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Anordnung zum Auswerten von mit einer Abtastvorrichtung ermittelten
Fehlersignalen Nachdem in jüngster Zeit empfindliche zeilenweise punktförmig arbeitende
Abtastvorrichtungen hohen Auflösungsvermögens entwickelt worden sind, vornehmlich
für die Ermittlung der Oberflächenbeschaffenheit von Papieren, Folien, Textilien
und Blechen, besteht nicht allein die Aufgabe, festzustellen, ob überhaupt Fehler
vorhanden sind oder nicht, sondern das Ziel ist eine Bewertung der Fehler, sei es
nach der Größe (Ausdehnung), zahlenmäßig oder schwerpunktmäßig. Ob die drei Bewertungen
für sich allein oder gemeinsam die größte oder alleinige Bedeutung haben, hängt
von dem Charakter des zu untersuchenden Stoffes ab und von den Anforderungen, die
der Hersteller oder Verbraucher jeweils stellte, d. h. von der verlangten Güte der
Oberfläche.
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Hierunter kann man, auch bei Vorhandensein von tragbaren Fehlern,
eine gewisse gleichmäßige Qualität verstehen.
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Die numerische Erfassung der Fehler absolut oder pro Flächeneinheit
ist eine bekannte Technik. Bei einer dieser bekannten Einrichtungen zum Bewerten
von Fehlern eines Einzelgegenstandes werden die durch fotoelekrische Abtastung gewonnenen
Fehlerimpulse nach ihrer Amplitude ausgewertet, wozu drei Kanäle vorgesehen sind,
die auf verschieden große Impulsamplituden abgestimmt sind. In den drei Kanälen
ist jeweils ein Zähler vorgesehen, der die Anzahl der in den zugeordneten Kanal
fallenden Fehlerimpulse erfaßt und der bei einer vorgegebenen Zahl von Impulsen
ein Signal zur Aussortierung des abgetasteten Gegenstandes gibt. Die Anordnung ist
dabei so getroffen, daß die vorgegebene Zahl von Fehlerimpulsen, die zur Aussortierung
führen soll, in den einzelnen Kanälen mit der Größe der zu erfassenden Impulsamplitude
abnimmt (USA.-Patentschrift 2 944 667).
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Es ist weiterhin in diesem Zusammenhang bekannt bei der Abtastung
von langgestreckten Gütern wie Materialbahnen bzw. Fäden, jeweils die Fehlerzahl
auf einer vorgegebenen Länge der Bahn bzw. des Fadens zu erfassen. In diesem Falle
wird der Zähler, der die Fehlersignale erfaßt, nach einer bestimmten, der vorgegebenen
Länge entsprechenden Zeit wieder auf den Anfangswert zurückgestellt (französische
Patentschrift 1 143 611).
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Es ist auch bei zeilenweise punktförmig arbeitenden Arbeitsvorrichtungen
eine elektronische Einrichtung zur Fehlerbewertung bekannt, die es erlaubt, eine
Falte bestimmter Lage von einem punktförmigen Fehler zu unterscheiden. Diese Einrichtung
beruht auf dem Prinzip, daß eine Falte, sofern sie sich senkrecht zur Abtastrichtung
des Lichtfleckes erstreckt, von dem Lichtfleck mehrmals erfaßt wird und somit eine
Impulsfolge mit bestimmter Folgefrequenz auslöst. Ein punktförmiger Fleck löst dagegen
im allgemeinen nur einen Impuls aus. Diese unterschiedlichen Auswirkungen können
elektronisch ausgewertet werden, indem von der »Faltenimpulsserie« ein Kondensator
schrittweise aufgeladen wird, der bei Erreichen einer bestimmten Ladungsmenge eine
Anzeigevorrichtung betätigt (USA.-Patentschrift 2 866 376).
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß die zahlenmäßige Erfassung
der Fehler eines Gegenstandes bzw. auf einem vorgegebenen Bereich eines zusammenhängenden
Gutes nicht immer den praktischen Erfordernissen genügt. Es ist nämlich ein erheblicher
Unterschied, ob, ausgehend von einer bestimmten Zahl von Fehlern, diese Fehler auf
der gesamten abzutastenden Fläche gleichmäßig verteilt sind oder ob sie örtlich
angehäuft liegen. In der Mehrzahl der Fälle wird nämlich eine gewisse Anzahl kleinerer
Fehler auf einer Oberfläche zugelassen, diese also noch als »gut« bezeichnet, wenn
die Fehler eine annähernd gleichmäßige Verteilung haben. Nur wenn eine pro Flächeneinheit,
z. B. pro Bogen oder Tafel, an sich tragbare Zahl von Fehlern auf einer kleineren
Fläche konzentriert auftritt, wird man den Gegenstand als »Ausschuß« bezeichnen
und dementsprechend behandeln. Die Problemstellung bei der Auswertung registrierter
Fehler ist also, eine automatische unterschiedliche Bewertung einzuführen, die der
visuellen Entscheidung nahekommt, nämlich:
a) Einzeln auftretende
kleinere Fehler sollen erfaßt werden (»Erhöhte Aufmerksamkeit«), jedoch bald wieder
vergessen sein; b) eine in annähernd gleichmäßiger Verteilung trag bare Anzahl kleinerer
Fehler soll, wenn sie konzentriert in einer kleineren Fläche erscheint, stärker
bewertet werden und ebenfalls zur Aussortierung führen; c) einzeln auftretende Fehler,
auch ein einziger, größerer Ausdehnung, sollen gegenüber a) unterschieden registriert
werden und ein Kommando zum Aussortieren geben.
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Es ist bereits eine Anordnung zum Auswerten der Signale einer Abtastvorrichtung,
die eine zu prüfende Oberfläche zeilenweise punktförmig abtastet, bekannt, bei der
ein Zähler vorgesehen ist, in den die Fehlersignale eingezählt werden und der so
ausgebildet ist, daß nur beim Auftreten einer örtlichen Anhäufung von Fehlstellen
über eine vorgegebene zulässige Anzahl hinaus ein Ausgangsimpuls zum Betätigen von
Sortier- und/oder Anzeigevorrichtungen erzeugt wird (USA.-Patentschrift 2393 631).
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Bei dem Gegenstand der vorstehend genannten USA.-Patentschrift ist
zur Häufigkeitsbewertung ein Kondensator (integrierender Zähler) vorgesehen, der
von den Fehlerimpulsen aufgeladen und über einen Widerstand ständig entladen wird,
so daß nur zeitlich kurz aufeinanderfolgende Fehlerimpulse, d. h. Impulse, die von
örtlich angehäuften Fehlern erzeugt werden, den Kondensator so weit aufladen können,
daß ein Sortiersignal entsteht.
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Beim Gegenstand der Erfindung erfolgt dagegen die Bewertung der Fehlersignale
mit anderen Mitteln.
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Gemäß der Erfindung wird als Zähler ein an sich bekannter bidirektionaler
Zähler verwendet, und es ist ein Impulserzeuger vorgesehen, welcher aus dem Abtastzyklus
Impulse ableitet, die den Zählstand nach einer wählbaren Zahl von Abtastzeilen um
den vorbestimmten Betrag vermindern.
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Bezüglich der Vorteile ist zunächst zu sagen, daß das Zählergebnis
bei der bekannten Anordnung nach der obengenannten USA.-Patentschrift von der Abtastfrequenz
abhängt. Diese nachteilige Wirkung ist bei dem Gegenstand der Erfindung wegen der
andersartigen Rückstellung des Zählers nicht vorhanden.
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Es kommt folgender wesentliche Umstand hinzu.
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Bei der bekannten Anordnung vermögen nur solche Fehler ein Sortiersignal
auszulösen, die in Zeilenrichtung örtlich angehäuft liegen, da nur für eine solche
Fehleranhäufung der zeitliche Abstand der Impulse klein genug ist. Liegen dagegen
die Fehler senkrecht zur Zeilenrichtung angehäuft, so wird kein Sortiersignal gegeben,
weil der zeitliche Abstand der Fehlerimpulse so groß ist und die Entladung des Kondensators
überwiegt.
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Der Gegenstand nach der Erfindung erfaßt dagegen auch die örtliche
Anhäufung der Fehler senkrecht zur Zeilenrichtung. Werden z. B. Bogen abgetastet,
so wird dieser Bogen infolge der periodischen Rückstellung des Zählers quasi in
Streifen aufgeteilt und es wird jeweils geprüft, ob die Zahl der Fehler in diesem
Streifen über einer zulässigen Anzahl liegt.
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Gegenüber einer bekannten Auswertung, die die Zahl der Fehler auf
dem ganzen Bogen zugrundelegt, ist die erfindungsgemäße Prüfung in Streifen bereits
in vorteilhafter Weise eine schwerpunktsmäßige Bewertung. Gegenüber der Anordnung
nach der ob engenannten USA.-Patentschrift ist sie dabei mit Vorteil
nicht an eine
Bewertung in einer Abtastzeile gebunden, sondern vermag auch eine Schwerpunktsbewertung
über mehrere Abtastzeilen (1 Streifen) durchzuführen.
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Man kann die Verminderung des Zählstandes so durchführen, daß nach
jeder Abtastzeile der Zähler um eine Ziffer zurückgestellt wird. Es ist auch denkbar,
die Rückstellung um eine bestimmte Ziffer nach jeder zweiten, dritten usw. fehlerfreien
Zeile vorzunehmen, wodurch dann der Rückstellvorgang natürlich langsamer erfolgt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Zähler ein
Signalpaß vorgeschaltet, der in an sich bekannter Weise nur Signale durchläßt, deren
Dauer unter einem vorgegebenen Wert liegt, und diesem ist ein weiterer Signalpaß
parallel geschaltet, der Signale mit einer über diesem vorgegebenen Wert liegenden
Dauer der Sortier- und/oder Anzeigevorrichtung zuführt.
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Durch die Maßnahme wird mit Vorteil erreicht, daß entsprechend den
eingangs erwähnten Forderungen a) und) nur die kurzzeitigen Fehlerimpulse, d. h.
die von kleinen Fehlern herrührenden Impulse, einer Häufigkeitsbewertung unterworfen
werden, während die Fehlerimpulse längerer Dauer, d. h. die von ausgedehnten Fehlern
herrührenden Impulse entsprechend der Forderung c) unmittelbar ein Sortiersignal
auslösen.
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Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung.
Die gezeichneten Kriterien »langsamer Kanal«, erzielt durch den Signalpaß 2, und
»schneller Kanal«, erzielt durch den Signalpaß 4, unterscheiden in an sich bekannter
Weise die von einer optisch elektronischen Abtastvorrichtung 1 kommenden Fehlersignale
nach ihrer Dauer.
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Die Bezeichnung »langsamer Kanal« 2 bedeutet einen Verstärker mit
Selektionsmitteln, die seine Frequenz nach oben begrenzen. Er sperrt demzufolge
sehr kurze Fehlersignale, die gleichbedeutend sind mit einer hohen Frequenz. Er
läßt jedoch Fehlersignale, die eine räumlich und zeitlich größere Ausdehnung besitzen,
passieren. Diese Signale gelangen auf ein ODER-Glied 3 und von dort als Sortiersignal,
z.B. auf eine Weiche.
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Der »schnelle Kanal« 4 läßt dagegen langsame Signale, wie zuletzt
beschrieben, nicht passieren. Seine obere Grenzfrequenz kann beliebig sein. Aus
Gründen der Störbefreiung wird der »schnelle Kanal« 4 jedoch zweckmäßig als Bandpaß
ausgebildet. Die ihn passierenden sehr kurzen Fehlersignale, die z. B. von kleinen
Punkten und Falten hervorgerufen werden, gelangen auf einen Ringzähler 5. Im Ringzähler
S werden die anfallenden Fehler aufsummiert, jedoch in der Weise, daß über einen
Impulserzeuger 6 mit jeder Zeilenabtastung eine Rückstellung um eine Ziffer erfolgt.
Auf diese Weise erfahren Fehler, die mit größerer Häufigkeit auftreten, eine stärkere
Bewertung als Fehler, die nur gelegentlich auftauchen. Die Anzahl von auftretenden
Fehler pro Streifenbreite des zu untersuchenden Papiers, bei welcher ein Sortiersignal
gegeben werden soll, kann an der Voreinstellung7 des Zählers 5 bewirkt werden. Die
den Ringzähler verlassenden Sortiersignale gelangen ebenfalls auf das ODER-Glied
3 und gehen von dort z. B. zu einer Weiche. Das Gerät 8 dient zur Vorwahl-Einstellung.
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Dieses Gerät, das den Stand des Zählers laufend erfaßt, wird auf
die Zahl, bei der die Auslösung erfolgen
soll, unmittelbar eingestellt;
der Zähler beginnt dabei von »Null« an zu zählen. Durch die Voreinstellmittel 7
dagegen wird der Zähler am Anfang, auf die Komplementärzahl bezogen, auf die Zählerkapazität
Z eingestellt also z. B. bei 7 = 20 und 8 zugelassenen Impulsen auf 12. Er gibt
bei Erreichen seiner Zählkapazität das Sortiersignal ab.