DE1270658B

DE1270658B - Method for controlling a device for automatically following the edge of a silhouette-like pattern

Info

Publication number: DE1270658B
Application number: DE19621270658
Authority: DE
Inventors: Derek Harry Redman
Original assignee: Stewart Warner Corp
Current assignee: Stewart Warner Corp
Priority date: 1961-02-27
Filing date: 1962-02-26
Publication date: 1968-06-20

Description

Verfahren zum Steuern einer Einrichtung zum selbsttätigen Nachfolgen der Kante eines silhouettenariigen Musters Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen, die dem Umriß eines Musters selbsttätig nachfolgen, um beispielsweise ein Werkzeug zum Schneiden eines Arbeitsstückes entsprechend dem Verlauf des Musterumrisses zu führen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Steuerung einer solchen Nachfolgeeinrichtung durch Abtasten des Umrisses des Musters mittels einer Photozelle.Method for controlling a device for automatic following the edge of a silhouetted pattern The invention relates to devices which automatically follow the outline of a pattern, for example a tool to cut a work piece according to the course of the pattern outline to lead. In particular, the invention relates to the control of such Follow-up setup by scanning the outline of the pattern with a photocell.

Es stellt einen grundsätzlichen Unterschied dar, ob zur Steuerung der Nachfolgeeinrichtung von der Photozelle eine einfache Linie oder die Kante eines silhouettenartigen Musters, d. h. die Grenze zwischen zwei kontrastierenden Flächen abgetastet wird, und daher sind bekannte Einrichtungen, bei denen mittels einer Photozelle eine Linie abgetastet wird, für die Abtastung der Kante eines silhouettenartigen Musters nicht verwendbar, weil in beiden Fällen verschiedenartige Probleme zu lösen sind.It makes a fundamental difference whether to control the follow-up device from the photocell a simple line or the edge of a silhouette-like pattern, d. H. the border between two contrasting surfaces is scanned, and therefore known devices in which by means of a Photocell a line is scanned, for scanning the edge of a silhouette Pattern cannot be used because different problems have to be solved in both cases are.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Einrichtung zum selbsttätigen Nachfolgen der Kante eines silhouettenartigen Musters, bei welchem die Musterkante mittels einer Photozelle abgetastet wird und die bei Abweichungen der Musterkante von der Abtastmitte auftretenden elektrischen Ausgangssignale der Photozelle zur ,Steuerung einer Antriebsvorrichtung verwendet werden, welche die Photozelle mit der Musterkante wieder in Ausrichtung bringt.The invention relates to a method for controlling a device for automatically following the edge of a silhouette-like pattern, in which the pattern edge is scanned by means of a photocell and that in the event of deviations the pattern edge occurring from the scanning center electrical output signals of the Photocell can be used to control a drive device, which the Bring the photocell back into alignment with the sample edge.

Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt (britische Patentschrift 759 868); bei dem mittels der Photozelle ein auf einer Kreisbahn umlaufender Lichtfleck abgetastet wird, so daß die Photozelle bei jedem Umlauf des Lichtflecks zwei Impulse erzeugt, nämlich jeweils einen Impuls, wenn der Lichtfleck die Kante des silhouettenartigen Musters kreuzt. Diese Photozellenimpulse werden in Rechteckimpulse umgewandelt, und es werden den Vorderflanken dieser Rechteckimpulse entsprechende Spitzenimpulse erzeugt, zwischen denen das Zeitintervall mittels eines Computers gemessen wird, welcher die Impulse in Steuersignale umformt.A process of this type is known (British patent 759 868); in which, by means of the photocell, a light spot circulating on a circular path is scanned, so that the photocell two pulses with each revolution of the light spot generated, namely a pulse each time the light spot the edge of the silhouette-like Pattern crosses. These photocell pulses are converted into square-wave pulses, and peak pulses corresponding to the leading edges of these square-wave pulses become generated, between which the time interval is measured by means of a computer, which converts the impulses into control signals.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren der obengenannten Art zu schaffen, welches sich von dem bekannten Verfahren durch außerordentliche Einfachheit und Zuverlässigkeit unterscheidet.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned above create, which differs from the known method through extraordinary simplicity and reliability is different.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Bild eines Teiles der Kante des silhouettenartigen Musters mittels der Photozelle derart zyklisch abgetastet wird, daß am Ausgang der Photozelle ein Wechselsignal mit einer Grundfrequenzkomponente erhalten wird, deren Amplitude sich proportional mit dem Abstand des Bildes des abgetasteten Kantenteiles von der Abtastmitte ändert, und daß zu diesem Ausgangswechselsignal der Photozelle ein Bezugswechselsignal gleicher Frequenz, aber entgegengesetzter Phase, dessen Amplitude konstant, aber wesentlich kleiner als die maximal auftretende Amplitude des von der Photozelle erzeugten Wechselsignals und vorzugsweise halb so groß wie diese Amplitude ist, hinzuaddiert wird, um ein zum Steuern der Photozellenantriebsvorrichtung verwendbares Summensignal zu erzeugen, dessen Amplitude das Ausmaß und dessen Phase die Richtung der Abweichung des Bildes des abgetasteten Kantenteiles des silhouettenartigen Musters von der Abtastmitte anzeigt.The method according to the invention is characterized in that the image of part of the edge of the silhouette-like pattern by means of the photocell is scanned cyclically in such a way that an alternating signal at the output of the photocell with a fundamental frequency component whose amplitude is proportional changes with the distance of the image of the scanned edge part from the scanning center, and that to this output change signal of the photocell a reference change signal is the same Frequency but opposite phase, its amplitude constant but substantial smaller than the maximum occurring amplitude of the alternating signal generated by the photocell and preferably half as large as this amplitude is added to a to generate a sum signal which can be used to control the photocell drive device, its amplitude the extent and its phase the direction of the deviation of the image of the scanned edge part of the silhouette-like pattern from the scanning center indicates.

Nach einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird die zyklische Abtastung des Bildes des Kantenteiles des silhouettenartigen Musters mittels der Photozelle dadurch bewirkt, daß das Muster in der Zone, welche den abzutastenden Teil der Musterkante enthält, mit pulsierendem Licht beleuchtet wird.According to a particular embodiment of the method of the invention becomes cyclic scanning of the image of the edge part of the silhouette-like Pattern by means of the photocell causes the pattern in the zone, which contains the part of the pattern edge to be scanned, illuminated with pulsating light will.

Nach einer anderen Ausführungsform wird die zyklische Abtastung des Bildes des Kantenteiles des silhouettenartigen Musters mittels der Photozelle dadurch bewirkt, daß mit Hilfe eines der Photozelle zugeordneten lichtundurchlässigen schwingenden Schirms das Bild des Kantenteils periodisch abgedeckt wird.According to another embodiment, the cyclic scanning of the Image of the edge part of the silhouette-like pattern by means of the Photocell causes that with the help of one of the photocell associated opaque vibrating screen, the image of the edge part is periodically covered.

Bei der zuletzt genannten Ausführungsform kann die durch den schwingenden Schirm hervorgerufene natürliche Versetzung des Bildes des Kantenteiles mit Bezug auf die Abtastmitte mittels einer zusätzlichen Einrichtung ausgeglichen werden.In the last-mentioned embodiment, the vibrating by the Screen-induced natural displacement of the image of the edge part with reference be compensated for on the scanning center by means of an additional device.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained in more detail.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Abtastvorrichtung und zeigt die Stellungen des Bildes der Kante des Musters mit Bezug auf das Schwingungszentrum der Blende, wobei die F i g. 1 a bis .1 d jeweils verschiedene Stellungen der Vorrichtung mit Bezug auf das Bild wiedergeben und __ F i g. 1 e eine graphische Darstellung,der normalisierten Amplitude des Photozellenausganges in Abhängigkeit von den besonderen Stellungen des Bildes der Musterkante, mit Bezug auf das .Schwingungszentrum ist; F i g. 2a bis 2 d sind graphische Darstellungen der Spannungswellenformen des Photozellenausgangssignals für jede der den F i g. 1 a bis 1 d entsprechenden Bildstellungen; F i g. 3 ist ein Schema des elektrischen Stromkreises für eine Ausführungsform der Erfindung; F i g. 4 ist eine schematische Darstellung einer Abtastvorrichtung für eine andere Ausführungsform, der Erfindung und zeigt die bezüglichen Stellungen des Bildes der Musterkante mit Bezug auf die Mitte der lichtempfindlichen Zone, wobei die F i g. 4 a bis 4 c jeweils verschiedene Stellungen der Vorrichtung mit Bezug, auf das Bild wiedergeben und _ F i g. 4 d eine graphische Darstellung der normalisierten Amplitude des _ Photozellenäusganges in Abhängigkeit von den besonderen Stellungen des Bildes der Musterkante mit Bezug auf die Mitte der lichtempfindlichen Zone ist; F i g. 5 a bis 5 c sind graphische Darstellungen der Spannungswellenformen des Photozellenausgangssignals für jede der den F i g. 4 a bis 4 c entsprechenden Bildstellungen; F i g. 6 ist ein Schema des elektrischen Stromkreises für die zweite Ausführungsform der Erfindung.F i g. 1 is a schematic representation of a scanning device and shows the positions of the image of the edge of the pattern with respect to the center of vibration the aperture, the F i g. 1 a to .1 d each have different positions of the device with reference to the image and __ F i g. 1 e is a graph showing the normalized amplitude of the photocell output depending on the particular Positions of the image of the pattern edge, with respect to the .Schwingungszentrum is; F i g. 2a through 2d are graphs showing the voltage waveforms of the photocell output for each of the F i g. 1 a to 1 d corresponding image positions; F i g. 3 is a schematic of the electrical circuit for an embodiment of the invention; F i g. Figure 4 is a schematic representation of one scanning device for another Embodiment, of the invention and shows the related positions of the image of Pattern edge with respect to the center of the photosensitive zone, the FIG. 4 a to 4 c each different positions of the device with respect to the picture play back and _ F i g. 4d is a graph of the normalized amplitude the _ photocell output depending on the particular position of the picture is the pattern edge with respect to the center of the photosensitive zone; F i g. 5 a to 5 c are graphs showing the voltage waveforms of the photocell output for each of the F i g. 4 a to 4 c corresponding image positions; F i g. 6 is Figure 3 is an electrical circuit diagram for the second embodiment of the invention.

Bevor die nähere Beschreibung der ersten Ausführungsforin der Erfindung erfolgt, soll eine allgemeine Erläuterung der ihr - zugrunde liegenden Arbeitsprinzipien mit Bezug auf die F i g.1 und 2 gegeben werden. Die Abtastvorrichtung enthält eine Photozelle 10 (F i g.1) mit einer lichtempfindlichen Zone 12, die auf ein -Bild -eines Teiles der Kante eines silhouettenartigen Musters 14 projiziere wird. Ein undurchlässiger Schirm 16 ist zwischen der lichtempfindlichen Zone 12 und dem Muster angeordnet, und dieser Schirm wird veranlaßt, längs einer Linie zu schwingen, die allgemein quer zu der Vor- und Rückbewegungsachse 18 der- Abtastvorrichtung verläuft. Die in F i g.1 a mit 16 a und 16 b -bezeichneten Stellungen deuten die Grenzen der Verschiebung des undurchlässigen .Schirmes 16 an, wenn er um eine Abtastmitte schwingt. Bei der hier - in bezug auf F i-g. -1 und 2 gemachten Erläuterung ist angenommen, daß die Abtastmitte mit der Achse 18 zusammenfällt, jedoch ist es bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erforderlich, daß die Abtastmitte um einen vorbestimmten Abstand versetzt ist, damit die Abtastvorrichtung dem Muster genau folgen kann, wie es später noch beschrieben wird.Before the first embodiment of the invention is described in more detail, a general explanation of the operating principles on which it is based should be given with reference to FIGS. 1 and 2. The scanning device includes a photocell 10 ( FIG. 1) with a photosensitive zone 12 which is projected onto an image of part of the edge of a silhouette-like pattern 14. An opaque screen 16 is positioned between the photosensitive zone 12 and the pattern, and this screen is caused to oscillate along a line generally transverse to the axis of travel 18 of the scanner. The positions denoted in FIG. 1 a with 16 a and 16 b indicate the limits of the displacement of the impermeable screen 16 when it swings around a scanning center. In the case of the one here - with reference to Fig. 1 and 2, it is assumed that the scanning center coincides with the axis 18, but the device according to the first embodiment requires that the scanning center be offset by a predetermined distance so that the scanning device can follow the pattern exactly as it will be described later.

Wenn die Kante des Musters 14 innerhalb der Bewegungsgrenzen des undurchlässigen Schirms 16 projiziert wird, entsteht eine Fluktuation in der Intensität des auf die lichtempfindliche Zone 12 auftreffenden Lichtes jedesmal, wenn der Schirm 16 das Bild des Kantenteiles kreuzt. Die Fluktuationen in der Lichtintensität rufen in bekannter Weise fluktuierende Änderungen in der Stromleitfähigkeit der Photozelle -10 hervor. Wenn z. B. die Photozelle aus einem Halbleiter mit lichtelektrischem Widerstand besteht, ändert sich der Widerstand der Zelle umgekehrt mit der Intensität des auftreffenden Lichtes. Wenn der undurchlässige Schirm den Kantenteil 14 in der Richtung gegen seine linke Grenzstellung 16 a (F i g.1) kreuzt, steigt die Intensität des auf die empfindliche Zone 12 auftreffenden. Lichtes und bewirkt, daß der Widerstand der Photozelle 10 verkleinert wird. Umgekehrt wird, wenn der Schirm den Kantenteil in der Richtung gegen seine rechte Grenzstellung 16 b kreuzt, der Widerstand der Photozelle infolge der Verminderung der Intensität des auf sie auftreffenden Lichtes vergrößert.If the edge of the pattern 14 is projected within the limits of movement of the opaque screen 16, there will be a fluctuation in the intensity of the light incident on the photosensitive zone 12 each time the screen 16 crosses the image of the edge portion. The fluctuations in the light intensity cause fluctuating changes in the conductivity of the photocell -10 in a known manner. If z. B. the photocell consists of a semiconductor with photoelectric resistance, the resistance of the cell changes inversely with the intensity of the incident light. When the impermeable screen crosses the edge part 14 in the direction towards its left limit position 16 a (FIG. 1), the intensity of the incident on the sensitive zone 12 increases. Light and causes the resistance of the photocell 10 is reduced. Conversely, when the screen crosses the edge portion in the direction toward its right limit position 16 b, the resistance of the photocell increases the light incident on it due to the reduction of the intensity.

Wenn der undurchlässige Schirm 16 mit einer vorbestimmten Frequenz zum Schwingen gebracht wird, z. B. mittels eines Motors, der aus einem normalen 60-1U-Netz gespeist wird, hat das elektrische Signal am Ausgang der Photozelle 10 eine 60-Hz-Komponente, deren Größe anzeigt, um welche Strecke sich das Bild des Musters 14 "von der Abtastmitte des Schirmes 16 wegbewegt hat. Die in den F i g. 2 a bis 2d in ausgezogenen Linien dargestellten Wellenformen 22 a bis 22 d zeigen die Spannungsschwankungen am Photozellenausgang bei der Grundfrequenz des schwingenden .Schirmes 16. Jede der F i g. 2 a bis 2 d entspricht einer besonderen Stellung des Kantenteiles des Musters 14 mit Bezug auf die Abtastmitte, entsprechend den F i g. 1 a bis 1 d.When the opaque screen 16 is vibrated at a predetermined frequency, e.g. B. by means of a motor, which is fed from a normal 60-1U network, the electrical signal at the output of the photocell 10 has a 60 Hz component, the size of which indicates the distance the image of the pattern 14 "from the scanning center of the screen has moved sixteenth the g in the F i. 2a to 2d shown in solid line waveforms 22 a to 22 d, the voltage fluctuations show the photocell output at the fundamental frequency of the vibrating .Schirmes 16. Each of the F i g. 2 a 1 to 2 d corresponds to a particular position of the edge part of the pattern 14 with respect to the scanning center, corresponding to FIGS. 1 a to 1 d.

Die Wellenformen gemäß den F i g. 2 a bis 2 d setzen eine Verbindung der Photozelle 10 mit einem elektrischen Stromkreis voraus, wie er in F i g. 3 gezeigt ist und in dem die Photozelle 10 in Reihe mit einem Widerstand 24 an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Die Ausgangsspannungswellenform wird an der Verbindungsstelle 27 abgenommen: Es gibt selbstverständlich viele Möglichkeiten für den Anschluß der Photozelle, und die in F i g. 3 dargestellte ist eine von denjenigen, die für die besondere Ausführungsform geeignet sind, die nachstehend beschrieben wird. -Die Ausgangswellenform 22 b- in F i g. 2 b entspricht dem in F i g.1 b wiedergegebenen Zustand, wo die Kante des Musters 14 mit der Abtastmitte zusammenfällt, und an diesem Punkt hat sie eine maximale Amplitude. Die F i g. 2 a und 2 c zeigen Wellenformen, die sehr kleine Amplituden haben und den F i g. 1 a und 1 c entsprechen, wo das Bild des Kantenteiles des Musters 14 - jeweils in Stellungen projiziert ist, die nahezu den äußersten Grenzen entsprechen, an denen ein fluktuierendes Ausgangssignal erwartet werden kann.The waveforms shown in FIGS. 2 a to 2 d establish a connection the photocell 10 with an electrical circuit ahead, as shown in FIG. 3 shown is and in which the photocell 10 in series with a resistor 24 to the negative Pole of a DC voltage source is connected. The output voltage waveform is picked up at junction 27: There are of course many options for the connection of the photocell, and in F i g. 3 is one of those which are suitable for the particular embodiment described below will. -The output waveform 22b- in FIG. 2 b corresponds to that reproduced in FIG. 1 b State where the edge of the pattern 14 coincides with the scanning center, and at this Point it has a maximum amplitude. The F i g. 2 a and 2 c show waveforms, which have very small amplitudes and the F i g. 1 a and 1 c correspond where the Image of the edge part of the pattern 14 - each projected in positions that almost correspond to the extreme limits at which a fluctuating output signal can be expected.

F i g. 1 e ist eine graphische Darstellung dei Amplitude des am- Photozellenausgang erzeugter Signals in Abhängigkeit von der Lage des Bildes de: Kantenteiles des Musters 14. Die in den F i g. 1 a bis 1 d gezeigten Lagen sind auf die Abszisse der graphischen Darstellung von F i g. 1 e projiziert. F i g. 1 e zeigt, daß für die in F i g. 1 b dargestellte Lage die Amplitude ein Maximum hat und daß die Amplitude sich dem Wert Null nähert, wenn das Bild sich über die in den F i g. 1 a und 1 c wiedergegebenen Lagen hinaus gegen die Grenzlagen bewegt. F i g. 1 d zeigt eine Lage des Bildes, bei der die Amplitude des erzeugten Signals annähernd halb so groß ist wie die maximale Amplitude, die bei dem in F i g. 1 b gezeigten Zustand auftritt. Die Bedeutung dieses Zustandes und der schraffierten Teile in der graphischen Darstellung gemäß F i g. 1 e gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.F i g. Figure 1e is a graph of the amplitude of the am photocell output generated signal depending on the position of the image de: Edge part of the pattern 14. The in the F i g. 1 a to 1 d positions shown are on the abscissa the graph of FIG. 1 e projected. F i g. 1 e shows that for the in F i g. 1 b position shown the amplitude has a maximum and that the amplitude approaches zero as the image moves across the lines shown in FIGS. 1 a and 1 c reproduced positions moved out against the boundary positions. F i g. 1 d shows a Location of the image at which the amplitude of the generated signal is approximately half as large is like the maximum amplitude that occurs in the case of the FIG. 1 b occurs. The meaning of this state and the hatched parts in the graphic representation according to FIG. 1 e emerge from the following description.

Die Wellenformen 22 a und 22 c, die den Lagen des Kantenteiles entsprechen, wenn dieser um den gleichen Betrag nach jeder Seite der Abtastmitte verschoben ist, sind in Amplitude und Phase identisch. Die Amplitude des aus der Photozelle austretenden Signals ist daher kennzeichnend für den Abstand des Kantenteiles von der Abtastmitte, jedoch liefert sie keine Anzeige für die Orientierung des Kantenteiles auf der einen oder der anderen Sexte der Abtastmitte. Das aus der Photozelle austretende Signal ist daher, wenn überhaupt, in dieser Form nur von geringem Nutzen.The waveforms 22 a and 22 c, which correspond to the positions of the edge part, if this is shifted by the same amount to each side of the scanning center, are identical in amplitude and phase. The amplitude of the emerging from the photocell The signal is therefore indicative of the distance between the edge part and the center of the scan, however, it does not provide any indication of the orientation of the edge portion on the one hand or the other sixth of the scanning center. The signal emerging from the photocell is of little, if any, use in this form.

Es wurde jedoch gefunden, daß das Photozellenausgangssignal so modifiziert werden kann, daß es eine Information hinsichtlich des Abstandes und der Richtung der Versetzung des Bildes von einer Bezugslage enthält, so daß es ein Servoantriebssystem steuern kann, um die Abtastvorrichtung in einer gewünschten Stellung mit Bezug auf das Bild zu halten. Dies kann durch Mischen der Grundkomponente 22 des aus der Photozelle austretenden Signals mit einem Bezugssignal 26 erreicht werden. Das Bezugssignal steht zu der erzeugten Grundkomponente 22 in entgegengesetzter Phase und hat eine Amplitude, die wesentlich kleiner als die maximale Amplitude des erzeugten Signals ist. Es wird daran erinnert, daß das Maximum auftritt, wenn das Bild sich in der in F i g. 1 b gezeigten Lage befindet, die mit der Abtastmitte zusammenfällt. Das Bezugssignal, das in den F i g. 2 a bis 2 d durch die gestrichelten Linien 26 a bzw. 26 b, 26 c, 26 d dargestellt ist, hat eine konstante Amplitude, und es kann irgendeinen Wert haben, der wesentlich kleiner als der maximale Wert des erzeugten Signals der in F i g. 2 b bei 22 b wiedergegeben ist.It has been found, however, that the photocell output can be modified to include information regarding the distance and direction of displacement of the image from a reference location so that it can control a servo drive system to move the scanner in a desired position with respect to FIG to hold the picture. This can be achieved by mixing the basic component 22 of the signal emerging from the photocell with a reference signal 26 . The reference signal is in the opposite phase to the generated fundamental component 22 and has an amplitude which is significantly smaller than the maximum amplitude of the generated signal. Recall that the maximum occurs when the image is in the position shown in FIG. 1 b is the position shown, which coincides with the scanning center. The reference signal shown in FIGS. 2 a to 2 d is represented by the dashed lines 26 a and 26 b, 26 c, 26 d , respectively, has a constant amplitude, and it can have any value which is substantially smaller than the maximum value of the generated signal of the in F i G. 2 b is reproduced at 22 b.

Ein angelegtes Signal 26, dessen Amplitude annähernd halb so groß wie die maximale Amplitude des erzeugten Signals 22 b ist, ist hier gewählt worden, um im wesentlichen den linearen Teil der Kurve gemäß F i g. 1 e auszunutzen. Es ist verständlich, daß sowohl eine größere als auch eine kleinere Amplitude verwendet werden kann, vorausgesetzt, daß sie wesentlich größer als die Nullamplitude und wesentlich kleiner als die maximale Amplitude ist. Die Addition des erzeugten Signals 22 und des angelegten Signals 26 ergibt ein Summensignal, wie es in den F i g. 2 a bis 2 c durch die strichpunktierten Linien 28 a bzw. 28 b, 28 c dargestellt ist. Da das Bezugssignal 26 und das erzeugte Signal 22 für den in F i g.1 d wiedergegebenen Zustand beide eine Amplitude haben, die gleich der Hälfte der maximalen Amplitude 22 b des erzeugten Signals ist, und diese Signale entgegengesetzte Phasen haben, ist das Summensignal, wenn der Kantenteil sich in der Lage gemäß F i g. 1 d befindet, gleich Null. Dieser Punkt ist in F i g. 1 e bei 29 dargestellt. Natürlich ist noch eine andere Lage, die dem Punkt 29 a in F i g. 1 e entspricht, die aber für diese Betrachtung keine Bedeutung hat.An applied signal 26, the amplitude of which is approximately half as large how the maximum amplitude of the generated signal 22 b is has been chosen here, by essentially the linear part of the curve according to FIG. 1 e. It it will be understood that both a larger and a smaller amplitude are used can be, provided that they are significantly larger than the zero amplitude and is much smaller than the maximum amplitude. The addition of the generated signal 22 and the applied signal 26 results in a sum signal as shown in FIGS. 2 a to 2 c is shown by the dash-dotted lines 28 a and 28 b, 28 c. Since the reference signal 26 and the generated signal 22 for the one shown in FIG State both have an amplitude equal to half the maximum amplitude 22 b of the generated signal, and these signals have opposite phases, is the sum signal when the edge part is in the position according to FIG. 1 d is located, equals zero. This point is in FIG. 1 e shown at 29. Of course is still another situation that corresponds to point 29 a in FIG. 1 e corresponds, but for this Contemplation has no meaning.

Wenn das Bild des Kantenteiles sich links von der Nullage 29, z. B. in der in F i g. 1 a gezeigten Lage befindet, ist die Resultierende 28 a in entgegengesetzter Phase zu dem erzeugten Signal 22 a. Wenn jedoch das Bild des Kantenteiles sich zwischen den beiden Nulllagen 29 und 29 a, z. B. in der in F i g. 1 b dargestellten Lage befindet, ist die Phase der Resultierenden 28 b dieselbe wie die des erzeugten Signals 22 a, aber entgegengesetzt zu der Phase der Resultierenden 28 a. Das aus der Photozelle austretende Signal kann daher an einen auf Phase und Amplitude ansprechenden Motor angelegt werden, um die Abtastvorrichtung gemäß der Gestalt des Musters zu steuern. Der Steuermotor kann so ausgebildet sein, daß er den Fühler entsprechend der Phase des an ihn angelegten resultierenden Signals antreibt. Solange die Vorrichtung links von der dem Punkt 29 a der F i g. 1 e entsprechenden Stellung bleibt, kann sie durch das resultierende Signal richtig eingestellt werden. Jenseits des Punktes 29 a wird jedoch die Vorrichtung instabil, und sie arbeitet nicht richtig.If the image of the edge part is to the left of the zero position 29, e.g. B. in the in F i g. 1 a is the position shown, the resultant 28 a is in opposite Phase to the generated signal 22 a. However, when the image of the edge part is between the two zero positions 29 and 29 a, z. B. in the in F i g. 1 b position shown is located, the phase of the resultant 28 b is the same as that of the generated signal 22 a, but opposite to the phase of the resultant 28 a. That from the photocell The emerging signal can therefore be sent to a motor that is responsive to phase and amplitude can be applied to control the scanning device in accordance with the shape of the pattern. The control motor can be designed so that it controls the sensor according to the phase of the resulting signal applied to it. As long as the device is on the left from the point 29 a of FIG. 1 e remains in the corresponding position, it can go through the resulting signal must be properly adjusted. Beyond point 29 a is however, the device is unstable and does not work properly.

Aus F i g. 1 d ist zu ersehen, daß eine Versetzung zwischen der Abtastmitte des undurchsichtigen Schirmes 16 und dem Kantenteil des Musters 14 vorhanden ist. Die Versetzung ist eine natürliche Erscheinung der Abtastvorrichtung bei der ersten Ausführungsform der Erfindung, hervorgerufen durch die mechanische Art des Abtastens, bei der ein Signal mit maximaler Amplitude in natürlicher Weise entsteht, wenn die Kante des Musters 14 mit der Abtastmitte zusammenfällt. Bei der zweiten Ausführungsform ist ein Abtastsystem vorgesehen, bei dem die natürliche Versetzung nicht auftritt, weil das Maximum des Signals erscheint, wenn der Kantenteil in extremem Ausmaß von der Abtastmitte weg verschoben ist.From Fig. 1 d it can be seen that an offset between the scanning center of the opaque screen 16 and the edge portion of the pattern 14 is present. The offset is a natural phenomenon of the scanning device in the first Embodiment of the invention, caused by the mechanical type of scanning, in which a signal with maximum amplitude arises naturally when the Edge of the pattern 14 coincides with the scanning center. In the second embodiment a scanning system is provided in which the natural displacement does not occur, because the maximum of the signal appears when the edge part is to the extreme extent of the scanning center is shifted away.

Die natürliche Verschiebung würde bewirken, daß die Vorrichtung dem Muster so folgt, daß ihre Achse 18 von der Kante des Musters um einen vorbestimmten Betrag versetzt ist, der gleich dem Abstand ist, der durch die Hälfte der Maximalamplitude des erzeugten .Signals 22 b dargestellt ist. Die Versetzung kann, wenn erwünscht, leicht dadurch ausgeglichen werden, daß die Abtastmitte um einen Betrag, welcher gleich der natürlichen Versetzung ist, nach rechts, wie in F i g. 1 d gesehen, verschoben wird. Dies kann auf eine der nachstehend beschriebenen Weisen geschehen.The natural displacement would cause the device to the Pattern follows so that its axis 18 from the edge of the pattern by a predetermined Offset amount equal to the distance divided by half the maximum amplitude of the generated .Signals 22 b is shown. The transfer can, if desired, can easily be compensated by the fact that the scanning center by an amount which is equal to the natural displacement, to the right, as in FIG. 1 d seen, postponed will. This can be done in one of the ways described below.

Die vorstehende Erläuterung ist auf die Konfiguration gemäß F i g. 1 gerichtet, in welcher die dunkle Zone des Musters links und die helle Zone rechts mit Bezug auf die Richtung der Bewegung der Abtastvorrichtung liegt, die aufwärts verläuft, wie dies durch den Pfeil an der Achse 18 angedeutet ist. Um die Vorrichtung längs eines Musters zu führen, in dem die dunklen und hellen Zonen umgekehrt liegen, rnuß auch die Phase des Bezugssignals umgekehrt werden, weil die Polarität des erzeugten Signals mit dieser Orientierung umgekehrt wird. Die Richtung der natürlichen Versetzung wird ebenfalls umgekehrt, wenn das Muster umgekehrt wird, und deswegen müssen Vorkehrungen getroffen werden, um die Abtastmitte wahlweise auf der einen oder der anderen Seite der Achse 18 anzuordnen, je nach der Orientierung des Musters.The above explanation applies to the configuration shown in FIG. 1, in which the dark zone of the pattern on the left and the light zone on the right with respect to the direction of movement of the scanning device, which is upward runs, as indicated by the arrow on the axis 18. To the device to guide along a pattern in which the dark and light zones are reversed, The phase of the reference signal must also be reversed because of the polarity of the generated Signal is reversed with this orientation. The direction of the natural displacement will also be reversed when the pattern is reversed and therefore precautions must be taken be taken to the scanning center either on one side or the other the To arrange axis 18, depending on the orientation of the pattern.

Es ist bereits oben erwähnt worden, daß die Prinzipien der Erfindung auch auf andere Arten von Abtastvorrichtungen als den eingangs genannten anwendbar sind. In den USA.-Patentschriften 2 933 612 und 2 499178 sind andere Arten von Abtastvorrichtungen aufgezeigt, auf welche die Erfindung anwendbar ist. Die erstgenannte USA.-Patentschrift 2 933 612 offenbart eine Abtastvorrichtung, bei der eine Photozelle, die eine lichtempfindliche Zone besitzt, welche in einer Richtung entsprechend derjenigen des undurchlässigen Schirmes 16 gemäß F i g.1 angeordnet ist, quer zu der Kante des Umrißmusters in Schwingung versetzt wird. F i g. 1 kann zur Beschreibung des Arbeitens dieser bekannten Abtastvorrichtung verwendet werden, wenn vorausgesetzt wird, daß -.die Stellungen 16 a und 16 b die äußersten Stellungen- der lichtempfindlichen Zone darstellen, wenn die Photozelle schwingt. Auch hier wird am Ausgang der Photozelle ein Signal mit einer Grundfrequenz erhalten, die gleich der Schwingungsfrequenz der Photozelle ist. Die Wellenformen gemäß F i g.-2 sind im wesentlichen den Wellenformen des Signals am Ausgang der schwingenden Photozelle mit der Ausnahme ähnlich, daß die Phasenorientierung jeder der Wellenformen.22, 26 und 28 der in F i g. 2 gezeigten entgegengesetzt sein würde, wobei jedoch die Amplituden im wesentlichen gleich sind. Die- rotierende Abtastvorrichtung gemäß der vorstehend an zweiter Stelle genannten USA:-Patentschrift 2 499178 erzeugt ebenfalls Wellenformen, die den in Fi g. 2 gezeigten im wesentlichen ähnlich sind, und sie kann daher- in Konturenkopiergeräten verwendet werden. Es kann tatsächlich gesagt werden, daß die grundlegenden Lehren der vorliegenden Erfindung auf jede Abtästvorrichtung anwendbar sind, bei der das Muster periodisch abgetastet wird.It has already been mentioned above that the principles of the invention can also be applied to other types of scanning devices than those mentioned at the outset. Other types of scanning devices to which the invention is applicable are shown in U.S. Patents 2,933,612 and 2,499,178. The former U.S. Patent 2,933,612 discloses a scanning device in which a photocell having a photosensitive zone arranged in a direction corresponding to that of the opaque screen 16 shown in FIG Vibration is set. F i g. 1 can be used to describe the operation of this known scanning device if it is assumed that -.the positions 16 a and 16 b represent the extreme positions of the light-sensitive zone when the photocell oscillates. Here, too, a signal with a fundamental frequency is obtained at the output of the photocell which is equal to the oscillation frequency of the photocell. The waveforms shown in FIG. 2 are essentially similar to the waveforms of the signal at the output of the vibrating photocell, with the exception that the phase orientation of each of the waveforms 22, 26 and 28 is the same as that shown in FIG. 2 would be opposite, but the amplitudes are substantially the same. The rotating scanning device according to USA: patent specification 2 499178 also generates waveforms which correspond to the one shown in FIG. 2 are substantially similar and can therefore be used in contour copying machines. Indeed, it can be said that the basic teachings of the present invention are applicable to any scanning apparatus in which the pattern is scanned periodically.

Nachstehend soll an Hand von F i g. 3 ein elektrischer Stromkreis für eine besondere und bevorzugte Durchführung des Verfahrens der Erfindung näher beschrieben werden. Zum ' Inschwingungsetzen des undurchlässigen Schirmes 16 quer über den empfindlichen Teil 12 der Photozelle 10 ist eine Vorrichtung vorgesehen, die einen Elektromagneten 30 und einen mit dem undurchlässigen Schirm 16 verbundenen Anker 32 aufweist. Der Schirm 16 schwingt daher über die lichtempfindliche Zone der Photozelle, wenn der Anker 32 auf ein über einen Transformator 34 angelegtes Wechselstromsignal anspricht. Ein Phaseneinstellkreis 36 ist in dem :die Schwingungsvorrichtung -erregenden Stromkreis vorgesehen; um Phasenverschiebungen in den verschiedenen Teilendes elektrischen Stromkreises auszugleichen. Der Phaseneinstellkreis ist nicht in seinen Einzelheiten dargestellt, da er von bekannter Art sein kann und keinen Teil der Erfindung bildet: Der Ausgang aus der Photozelle 10; der an dem Verbindungspunkt 27 abgenommen wird, wird über zwei in Serie geschaltete Wechselstromverstärker 38 und 40 zu einem Verbindungspunkt 41 geführt. Das verstärkte Photozellensignal wird am Verbindungspunkt 41 mit einem von einer Wechselstromquelle kommenden Signal von konstanter Amplitude gemischt. Der Punkt 41 kann außerdem über ein Potentiometer 42 und-einen Schalter 44 mit der einen oder der anderen Seite der Wechselstromquelle verbunden werden. Ein Widerstand 45, welcher der Wechselstromquelle parallel geschaltet ist und der eine geerdete Mittelanzapfung besitzt, liefert eine richtige Bezugsgröße für die entgegengesetzten Phasen des Bezugssignals. Der Schalter 44 dient für die Auswahl eines Bezugssignals von zweckentsprechender Phase in Abhängigkeit von der Orientierung der hellen und dunklen Teile des Musters mit Bezug auf die Bewegungsrichtung der Abtastvorrichtung. Das Potentiometer 42 ermöglicht die Auswahl eines Signals von zweckentsprechender Amplitude, um es dem erzeugten Signal am Verbindungspunkt 41 hinzuzufügen.In the following, with reference to FIG. 3 an electrical circuit for a particular and preferred implementation of the method of the invention to be discribed. To 'set the impermeable screen 16 in vibration transversely A device is provided over the sensitive part 12 of the photocell 10, one electromagnet 30 and one connected to the impermeable screen 16 Has anchor 32. The screen 16 therefore swings over the photosensitive zone of the photocell when the armature 32 is applied via a transformer 34 AC signal responds. A phase adjusting circuit 36 is in: the vibrator -exciting circuit provided; to phase shifts in the various Equalize the dividing electrical circuit. The phase adjusting circle is not shown in detail, since it can be of a known type and none Part of the invention forms: the output from the photocell 10; the one at the connection point 27 is removed, is via two AC amplifiers 38 connected in series and 40 led to a connection point 41. The amplified photocell signal will at junction 41 with a signal from an AC power source constant amplitude mixed. The point 41 can also be a potentiometer 42 and a switch 44 to one side or the other of the AC power source get connected. A resistor 45 connected in parallel with the AC power source and which has a grounded center tap provides a correct reference value for the opposite phases of the reference signal. The switch 44 is used for Selection of a reference signal of appropriate phase depending on the Orientation of the light and dark parts of the pattern with respect to the direction of movement the scanning device. The potentiometer 42 enables a signal to be selected of adequate amplitude to match the generated signal at the connection point 41 to add.

Das von dem Verbindungspunkt 41 ausgehende resultierende Signal wird durch einen Verstärker 46 verstärkt und an die eine Wicklung 48 eines Zwei phasensteuermotors 50 angelegt. Die andere Wicklung 52 des Motors 50 ist an die Wechselstromquelle über einen Kondensator 54 angeschlossen, der eine Phasenverschiebung von 90° bewirkt, die erforderlich ist, um die Signale in den Wicklungen des Zweiphasenmotors in richtige Phasenbeziehung zubringen.The resulting signal emanating from connection point 41 becomes amplified by an amplifier 46 and to one winding 48 of a two phase control motor 50 created. The other winding 52 of motor 50 is connected to the AC power source connected via a capacitor 54, which causes a phase shift of 90 °, which is required to get the signals in the windings of the two phase motor in correct Spend phase relationship.

Ein Tachometergenerator 56 ist direkt mit der Welle des Motors 50 verbunden, und die eine Wicklung 58 von ihm ist mit der Wechselstromquelle verbunden. Die andere Wicklung 60 des Generators 56 ist zwischen Erde und den Eingang des Verstärkers 46 an einem Verbindungspunkt 61 geschaltet, um: ein Signal zu liefern, welches der Drehgeschwindigkeit des Motors 50 entspricht. Der Generator 56 ist so eingestellt, daß das an den Eingang des Verstärkers 46 angelegte Signal der Resultierenden aus dem erzeugten Signal und dem Bezugssignal entgegengesetzt ist. Wenn eine große Abweichung des Kantenteiles von der Abtastmitte vorhanden ist, sucht ein verhältnismäßig großes resultierendes Signal den Steuermotor 50 mit einer hohen Geschwindigkeit anzutreiben. Wenn jedoch die Geschwindigkeit des Motors 50 ansteigt, vergrößert sich der Ausgang aus dem Tachometergenerator 56 und wirkt dem resultierenden Signal entgegen, um die Amplitude des dem Motor 50 zugeführten Signals zu verkleinern. Dieser Effekt ermöglicht die Verwendung einer großen Verstärkung in der .Servoschleife und vermindert das Vorlaufen, da die maximale Verstärkung der Schleife nur erreicht wird, wenn die Geschwindigkeit des Steuermotors 50 beinahe Null ist.A tachometer generator 56 is directly connected to the shaft of the motor 50 and one winding 58 of it is connected to the AC power source. The other winding 60 of generator 56 is between ground and the input of the amplifier 46 connected at a junction point 61 to: provide a signal indicating which the Speed of rotation of the motor 50 corresponds. The generator 56 is set so that that the signal applied to the input of amplifier 46 is the resultant is opposite of the generated signal and the reference signal. When a large deviation of the edge part is present from the scanning center, seeks a relatively large one resulting signal to drive the control motor 50 at a high speed. However, as the speed of the motor 50 increases, the output increases from the tachometer generator 56 and counteracts the resulting signal to to decrease the amplitude of the signal applied to motor 50. This effect allows a large gain to be used in the servo loop and diminishes advancing, since the maximum gain of the loop is only achieved if the speed of the control motor 50 is almost zero.

Der Motor 50 wirkt über ein Getriebe, um die Abtastvorrichtung 10 und einen Triebradmechanismus 55 zu drehen. Das Anlegen eines resultierenden Signals 26 a mit einer Phase entsprechend den F i g. 1 a und 2 a bewirkt somit, daß der Motor 50_ die Abtastvorrichtung 10 und den Triebradmechanismus 55 im Gegenuhrzeigersinn gegen die Kante des Musters 14 dreht. Ein resultierendes Signal 26 b mit einer Phase entsprechend den F i g. 1 b und 2 b veranlaßt den Motor, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, um die Abtastvorrichtung 10 und den Triebradmechanismus 55 wieder gegen die Kante des Musters 14 zu bewegen. Wenn sich die Photozelle in der in F i g.1 d wiedergegebenen Stellung befindet, ist in der Resultierenden im wesentlichen keine Grundfrequenzkomponente vorhanden, um eine Drehung des Motors 50 zu bewirken.The motor 50 acts via a transmission to drive the scanning device 10 and a drive wheel mechanism 55 to rotate. The application of a resulting signal 26 a with a phase corresponding to FIGS. 1 a and 2 a thus causes the Motor 50_ the scanning device 10 and the drive wheel mechanism 55 counterclockwise rotates against the edge of the pattern 14. A resulting signal 26 b with one phase according to the F i g. 1 b and 2 b causes the motor to turn clockwise too rotate to counteract the scanning device 10 and the drive wheel mechanism 55 again the edge of the pattern 14 to move. When the photocell is in the position shown in Fig. 1 d is the position shown is essentially none in the resultant Fundamental frequency component present to cause the motor 50 to rotate.

Um die natürliche Versetzung zwischen der Achse 18 der Abtastvorrichtung und dem Bild des Kantenteiles auszugleichen, ist eine Vorrichtung 62 vorgesehen, um die Abtastmitte um einen vorbestimmten Betrag gemäß der natürlichen Versetzung zu verschieben. Die Vorrichtung 62 kann, wie in F i g. 3 gezeigt, einen zusätzlichen Elektromagneten 64 enthalten, der durch eine richtig gepolte Gleichstromquelle 66 über einen Schalter 68, dessen Arm mit dem Arm des Schalters 44 gekuppelt ist, erregt wird. Wenn der Elektromagnet 64 durch einen in der einen oder der anderen Richtung fließenden Gleichstrom erregt wird, erzeugt er an dem Anker 32 des Elektromagneten 30 eine Vorspannungskraft, welche die Abtastmitte um einen vorbestimmten Betrag nach der einen oder der anderen Seite verschiebt. Der Schalter 68, der mit dem das Bezugssignal umkehrenden Schalter 44 gekuppelt ist, dient dazu, das Schwingungszentrum des Ankers 32 in der einen Richtung zu versetzen, wenn das Bezugssignal die eine Phase hat, und in umgekehrter Richtung, wenn das Bezugssignal entgegengesetzte Phase hat.About the natural displacement between the axis 18 of the scanning device and to compensate for the image of the edge part, a device 62 is provided, around the scan center by a predetermined amount according to the natural displacement to move. The device 62 can, as in FIG. 3 shown, an additional electromagnet 64 included, by a correctly polarized DC power source 66 through a switch 68, the arm of which with the arm of the switch 44 is coupled, is excited. When the electromagnet 64 by one in the one or the other direction flowing direct current is excited, it generates on the Armature 32 of the electromagnet 30 has a biasing force which the scanning center around shifts a predetermined amount to one side or the other. Of the Switch 68, which is coupled to the reference signal reversing switch 44, serves to offset the center of vibration of armature 32 in one direction, when the reference signal has one phase, and vice versa when that Reference signal has opposite phase.

Es können selbstverständlich auch andere Mittel zum Ausgleichen der natürlichen Versetzung vorgesehen werden. Beispielsweise können der Elektromagnet 64 und sein Erregerstromkreis durch einen Dauermagneten ersetzt werden, der wahlweise mit Bezug auf den Anker 32 des Elektromagneten 30 eingestellt werden kann, um eine Versetzung in jeder Richtung zu ermöglichen. Die natürliche Versetzung kann auch dadurch ausgeglichen werden, daß der Schirm 16 mit Bezug auf die Achse 18 der Abtastvorrichtung mechanisch verschoben wird. Die natürliche Versetzung könnte weiterhin auch durch optische Mittel ausgeglichen werden, die das Bild der Kante des Musters auf der Photozelle wahlweise in richtiger Richtung und richtigem Abstand verschieben.Of course, other means of compensating for the natural displacement can be provided. For example, the electromagnet 64 and its excitation circuit can be replaced by a permanent magnet, which is optionally with respect to the armature 32 of the electromagnet 30 can be adjusted to a Allow dislocation in any direction. The natural dislocation can also be balanced by the fact that the screen 16 with respect to the axis 18 of the scanning device is moved mechanically. The natural dislocation could continue through optical means are balanced that the image of the edge of the pattern on the Move the photocell either in the correct direction and at the correct distance.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 ist ferner ein Alarmstromkreis 70 vorgesehen, der eine Warnung gibt, wenn kein Musterkantenteil in dem auf die Photozelle projizierten Bild vorhanden ist. Er unterbricht auch die Wechselstromzufuhr zu dem Triebradmechanismus 55. Das vom Verstärker 38 ausgehende Wechselstromsignal wird in Gleichstrom durch einen üblichen Gleichrichter 72 umgeformt, dessen Ausgang der Erregerspule 76 eines Relais 78 zugeführt wird. Die Spule 76 betätigt, wenn sie erregt wird, normalerweise geschlossene Kontakte 80 und normalerweise offene Kontakte 82, die in den Erregerstromkreis für eine Warnlampe 84 bzw. für den Triebradmechanismus 55 geschaltet sind. Wenn ein Teil der Kante des Musters auf die empfindliche Zone der Photozelle innerhalb des Schwingbereiches des Schirmes projiziert wird, erscheint ein Signal am Ausgang des Verstärkers 38, das gleichgerichtet und an die Spule 76 des Relais 78 angelegt wird, um sie zu erregen. Der Triebradmechanismus 55 wird dadurch über die geschlossenen Kontakte 82 direkt mit der Wechselstromquelle verbunden, und der Stromkreis zur Lampe 84 wird durch die Kontakte 80 geöffnet. Wenn jedoch das Gerät ein Feld abtastet, in dem keine kontrastierenden Teile vorhanden sind, erscheint am Ausgang des Verstärkers 38 kein Signal, und das Relais 78 wird stromlos. Die Kontakte 82 in dem Erregerstromkreis für den Triebradmechanismus 55 werden geöffnet, und die Kontakte 80 in dem Erregerstromkreis für die Lampe 84 werden geschlossen. Das Gerät ist daher stillgesetzt, und die Lampe 84 informiert die Bedienungsperson, daß die Photozelle kein Bild eines kontrastierenden Teiles des Musters mehr empfängt.In the embodiment according to FIG. 3 is also an alarm circuit 70 is provided, which gives a warning if there is no pattern edge part in the on the Projected image is present. It also interrupts the AC power supply to drive wheel mechanism 55. The AC signal from amplifier 38 is converted into direct current by a conventional rectifier 72, the output of which the excitation coil 76 of a relay 78 is supplied. The spool 76 actuates when it is energized, normally closed contacts 80 and normally open Contacts 82, which are in the excitation circuit for a warning lamp 84 or for the drive wheel mechanism 55 are switched. When part of the edge of the pattern on the sensitive zone the photocell is projected within the oscillation range of the screen appears a signal at the output of amplifier 38 which is rectified and sent to coil 76 of relay 78 is applied to energize it. The drive wheel mechanism 55 is thereby connected directly to the alternating current source via the closed contacts 82, and the circuit to lamp 84 is opened through contacts 80. But when the device scans a field in which there are no contrasting parts, no signal appears at the output of the amplifier 38, and the relay 78 is de-energized. The contacts 82 in the excitation circuit for the drive wheel mechanism 55 are opened, and contacts 80 in the excitation circuit for lamp 84 are closed. The device is therefore shut down and the lamp 84 informs the operator that the photocell no longer receives an image of a contrasting part of the pattern.

Das Gerät kann als Profilkopiergerät verwendet werden, wenn sich die gekuppelten Schalter 62 und 44 in ihren äußeren Kontaktstellungen befinden, und es kann als Linienkopiergerät verwendet werden, wenn die Schalter sich in ihrer mittleren Kontaktstellung befinden. Dies ist ein bedeutender Vorteil für die industriellen Benutzer von Kopiergeräten, der darin liegt, daß ein und dieselbe Vorrichtung verwendet werden kann, um sowohl Profilmuster als auch Linienmuster zu kopieren, und zwar durch einfache Betätigung der gekuppelten Schalter.The device can be used as a profile copier if the coupled switches 62 and 44 are in their outer contact positions, and it can be used as a line copier when the switches are in their middle contact position. This is a major benefit for industrialists Copier user who resides in using one and the same device can be used to copy both tread patterns and line patterns, namely by simply actuating the coupled switches.

Eine zweite Schaltung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung soll jetzt beschrieben werden, für die das Stromkreisdiagramm gemäß F i g. 6 gültig ist, jedoch wird zunächst eine allgemeine Beschreibung der zugrunde liegenden Arbeitsprinzipien unter Bezugnahme auf die F i g. 4 und 5 gegeben.A second circuit for performing the method of the invention will now be described for which the circuit diagram of FIG. 6 valid is, however, first a general description of the underlying working principles with reference to FIG. 4 and 5 given.

Die Abtastvorrichtung für diese Ausführungsform weist eine Photozelle 100 mit einer lichtempfindlichen Zone 102 auf, auf die ein Bild eines Teiles der Kante 104 eines kontur- oder silhouettenartigen Musters projiziert wird. Die empfindliche Zone 102 ist quer über der von der Vorder- zur Rückseite führende Achse 106 der Abtastvorrichtung angeordnet und um diese Achse zentriert. Diese Abtastvorrichtung unterscheidet sich jedoch von der bei der ersten Ausführungsform verwendeten darin, daß sie keinen schwingenden undurchlässigen Schirm enthält, der das Bild des Kantenteiles periodisch unterbricht. Viehmehr wird das Bild periodisch dadurch unterbrochen, daß das auf das Muster auftreffende Licht periodisch unterbrochen wird. Wird angenommen, daß die Photozelle 100 auf eine reflektierende Oberfläche gerichtet ist, so bewirkt die pulsierende Lichtquelle, daß der elektrische Ausgang der Photozelle gemäß der pulsierenden Lichtquelle variiert, d. h., wenn die Lichtquelle mit 60 Hz pulsiert, hat der Ausgang aus der Photozelle eine fluktuierende Komponente, die harmonische 60-Hz-Komponenten enthält. Wenn die Photozelle jedoch auf eine Oberfläche gerichtet ist, die Licht vollständig absorbiert, dann hat die pulsierende Lichtquelle keinen Einfiuß auf den Ausgang der Photozelle, und infolgedessen enthält der Photozellenausgang keine Komponente mit der Frequenz der Lichtquelle. Es ist daher ersichtlich, daß die sich ändernden Lagen des Kantenteiles mit Bezug auf die Achse 106 der Abtastvorrichtung, wie sie in den F i g. 4 a bis 4 c gezeigt sind, die Ausgangswellenformen 108 a bis 108 c derart beeinflussen, wie dies in den F i g. 5 a bis 5 c dargestellt ist. Wenn angenommen wird, daß der schraffierte Teil links von der Musterkante 104 in den F i g. 4 a bis 4 c eine lichtabsorbierende Oberfläche und der umschraffierte Teil rechts von der Musterkante 104 eine lichtreflektierende Oberfläche darstellt, dann hat das Photozellenausgangssignal 108 bin F i g. 5 b, das der Stellung gemäß F i g. 4 b entspricht, eine große Amplitude im Vergleich zu dem Signal 108 c in F i g. 5 c, das der Stellung gemäß F i g. 4 c entspricht.The scanning device for this embodiment comprises a photocell 100 with a photosensitive zone 102 onto which an image of part of the edge 104 of a contour or silhouette-like pattern is projected. The sensitive zone 102 is arranged transversely above the axis 106 of the scanning device leading from the front to the rear and is centered about this axis. However, this scanning device differs from that used in the first embodiment in that it does not include a vibrating opaque screen which periodically interrupts the image of the edge portion. Rather, the image is periodically interrupted by periodically interrupting the light impinging on the pattern. Assuming that the photocell 100 is directed towards a reflective surface, the pulsating light source will cause the electrical output of the photocell to vary according to the pulsating light source, that is, when the light source is pulsing at 60 Hz, the output from the photocell will be fluctuating Component that contains 60 Hz harmonic components. However, if the photocell is aimed at a surface which will completely absorb light, then the pulsating light source will have no effect on the output of the photocell and, consequently, the photocell output will not contain a component having the frequency of the light source. It can therefore be seen that the changing positions of the edge portion with respect to the axis 106 of the scanner as shown in FIGS. 4 a to 4 c, the output waveforms 108 a to 108 c influence in such a way as is shown in FIGS. 5 a to 5 c is shown. Assuming that the hatched portion to the left of the pattern edge 104 in FIGS. 4 a to 4 c represents a light-absorbing surface and the hatched part to the right of the pattern edge 104 represents a light-reflecting surface, then the photocell output signal 108 has bin F i g. 5 b, which corresponds to the position according to FIG. 4 b corresponds to a large amplitude compared to the signal 108 c in FIG. 5 c, which corresponds to the position according to FIG. 4 c corresponds.

Die veränderliche Komponente des Photozellenausgangs hat eine maximale Amplitude, wenn die lichtempfindliche Zone 102 der Photozelle 100 sich vollkommen über einer reflektierenden Oberfläche befindet, und sie hat eine minimale Amplitude, wenn die lichtempfindliche Zone 102 sich vollständig über einer absorbierenden Oberfläche befindet. Es kann daher angenommen werden, daß, falls die lichtempfindliche Zone 102 der Photozelle 100 auf ein Gebiet gerichtet ist, das halb absorbierend und halb reflektierend ist, z. B. wenn der Kantenteil 104 durch die Mitte der lichtempfindlichen Zone 102 hindurchgeht, wie es in F i g. 4 a gezeigt ist, die Amplitude des Photozellenausganges ungefähr in der Mitte zwischen der maximalen und der minimalen Amplitude liegt. Es sei bemerkt, daß die Ausdrücke »absorbierende Oberfläche« und »reflektierende Oberfläche« nur in einem relativen Sinn zum Zweck der Vereinfachung der Beschreibung verwendet sind und daß die Vorrichtung dazu verwendet werden kann, die Grenzlinie zwischen irgendwelchen in ihrer Helligkeit kontrastierenden oder kontrastierend gefärbten Oberflächen abzutasten.The variable component of the photocell output has a maximum Amplitude when the photosensitive zone 102 of the photocell 100 is completely is located above a reflective surface, and it has a minimal amplitude, when the photosensitive zone 102 is completely over an absorbing surface is located. It can therefore be assumed that if the photosensitive zone 102 of the photocell 100 is directed to an area that is half absorbent and half is reflective, e.g. B. when the edge portion 104 through the middle of the photosensitive zone 102 as shown in FIG. 4 a is shown, the amplitude of the photocell output roughly halfway between the maximum and the minimum amplitude. It should be noted that the terms "absorbent Surface "and" reflective surface "only in a relative sense to purpose the simplification of the description are used and that the device is used for this purpose can become the borderline between any contrasting in their brightness or contrasting colored surfaces.

F i g. 4 d ist eine graphische Darstellung, welche die Amplitude des am Photozellenausgang erzeugten Signals in Abhängigkeit von der Lage des Bildes des Kantenteiles 104 wiedergibt. Die in den F i g. 4 a bis 4 c dargestellten Lagen des Bildes wurden auf die Abszisse der graphischen Darstellung gemäß F i g. 4 d herunterprojiziert, und F i g. 4 d zeigt, daß das Ausgangssignal eine maximale Amplitude hat, wenn die lichtempfindliche Zone 102 der Photozelle 100 nur auf eine reflektierende Oberfläche gerichtet ist, und däß es eine minimale Amplitude hat, wenn die empfindliche Zone nur auf eine absorbierende Oberfläche gerichtet ist. Wenn der Kantenteil 104 mit der Mitte der lichtempfindlichen Zone 102 zusammenfällt, liegt die Amplitude des Ausgangssignals ungefähr in der Mitte zwischen der maximalen und der minimalen Amplitude. Dies ist in F i g. 4 d mit der Bezugsziffer 110 angedeutet und stellt die Amplitude der in F i g. 4 a gezeigten Konfiguration dar.F i g. 4d is a graph showing the amplitude of the signal generated at the photocell output depending on the position of the image of the edge portion 104 reproduces. The in the F i g. 4 a to 4 c shown positions of the image were drawn on the abscissa of the graph according to FIG. 4 d projected down, and F i g. 4 d shows that the output signal has a maximum amplitude has when the photosensitive zone 102 of the photocell 100 is only reflective Surface is directed, and that it has a minimal amplitude if the sensitive Zone is aimed only at an absorbent surface. When the edge part 104 coincides with the center of the photosensitive zone 102, the amplitude lies of the output signal roughly in the middle between the maximum and the minimum Amplitude. This is in FIG. 4 d indicated by the reference numeral 110 and represents the amplitude of the in FIG. 4 a represents the configuration shown.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ausgangssignal der Photozelle 100, wenn überhaupt, von geringem Wert, um die Lage des Kantenteiles 104 mit Bezug auf die Achse 106 der Abtastvorrichtung genau zu bestimmen. Jedoch hat in diesem Fall das Ausgangssignal der Photozelle eine größere Amplitude, wenn der Kantenteil sich links von der Mitte der lichtempfindlichen Zone befindet, als wenn er rechts davon liegt.In this embodiment, too, the output signal is the photocell 100, of little value, if any, related to the location of the edge portion 104 to determine exactly on the axis 106 of the scanning device. However, in this one Case the output of the photocell has a larger amplitude when the edge part is to the left of the center of the photosensitive zone as if it were to the right of which lies.

Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann auch hier das Ausgangssignal der Photozelle so modifiziert werden, daß es eine Information enthält, die direkt den Abstand und die Richtung der Verschiebung des Bildes von der Mitte der lichtempfindlichen Zone angibt. Das aus der Photozelle erhaltene Ausgangssignal, das in den F i g. 5 a bis 5 c mit 108 a bzw. 108 b,108 c bezeichnet ist, kann mit einem Bezugssignal - gemischt werden, das mit 112 a bzw. 112 b, 112 c bezeichnet ist- und von gleicher Amplitude, aber entgegengesetzter Phase wie das Signal ist, das für den in F i g. 4 a gezeigten Bezugszustand kennzeichnend ist. Wenn das Ausgangssignal 108 und das angelegte Bezugssignal 112 algebraisch addiert werden, wie in F i g. 5 gezeigt, haben die Resultierenden für die drei in F i g. 5 a bis 5 c gezeigten Zustände Wellenformen, die mit 114 a bzw. 114 b, 114 c bezeichnet sind. Wenn der Kantenteil mit der Mitte der lichtempfindlichen Zone 102 zusammenfällt, hat das resultierende Signal eine Amplitude vom Wert Null, während es in jedem der beiden in den F i g. 4b und 4 c gezeigten Zustände eine maximale Amplitude hat. Die Phasen der Signale, die diese Zustände darstellen, sind jedoch einander entgegengesetzt und zeigen daher an, in welcher Richtung die Mitte der lichtempfindlichen Zone 102 von dem Bild des Kantenteiles 104 versetzt ist. Die Amplitude des resultierenden Signals zeigt den Betrag der Verschiebung der Mitte der lichtempfindlichen Zone von dem Bild des Kantenteiles 104 an.As in the first embodiment, the output signal of the photocell can be modified so that it contains information which directly indicates the distance and the direction of the displacement of the image from the center of the photosensitive zone. The output signal obtained from the photocell, which is shown in FIGS. 5 a to 5 c is denoted by 108 a or 108 b, 108 c, can be mixed with a reference signal, which is denoted by 112 a or 112 b, 112 c - and of the same amplitude, but opposite phase as that Signal is that for the in F i g. 4 a reference state shown is characteristic. When the output signal 108 and the applied reference signal 112 are algebraically added as shown in FIG. 5, the resultants for the three in FIG. 5 a to 5 c shown states waveforms which are denoted by 114 a and 114 b, 114 c. When the edge portion coincides with the center of the photosensitive zone 102, the resulting signal has an amplitude of zero, while in each of the two in FIGS. 4b and 4c has a maximum amplitude. However, the phases of the signals representing these conditions are opposite to one another and therefore indicate in which direction the center of the photosensitive zone 102 is offset from the image of the edge portion 104. The amplitude of the resulting signal indicates the amount of displacement of the center of the photosensitive zone from the image of the edge portion 104.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten darin, daß durch Abtasten des Musters mit einer pulsierenden Lichtquelle statt mit einem schwingenden Schirm die natürliche Versetzung, die durch das Addieren des angelegten Signals und des Photozellenausgangssignals entsteht, beseitigt wird. Das resultierende Signal kann dazu verwendet werden, einen Steuermechanismus für die Abtastvorrichtung unmittelbar zu erregen, ohne daß Vorkehrungen für einen Ausgleich der natürlichen Versetzung zu treffen sind.The second embodiment differs from the first in that that by scanning the pattern with a pulsating light source instead of one vibrating screen the natural displacement created by adding the applied Signal and the photocell output signal is eliminated. The resulting Signal can be used to provide a control mechanism for the scanning device to excite immediately without taking precautions to balance the natural Relocation are to be met.

Die vorstehende Erläuterung des zweiten Ausführungsbeispiels ist auf den Zustand gerichtet, bei dem die absorbierende oder dunkle Zone mit Bezug auf die Bewegungsrichtung der Abtastvorrichtung links und die reflektierende oder helle Zone rechts liegt. Um die Vorrichtung an einem Muster entlangzuführen, bei dem die Lagen der dunklen und der hellen Zone umgekehrt sind, ist es lediglich erforderlich, die Polarität des angelegten Signals umzukehren, um die natürliche Umkehrung der Polarität des erzeugten Signals auszugleichen. Da bei dieser Ausführungsform keine natürliche Versetzung auftritt, brauchen keine Vorkehrungen getroffen zu werden, um die Mitte der lichtempfindlichen Zone mit Bezug auf die Achse 106 der Abtastvorrichtung neu auszurichten.The above explanation of the second embodiment is based on the state directed at which the absorbent or dark zone with respect to the direction of movement of the scanning device to the left and the reflective or bright Zone on the right. In order to guide the device along a pattern in which the Positions of the dark and the light zone are reversed, it is only necessary to reverse the polarity of the applied signal to the natural inversion of the Compensate the polarity of the generated signal. Since in this embodiment no natural dislocation occurs, no precautions need to be taken around the center of the photosensitive zone with respect to the axis 106 of the scanner realign.

Diese Ausführungsform der Erfindung ist ebenfalls für einen Linienkopiermechanismus verwendbar. Das Stromkreisdiagramm gemäß F i g. 6 ist demjenigen gemäß F i g. 3 für die erste Ausführungsform ähnlich. Der einzige Unterschied liegt in der Verwendung einer pulsierenden Lichtquelle und dem Wegfall der eine Vorspannungskraft liefernden Mittel für die natürliche Versetzung, wie sie bei der ersten Ausführungsform vorgesehen sind. Eine vollständige Beschreibung des Stromkreises gemäß F i g. 6 braucht nicht gegeben zu werden, da er zum größten Teil in identischer Weise arbeitet wie der Stromkreis für die erste Ausführungsform. Die sich entsprechenden Aufbauteile beider Stromkreise sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen.This embodiment of the invention is also for a line copier mechanism usable. The circuit diagram according to FIG. 6 is the one according to FIG. 3 similar for the first embodiment. The only difference is in the usage a pulsating light source and the elimination of the pre-tensioning force Means for the natural displacement as provided in the first embodiment are. A complete description of the circuit according to FIG. 6 does not need to be given, since it works in much the same way as the Circuit for the first embodiment. The corresponding structural parts of both Circuits are therefore provided with the same reference symbols.

Das Stromkreisdiagramm gemäß F i g. 6 zeigt eine Einrichtung, die auch als Linienkopiergerät verwendet werden kann und die, wenn sie als ein solches Gerät verwendet wird, die Anwendung des schwingenden Schirms 16 mit seinem Schwingungsmechanismus 30 erfordert. Wenn jedoch die Einrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform als Kantennachfolgegerät verwendet werden soll, bewirkt die pulsierende Lichtquelle die periodische Abtastung, und der Schirm 16 braucht nicht zu schwingen. Ein Schalter 114 ist daher mit dem das angelegte Signal umkehrenden Schalter 44 gekuppelt, um den Schwingungsmechanismus 30 von seiner Erregerquelle abzuschalten, wenn beide Schalter in ihren äußeren Kontaktstellungen sind, In diesen Stellungen wird ein Widerstand 116 parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 34 geschaltet, um die elektrische Energie im Stromkreis der Sekundärseite des Transformators 34 zu vernichten, wenn der Schwingungsmechanismus 30 nicht angeschaltet ist. Wenn der Schalter 114 in seine Mittelstellung gebracht wird, wird der Schwingungsmechanismus angeschaltet, so daß die Einrichtung als Linienkopiergerät arbeitet.The circuit diagram according to FIG. 6 shows a device that Can also be used as a line copier and when used as such Device is used, the application of the swinging screen 16 with its swinging mechanism 30 required. However, if the device according to the second embodiment as Edge tracking device to be used causes the pulsating light source the periodic scanning, and the screen 16 does not need to oscillate. One switch 114 is therefore coupled to switch 44 which reverses the applied signal disconnect the vibration mechanism 30 from its source of excitation if both Switches are in their outer contact positions, in these positions a Resistor 116 connected in parallel to the secondary winding of transformer 34 to the electrical energy in the circuit of the secondary side of the transformer 34 to destroy when the vibration mechanism 30 is not turned on. If the Switch 114 is brought to its center position, the oscillation mechanism turned on, so that the device works as a line copier.

Das pulsierende Licht zum Beleuchten des betrachteten Teiles des Musters wird von einer Lampe 118 geliefert, die an die Wechselstromquelle mittels eines Stromkreises angeschlossen ist, der von der einen Seite der Wechselstromquelle über eine Leitung 120, die Lampe 118, einen Gleichrichter 122 oder 123, einen Schalter 124 und eine Leitung 126 zu der anderen Seite der Wechselstromquelle verläuft. Der Schalter 124 ist außerdem mit dem das angelegte Signal umkehrenden Schalter 44 verbunden, so daß der Lampe 118 über den Gleichrichter 122 Strom zugeführt wird, wenn die gekuppelten Schalter in ihren äußeren Stellungen sind, in denen die Einrichtung als Kantennachfolgegerät arbeitet. Wenn die gekuppelten Schalter in ihrer Mittelstellung sind, um die Einrichtung als Liniennachfolgegerät arbeiten zu lassen, wird der Gleichrichter 122 umgangen, um das mit 60 Hz pulsierende Licht zu unterbrechen. Der Gleichrichter bewirkt, daß die Lampe nur einmal während jeder Periode des Speisewechselstromes aufleuchtet, um ein pulsierendes Licht zu erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das Bezugssignal hat.The pulsating light to illuminate the viewed part of the pattern is powered by a lamp 118 supplied to the AC power source is connected by means of a circuit drawn from one side of the AC power source via a line 120, the lamp 118, a rectifier 122 or 123, a switch 124 and a line 126 extends to the other side of the AC power source. Of the Switch 124 is also connected to switch 44, which reverses the applied signal, so that power is supplied to lamp 118 through rectifier 122 when the coupled Switches in their outer positions are in which the device acts as an edge follower device is working. When the coupled switches are in their middle position, to the facility to work as a line follower device, the rectifier 122 is bypassed, to interrupt the light pulsing at 60 Hz. The rectifier causes the lamp lights up only once during each period of the alternating supply current, to produce a pulsating light that has the same frequency as the reference signal Has.

Das Bezugssignal wird wieder an den Verbindungspunkt 41 über dem Umkehrkreis angelegt, der das Potentiometer 42, den Widerstand 45 und den Umkehrschalter 44 enthält. Das von der Photozelle 10 erzeugte Signal wird verstärkt und mit dem Bezugssignal an dem Verbindungspunkt 41 gemischt, und das resultierende Signal wird durch den Verstärker 46 verstärkt und an den Steuermotor 50 angelegt. Wie bei der ersten Ausführungsform kann der Motor 50 die Abtastvorrichtung in einer von der Polarität des resultierenden Signals abhängigen Richtung antreiben, um sie gegen den Kantenteil des Musters zu bewegen.The reference signal is again sent to connection point 41 via the reverse circle applied, the potentiometer 42, the resistor 45 and the reversing switch 44 contains. The signal generated by the photocell 10 is amplified and matched with the reference signal at junction 41 and the resulting signal is mixed by the Amplifier 46 amplified and applied to control motor 50. As with the first embodiment the motor 50 can turn the scanning device into one of the polarity of the resulting Direction depending on the signal to drive them against the edge part of the pattern move.

Claims

Claims: 1. A method for controlling a device for automatic - Following the edge of a silhouette-like pattern in which the pattern edge is scanned by means of a photocell and when there are deviations in the pattern edge from the scanning center occurring electrical output signals of the photocell to the Control of a drive device can be used, which the photocell with brings the pattern edge back into alignment, d u r c h e k e n n -z e i c that is, the image of part of the edge of the silhouette-like pattern means the photocell is scanned cyclically in such a way that at the output of the photocell a Alternating signal is obtained with a fundamental frequency component whose amplitude is different proportional to the distance of the image of the scanned edge part from the scanning center changes, and that for this output change signal of the photocell a reference change signal same frequency but opposite phase, its amplitude constant but much smaller than the maximum amplitude of the photocell generated alternating signal and preferably half as large as this amplitude, is added to be one usable for controlling the photocell driving device Generate sum signal whose amplitude is the extent and whose phase is the direction the deviation of the image of the scanned edge part of the silhouette-like pattern from the center of the scan.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the cyclic scanning of the image of the edge part of the silhouette-like pattern is effected by means of the photocell that the pattern in the zone which contains the part of the pattern edge to be scanned, illuminated with pulsating light will.

3. The method according to claim 1, characterized in that the cyclic scanning of the image of the edge part of the silhouette-like pattern by means of the photocell is effected thereby that with the help of one of the photocell associated opaque swinging screen, the image of the edge part is periodically covered.

4. Procedure according to claim 3, characterized in that caused by the oscillating screen natural displacement of the image of the edge part with respect to the scanning center is compensated by means of an additional device. Considered publications: German Patent No. 931026; German Auslegeschrift No. 1098 082; British U.S. Patent No. 759,868; U.S. Patent Nos. 2,489,305, 2,499,178.