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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Führen einer sich bewegenden Bahn und genauer auf eine Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Kante bzw. eines Rands einer Bahn.
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HINTERGRUND
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Viele unterschiedliche Arten von Materialien, beinhaltend Gewebe, Papier, Filme, Folien und dgl. werden in einen Gegenstand ausgebildet, welcher allgemein als eine Bahn bekannt ist. Bei der Herstellung, einer Bearbeitung oder Behandlung einer Bahn bewegt sich die Bahn oft, wie sie von einem Vorgang, wie beispielsweise Schneiden, Schlitzen, Drucken und dgl. zu dem nächsten Vorgang fortschreitet. Es ist wichtig fähig zu sein, genau die Position der Bahn zu bestimmen, wie sie sich bewegt, so daß sie ordnungsgemäß bzw. entsprechend für die verschiedenen Vorgänge bzw. Tätigkeiten ausgerichtet werden kann.
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Die
EP 1 201 582 A2 offenbart beispielsweise eine Vorrichtung zur Kontrolle von (Papier-)Bögen in einer bogenverarbeitenden Maschine. Die Vorrichtung weist einen kapazitiven Sensor (alternativ einen optischen Sensor) sowie einen Ultraschallsensor auf, die immer gleichzeitig auf das Zentrum der Papierbögen ausgerichtet sind, wobei die Sensoren unterschiedliche Signale ausgeben, je nachdem, ob im Zwischenraum zwischen Sender und Empfänger ein oder mehrere Bögen vorhanden sind. Die Vorrichtung ist jedoch nicht dazu geeignet, die Kante einer Materialbahn zu bestimmen, weil die Sensoren stets nur auf die Mitte der Papierbögen ausgerichtet sind und außerdem nicht getrennt voneinander aktiviert werden können.
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Die
DE 10 2005 018 786 A1 beschreibt einen Bogendruckmaschine mit einer Doppelbogenabtastungseinrichtung. Dabei werden von einer Steuerungseinheit die Signale von einem optischen Sensor und einem Ultraschallsensor ausgewertet, die stationär an unterschiedlichen Positionen einer Zuführstation angeordnet sind, um die Menge an Druckbögen zu messen, die in der Zuführstation liegen. Die korrekte seitliche Anordnung der Druckbögen wird von einer seitlich angeordneten, mechanisch arbeitenden Führungsnadel sichergestellt. Ein Anschlag sorgt dabei für die korrekte Position der Druckbögen in Zuführrichtung, die mechanischen seitlichen Führungsnadeln für die korrekte Position quer zur Zuführrichtung.
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Die
JP H06–263 288 A offenbart ähnlich der
DE 10 2005 018 786 A1 eine Bogendruckmaschine, die eine Doppelbogen- abtasteinrichtung aufweist. Auch hier werden von einer Steuerungseinheit die Signale von einem optischen Sensor und einem Ultraschallsensor ausgewertet, die stationär an unterschiedlichen Positionen einer Zuführstation angeordnet sind, um die Menge an Druckbögen zu messen, die in der Zuführstation liegen. Die korrekte seitliche Anordnung der Druckbögen wird von einer seitlich angeordneten, mechanisch arbeitenden Führungsnadel sichergestellt.
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Eine allgemein bekannte Technik für ein Bestimmen der Position einer sich bewegenden Bahn involviert ein Detektieren der Position des physischen Rands bzw. der Kante der Bahn unter Verwendung eines Ultraschall-Rand- bzw. -Kantendetektors. Eine andere, allgemein bekannte Technik für ein Bestimmen der Position einer sich bewegenden Bahn involviert ein Detektieren der Position des physischen Rands der Bahn unter Verwendung eines auf Licht basierenden Rand- bzw. Kantendetektors. Trotz der Vorteile dieser Arten von Detektoren gibt es Unzulänglichkeiten, welche mit beiden von diesen assoziiert sind. Ultraschalldetektoren sind nur effektiv bzw. wirksam zum Bestimmen der Position von gewissen Arten von Materialien. Während Ultraschalldetektoren gut mit vielen Arten von Materialien arbeiten, und insbesondere Materialien, welche transparent oder durchsichtig sind, wie beispielsweise dünne Papierblätter oder transparenter Kunststoff, arbeiten sie nicht gut mit anderen Materialien, wie beispielsweise mit nicht-gewebtem Gewebe und Gittern bzw. Maschen. In ähnlicher Weise arbeiten, während auf Licht basierende Detektoren gut mit bestimmten Arten von Materialien arbeiten, diese nicht gut mit anderen Arten von Materialien, hauptsächlich denjenigen, welche transparent oder durchsichtig bzw. klar sind. Somit arbeitet jeder der auf Ultraschall und Licht basierenden Detektoren gut mit gewissen Arten von Materialien, wobei jedoch keiner gut mit allen Arten von Materialien arbeitet.
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Zusätzlich wird die Bestimmung, welche Art von Detektor am besten für eine gegebene Anwendung geeignet ist, durch eine Person durchgeführt, deren Entscheidung auf der tatsächlichen Leistung der unterschiedlichen Arten bzw. Typen von Detektoren basieren kann oder nicht und deren Entscheidung in der Auswahl des optimalen Detektors für eine gegebene Anwendung resultieren kann oder nicht.
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Darüber hinaus ist es, um von einer Art eines Detektors zu einer anderen umzuschalten, für eine Person erforderlich, physisch die existierenden Detektoren zu entfernen und sie durch eine andere Art eines Detektors zu ersetzen. Dieser Vorgang bzw. Prozeß ist zeitaufwendig und arbeitsintensiv.
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Eine Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Kante bzw. eines Rands einer Bahn, welche diese Nachteile bzw. Unzulänglichkeiten überwinden, sind erforderlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Rand- bzw. Kantendetektoranordnung einer bevorzugten Ausführungsform.
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2 ist ein Blockdiagramm einer Rand- bzw. Kantendetektoranordnung einer bevorzugten Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER GEGENWÄRTIG BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Als eine Einführung beinhalten die bevorzugten Ausführungsformen, welche hierin beschrieben sind, Systeme und Verfahren zum Bestimmen der Position einer Kante bzw. eines Rands einer Bahn oder eines Blatts aus Material bei einem Herstellungs- oder Umwandlungsprozeß. In einer Ausführungsform ist eine Mehrzahl von optischen Quellen oder Sendern konfiguriert, um optische Energie, vorzugsweise in der Form eines Lichtstrahls, zu transmittieren bzw. auszusenden, welcher durch eine Mehrzahl von optischen Empfängern aufgenommen werden kann, um die Position einer Bahn zu erfassen. Jeder der optischen Transmitter ist mit einem optischen Empfänger gepaart, und die optischen Transmitter und optischen Empfänger sind an gegenüberliegenden Seiten der Bahnebene nach der Kante der Bahn angeordnet. In ähnlicher Weise ist eine Mehrzahl von Ultraschallquellen oder -transmittern bzw. -sendern konfiguriert, um Ultraschallenergie, vorzugsweise in der Form eines Ultraschallstrahls, zu transmittieren bzw. auszusenden, welcher durch eine Mehrzahl von Ultraschallempfängern empfangen werden kann, um die Position einer Bahn zu erfassen bzw. festzustellen. Jeder der Ultraschalltransmitter ist mit einem Ultraschallempfänger gepaart, und die Ultraschalltransmitter und Ultraschallempfänger sind an gegenüberliegenden Seiten der Bahnebene nahe der Kante der Bahn angeordnet.
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In einer typischen Verwendung und einem typischen Vorgang bzw. Betrieb tritt die Bahn zwischen den optischen Transmittern und den optischen Empfängern und zwischen den Ultraschalltransmittern und den Ultraschallempfängern durch. Wenn die Bahn zwischen den Transmittern und den Empfängern durchtritt, wird sie typischerweise einiges der Lichtstrahlen abdecken, welche zwischen den optischen Transmittern und den optischen Empfängern generiert bzw. erzeugt werden, und sie wird auch einiges der Ultraschallstrahlen abdecken, welche zwischen den Ultraschalltransmittern und den Ultraschallempfängern generiert bzw. erzeugt werden. Typischerweise werden einige der Lichtstrahlen und einige der Ultraschallstrahlen vollständig abgedeckt, einige von diesen werden teilweise abgedeckt werden und einige von diesen werden nicht abgedeckt.
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Eine Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. ein Controller wird vorzugsweise verwendet, um zu bestimmen, welche Art von Transmitter und Empfänger im Zusammenhang mit der spezifischen, zu bearbeitenden bzw. zu behandelnden Bahn verwendet werden sollte. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung aktiviert gewisse optische Transmitter und bestimmt die Menge an optischer Abdeckung, welche von der Bahn resultiert, welche zwischen den optischen Transmittern und Empfängern vorhanden ist. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung aktiviert auch gewisse Ultraschalltransmitter und bestimmt die Menge an Ultraschallabdeckung, welche von der Bahn resultiert, welche zwischen den Ultraschalltransmittern und -empfängern vorhanden ist. Die Art von Transmitter/Empfänger, welche in der meisten bzw. größten Abdeckung resultiert, kann dann für eine Verwendung beim Bestimmen der Position der Kante der Bahn verwendet werden. Sobald sie ausgewählt ist, wird vorzugsweise nur eine Art von Transmitter/Empfänger zu einer gegebenen Zeit verwendet, um die Position der Kante der Bahn zu bestimmen, wie dies unten beschrieben ist.
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Nachdem die Art von Transmitter/Empfänger ausgewählt wurde, kann die Regel- bzw. Steuereinrichtung auch verwendet werden, um die Position der Kante der Bahn zu bestimmen und die Position der Kante der Bahn über eine Bahn-Bewegungseinrichtung zu regeln bzw. zu steuern bzw. zu kontrollieren. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann nachfolgend eines der transmittierenden bzw. übertragenden Elemente und die entsprechenden empfangenden bzw. Empfangselemente aktivieren, so daß ein Lichtstrahl oder Ultraschallstrahl zwischen dem aktivierten, übertragenden bzw. aussendenden Element und dem aktivierten, empfangenden Element erzeugt bzw. generiert wird. Für die Licht-/Ultraschallstrahlen, welche teilweise abgedeckt werden, wird die Menge an Energie, welche auf das empfangende Element trifft, im Verhältnis zu dem Ausmaß bzw. der Menge einer Abdeckung im Vergleich zu einem nicht abgedeckten Licht-/Ultraschallstrahl reduziert werden. Die empfangenen Elemente erzeugen wiederum jeweils ein Signal, welches proportional zu der Menge bzw. dem Ausmaß der auf sie treffenden Energie ist. Da die Menge bzw. das Ausmaß einer Abdeckung durch die Position der Kante der Bahn in bezug auf einen Referenz- bzw. Bezugspunkt beeinflußt ist bzw. wird, wird das Signal, welches durch die Empfängeranordnung erzeugt bzw. generiert wird, auch proportional zu dem Ausmaß bzw. der Menge einer Abdeckung und somit der Position der Kante der Bahn sein. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung kann die Position einer Kante der Bahn in Antwort auf das Signal bestimmen, welches durch die Empfänger generiert bzw. erzeugt wird, und kann die Position der Kante der Bahn regeln bzw. steuern oder ändern. Zusätzlich kann ein Kompensations-Licht-/Ultraschallstrahl verwendet bzw. eingesetzt werden, um der Regel- bzw. Steuereinrichtung zu ermöglichen, verschiedene Faktoren zu kompensieren, welche eine Meßgenauigkeit beeinflussen bzw. beeinträchtigen können.
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Das resultierende System ist kompakt im Design und ermöglicht, daß die Position der Kante der Bahn unabhängig von der Konstruktion genau bestimmt wird.
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Beispielhaft stellen 1 und 2 eine Rand- bzw. Kanten-Detektoranordnung 10 einer bevorzugten Ausführungsform dar. Die Kanten-Detektoranordnung 10 umfaßt eine optische Transmitteranordnung 20 bzw. Anordnung bzw. Baueinheit eines optischen Transmitters, eine optische Empfängeranordnung 30 bzw. Anordnung eines optischen Empfängers, eine Ultraschall-Transmitteranordnung 40, eine Ultraschall-Empfängeranordnung 50, ein Gehäuse 60 und eine System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 70.
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Die optische Transmitteranordnung
20 und die optische Empfängeranordnung
30 umfassen vorzugsweise eine der Arten bzw. Typen von derartigen Anordnungen bzw. Baueinheiten, welche in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 geoffenbart sind, welche hiedurch durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Ultraschall-Transmitteranordnung
40 und die Ultraschall-Empfängeranordnung
50 umfassen vorzugsweise eine der Arten bzw. Typen derartiger Anordnungen, welche in U.S. Patent Nr.
US 5 834 877 A geoffenbart sind, welches hiedurch durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Wie dies in den Druckschriften
US 2004/0149940 A1 und
US 5 834 877 A beschrieben ist, umfassen die bevorzugten Ausführungsformen der Anordnungen bzw. Baueinheiten
20,
30,
40,
50 Array-Transducer bzw. -Wandler, welche aus Mehrfachpunktquellen-Transmitter- oder -Empfängerelementen konstruiert sind, welche in einem linearen Muster angeordnet sind, um einen Transducer bzw. Meßwertwandler mit einem erfassenden Bereich größer als jener seiner aufbauenden Elemente auszubilden. Um ein Überlappen zwischen den erfassenden Bereichen von benachbarten Elementen sicherzustellen, besteht das bevorzugte Muster von transmittierenden bzw. aussendenden und erfassenden Elementen aus zwei parallelen Reihen von eng beabstandeten Elementen, wobei die zweite Reihe in Längsrichtung relativ zu der ersten um einen Abstand gleich der Hälfte seines Abstands von Element zu Element verschoben ist. Dieses Muster wird vorzugsweise für jede der transmittierenden und erfassenden Einheiten
20,
30,
40,
50 verwendet.
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In dem bevorzugten Design sind bzw. werden die Transducer oder Baueinheiten bzw. Anordnungen 20, 30, 40, 50 nebeneinander innerhalb des Gehäuses 60 angeordnet, so daß das erste Element des optischen Transducers benachbart dem ersten Element des Ultraschall-Transducers liegt, usw. Da die Transmitter- und Empfängeranordnungen 20, 30, 40, 50 (Transducer) zueinander gerichtet sind, sind die Elemente des Empfängers in einem Muster angeordnet, welches ein Spiegelbild des Musters des Transmitters ist. Mit dieser Anordnung, welche sowohl für die optischen als auch Ultraschall-Sende- und -Empfangsanordnung verwendet wird, werden die resultierenden optischen und Ultraschallpaare idealer Weise identische Ablesungen einer Bahnposition über die gesamte Breite ihrer erfassenden Bereiche bzw. Flächen zur Verfügung stellen bzw. liefern.
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Die mechanische Konstruktion, Konfiguration der elektrischen Schaltung und der Software-Algorithmen für die optischen und Ultraschallanordnungen bzw. -baueinheiten
20,
30,
40,
50 (Transducer) sind sehr ähnlich. Die Hauptunterschiede sind bzw. liegen in der mechanischen Konstruktion der Anordnung
20,
30,
40,
50 (Transducer). Wie dies vorher erwähnt wurde, sind der Erfassungsbereich, der Abstand und die Anordnung der Transmitter- und Empfängerelemente identisch. Jedoch sind, wie dies in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 und in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist, die aufbauenden bzw. Konstruktionsteile der unterschiedlichen Arten von Anordnungen
20,
30,
40,
50 (Transducer) unterschiedlich. Die optischen Anordnungen beinhalten vorzugsweise Infrarot emittierende Dioden (nur Transmitter), Fotodioden-Empfänger (nur Empfänger), einen Abstandhalter/Linsenhalter, Fresnel-Linsen, ein Filter für sichtbares Licht/Schutzfenster und einen Diffusor (nur Transmitter). Die Ultraschallanordnungen bzw. -baueinheiten beinhalten vorzugsweise piezoelektrische, keramische Elemente, einen Abstandhalter, und eine akustische Abgleichschicht aus Epoxyglasschaum, welche als eine Ultraschall leitende Platte wirkt. Jede optische und Ultraschallanordnung beinhaltet auch vorzugsweise eine Leiterplatte, welche als das Substrat für eine elektronische Interfaceschaltung dient. Zusätzlich dient diese Leiterplatte vorzugsweise als ein Montagesubstrat für die Infrarot emittierenden Dioden und Fotodioden-Empfänger in den optischen Anordnungen.
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Die übertragenden bzw. transmittierenden Leiterplatten beinhalten vorzugsweise auch eine Interfaceschaltung, welche die folgenden Funktionen in Antwort auf Regel- bzw. Steuersignale durchführt, welche von der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung stammen: sie decodiert eine Transmitterauswahladresse; wählt einen Transmitter aus; pulst den ausgewählten Transmitter; richtet eine interne Versorgungsspannung gleich und reguliert diese; und beleuchtet eine Statusanzeige. Die optischen und Ultraschalltransmitter-Interfaceschaltungen bzw. -schaltkreise sind im wesentlichen identisch mit Ausnahme der Abschnitte, welche direkt an die Infrarot emittierenden Dioden und piezoelektrischen, keramischen Elemente koppeln bzw. mit diesen verbunden sind.
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Die empfangenden Leiterplatten beinhalten vorzugsweise eine Interfaceschaltung, welche die folgenden Funktionen in Antwort auf Regel- bzw. Steuersignale durchführt, welche von der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung stammen: sie decodiert eine Empfängerauswahladresse, wählt einen Empfänger aus, verbindet den ausgewählten Empfänger mit einem Signalverstärker, überträgt das verstärkte Empfängersignal zurück zu der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung, und richtet eine interne Versorgungsspannung gleich und reguliert diese. Die optischen und Ultraschallempfänger-Interfaceschaltungen sind im wesentlichen identisch mit Ausnahme der Abschnitte, welche direkt mit den Fotodioden und piezoelektrischen, keramischen Elementen koppeln bzw. mit diesen verbunden sind.
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Das Gehäuse 60 ist vorzugsweise "U"-förmig und beinhaltet einen unteren Arm 62 und einen oberen Arm 64 mit einem Spalt bzw. Zwischenraum zwischen den Armen 62, 64. Die optische Transmitteranordnung 20 ist vorzugsweise in dem unteren Arm 62 angeordnet und die optische Empfängeranordnung 30 ist vorzugsweise in dem oberen Arm 64 angeordnet, wobei die Anordnung der zwei Einheiten bzw. Anordnungen umgekehrt werden kann. In ähnlicher Weise ist die Ultraschall-Transmitteranordnung 40 vorzugsweise in dem unteren Arm 62 angeordnet und die Ultraschall-Empfängeranordnung 50 ist vorzugsweise in dem oberen Arm 64 angeordnet, wobei der Ort bzw. die Anordnung der zwei Anordnungen umgekehrt werden kann. Die bevorzugte "U"-Form des Gehäuses 60 ermöglicht, daß ein Abschnitt der Bahn des Materials 80 durch den Spalt zwischen dem unteren Arm 62 und dem oberen Arm 64 durchtritt. Die bevorzugte Größe des Spalts zwischen dem unteren Arm 62 und dem oberen Arm 64 kann von weniger als ein Zoll (2,54 cm) bis über vier Zoll (10,16 cm) in der Breite reichen. Jedoch können in Abhängigkeit von der Anwendung größere Spalte verwendet werden.
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Der untere und obere Arm 62, 64 sind vorzugsweise in Längen hergestellt, welche von weniger als ein Zoll bis über zwanzig Zoll Länge reichen, um den erwarteten Bereich einer lateralen Bewegung der Bahn aufzunehmen. Jedoch können auch andere längere Längen hergestellt werden. Das Gehäuse 60 ist vorzugsweise aus Aluminium hergestellt, wobei jegliches geeignete Material, beinhaltend rostfreien Stahl, andere Metalle, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe verwendet werden können. In einer alternativen Konfiguration, welche für sehr lange Rand- bzw. Kantendetektoren geeignet ist, welchen eine ausreichende mechanische Steifigkeit mangelt, um selbstabstützend zu sein, kann das Gehäuse ausgebildet sein, so daß es an beiden Enden geschlossen ist. Eine Verwendung dieser Konfiguration ist auf Bahnen beschränkt, welche schmäler als der Abstand zwischen den Endsupporten bzw. -abstützungen sind. In weiteren, alternativen Ausführungsformen können Gehäuse von variierenden Formen bzw. Gestalten und Größen verwendet werden und es kann bzw. können ein oder mehrere Gehäusequerschnitt(e) verwendet werden. Beispielsweise können die unterschiedlichen Transmitter- und Empfängeranordnungen 20, 30, 40, 50, 30 in zwei oder mehreren getrennten Gehäusen angeordnet sein, welche nicht verbunden sind. Eine schwarze anodisierte Beschichtung wird vorzugsweise auf allen Oberflächen des Gehäuses 60 aufgebracht, um das Gehäuse 60 vor Korrosion zu schützen und Streulicht zu absorbieren.
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Eine System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung bzw. ein System-Controller
70 ist vorzugsweise mit der Kantendetektoranordnung
10 mittels eines Kabels
72 oder einer anderen Kommunikationsverbindung gekoppelt, um eine Kommunikation einer Regel- bzw. Steuer- und Meßinformation zu erleichtern, wie dies in größerem Detail unten erläutert ist bzw. wird. Eine Kabelverbindung kann in Längen von bis zu mehreren hundert Fuß in Abhängigkeit von den relativen Stellen der Kantendetektoranordnung
10 und der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 zur Verfügung gestellt werden. Die bevorzugte Kabelverbindung umfaßt drei Sätze von verdrillten Kabelpaaren, wie dies in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 und/oder in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist. Alternativ können andere Kommunikationsverbindungen, wie beispielsweise Feldbusnetzwerke, beinhaltend einen CAN Bus und DeviceNet, Hoch- bzw. Radiofrequenz (RF), Infrarot- und Mikrowellen-Kommunikationsverbindungen, verwendet werden, um eine Kommunikation zwischen der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 und der Kantendetektoranordnung bzw. -baueinheit
10 zu ermöglichen. Einige Beispiele von geeigneten System-Regel- bzw. -Steuereinrichtungen sind Micro 1000 und Micro 4000 NET.
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Allgemein kann die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 Regel- bzw. Steuersignale zu der optischen Transmitteranordnung
20, der optischen Empfängeranordnung
30, der Ultraschall-Transmitteranordnung
40 und der Ultraschall-Empfängeranordnung
50 übertragen bzw. transmittieren, um die Aktivierung von Transmitter- und Empfängeranordnungen
20,
30,
40,
50 zu regeln bzw. zu steuern, wie dies in größerem Detail unten beschrieben ist. Die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 kann ein Datensignal von einer der Empfängeranordnungen
30,
50 empfangen bzw. erhalten und kann die Datensignale analysieren, um zu bestimmen, welche Art von Transmitter und Regel- bzw. Steuereinrichtung am besten für eine Verwendung mit dem vorliegenden Bahnmaterial geeignet ist. Die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 kann auch die Datensignale analysieren, um die Position der Kante bzw. des Rands der Bahn zu bestimmen, wie dies in größerem Detail in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 und in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist. Die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 umfaßt vorzugsweise einen Mikrocontroller, welcher auf ein Softwareprogramm anspricht, wie dies in größerem Detail in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 und/oder in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist. Jedoch können jegliche geeignete Regel- bzw. Steuereinrichtung, jeder Mikroprozessor oder Prozessor, wie diese für Fachleute bekannt sind, verwendet werden. Auch kann die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 eine oder mehr als eine Komponente sein, da die Funktionalität der Regel- bzw. Steuereinrichtung unter verschiedenen Komponenten in dem System verteilt werden kann.
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Die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 implementiert vorzugsweise Software für ein Regeln bzw. Steuern des Betriebs der Kantendetektoranordnung
10. Ein Abschnitt der Software ist einer Kalibrierung der transmittierenden und empfangenden Elemente gewidmet, wie dies in der Druckschrift
US 2004/0149940 und in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist. In den vorliegenden Ausführungsformen ist bzw. wird ein Software-Algorithmus vorzugsweise in der Detektor-Kalibrierungsroutine aufgenommen bzw. enthalten, welche verwendet wird, um zu bestimmen, welcher Detektor für ein Führen der Bahn zu verwenden ist.
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Dieser Abschnitt der Kalibrierungsroutine involviert bzw. umfaßt vorzugsweise ein zweifaches Berechnen des Opazitätsniveaus des Bahnmaterials, einmal unter Verwendung des optischen Transmitters und Empfängers 20, 30 und einmal unter Verwendung des Ultraschalltransmitters und -empfängers 40, 50. Dies wird durch ein Abtasten eines Transmitter- Empfänger-Paars erzielt, welches vollständig durch die Bahn 80 abgedeckt ist. Die Opazität der Bahn wird umgekehrt bzw. verkehrt proportional zu der Menge an Energie in bezug gesetzt, welche durch sie während der Messung durchtritt. Niedrige Energieniveaus entsprechen einer hohen Opazität (weniger transparent) und hohe Energieniveaus entsprechen einer niedrigen bzw. geringen Opazität (transparenter).
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In der bevorzugten Ausführungsform kann das gemessene Energieniveau für ein gegebenes Transmitter-Empfänger-Paar in eine skalierte Zahl umgewandelt werden, wie beispielsweise von 0–255, wo 0 die geringste Menge an Energie darstellt bzw. repräsentiert und 255 die größte Menge an Energie repräsentiert. (Die Menge an Energie, welche die Zahl 255 repräsentiert, kann berechnet werden, indem eine vollständig unabgeblockte Ablesung der Energiemenge genommen wird, welche durch den optischen und den Ultraschallempfänger empfangen wird.) Die skalierten Zahlen von den optischen und den Ultraschalltransmittern und -empfängern können verglichen werden, um die Auswahl der Transmitter-Empfänger-Art durchzuführen, welche für ein Führen der Bahn verwendet wird. In der bevorzugten Ausführungsform kann die Transmitter-Empfänger-Art, welche die geringste Ablesung erzeugt bzw. generiert hat, für eine weitere Verwendung ausgewählt werden. In einer abgewandelten bzw. alternativen Ausführungsform können die gemessenen Energieniveaus in eine berechnete Opazität umgewandelt bzw. konvertiert werden, wie beispielsweise einen Prozentsatz einer Abdeckung durch ein Dividieren der skalierten Zahl durch 255, Multiplizieren dieser Zahl mit 100 und Subtrahieren der resultierenden Zahl von 100. In einer bevorzugten Ausführungsform werden alle diese Berechnungen durch die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 70 durchgeführt. In einer alternativen Ausführungsform können die rohen bzw. Rohenergieniveaus, welche durch die Empfänger empfangen werden, beim Bestimmen verwendet werden, welche Art von Transmitter-Empfänger für ein Führen der Bahn verwendet wird. In einer weiteren alternativen Ausführungsform können die gemessenen Energieniveaus, die skalierte Zahl und/oder der Opazitätsprozentsatz an der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 70 angezeigt bzw. dargestellt werden.
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In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform erfordert die Kalibrierungsprozedur, daß der Ausrüstungsbetätiger bzw. -betreiber einige ursprüngliche bzw. Ausgangsmessungen durchführt, wobei die Bahn nicht irgendeines der Transmitter-Empfänger-Paare abdeckt, und dann die Bahn 80 bewegt, so daß sie vollständig das erste Transmitter-Empfänger-Paar abdeckt, und dann einen Knopf drückt, um die Opazitätsmessung einzuleiten. In anderen Ausführungsformen könnte dieser zweite Teil dieses Prozesses automatisch auftreten, während das System die Bahn durch ein periodisches Abtasten von zwei Transmitter-Empfänger-Paaren (eines in jedem Transducer) führt, welche vollständig durch die Bahn abgedeckt sind.
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Nach einem Abtasten bzw. Erfassen der abgedeckten optischen und Ultraschallstrahlen vergleicht dann die Kalibrierungsroutine die zwei Opazitätsniveaus, wie dies oben beschrieben ist, und wählt die Art von Transmitter und Empfänger aus, welche die höchste Opazität lieferte. Die gewählte Kombination wird dann für ein Führen der Bahn verwendet (und die andere wird in einen wartenden bzw. Leerlaufzustand gebracht), bis die Kalibrierungsroutine neuerlich eingeleitet wird. In der alternativen, oben beschriebenen Ausführungsform könnten die Opazitätsmessung, der Opazitätsvergleich und die Transmitter/Detektor-Auswahl kontinuierlich auftreten, so daß die optimale Kombination immer für ein Führen der Bahn ausgewählt wird.
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Die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 kommuniziert vorzugsweise mit der optischen Transmitteranordnung
20, der optischen Empfängeranordnung
30, der Ultraschall-Transmitteranordnung
40 und der Ultraschall-Empfängeranordnung
50 mit Hilfe eines digitalen Pulszugs, wie beispielsweise demjenigen, der in
9 der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 gezeigt ist, um die Aktivierung und Deaktivierung der einzelnen optischen/Ultraschallquellen und der individuellen bzw. einzelnen optischen/Ultraschall-Empfänger, als auch die Intensität der Licht-/Ultraschallstrahlen zu regeln bzw. zu steuern, welche durch die optischen/Ultraschallquellen generiert bzw. erzeugt werden. Dies ermöglicht, daß die optischen/Ultraschallquellen sequentiell lediglich eine zu einer Zeit aktiviert werden, so daß die Transmitter-Empfänger-Paare sequentiell abgefragt werden können, um die Position der Kante bzw. des Rands der Bahn zu bestimmen, wie dies in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 und in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist.
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Während einer Betätigung bzw. eines Betriebs ist das Signal, welches durch die ausgewählte Empfängeranordnung
30 oder
50 erzeugt bzw. generiert wird, anzeigend für die Position der Kante der Bahn und wird durch die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 verwendet, um die Position der Kante der Bahn zu bestimmen, wie dies in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 und in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist. Auch wirkt die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
70 vorzugsweise mit einer Bahn-Bewegungseinrichtung
90 zusammen, so daß die Position der Bahn dynamisch geändert oder bewegt werden kann, wie dies erforderlich ist, wie dies in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 und in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist, und wie dies in der Industrie bekannt ist. Einige Beispiele von geeigneten Bahn-Bewegungseinrichtungen sind die AccuGuide-Führungsmechanismen, wie beispielsweise die Steuerrollenanordnungen, die Führungen für eine positive Verschiebung bzw. Verlagerung, und die Verschiebebasis-Führungsanordnungen.
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Wie dies in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 und in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist, kann das System
10 verschiedene Faktoren kompensieren, welche eine Meßgenauigkeit beeinflussen bzw. beeinträchtigen können. Diese Faktoren beinhalten Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit, das Vorhandensein von Gas, Rauch oder teilchenförmigem Material, als auch ein Aufbau bzw. eine Zunahme von Verunreinigungen an äußeren Oberflächen der Transducer und durch Temperatur und Alter induzierte Drift in den optischen/Ultraschallquellen, optischen/Ultraschall-Empfängern, Regel- bzw. Steuerschaltungen und Signale verarbeitenden Schaltungen. Die Kompensationstechnik involviert bzw. bedingt vorzugsweise die Erzeugung und Verwendung eines Kompensations-Licht-/Ultraschallstrahls, wie dies in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 und in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A beschrieben ist. Dies kann unter Verwendung der bestehenden Anordnungen bzw. Baueinheiten
20,
30,
40,
50 durchgeführt werden.
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Die optischen und Ultraschallanordnungen 20, 30, 40, 50 (Transducer) teilen vorzugsweise die gleichen Softwarealgorithmen für ein Auswählen der Transmitter-Empfänger-Paare, ein Erhalten des Empfängersignals und ein Berechnen der Bahnposition. In der bevorzugten Ausführungsform sind die einzigen, geringfügigen Unterschiede in den Softwareroutinen auf niedrigem Niveau, welche die Transducer-Hardware regeln bzw. steuern, um Unterschiede in einer Signalpropagationszeit über den Spalt zwischen Transmitter und Empfänger zu berücksichtigen und Unterschiede in der Methode zu berücksichtigen, welche verwendet wird, um die Amplitude der übertragenen bzw. ausgesandten Signale zu regeln bzw. zu steuern.
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In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform wurden die zwei Kabel mit sechs Leitern, welche üblicherweise verwendet werden würden, um die zwei Paare von Transducern mit der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung zu verbinden bzw. an diese anzuschließen, in ein einziges Kabel kombiniert, welches zwölf Leiter enthält. In anderen Ausführungsformen könnten die vier einzelnen bzw. individuellen Transducer in zwei Dual-Mode-Transducer kombiniert werden (einen optischen/Ultraschall-Transmitter und einen optischen/Ultraschall-Empfänger), welcher ein Kabel mit sechs Leitern verwenden würde, um mit der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung zu koppeln. Die vier individuellen, elektronischen Interfaceschaltungen bzw. -schaltkreise würden in zwei Schaltungen bzw. Schaltkreise zusammengefaßt werden, um eine Redundanz und Kosten zu eliminieren, und jede(r) würde einen zusätzlichen Schaltkreis beinhalten, um der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung zu erlauben, ihren Betriebs- bzw. Betätigungsmodus (optisch oder Ultraschall) auszuwählen.
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Ein Vorteil von Dual-Mode-Transducern ist, daß sie Micro 1000 und Micro 4000 NET Controllern von AccuWeb erlauben würden, jeweils zwei Fusion-Detektoren anstelle von lediglich einem zu regeln bzw. zu steuern. Diese Regel- bzw. Steuereinrichtungen bzw. Controller weisen Vorkehrungen für ein Verbinden mit lediglich zwei Rand- bzw. Kantendetektoren auf. Die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform des Systems (d.h., welche zwei unabhängige Detektoren in einem Gehäuse aufweist) verwendet beide Detektoreingangskanäle, während die kombinierte bzw. zusammengefaßte Version nur einen Detektoreingangskanal verwenden würde.
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Es ist zu verstehen, daß ein weiter Bereich von Änderungen und Modifikationen an den oben beschriebenen Ausführungsformen Fachleuten ersichtlich sein wird und von diesen in Betracht gezogen wird. Diese Änderungen und Modifikationen beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf die verschiedenen Ausführungsformen und Alternativen, welche in der Druckschrift
US 2004/0149940 A1 , in
U.S.-Patent Nr. 5834877 A ,
U.S.-Patent Nr. 5274573 A und
U.S.-Patent Nr. 5072414 A beschrieben sind, welche alle durch Bezugnahme aufgenommen sind. Es ist daher beabsichtigt, daß die vorangehende, detaillierte Beschreibung als illustrativ anstelle als beschränkend erachtet wird und daß zu verstehen ist, daß es die folgenden Ansprüche, beinhaltend alle Äquivalente, sind, für welche beabsichtigt ist, den Geist und Rahmen der Erfindung zu definieren.
