DD200541A1 - Anordnung zum optischen abtasten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist z.b. anwendbar in anlagen, mit denen optische Signale von Informationstraegern uneinheitlicher Laenge abgenommen und zugleich Aussagen ueber die von Linie zu Linie abweichende Laenge gewonnen, gespeichert und weiterverarbeitet werden koennen. Ziel der Erfindung ist eine Anordnung, die mit geringem Aufwand eine hohe Betriebssicherheit gewaehrleistet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die unkompliziert aufgebaut ist, eine Richtungsaenderung des Lichtstrahles innerhalb eines grossen Winkelbereiches zulaesst und den vorgegebenen Austrittswinkel selbsttaetig ueberwacht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein teildurchlaessiges Ablenkelement, bei dem der abgelenkte Teil eines Lichtbuendels eine annaehernd radiale Richtung und der durchgehende Teil eine axiale Richtung bezueglich der Einfallachse des Lichtbuendels aufweisen, um die Einfallachse drehbar gelagert ist und dass sich zur Realisierung eines umlaufenden Messstrahles fuer eine nachfolgende angeordnete Einrichtung zur optischen Messung des Drehwinkels des teildurchlaessigen Ablenkelements im Strahlengang des durchgehenden Teiles des Lichtbuendels ein rotierendes Ablenkelement befindet.

Description

Anordnung zum optischen Abtasten

Anwendungsgebiet der Erfindung

_X_J ' 5 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum optischen Abtasten von Linien variabler Länge* Sie ist z. B. anwendbar in automatisch arbeitenden Anlagen, mit denen optische. Signale von linien- oder flächenförmigen Informationsträgern uneinheitlicher Länge abgenommen werden und zugleich Aussagen über die von Linie zu Linie abv/eichende Länge gewonnen, gespeichert und weiterverarbeitet werden können.

Cjij.rakteri.stik der bekannten ^technisjjhen^ Lösun^gen Die optische Abtastung von Linien oder Zeilen wird heute in vielen Bereichen der Technik benutzt. Das schlägt sich in einer Vielfalt von Prinziplösungen nieder, die in der Patentliteratur dazu veröffentlicht worden sind. So beschreibt die DE-AS 2 250 763 (Priorität: 190 024 vom 18. 10. .1971) eine "Vorrichtung zur steuerbaren Ablenkung eines Lichtstrahles", bei der die Ablenkung des Lichtstrahl.es mit einem rotierenden Polygonspiegel erfolgt. Nach

··. '·. dem-gleichen- Prinzip ;arbeit'et die^; mit der 'DE-OS- 2 443-397 -' ^: offenbarte Lösung "Verfahren und Vorrichtung zur optischen. ; Abtastung von teilweise aufgezeichneten Signa.!en", Die "Optische Abtastvorrichtung" nach DE-OS 2 436 337 (Priorität: PR 7 328.824 vom 07. .08,-1973) verwendet ansteile des rotie-. renden Polygonspiegel einen rotierenden optischen Zylinder, an dessen Umfang Konvergenzsysteme angebracht sind,

3827

Alle diese Lösungen haben den. gemeinsamen !lachteil, daß der Ablenkwinkel mit den Abmessungen des rotierenden Ablenkelementes fest vorgegeben ist, so daß die abgetasteten Zeilen bei gleicher Entfernimg von der Vorrichtung notwendig auch von gleicher Länge sind. ^:

In der AT~PS 326 195 wird eine "Einrichtung zum punktweisen Abtasten eines Objektes" beschrieben, die u» a. Kippspiegel zur Ablenkung des Lichtstrahles verwendet« Diese Einrichtung ist jedoch nicht zur Messung und Beeinflussung des Ablenkwinkels geeignet.

Einen "Positionsmelder für optisches Abtasten" zeigt die CH-PS 598 609* Hier wird vom abgelenkten Lichtstrahl über einen Strahlteiler ein Teilstrahl gewonnen und zur Ermittlung der Position des Lichtstrahles genutzt, indem der Teilstrahl durch Hologramme in v/eitere Teilstrahlen gespalten wird. Jeder dieser weiteren Teilstrahlen wird jeweils auf einen zugeordneten Fotodetektor abgelenkt. Aus der Ansteuerung jedes einzelnen Fotodetektors, den nachgeschalteten Digitalisier-» stufen und der Decodierschaltung werden durch entsprechende Auswertung Angaben zur Position des Lichtstrahles gewonnen. Dieses Prinzip hat im wesentlichen den Nachteil, daß das Auflösungsvermögen von der Anzahl der angeordneten Fotodetektoren abhängig und damit aufgrund der räumlichen Ausdehnung dieser Detektoren begrenzt ist. Bei sehr feiner Unterteilung der Zeilenpunkte müssen deshalb zusätzliche Positionsangaben durch Interpolation ermittelt werden* Desweiteren ist der technische Aufwand sehr groß, insbesondere dann, wenn Richtungsänderungen des Lichtstrahles innerhalb eines großen Winkelbereioh.es, etwa gegen 360 Grad, durch Positionsanga-.ben-.belegt, werden sollen. '.··' ...· ·., ' . · · .

Ziel der Erfindung ist eine Anordnung zum optischen Abtasten ' von Linien, die mit geringem Aufwand an Kosten und Material

. ' . 3827

232306 0

eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet und zur Rationalisierung von Meß- und Prüfprozessen geeignet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend vom Ziel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum optischen Abtasten von Linien zu schaffen, die sich durch unkomplizierten Aufbau auszeichnet, eine Richtungsänderung des Lichtstrahles innerhalb eines großen Winkelbereich.es zuläßt und den vorgegebenen Ablenkwinkel selbständig überwacht und ständig korrigiert, so daß der Einstellfehler sehr klein gehalten werden kann.

J Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei Verwendung einer Ablenkeinrichtung und eines umlaufenden Meßstrahles zur optischen Winkelmessung dadurch gelöst, daß die Ablenkeinrichtung aus einem teildiirchlässigen, um die Einfallachse eines Lichtbün« dels drehbar gelagerten Ablenkelement besteht, bei dem der abgelenkte Teil des Lichtbündels eine annähernd radiale Richtung und der durchgehende Teil eine axiale'Richtung bezug- . lieh der Einfallachse aufweisen Lind die Richtungsänderung

des abgelenkten Teiles in der Radialebene synchron zur Dreh-• bewegung des teildurchlässigen Ablenkelementes erfolgt und daß sich zur Realisierung des umlaufenden Meßstrahles für die nachfolgend angeordnete Einrichtung, zur optischen Me s~ sung des Drehwinkels des teildurchlass!gen AbIenkelementes .im Strahlengang des durchgehenden Teiles des Lichtbündels ein rotierendes Ablenkelement befindet. .

. Zur Gewinnung von Impulsen für die Winkelmeßeinrichtung können im Bereich des umlaufenden Meßstrahles Indikatoren vor- . - -3.0· handen sein, von .denen einer als· M.eßbasis mit relativer .Ruhe • ·'. ' '. ' · zu den Ablenkelementen'angeordnet und ein weiterer mit dem' • .teildurchlässigen, drehbar gelagerten Ablenkelement fest verbunden ist« Die Ermittlung-.de s Drehwinkels des teildurchläs.-. sigen AbIenkelementes erfolgt durch Auswertung der Impulsfolge, mit Hilfe eines elektronischen Auswertesystems. Die Vorteile dieser Lösung bestehen darin, daß mit ihrer Anwendung eine Richtungsänderung des abgelenkten Teilstrahles fürs

3827

einen großen Winkerbereich mit hoher Einstellungsgenauigkeit realisierbar und aufgrund der stetigen Messung und Anzeige bzw. Verarbeitung des Meßwertes die- laufende Korrektur des Einstellwertes möglich ist. Die Anordnung ist nutzbar für die manuelle und automatische Einstellung der Ablenkeinrichtung« ,.

Ausf ühr ungsbe i^sjp i el

-10 Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden» In den zugehörigen Zeichnungen zeigen . . _: ,

Fig. 1 den Aufbau der Anordnung und

,· ' ' Fig· 2 eine Variante, des elektronischen Systems zur Ermittlung des¹ Austrittswinkels.

Ein teildurchlässiges Ablenkelement 2 (vgl. 3?ig. 1), das ein Lichtbündel 1 in die Teilstrahlen 3 und 4 zerlegt, z. B, ein Teilerwürfel, ist um die Einfallachse des Lichtbündels 1 drehbar angeordnet. ... Im Strahlengang des Teilstrahlers 4 befindet sich ein rotierendes Ablenkelement 5. In der Ablenkebene des Teilstrahles sind Indikatoren 7 und 8, z. B. fotoelektrische Wandler, zur Gewinnung von Steuerimpulsen angebracht. Zur Auswertung der Steuerimpulse und zur Ermittlung des vorhandenen Austritts- : .. winkeis «X ist ein elektronisches System nach Pig.2vorhanden. Das teildurchlässige Ablenkelement 2 beeinflußt das Lichtbündel 1 so, daß dessen Teilstrahl 3.in eine annähernd radiale Richtung bezüglich der Einfallachse abgelenkt wird und der

Teilstrahl 4 die axiale Rich/tung ^;beibehält. Eine Drehbewegung Γ des teildurchlässigen Ablenkelementes'· 2 bewirkt: eine Riehtungsänderung des Teilstrahles 3 in der Radialebene. Der Teilstrahl 4 des Lichtbündels 1 trifft auf das rotierende Ablenk-' element 5 imd wird von diesem von der Drehachse 6 weg abge- . lenkt. Die Teilstrahlen 3 und 4 überstreichen nach ihrer· Ablenkung Ebenen, die parallel zueinander liegen, Die Einfalls-

. ' ' · 3827

3 2 3 0 6 0

richtung des Lichtbündels 1 ist mit der Drehachse 6 identisch. Die in den Ablenkebenen des Teilstrahles 4 angeordneten Indikatoren 7 und 8, z, B. fotoelektrische Wandler, geben pro Umdrehung des rotierenden Ablenkelementes 5 je einen Impuls ab, der einem elektronischen System zur Ermittlung des Austrittswinkels o£ zugeführt wird. Figur 2 zeigt eine Variante dieses elektronischen Systems. Ein Generator 9 gibt frequenzstabilisierte Zählimpulse auf die Zähler 10 und 11. Trifft der abgelenkte Teilstrahl 4 auf den Indikator 7, gibt dieser einen Steuerimpuls ab, der die Zähler 10 und 11 startet. Beide Zähler registrieren jetzt die vom Generator 9 abgegebenen Zählimpulse, Trifft der abgelenkte Teilstrahl 4 im Verlaufe der Rotation des Ablenkelementes 5 auf den Indikator 8, stoppt dei von diesem abgegebene Steuerimpuls den Zähler 11. Der folgen-' de Steuerimpuls vom Indikator 7 stoppt den Zähler 10, veran-. laßt die Übergabe der Zählerstände an einen Rechner 12 sowie die Rückstellung beider Zähler 10 und 11 auf Null und startet beide Zähler 10 und 11 wieder. Der Rechner 12 ermittelt das Verhältnis der von den Zählern 10 und 11 übergebenen Zählerstände und gewinnt daraus durch Multiplikation mit 360 ° den absoluten Betrag des Austrittswinkels c( „ Das Ergebnis gelangt zur Ziffernanzeige 13« Aufgrund der Rotation des Ablenkelementes 5 und der dadurch in ständiger Folge abgegebenen Steuei impulse wird der Austrittswinkel o< fortlaufend ermittelt und angezeigt;

Es ist auch eine Variation dieser Lösung dahingehend denkbar, daß anstelle des teildurchlässigen Ablenkelementes 2 ein EIe-

. . ment zur vollständigen Ablenkung vorhanden ist,- daß sich auf der' Drehachse 6 anstelle des rotierenden Ablenkelementes 5 ein

30, rotierendes .Beeinflussungselement befindet und die Indikatoren ' '. ' 7 und 8'z_e B.· als induktive oder kapazitive Geber ausgebildet sind. Die -Steuerimpulse werden dabei nicht von einem umlaufenden Meßstrahl, sondern von -dem umlaufenden Beeinflussungseier ment initiiert. . '

3827

Claims (2)

Erfindungsanspruch .

1. Anordnung zum optischen Abtasten von Linien variabler Länge bei Verwendung einer Ablenkeinrichtung und eines umlaufenden Meßstrahles zur optischen Winkelmessung, gekennzeichnet dadurch, daß die Ablenkeinrichtung aus einem teildurchlässigen, um die Einfallachse eines Lichtbündels drehbar gelagerten Ablenkelementes besteht, bei dem der abgelenkte Teil des Lichtbündeis eine annähernd radiale Richtung und der durchgehende Teil eine axiale Richtung bezüglich der Einfallachse aufweisen und die Richtungsänderung des abgelenkten Teiles in der Radialebene synchron zur Drehbewegung des teildurchlässigen Ablenkelementes erfolgt und daß sich zur Realisierung des umlaufenden Meßstrahles für die nachfolgend angeordnete Einrichtung zur optischen Messimg des Drehwinkels des teildurchlässigen Ablenkelementes· im Strahlengang des durchgehenden Teiles des Lichtbündels ein rotierendes Ablenkelement befindet«

2, Anordnung nach Punkt 1 mit Indikatoren, die im Bereich des umlaufenden Meßstrahles zur Gewinnung von Impulsen angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß einer der Indikatoren als Meßbasis mit relativer Ruhe zu den Ablenkelementen angeordnet und ein anderer mit dem teildurchlässigen, drehbar gelagerten AbI enlc el em ent fest, verbunden ist und daß ein

elektronisches Auswertesystem zur Ermittlung des Drehwin-. kels des teildurchlässigen AbI enlc el em ent es durch Auswertung der Imulsfolge vorhanden ist,

. ,Hierzu-1 Blatt Zeichnungen '.',. · " . .· -.·- '" '.' ...-.'... .·.-...

3827