DE1270839B - Vorrichtung zur photoelektrischen Abtastung einer laufenden Bahn - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIn

Deutsche Kl.: 42 k-46/07

Nummer: 1270 839

Aktenzeichen: P 12 70 839.3-52

Anmeldetag: 31. Mai 1961

Auslegetag: 20. Juni 1968

Zur Prüfung von bewegten Materialbahnen oder Bögen, z. B. Papier-, Textil-, Kunststoff-, Blechbahnen bzw. -bögen, auf Ungleichmäßigkeiten in der Oberflächenbeschaffenheit, z. B. auf Flecken, Risse, Löcher, Falten, Fehlstellen, Fremdkörpereinschlüsse od. dgl. verwendet man in bekannter Weise photoelektrische Oberflächenabtasteinrichtungen.

Von der Vielzahl der bekannten Abtasteinrichtungen werden insbesondere diejenigen Einrichtungen verwendet, die die zu untersuchenden Gegenstände zeilenweise punktförmig abtasten. Dies kann z. B. dadurch geschehen, indem man einen kleinen Lichtfleck mittels eines Dreh- oder Schwenkspiegels zellenförmig über die abzutastenden Gegenstände längs einer Abtastlinie bewegt und das auf der gesamten Abtastlinie in einem bestimmten Raumwinkel reflektierte Licht auf mindestens eine photoelektrische Empfangseinrichtung einwirken läßt. Die Größe der Fehler, die erfaßt werden können, ist dann durch die Größe des Lichtfleckes festgelegt. Es ist auch bekannt, einen Streifen der zu prüfenden Gegenstände gleichmäßig zu beleuchten und das reflektierte Licht über einen Drehspiegel auf eine photoelektrische Empfangseinrichtung einwirken zu lassen, wobei durch eine vorgeschaltete, den reflektierten Lichtstrom begrenzende Blende die Größe der abgetasteten Fläche und damit die Größe der erfaßbaren Fehler festgelegt wird.

Es sind auch Abtasteinrichtungen mit einem mittels Drehspiegel od. dgl. bewegten Lichtfleck bekannt, bei denen auch das reflektierte Licht wie bei vorstehendem Verfahren über den Drehspiegel auf die photoelektrische Empfangseinrichtung gelangt. Diese Abtasteinrichtungen arbeiten nach dem sogenannten Autokollimationsprinzip. Durch Begrenzung des reflektierten Lichtbündels wird auch bei diesen Einrichtungen die erfaßbare Fehlergröße unabhängig von der Lichtfleckgröße und durch das Maß der Begrenzung vorgegeben.

Wird bei diesen Einrichtungen eine Fehlstelle ab getastet, so ändert sich der reflektierte Lichtstrom, wodurch in der photoelektrischen Empfangseinrichtung, dem Fehlersignalgeber, Fehlersignale entstehen, die nach Verstärkung einem Fehlerbewertungsteil zugeführt werden, der nach verschiedenen Gesichtspunkten entscheidet, wann eine Oberfläche als »gut« zu bezeichnen ist oder ob das betreffende Stück aussortiert werden muß. Mit dem betreffenden Ausgangssignal können Steuereinrichtungen, wie Zählgeräte, Scheren, Schneidmesser, Sortierweichen, Anzeigeinstrumente od. dgl. betätigt werden.

Bei den vorstehend beschriebenen photoelektri-

Vorrichtung zur photoelektrischen Abtastung
einer laufenden Bahn

Anmelder:

Licentia Patent- Verwaltungs-G. m. b. H.,

6000 Frankfurt, Theodor-Stem-Kai 1

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Felix Lentze, 6100 Darmstadt

sehen Einrichtungen mit zeilenweiser punktförmiger Abtastung tritt jedoch folgendes Problem auf: Der Gegenstand, dessen Oberfläche geprüft werden soll, liegt im allgemeinen auf einer Unterlage, z. B. auf

ao einem über Saugkästen geführten Hilfsband, flach und flatterfrei auf. Die Unterlage hat dabei im allgemeinen ein anderes Reflexionsvermögen als die abzutastende Oberfläche. Bei der Abtastung der Übergangszone Oberfläche — Unterlage bzw. umgekehrt, entsteht an dem Felllersignalgeber ein Signal, das im nachgeschalteten Auswertekreis des Abtasters zur Auswirkung kommt und einen Fehler vortäuscht. Um dies zu vermeiden, muß eine Steuereinrichtung vorgesehen werden, die den Signalfluß im Auswertekreis des Abtasters nur innerhalb eines vorgegebenen Bereiches, der Abtastlinie (Auftastbereich) freigibt. Steuereinrichtungen mit dieser Funktion, die als Austasteinrichtungen bezeichnet werden, sind bekannt. Man hat zunächst versucht, innerhalb der Abtastlinie nach Maßgabe des gewünschten Auftastbereiches photoelektrische Hilfsempfänger an den seitlichen Begrenzungen der Gegenstände anzuordnen. Der am Ende des Auftastbereiches angeordnete Hilfsempfänger erzeugt einen den Signalfluß im Auswertekreis sperrenden Impuls (End-Tastimpuls), der am Anfang des Auftastbereiches angeordnete Hilfsempfänger einen den Signalfluß freigebenden Impuls (Anfangs-Tastimpuls). Ohne zusätzliche Maßnahmen ist jedoch eine derartige Steuereinrichtung nicht brauchbar, da auch beim Abtasten der Hilfsempfänger ein zur Auswirkung kommender Impuls entsteht, der einen Fehler vortäuscht.

Es sind Einrichtungen bekannt, die diesen Nachteil vermeiden und es erlauben, die Hilfsempfänger außerhalb der vom abtastenden, auf den Fehlersignalgeber einwirkenden Lichtfleck (Hauptlichtfleck) beschriebenen Abtastlinie anzuordnen. Bei diesen

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Einrichtungen wird durch optische Mittel im abtastenden Strahlengang (Trennmittel), z. B. durch eine schräggestellte teildurchlässige Platte oder durch Schrägstellung einer im allgemeinen unmittelbar vor der Abtastlinie angeordneten Zylinderlinse, von dem abtastenden Lichtbündel ein Lichtanteil erzeugt, der zur Steuerung der in Höhe dieser optischen Mittel angeordneten Hilfsempfänger dient. Es ist dabei ein bistabiler Multivibrator vorgesehen, der ein im Aus-

wobei nur der Lichtstrom des reflektierten Lichtes des Lichtfleckes, das durch die andere Hälfte der Zylinderlinse geht, als Maß für die Oberflächenbeschaffenheit dient. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann der abtastende Lichtstrahl senkrecht oder zweckmäßig unter einem bestimmten Winkel auf die Oberfläche fallen.

Die Abtastanordnung kann dabei auch mit mehreren, z. B. drei Kanälen arbeiten, indem man bei

wertekreis des Abtasters hegendes Übertragungsglied io Ausleuchtung von etwa einem Drittel des Beleuchin Form einer Torstufe beeinflußt. Der eine Schalt- tungsspaltes den Lichtstrom symmetrisch zur Mittelzustand des bistabilen Multivibrators wird durch den linie der Zylinderlinse einfallen läßt und das reflek-Anfangs-Tastimpuls, der andere Schaltzustand durch tierte Licht über die beiden anderen Spaltdrittel abden End-Tastimpuls erzeugt. bildet und hinter diesem Drittel jeweils auf einen

Diese bekannten Einrichtungen weisen folgende 15 Fehlersignalgeber ausblendet.

Nachteile auf: Durch die Trennmittel wird das ab- Die abzutastende Bahnbreite kann unmittelbar

tastende Lichtbündel unter Umständen im erheblichen Maß geschwächt, was sich bekanntlich nachteilig auf die Erkennbarkeit von Fehlern auswirkt.
Weiterhin muß man, damit die Schwächung mög- 20
liehst klein ist, zwei teure Multiplier als Hilfsempfänger und verbunden damit weitere stabilisierte
Spannungsquellen vorsehen. Hinzu kommt, daß Vorkehrungen getroffen werden müssen, damit die Hilfsempfänger nur auf Licht ansprechen, das von einer 25 Der Spannungsanstieg des Sägezahngenerators ist so kleinen Stelle der Trennmittel ausgeht. gewählt, daß gerade dann der Trigger anspricht,

Es ist eine Anordnung, die vorstehende Nachteile vermeidet, bekannt, bei der durch ein zusätzliches optisches System außerhalb des Hauptlichtfleckes eine weitere Lichtzone, der Steuerlichtfleck, erzeugt wird, wobei mit diesem Steuerlichtfleck die Hilfsempfänger angesteuert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur photoelektrischen Abtastung einer laufenden Bahn auf optisch erkennbare Fehlerstellen, bei der das von einem 35 Höhe der Zylinderlinse angebracht werden. Wird der Beleuchtungsspalt ausgehende über einen Drehspiegel Steuersignalgeber von dem Steuerlichtfleck getroffen, od. dgl. reflektierte Lichtbündel auf der abzutasten- so entsteht am Ausgang des Steuersignalgebers ein den Oberfläche zu einem Lichtfleck fokussiert wird, Rechteckimpuls, dessen Dauer von der Länge des der nach dem Autokollimationsprinzip zumindest Steuerlichtfleckes bzw. der Abtastgeschwindigkeit teilweise auf einen photoelektrischen Empfänger 40 abhängt. Diese Rechteckimpulse werden zweckmäßig (Fehlersignalgeber) mit vorgeschalteter Spaltblende differenziert, so daß jeweils zwei Nadelimpulse unter-(Beobachtungsspalt) einwirkt, und mit mindestens schiedlicher Polarität entstehen. Für jeden Steuereiner photoelektrischen vom Abtaststrahl betätigten Signalgeber wird jeweils ein Nadelimpuls unterdrückt, Anordnung, die einen dem Fehlersignalgeber nach- und zwar derart, daß bezüglich des Steuersignalgeschalteten Verstärker nach Maßgabe der abzu- 45 gebers, der den Anfangs-Tastimpuls erzeugt, nur der tastenden Bahnbreite sperrt bzw. ansprechbereit durch die Vorderflanke seines Rechteckimpulses ermacht, wird der Steuerlichtfleck der obengenannten zeugte Nadelimpuls als Steuersignal weiterverarbeitet Art auf besonders einfache Weise erzeugt. Dies ge- wird, d. h., es erfolgt die Beeinflussung bezüglich der lingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Spalt- Sperrung bzw. der Differenzierung dann, wenn der breite des Beleuchtungsspaltes größer als die Spalt- 50 beobachtete Teil des Lichtstreifens sieh gerade noch breite des Beobachtungsspaltes ist und damit inner- auf der Oberfläche befindet. Bezüglich des Steuerhalb der Abtastlinie vor und hinter dem auf den Signalgebers, der den End-Tastimpuls erzeugt, wird

die Unterdrückung so getroffen, daß nur der durch die rückseitige Flanke des Rechteckimpulses erzeugte Nadelimpuls als Steuersignal weiterverarbeitet wird, d. h., der Einfluß dieses Steuersignalgebers wird dann aufgehoben, wenn der beobachtete Lichtfleck des Lichtstreifens sich gerade wieder auf der Bahnoberfläche befindet.

An Stelle des durchgehenden, gegenüber dem Beobachtungsspalt breiteren Beleuchtungsspaltes kann auch symmetrisch zum mittleren Spaltdrittel jeweils ein weiterer Spalt vorgesehen werden, so daß auf der Bahnoberfläche drei in Abtastrichtung hintereinander-

Spiegel oder mit geometrischer Lichtteilung, z. B. da- 65 gelegene Lichtflecke auftreten, von denen nur der durch, daß als Lichtquelle ein beleuchteter Spalt mittlere zur Fehlererfassung dient. Die Steuerung dient, der über erne Optik auf eine Hälfte einer den erfolgt entsprechend wie bei dem durchgehenden Lichtfleck erzeugenden Zylinderlinse abgebildet wird, Spalt.

durch photoelektrische Steuersignalgeber eingestellt werden. Die Bahnbreite kann auch unmittelbar analog erfaßt werden.

Zu diesem Zweck kann man einen von dem Signal eines photoelektrischen Steuersignalgebers angestoßenen Sägezahngenerator in Verbindung mit einem bei einer bestimmten Spannungshöhe ansprechenden, den End-Tastimpuls erzeugenden Trigger vorsehen.

wenn der Lichtfleck die Abtastung einer Zeile beginnt bzw. je nach Anordnung des photoelektrischen Steuersignalgebers die Abtastung einer Zeile beendet.

Die abzutastende Breite kann auch durch andere physikalische Größen dargestellt werden.

Bei der beispielsweisen Verwendung von zwei photoelektrischen Steuersignalgebern können diese innerhalb der Abtastlinie in Bahnnähe oder auch in

Fehlersignalgeber einwirkenden Lichtfleck zwei zusätzliche Lichtzonen vorhanden sind, die zur Betätigung der photoelektrischen Anordnung dienen. _

Gegenüber der bekannten Anordnung wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Steuerlichtfleck ohne Mehraufwand, lediglich durch Verbreiterung des Beleuchtungsspaltes gegenüber dem Beobachtungsspalt erzeugt.

Die Abtasteinrichtung, bei der die erfindungsgemäße Maßnahme Anwendung findet, arbeitet nach dem Autokollimationsprinzip entweder mit physikalischer Lichtteilung durch einen halbdurchlässigen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur photoelektrischen Abtastung einer laufenden Bahn auf optisch erkennbare Fehlerstellen, bei der das von einem Beleuchtungsspalt ausgehende, über einen Drehspiegel od. dgl. reflektierte Lichtbündel auf der abzutastenden Oberfläche zu einem Lichtfleck fokussiert wird, der nach dem Autokollimationsprinzip zumindest teilweise auf einen photoelektrischen Empfänger (Fehlersignalgeber) mit vorgeschalteter Spaltblende (Beobachtungsspalt) einwirkt, und mit mindestens einer photoelektrischen vom Abtaststrahl betätigten Anordnung, die einen dem Fehlersignalgeber nachgeschalteten Verstärker nach Maßgabe der abzutastenden Bahnbreite sperrt bzw. ansprechbereit macht, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite des Beleuchtungsspaltes größer als die Spaltbreite des Beobachtungsspaltes ist und damit innerhalb der Abtastlinie vor und hinter dem auf den Fehlersignalgeber einwirkenden Lichtfleck zwei zusätzliche Lichtzonen vorhanden sind, die zur Betätigung der photoelektrischen Anordnungen dienen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in einem der Breite des Beobachtungsspaltes entsprechenden Abstand voneinander angeordnete Stege den Beleuchtungsspalt in drei Spalte aufteilen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Anordnung einen beim Auftreffen der Lichtzone auf der Bahn angestoßenen Sägezahngenerator und einen Trigger enthält, der bei einem vorbestimmten der Bahnbreite entsprechenden Wert der Sägezahnspannung anspricht und einen den Verstärker sperrenden Impuls abgibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1007 077;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1771763;
USA.-Patentschriften Nr. 2 393 631, 2 719 235.