6 angeschlossen. Im Emitterkreis sind parallel zueinander eine Induktivität I, ein Kondensator C3 und ein Potentiometer P2 geschaltet, an dessen Abgriff das Wechselspannungs-Ausgangssignal A des Verstärkers abgenommen wird.
Durch entsprechende Bemessung des aus der Induktivität I und dem Kondensator C3 bestehenden Parallelschwingkreises ist der Verstärker auf die Frequenz des Multivibrators 6 abgestimmt.
Angenommen, die Spule 1 trage noch einen Wickel oder Restwickel 3. Wie bereits ausgeführt, fällt in diesem Falle diffus reflektiertes Licht, welches sowohl aus der ersten als auch aus der zweiten Lichtquelle stammt, auf den Lichtsensor 7. Die Einstellung der Lichtsendeeinrichtung wird bei feststehender Spule 1 mit Hilfe des Potentiometers P1, Fig. 2, so ausgeführt, dass die beiden diffus reflektierten Lichtströme aus den Lichtquellen 4 und 5 gleich werden; es entsteht dann im Kollektorkreis des Phototransistors praktisch ein Gleichstromsignal, das über die Induktivität I kurzgeschlossen ist und kein oder nur ein minimales Gleichstrom-Ausgangssignal erzeugt.
Entsprechend wird bei Einfall von Fremdlicht, wie Sonnenlicht, die dadurch entstehende Gleichstromkomponente des vom Lichtsensor erzeugten elektrischen Signals kurzgeschlossen.
Ist nun die Spule 1 leergelaufen, so wird der Phototransistor FT nur von dem aus der ersten Lichtquelle 4 stammenden, am Spulenkörper 2 überwiegend spiegelnd reflektierten Licht getroffen. Da dieses Licht mit der Frequenz 10 kHz gepulst ist, entsteht ein entsprechendes Wechselstromsignal A am Ausgang des Verstärkers 8. Dieses Signal kann in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet und einer Schaltvorrichtung zugeführt werden, die den Austausch der leeren Schusspule gegen eine volle bewirkt.
Der Winkel a kann beispielsweise 60 betragen, der Winkel ss 200. Jedoch ist die Grösse dieser Winkel nicht kritisch; so kann die Grösse von a ohne weiteres erhöht werden, soweit es die räumlichen Verhältnisse zulassen. Da beim Anbau an einer Webmaschine mit Schützen die photoelektrische Einrichtung jedoch nicht beliebig nahe an den abzutastenden Spulenkörper herangebracht werden kann, ist der Wahl des Wertes a eine obere Grenze gesetzt. Ebenfalls ist die Grösse von P nicht kritisch, jedoch soll dieser Winkel deutlich von a verschieden sein, damit im Falle überwiegend spiegelnder Reflexion kein Licht von der zweiten Lichtquelle 5 zum Lichtsensor 7 gelangen kann.
Die Lichtquelle 5 braucht auch nicht in der durch die Strahlen S1 und S3 bestimmten Ebene angeordnet zu sein, da auch bei Anordnung ausserhalb dieser Ebene eine diffuse Reflexion des von dieser Lichtquelle 5 ausgehenden Lichts nach dem Lichtsensor 7 hin erfolgt. Es sollte dabei jedoch die Bedingung eingehalten werden, dass S2 mit S1 und S3 einen gemeinsamen Schnittpunkt S hat, da sonst die beiden Strahlen S1 und S2 nicht ein und dieselbe Stelle des Spulenkörpers 2 abtasten.
Die durch Fig. 1-3 erläuterte Ausführungsform kann in mehrfacher Weise abgeändert werden. So ist es nicht erforderlich, dass die Lichtquellen 4 und 5 in lückenlos aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erregt werden; so können die von der einen Lichtquelle 5 ausgehenden Lichtimpulse einer Folgefrequenz f mit Lücken zwischen den von der anderen Lichtquelle 4 ausgehenden Impulsen der gleichen Folgefrequenz f eingeschachtelt sein. In diesem Falle erzeugen die diffus reflektierenden Lichtimpulse allein aus der Lichtquelle 4 ein relativ grosses Wechselstromsignal A der Frequenz f, während bei gleichzeitiger Einwirkung der abgeglichenen Lichtimpulse aus beiden Lichtquellen 4 und 5 der Resonanzkreis des Verstärkers 8 für die mit der doppelten Frequenz 2f eintreffenden Impulse ein weit schwächeres Wchselstromsignal A liefert.
Es ist auch nicht erforderlich, in der anhand der Fig. 1-3 beschriebenen Einrichtung einen Resonanzverstärker oder abgestimmten Verstärker 8 zu verwenden, jedoch ist ein solcher vorteilhaft, da er den genauen gegenseitigen Abgleich der aus den Lichtquellen 4 und 5 stammenden Anteile des diffus reflektierten Lichts erleichtert. Wesentlich ist jedoch, eine genügend grosse Induktivität I bei ausreichend kleinem ohmschen Widerstand vorzusehen, damit bei Einstrahlung von störendem Gleichlicht aus der Umgebung, zum Beispiel Sonnenlicht, das dadurch erzeugte Gleichstrom-Ausgangssignal des Verstärkers 8 über die Induktivität I kurzgeschlossen und eine Übersteuerung durch das Gleichlicht vermieden wird.
Fig. 4 zeigt eine Abtasteinrichtung, die zum Überwachen des Durchgangs einer Kante 15 eines diffus reflektierenden Objekts 13, welches sich auf einem Träger 12 befindet und eine Bewegung in Richtung des Pfeils 14 zu einer Abtaststelle S oder einer durch diesen Punkt gehenden, zur Zeichnungsebene senkrechten Linie ausführt, und zum Auslösen eines Zähl-, Prüf-, Steuer- oder Arbeitsvorganges dienen kann.
Diese Art der Abtastung setzt voraus, dass der Träger 12 und das Objekt 13 sich hinreichend in ihrem Reflexionsverhalten unterscheiden; beim vorliegenden Beispiel sei angenommen, dass der Träger 12, beispielsweise ein Transportband, eine überwiegend spiegelnde Reflexion und das Objekt 13, beispielsweise ein Stoffstreifen, eine überwiegend diffuse Reflexion aufweisen.
Die Teile 4-8 dieser Einrichtung können ebenso ausgebildet sein wie die entsprechenden, in Fig. 1 dargestellten Teile, jedoch sind die Lichtquellen 4, 5 und der Lichtsensor 7 anders angeordnet, wobei die optische Achse S2 der zweiten Lichtquelle 5 mit dem Einfallslot im Punkte S zusammenfällt und die optischen Achsen S1 und S3 symmetrisch und unter einem kleineren Winkel zu S2 angeordnet sind.
Es sei zunächst angenommen, die in Fig. 4 dargestellte Einrichtung diene als Zählvorrichtung zum Ermitteln der Anzahl von Objekten 13, welche die Abtaststelle S in Richtung des Pfeils 14 passieren. Zusätzlich sind zu diesem Zweck gemäss Fig. 4 an den Ausgang des abgestimmten Verstärkers 3 in Serie ein Demodulator 9, ein Impulsformer 10, zum Beispiel ein Univibrator, und ein Zählwerk 11 angeschlossen.
Die Einrichtung wird zunächst bei fehlendem Objekt 13 so eingestellt, dass von der Oberfläche des Trägers 12 ein möglichst grosser Anteil des aus dem Strahl S3 stammenden Lichts zum Lichtsensor 7 reflektiert wird, so dass ein möglichst grosses Wechselspannungssignal (8) am Ausgang des Verstärkers 8 erscheint. Darauf wird ein diffus reflektierendes Objekt 13 in die Abtaststellung bei S gebracht. Es erfolgt nun entsprechend wie im Zusammenhang mit Fig. 1-3 beschrieben die Einstellung des Speisegeräts 6 derart, dass das Wechselspannungssignal (8) möglichst klein wird; damit ist die Einstellung beendet.
Nunmehr kann die Zählung von Objekten 13 bei laufendem Träger 12 erfolgen, der sich in Richtung des Pfeils 14 bewegt.
Solange sich im Punkt S die freie Oberfläche des Trägers 12 befindet, tritt ein Wechselspannungssignal (3), Fig. 5, mit der vom Speisegerät 6 erzeugten Frequenz auf. Beim Durchgang der Kante 15 des Objekts 13 durch die Abtaststelle bei S wird das Wechselspannungssignal (8) unterbrochen. Im Demodulator 9 wird das Wechselspannungssignal demoduliert, wobei ein Gleichspannungs-Sprungsignal (9) mit abfallender Flanke entsteht. Das Sprungsignal (8) wird im Impulsformer 10 in einen Rechteck-Zählimpuls (10) umgeformt, welcher dem Zählwerk 11 zugeleitet wird.
In einer abgewandelten Form kann die in Fig. 4 dargestellte Einrichtung als Prüf- und Steuereinrichtung für die Lage der Kante 15 einer Stoffbahn 13 dienen, die sich mit dem Träger 12 in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene bewegt. In diesem Fall wird als Impulsformer 10 zweckmässig ein Schmitt-Trigger vorgesehen, während das Zählwerk 11 durch eine Steuervorrichtung ersetzt wird, die auf einen steuerbaren Mechanismus (nicht dargestellt) zur Regulierung der seitlichen Lage des Trägers 12 oder der Stoffbahn 13 relativ zur Abtaststelle S einwirkt. Der Schmitt-Trigger 10 liefert jedesmal, wenn die Kante 15 in der einen oder anderen Richtung die Abtaststelle S passiert, ein Sprungsignal mit ansteigender bzw.
abfallender Flanke, welches die Steuervorrichtung 11 zum Ausführen einer Bewegung in Richtung des Pfeils 14 bzw. in entgegengesetzter Richtung auslöst.
The invention relates to a photoelectric device for the optical scanning of objects, with a light transmitting device for generating pulsed light, a light receiving device with a light sensor sensitive to the pulsed light and an electronic circuit connected to the light sensor for evaluating the electrical signals generated by the pulsed light .
A photoelectric device of the type mentioned, which can be used to scan running yarns for the purpose of detecting yarn defects, is known from British Patent No. 1133443. According to the exemplary embodiment of this patent specification, the light emitting device comprises a semiconductor light source which is connected to a 30 kHz generator which generates square-wave pulses; A photodiode for receiving the pulsed light is provided in the light receiver.
As is also indicated there, such an arrangement reduces the effect of light incident from the surroundings, that is in particular sunlight.
If, however, a strong irradiation of direct light, such as sunlight, acts on the photodiode in such a light receiver, the direct current generated in the photodiode can shift its operating point so much that the photodiode is almost or completely overdriven, so that it is for the pulsed useful signals has insufficient sensitivity.
The purpose of the invention is accordingly to create a photoelectric scanning device, the sensitivity of which is not influenced, or only to a very slight extent, by external light, in particular sunlight, falling on the light sensor.
The photoelectric device according to the invention is characterized in that an inductive element is provided to avoid overdriving the light sensor by light radiated in from the environment, which short-circuits the direct current component of the electrical signal generated by the light sensor.
According to an advantageous embodiment, the device according to the invention comprises a light-transmitting device with two directional light sources that can be excited without inertia, a pulse generator which excites the light source alternately in consecutive time intervals, and with setting means in order to be able to change the ratio of the intensities of the beams generated by the two light sources.
According to a further embodiment of the invention, a stable multivibrator is provided as the pulse generator, which contains a potentiometer as a setting means for changing the intensity ratio of the two beams.
The light receiving device preferably comprises a light sensor operating without inertia and an amplifier connected to it and tuned to the frequency of the pulse generator; As photoelectric converters for the light sources and for the light sensor, semiconductor components, for example light-emitting diodes or photodiodes or
Phototransistors may be provided.
The device according to the invention can be used with appropriate training for a wide variety of technical purposes, for example as a weft bobbin sensor on weaving machines, as a head guard on winding machines, as a counting device for number control in manufacturing companies, as a tachometer on machines, for controlling
Parcel sorting devices for guiding the edges of webs for reflective light barriers and other purposes.
In the following the invention with reference to the attached
Drawings explained for example.
Show it:
Fig. La is a schematic representation of a weft bobbin filler for a loom,
Fig. Lb the angles which the different rays form to the normal of incidence,
2 and 3 circuit diagrams of the electronic circuits of the weft coil sensor of FIG. 1,
4 shows an embodiment of the device according to the invention designed as a monitoring device for the passage of the edge of a diffusely reflecting object in a schematic representation. and
FIG. 5 is an illustration of some of the pulses generated in the receiving device of FIG.
In Fig. La a weft bobbin 1 is shown, on whose bobbin 2 there is a residual lap 3 of a yarn. The shooter, in which the weft bobbin is located during operation, and other parts of the loom are not shown for the sake of clarity.
The device comprises a light emitting device, which comprises two directional light sources 4 and 5 and a feed device 6, and a light receiving device, which comprises a light sensor 7 and a tuned amplifier 8. These parts are preferably accommodated in a common housing which is attached to the loom. The housing is only shown schematically by the dashed line 9. Each of the two light sources 4 and 5 generates a light beam whose center line forms the optical axis S1 or S2 of the associated light source. These optical axes intersect at point S on the surface of the bobbin 2. The light sources can, for example, each be equipped with a light-emitting diode L1, L2 (FIG. 2), which generates light in the visible or invisible part of the spectrum.
Numerous such light-emitting diodes are known, and those with gallium arsenide can be used for the infrared region and those with gallium phosphide or gallium arsenide phosphide for long-wave regions of the visible spectrum.
The light sensor 7 can be provided with a phototransistor FT (FIG. 3) as an opto-electrical converter. Of course, the spectral range generated by the light-emitting diodes and the spectral sensitivity range of the light sensor must be matched to one another.
The structure and the mode of operation of the supply device 6 and the amplifier 8 will be described in connection with FIGS. 2 and 3.
In the present case, the shot coil is always scanned in a specific or approximately specific position in the shooter's path of movement. This applies both when a scan is carried out during the shooter flight and when a scan takes place in or near one of the end positions of the shooter in a gun box. For the principle of the device described, the location of the scanning and the movement of the shooter do not play an essential role, the huisst, the scanning can take place both in flight and after the shooter has entered the contactor box.
If necessary, especially with multi-guard weaving machines, in-flight scanning with a trigger is required in a known manner, through which the control device only comes into operation when the shooter and with him the weft bobbin are in a certain, due to the arrangement of the weft bobbin sensor on the Loom specific point of the trajectory is located. This triggering, which is known per se, will not be described at this point.
The geometric arrangement of the light sources 4, 5 and the light sensor 7 relative to the shot coil 1 will now be explained with reference to FIGS. La and lb.
According to FIG. 1 a there is a residual winding 3 on both sides of the point S on the bobbin 2 at the moment of scanning. In FIG.
The first light source 4 and the light sensor 7 are arranged so that their optical axes S1 and S3 also intersect at point S, form the same angles a and d with the incidence perpendicular on both sides of the perpendicular L and in one through the longitudinal axis a of the shot coil going level.
The second light source 5 is preferably on or close to this plane between the first light source 4 and the perpendicular L; however, the device also functions when the second light source 5 is arranged on the perpendicular or on the other side of the perpendicular between the latter and the light sensor 7.
This arrangement ensures that when the bobbin is empty, i.e. when a predominantly specular reflection occurs through the smooth surface of the bobbin 2, only the light coming from the first light source 4 and reflected in the direction of the optical axis S3, but not that from the Second light source 5 originating in the direction of the beam S4 specularly reflected light reaches the light sensor 7. The rays S2 and S4 form the same angles ss and 5 to the perpendicular L.
On the other hand, if there is still a roll 3 on the spool, the light from the light sources 4 and 5 is diffusely reflected on the surface of the roll, so that reflected light from both light sources hits the light sensor 7 in the direction of the optical axis S3 .
This difference in the reflection behavior of the empty and the wound bobbin 2 is now used in connection with the operation of the supply device 6 and the amplifier 7 to indicate the winding state of the bobbin.
According to FIG. 2, the supply device 6 is constructed as an astable multivibrator with two transistors T1, T2, base resistors B1, R2 and coupling capacitors C1, C2. A series circuit of a resistor R3 or R4 with one of the light-emitting diodes L1 or respectively is connected to the collectors of the transistors.
L2 connected, which are connected with their anodes via a potentiometer P1 to a positive voltage source.
As a result of this arrangement, the light-emitting diodes are alternately and periodically excited by square-wave pulses at the frequency determined by the multivibrator, for example 18 kHz, in successive time intervals, in such a way that each light interval of one light-emitting diode is seamlessly connected to a light interval of the other light-emitting diode. The supply voltages supplied to the light emitting diodes are determined by the setting of the potentiometer P1; as a result, the ratio of the luminous fluxes emitted by the light emitting diodes can be changed arbitrarily within certain limits.
FIG. 3 shows the structure of the tuned amplifier 8 which is connected to the phototransistor FT of the light sensor 7 (FIG. 1), which operates in the emitter circuit. The base of the phototransistor is connected to a positive voltage via the base resistor R5 and the protective resistor R6, the collector of the phototransistor is connected to the intermediate point of the resistors R5 and R6. In the emitter circuit, an inductance I, a capacitor C3 and a potentiometer P2 are connected in parallel to one another, at the tap of which the alternating voltage output signal A of the amplifier is tapped.
The amplifier is matched to the frequency of the multivibrator 6 by appropriate dimensioning of the parallel resonant circuit consisting of the inductance I and the capacitor C3.
Assuming that the coil 1 still carries a lap or residual lap 3. As already stated, in this case diffusely reflected light, which comes from both the first and the second light source, falls on the light sensor 7. The setting of the light emitting device is fixed Coil 1 with the aid of the potentiometer P1, FIG. 2, designed so that the two diffusely reflected light fluxes from the light sources 4 and 5 become the same; a direct current signal then practically arises in the collector circuit of the phototransistor, which is short-circuited via the inductance I and generates no or only a minimal direct current output signal.
Correspondingly, when external light such as sunlight falls, the resulting direct current component of the electrical signal generated by the light sensor is short-circuited.
If the coil 1 has now run empty, the phototransistor FT is only struck by the light originating from the first light source 4 and predominantly reflected in a specular manner on the coil body 2. Since this light is pulsed with a frequency of 10 kHz, a corresponding alternating current signal A is produced at the output of the amplifier 8. This signal can be further processed in a manner known per se and fed to a switching device which causes the empty shot coil to be exchanged for a full one.
The angle α can be 60, for example, the angle s 200. However, the size of this angle is not critical; so the size of a can easily be increased, as far as the spatial conditions allow. However, since the photoelectric device cannot be brought as close as desired to the bobbin to be scanned when it is attached to a weaving machine with shuttles, an upper limit is set for the choice of the value a. The size of P is also not critical, but this angle should be clearly different from a so that in the case of predominantly specular reflection no light can reach the light sensor 7 from the second light source 5.
The light source 5 also does not need to be arranged in the plane determined by the rays S1 and S3, since a diffuse reflection of the light emanating from this light source 5 towards the light sensor 7 occurs even if it is arranged outside this plane. However, the condition that S2 has a common point of intersection S with S1 and S3 should be observed, since otherwise the two beams S1 and S2 will not scan one and the same point of the coil former 2.
The embodiment illustrated by FIGS. 1-3 can be modified in several ways. So it is not necessary for the light sources 4 and 5 to be excited in consecutive time intervals without gaps; thus the light pulses of a repetition frequency f emanating from one light source 5 can be nested with gaps between the impulses emanating from the other light source 4 of the same repetition frequency f. In this case, the diffusely reflecting light pulses from the light source 4 alone generate a relatively large alternating current signal A of frequency f, while with the simultaneous action of the balanced light pulses from both light sources 4 and 5, the resonance circuit of the amplifier 8 for the pulses arriving at twice the frequency 2f supplies a far weaker alternating current signal A.
It is also not necessary to use a resonance amplifier or tuned amplifier 8 in the device described with reference to FIGS. 1-3, but such an amplifier is advantageous since it enables the exact mutual adjustment of the components of the diffusely reflected originating from the light sources 4 and 5 Light relieved. It is essential, however, to provide a sufficiently large inductance I with a sufficiently small ohmic resistance so that when disturbing direct light from the environment, for example sunlight, is irradiated, the direct current output signal generated by the amplifier 8 is short-circuited via the inductance I and an overdrive due to the direct light is avoided.
4 shows a scanning device which is used to monitor the passage of an edge 15 of a diffusely reflective object 13 which is located on a carrier 12 and a movement in the direction of arrow 14 to a scanning point S or a scanning point S or a point perpendicular to the plane of the drawing Executes line, and can serve to trigger a counting, testing, control or work process.
This type of scanning assumes that the carrier 12 and the object 13 differ sufficiently in their reflection behavior; in the present example it is assumed that the carrier 12, for example a conveyor belt, has a predominantly specular reflection and the object 13, for example a strip of fabric, has a predominantly diffuse reflection.
The parts 4-8 of this device can be designed in the same way as the corresponding parts shown in FIG. 1, but the light sources 4, 5 and the light sensor 7 are arranged differently, the optical axis S2 of the second light source 5 with the perpendicular at the point S coincides and the optical axes S1 and S3 are arranged symmetrically and at a smaller angle to S2.
It is initially assumed that the device shown in FIG. 4 serves as a counting device for determining the number of objects 13 which pass the scanning point S in the direction of the arrow 14. In addition, for this purpose according to FIG. 4, a demodulator 9, a pulse shaper 10, for example a univibrator, and a counter 11 are connected in series to the output of the tuned amplifier 3.
If the object 13 is missing, the device is initially set in such a way that the largest possible proportion of the light originating from the beam S3 is reflected from the surface of the carrier 12 to the light sensor 7, so that the largest possible AC voltage signal (8) appears at the output of the amplifier 8 . A diffusely reflecting object 13 is then brought into the scanning position at S. As described in connection with FIGS. 1-3, the supply device 6 is now set in such a way that the AC voltage signal (8) is as small as possible; This ends the setting.
Objects 13 can now be counted while the carrier 12 is running and moving in the direction of arrow 14.
As long as the free surface of the carrier 12 is located at point S, an alternating voltage signal (3), FIG. 5, with the frequency generated by the supply device 6 occurs. When the edge 15 of the object 13 passes through the scanning point at S, the AC voltage signal (8) is interrupted. The alternating voltage signal is demodulated in the demodulator 9, a direct voltage jump signal (9) with a falling edge being produced. The jump signal (8) is converted in the pulse shaper 10 into a rectangular counting pulse (10), which is fed to the counter 11.
In a modified form, the device shown in FIG. 4 can serve as a testing and control device for the position of the edge 15 of a web of material 13 which moves with the carrier 12 in the direction perpendicular to the plane of the drawing. In this case, a Schmitt trigger is expediently provided as the pulse shaper 10, while the counter 11 is replaced by a control device which acts on a controllable mechanism (not shown) for regulating the lateral position of the carrier 12 or the web of fabric 13 relative to the scanning point S. . Every time the edge 15 passes the scanning point S in one direction or the other, the Schmitt trigger 10 delivers a jump signal with an increasing or
falling edge, which triggers the control device 11 to execute a movement in the direction of arrow 14 or in the opposite direction.