DE1292903B - Vorrichtung zur Lageregelung nach einem durch eine optisch abtastbare Steuerkurve vorgegebenen Programm - Google Patents

Vorrichtung zur Lageregelung nach einem durch eine optisch abtastbare Steuerkurve vorgegebenen Programm

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DE1292903B
DE1292903B DE1959R0027231 DER0027231A DE1292903B DE 1292903 B DE1292903 B DE 1292903B DE 1959R0027231 DE1959R0027231 DE 1959R0027231 DE R0027231 A DER0027231 A DE R0027231A DE 1292903 B DE1292903 B DE 1292903B
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Rawstron George Ormerod
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    • G06K11/02Automatic curve followers, i.e. arrangements in which an exploring member or beam is forced to follow the curve

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lageregelung nach einem durch eine optisch abtastbare Steuerkurve vorgegebenen Programm, bei der die Steuerkurve auf einem blattförmigen Träger aufgebracht ist, von dessen benachbarten Teilen sie sich in den lichtübertragenden Eigenschaften unterscheidet, und bei der die Abtastung durch Verschiebung der Steuerkurve in eine Richtung relativ zu einem von einer Abtastvorrichtung ausgestrahlten Lichtstrahlenbündel erfolgt, derart, daß auf Grund der Verschiebebewegung entstehende Anderungen der Lichtübertragung eine Ausgleichsbewegung der Abtastvorrichtung senkrecht zur Richtung der Verschiebebewegung bewirken.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art dient als Steuerkurve ein kontinuierliches, geschwärztes Band von konstanter Strichstärke. Die Abtastvorrichtung kann mit Hilfe eines Schlittens in einer ersten Koordinatenrichtung bewegt und längs des Schlittens in einer zweiten, dazu senkrechten Koordinatenrichtung auf einem Wagen verschoben werden. Sie weist zwei Projektionslampen auf, die je einen Lichtfleck auf den Steuerkurventräger werfen. Der Abstand der Lichtflecke ist gleich der Breite der Steuerkurve. Beide Lampen werden außer mit Gleichstrom mit Wechselstrom gegenphasig gespeist. Eine Photozelle nimmt die Lichtemission der beiden Lichtflecke auf und liefert ein Ausgangssignal, das sich aus der überlagerung der pulsierenden Lichtströme ergibt. Bei einer Relativverschiebung von Steuerkurve und Abtastvorrichtung entlang einer geradlinigen, in der ersten Koordinatenrichtung verlaufenden Steuerkurve heben sich die Wechselkomponenten der Emission der Lichtflecke gegenseitig auf, solange die Lichtflecke symmetrisch zu beiden Seiten der Steuerkurve liegen; bei Abweichungen der Abtastvorrichtung von der Steuerkurve in der zweiten Koordinatenrichtung hat dagegen das Ausgangssignal der Photozelle eine Wechselkomponente, mittels deren die Abtastvorrichtung zu einer Ausgleichsbewegung veranlaßt werden kann, die die Symmetrie der Lichtflecke bezüglich der Steuerkurve wiederherstellt. Während das Arbeiten bei Steuerkurven dieser einfachsten Art unproblematisch ist, ergeben sich bei der bekannten Vorrichtung Schwierigkeiten dann, wenn die Steuerkurve gekrümmt ist, weil sich in einem solchen Fall die Effektivbreite der Steuerkurve in der zweiten Koordinatenrichtung ständig ändert. Um dem zu begegnen, wird bei der bekannten Anordnung die Abtastvorrichtung mittels eines dritten Antriebs derart gedreht, daß die die beiden Lichtflecke verbindende Linie immer senkrecht zur Tangente der Steuerkurve steht. Außerdem soll dafür gesorgt werden, daß die Bewegung der Tastvorrichtung in der ersten und zweiten Koordinatenrichtung mit den Geschwindigkeiten v sin a bzw. v cos a erfolgt, wobei v die Bewegungsgeschwindigkeit der Abtastvorrichtung in Richtung der Tangente der Steuerkurve und a der Winkel zwischen der Tangente und der ersten Koordinatenrichtung ist. Die Ausdrücke v sin a und v cos a werden mittels Rechnern ständig ermittelt. Diese Art der Lageregelung ist kompliziert und bei höheren Genauigkeitsanforderungen äußerst aufwendig.
  • Außerdem ist es grundsätzlich bekannt, bei mechanischen Kopiermaschinen die Photozelle eines Ab- i tastkopfes nicht mit reflektiertem Licht, sondern mit durch den Steuerkurventräger durchfallendem Licht zu beaufschlagen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lageregelung zu schaffen, die genau arbeitet und dennoch einen vergleichsweise geringen Aufwand erfordert.
  • Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Steuerkurve eine Spur in Form einer Reihe diskreter punktförmiger Flächenelemente dient, die in einer ersten, für die relative Verschiebebewegung vorgesehenen Koordinatenrichtung nacheinander um kleine, einander gleiche Zuwachsraten gegeneinander versetzt sind und in einer zweiten, zu der ersten senkrechten und für die Ausgleichsbewegung vorgesehenen Koordinatenrichtung nach Maßgabe vorberechneter Koordinatenabmessungen angeordnet sind, und daß das von einer in der Abtastvorrichtung angeordneten Lichtquelle ausgestrahlte Lichtstrahlenbündel durch eine kleine, nahe der Steuerkurve befindliche Öffnung und durch die Steuerkurve hindurch zu einem photoelektrischen Empfängergeleitet ist, wobei Form und Größe der kleinen Öffnung der Abtastvorrichtung im Verhältnis zu Form und Größe der einzelnen Flächenelemente der Spur und zur gegenseitigen Versetzung der in der erstgenannten Koordinatenrichtung aufeinanderfolgenden und versetzten Flächenelemente so gewählt sind, daß mit jeder Verschiebung der Abtastvorrichtung in der zweitgenannten Koordinatenrichtung relativ zur Spur das Bildfeld der Öffnung sowohl einen lichtdurchlässigen als auch einen dunklen oder lichtundurchlässigen Teil des Trägerblattes umfaßt.
  • Da die Steuerkurve aus einer Folge diskreter punktförmiger, d. h. kleiner kreisförmiger Flächenelemente besteht, lassen sich beliebige Steuerkurven an Hand einer Ausgleichsbewegung nur in der zweiten Koordinatenrichtung sehr genau abtasten, ohne daß die Abtastvorrichtung gedreht werden rnuß, um einer Neigungsänderung der Steuerkurve zu folgen, und ohne daß die Verschiebegeschwindigkeit in den beiden Koordinatenrichtungen von der Neigung der Steuerkurve abhängig gemacht zu werden braucht. Im Gegensatz zu den Verhältnissen bei einer kontinuierlichen Steuerkurve mit konstanter Strichstärke bleibt nämlich die effektive Breite der kreisförmigen Flächenelemente in der zweiten Koordinatenrichtung unabhängig von der Neigung der Steuerkurve erhalten. Die Flächenelemente können in der Praxis sehr klein sein und sehr nahe beieinanderliegen, ohne daß sich durch die Diskontinuität der Steuerkurve die Genauigkeit der Abtastung verringert. Der Lageregler als solcher kann infolgedessen relativ einfach aufgebaut sein. Ein Schwenkantrieb für die Abtastvorrichtung sowie Rechner zur Ermittlung der Verschiebegeschwindigkeiten in den beiden Koordinatenrichtungen entfallen.
  • Vorzugsweise ist die Größe der kreisförmig gestalteten Flächenelemente der Spur der Steuerkurve relativ zu den einander gleichen Zuwachsraten in der ersten Koordinatenrichtung so gewählt, daß sich aufeinanderfolgende Flächenelemente überdecken, wobei der Mittelteil der Spur stetig durchläuft, während ihre Ränder aus einer Folge von Kreisbogen bestehen, derart, daß die Antriebsvorrichtung für die Relativbewegung zwischen der Abtastvorrichtung und der Steuerkurve, unbeschadet der Zusammensetzung der Spur aus diskreten Flächenelementen, eine stetige Relativbewegung durchführt. Für die Mehrzahl der praktischen Fälle ist eine ununterbrochen fortlaufende Abtastung bequemer als eine schrittweise Abtastung. Außerdem führt sie im vorliegenden Fall zu einem Glättungseffekt zwischen den Flächenelementen.
  • Das benutzte Koordinatensystem kann grundsätzlich ein kartesisches Koordinatensystem sein.. Vorteilhafter ist es jedoch häufig, wenn die als Steuerkurve dienende Spur durch Polarkoordinaten bestimmt ist und die einander gleichen kleinen Zuwachsraten in der erstgenanten Koordinatenrichtung aus einander gleichen kleinen Winkelbewegungsschritten um den Koordinatenursprung herum bestehen, während die zweite Koordinatenrichtung radial zum Koordinatenursprung verläuft, wobei ferner die relative Verschiebebewegung aus einer Drehbewegung der Steuerkurve um ein Zentrum besteht, das sich mit dem Koordinatenursprung deckt, und wobei die Ausgleichsbewegung der Abtastvorrichtung zur Spur an der Abtastvorrichtung derart gesteuert ist, daß ihre kleine Öffnung sich entlang einer feststehenden, durch dieses Zentrum hindurchgehenden radialen Linie bewegt.
  • Als Steuerkurve kann eine Spur aus dunklen oder opaken Flächenelementen auf lichtdurchlässigem Hintergrund dienen. In einem solchen Fall ist die kleine Öffnung der Abtastvorrichtung in ihrer Form derjenigen der einzelnen Flächenelemente der Spur ähnlich, aber größer als diese und derart gewählt, daß die richtige Einstellung der Öffnung über ein Flächenelement längs der zweiten Koordinatenrichtung einander gleiche Flächengrößen auf dem blattförmigen Träger erscheinen läßt.
  • Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform kann als Steuerkurve auch eine Spur dienen, die aus lichtdurchlässigen Flächenelementen oder Löchern auf bzw. in einem dunklen oder opaken Hintergrund besteht. Dann ist dafür zu sorgen, daß die kleine Öffnung der Abtastvorrichtung die gleiche Form und die gleiche Größe wie jedes der einzelnen Flächenelemente der Spur hat.
  • Während bei einer Spur aus dunklen Flächenelementen die Steuerkurve selbst das Bildfeld der Öffnung teilen kann, ist im Fall einer Spur aus lichtdurchlässigen Flächenelementen oder Löchern die Abtastvorrichtung vorzugsweise mit einer Strichplatte versehen, die eine dunkle oder opake, geradlinige Linienmarkierung besitzt, die senkrecht zu der zweiten konjugierten Richtung verläuft und dazu dient, das Bildfeld der Öffnung in zwei gleiche Teile zu teilen.
  • Die Ausgleichsbewegung wird vorteilhaft durch einen elektrischen Reversiermotor bewirkt, dessen Drehrichtung durch den photoelektrischen Empfänger in der Weise bestimmbar ist, daß die Ausgleichsbewegung sich aus kleinen Schwingungen von der einen zur anderen Seite der genauen Relativstellung der Öffnung der Abtastvorrichtung und der Spur der Steuerkurve zueinander zusammensetzt. Dabei enthält der photoelektrische Empfänger vorzugsweise zwei Photozellen, die in einem elektrischen Brückenkreis liegen, dessen Ausgangsspannung einer elektronischen Ausgabevorrichtung zugeführt ist, die zur Erregung eines Relais dient, dessen Kontakte die Drehrichtung des Reversiermotors derart steuern, daß das Relais erregt wird, wenn die Ausgangsspannung der ersten Photozelle diejenige der zweiten übersteigt, und entregt wird, wenn die Ausgangsspannung der zweiten Photozelle diejenige der ersten übersteigt.
  • Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigt F i g. 1 schematisch in größerem Maßstab eine Steuerkurve der vorliegend verwendeten Art, F i g. 2 und 3 eine Drauf- bzw. eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Lageregelung, F i g. 4 eine Einzelheit der Vorrichtung nach F i g. 2 und 3, F i g. 5 ein elektrisches Schaltbild der Vorrichtung nach F i g. 2 und 3 und F i g. 6 schematisch eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 2 und 3.
  • Die veranschaulichte Vorrichtung benutzt als Steuerkurve einen blattförmigen Träger C aus einem durchscheinenden Werkstoff, der kleine, runde, dunkle oder undurchsichtige Flächenelemente J trägt. In F i g. 1 sind die Flächenelemente vergrößert als Kreise angedeutet, deren Umfang je ein Flächenelement darstellt, während die die Mittelpunkte dieser Kreise verbindende Linie J1 die gewünschte Kurvenform ist. Die Lage der Flächenelemente J ist durch ein Polarkoordinatensystem bestimmt, innerhalb dessen jedes Flächenelement J auf je einer von mehreren Geraden J2 liegt, die von dem Koordinatenursprung (A' in F i g. 2) radial ausgehen. Die Geraden J2 sind um kleine, jeweils gleiche Winkelbeträge gegeneinander versetzt. Die Lage der Flächenelemente J auf den Geraden J2, d. h. ihr Radialabstand vom Koordinatenursprung, ist durch die gewünschte Form der Steuerkurvenspur bestimmt.
  • Die Folge der Flächenelemente J kann dadurch erhalten werden, daß der Träger C schrittweise um den Koordinatenursprung um die kleinen, jeweils gleichen Winkelbeträge gedreht und für jeden Schritt eine in Radialrichtung verschiebbare Vorrichtung zur Aufbringung der Flächenelemente mittels eines Mikrometers auf den von der gewünschten Kurvenform abhängigen Radialabstand vom Koordinatenursprung gebracht wird. Die Größe der einzelnen Flächenelemente J ist aus Gründen der Genauigkeit der Lageregelung vorzugsweise gemäß F i g. 1 auf die kleinen Winkelbeträge derart abgestimmt, daß aufeinanderfolgende Flächenelemente einander teilweise überdecken und eine Spur erhalten wird, deren Mittelteil stetig durchläuft und deren Ränder aus einer Folge von Kreisbogen bestehen. Bei geringeren Anforderungen an die Genauigkeit kann die Steuerkurvenspur aber auch aus einer Folge von einander nicht überlappenden Flächenelementen bestehen.
  • Zur Aufnahme des mit der Steuerkurvenspur versehenen blattförmigen Trägers C weist die Vorrichtung eine Unterlage B auf, die einen seitlichen Ansatz einer Scheibe A bildet. Die Scheibe A ist um eine lotrechte Achse A1 drehbar, die sich mit dem Koordinatenursprung deckt. Die Unterlage B besitzt einen kreisbogenförmigen Schlitz D, der zentrisch zur Achse Al verläuft und dessen Länge und Breite den Abmessungen der Steuerkurve angepaßt sind. Der Träger C weist Anschlagflächen Cl, C2 und C3 auf, die zur genauen Ausrichtung des Trägers über dem Schlitz D gegen Anschläge B1, B2 und B3 der Unterlage anlegbar sind. Klemmvorrichtungen B1 halten den Träger C in einer vorbestimmten Lage fest. Die Abtastvorrichtung besteht aus einem mit einer kleinen kreisförmigen Öffnung K3 versehenen Gehäuse K. In dem Gehäuse sind eine Lichtquelle K1 und ein Linsensystem K2 angeordnet, das ein Lichtstrahlenbündel von der Lichtquelle K1 auf die Öffnung K3 richtet. Unterhalb der Öffnung K3 ist ein strahlenteilendes Prisma L so angeordnet, daß seine brechende Kante die optische Achse des Linsensystems K2 schneidet, die durch den Mittelpunkt der Öffnung K3 hindurchgeht. Zwei Photozellen L1, L2 sind jeweils so angeordnet, daß auf sie die beiden Teile des geteilten Lichtstrahlenbündels auftreffen. Die Abtastvorrichtung wird derart angeordnet, daß die Öffnung K3 unmittelbar oberhalb des mit der Steuerkurvenspur versehenen Trägers C steht und daß das Licht durch die Öffnung K3, den Träger C und den Schlitz D der Unterlage B hindurch auf das Prisma L auftrifft. Das Prisma L und die Photozellen L1 und L2 sind in einem Gehäuse L3 untergebracht, das zusammen mit dem Gehäuse K der Abtastvorrichtung von einem langen, bei N1 angelenkten Arm. N getragen wird. Die Länge des Armes N und die Lage des Anlenkpunktes N1 sind so gewählt, daß die Abtastvorrichtung im wesentlichen in einer zur Achse Al radialen Richtung bewegt wird. Da die Öffnung K3, wie in F i g. 4 angedeutet, größer als die einzelnen Flächenelemente J ist, umfaßt der durch die Öffnung K3 hindurch beleuchtete Bereich der Steuerkurve nicht nur einen geringen Längenbereich der Spur aus dunklen oder unäurchsichtigen Flächenelementen J, sondern auch lichtdurchlässige-Bereiche zu beiden Seiten der Spur, vorausgesetzt, daß die Lage der Öffnung gegenüber der Steuerkurve so gewählt ist, daß die Spur durch die Mitte des durch die Öffnung K3 mit Licht beaufschlagten Bereiches hindurchgeht. Die brechende Kante des Prismas L verläuft im rechten Winkel zur Richtung von Führungen F, so daß (solange die Spur gegenüber dieser Kante nicht zu stark geneigt ist) die Kante des Prismas L von der Spur völlig verdeckt wird, wenn sie sich mehr oder weniger in der Mitte des Öffnungsbereichs der Öffnung K3 befindet. Die beiden jeweiligen Teile des Lichtstrahlenbündels, die durch die beiden lichtdurchlässigen Bereiche innerhalb der Öffnung K3 hindurchgehen, werden deshalb je einer der beiden Photozellen L1 und L2 zugeführt.
  • Ein Vergleich zwischen den Ausgangssignalen der beiden Photozellen läßt deshalb sofort erkennen, ob die Spur innerhalb des Öffnungsbereichs genau in der Mitte verläuft. Das Ausgangssignal der beiden Photozellen wird dazu verwendet, in noch zu beschreibender Weise einen elektrischen Reversiermotor M zu steuern. Der Motor ist auf einem Gestell O befestigt, das mit dem Träger der Führungen F fest verbunden ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß, wenn die Ausgangsspannung der ersten Photozelle L1 die der zweiten Photozelle L2 übertrifft, der Motor M in der einen Drehrichtung angetrieben wird, und wenn die Ausgangsspannung der zweiten Photozelle die der ersten Photozelle übertrifft, der Motor in der entgegengesetzten Drehrichtung umläuft. Der Motor M treibt eine Schnecke Ml an, die @n ein breites Schneckenrad M2 auf einer mit Schraubengewinde versehenen Welle M3 eingreift. Die Welle verläuft parallel zu den Führungen F und greift n ein Gewinde einer Führungsbacke 01 des Ge-@tells O ein. Eine Drehbewegung des Motors in der :inen oder der anderen Richtung bewirkt deshalb eine Längsbewegung der Welle M3. Das Ende der Welle liegt gegen den Arm N an, der die Abtastvorrichtung trägt und durch eine Feder N2 in Berührung mit dem einen Ende dieser Welle gehalten wird, so daß eine Längsbewegung der Welle M3 auf die Abtastvorrichtung übertragen wird. Der elektrische Steuerkreis für den Motor M ist so ausgebildet, daß die Abtastvorrichtung nach vorn und hinten um eine kurze Wegstrecke um eine Mittellage der Spur in dem Bereich der Öffnung K3 pendelt. Auf diese Weise wird die Abtastvorrichtung der durch die Folge von Flächenelementen J festgelegten Kurvenform entlanggeführt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der elektrischen Schaltung der Vorrichtung ist in F i g. 5 dargestellt. Sie umfaßt ein elektronisches Ventil P in Form einer Triode oder Tetrode. Das Potential des Steuergitters P1 dieser Röhre wird durch einen Brückenkreis gesteuert, der seinerseits durch die Hochspannung der Röhre gespeist wird. Die beiden Photozellen L1 und L2 sind in zwei Zweige der Brücke eingeschaltet, während in den beiden anderen Brückenzweigen Widerstände Q1 und Q2 liegen. Ein weiterer Widerstand Q liegt in der Brückendiagonale, die die Verbindungsstelle der beiden Widerstände mit der Verbindungsstelle der beiden Photozellen verbindet. Die Verbindungsstelle der die beiden Photozellen enthaltenden Brückenzweige ist an das Steuergitter PI der Röhre P angeschlossen, während die Hochspannungsanschlüsse R1, R2 über einen Hilfswiderstand Q3 mit dem einen der beiden die Widerstände enthaltenden Zweige der Brücke verbunden sind. Die Hochspannung liegt ferner zwischen der Kathode P2 der Röhre und dem positiven Ausgang S der Röhrenschaltung an. Der negative Ausgang S1 der Röhrenschaltung ist mit der Anode P3 der Röhre verbunden. Ein Stellwiderstand Q4 liegt in der Verbindung zwischen dem Hochspannungsanschluß R2 und der Kathode P2. Er dient zum Feinabgleich der Brücke.
  • Die Anordnung ist so getroffen, daß bei abgeglichener Ausgangsspannung der Photozellen ein Anodenstrom fließt, der ausreicht, ein empfindliches Relais T im Anodenstromkreis ansprechen zu lassen. Parallel zu dem Relais T ist ein Nebenschlußkreis geschaltet; der eine Hilfsvorspannungsquelle (die von den Niederspannungsanschlüssen R3, R4 der Röhre abgenommen ist) und einen Stellwiderstand S2 enthält. Der Nebenschlußkreis erlaubt es, den Ansprechpunkt des Relais T durch Einspeisung eines dem Anodenstrom der Röhre entgegengerichteten Stroms genau einzustellen. Ein Kondensator S3 liegt parallel zum Relais T. Er verhindert, daß das Relais infolge der Drift flattert. Der Kontakt T1 des Relais T, der in Abhängigkeit von Änderungen des Anodenstroms der Röhre P öffnet bzw. schließt, steuert die Stromzufuhr zu einem aus einer Hilfsstromquelle gespeisten Schaltschütz U, dessen Umsteuerkontakte U1, U2 im Speisestromkreis des Motors M liegen. Ein Dämpfungswiderstand T2 ist zwecks Funkenunterdrückung parallel zum Kontakt T1 geschaltet.
  • Es sind zwei Mikroamperemeter S4 und S5 vorgesehen, von denen das eine, S4, zwischen den Ausgängen S, S1 der Röhrenschaltung und das andere, S5, in Reihe mit den Hochspannungsanschlüssen R1, R2 liegt und die das Einstellen der Stellwiderstände für einen genauen Abgleich der Schaltung und damit einen hochempfindlichen Betrieb erleichtern. Zweckmäßig ist ferner eine Anzeigelampe V1 vorgesehen, die über ein weiteres Schaltschütz U3, das mit dem Umsteuerschütz U in Reihe geschaltet ist, gespeist wird.
  • Die Hoch- und Niederspannung für die Röhrenschaltung und die Spannung für den Nebenschlußkreis des Relais T können zweckmäßig einem netzgespeisten Verteiler R entnommen werden, während die Speisung des Motors M und der beiden Schütze U und U3 aus dem Netz V über einen Transformator V2, einen Brückengleichrichter V3 und einen Spannungsteiler V4 erfolgt. Vorzugsweise liegt in der Netzspannungszufuhr ein spannungsstabilisierenderTransformator V5. Die verschiedenen Speisestromkreise werden durch einen Hauptschalter W mit Kontakten W1, W2, W3, W4 gesteuert, von denen die Kontakte W1, W2 die Stromzufuhr zu dem Verteiler R und der Anzeigelampe V1, der Kontakt W4 die Stromzufuhr zu dem Motor und den beiden Schützen U und U3 und der Kontakt W3 den Nebenschlußkreis des Relasi T steuert. Eine weitere Anzeigelampe V5 zeigt an, ob der Hauptschalter W geöffnet oder geschlossen ist. Ein Kondensator Ml ist parallel zum Motor M geschaltet. Es ist zweckmäßig, einen von Hand betätigten Umsteuerschalter M2 mit Kontakten M3 und M4 vorzusehen, um den Motor gewünschtenfalls von Hand umsteuern zu können. Die Lichtquelle K1 wird von dem Netz V über einen Transformator V7 gespeist, der mittels eines Schalters V8 einschaltbar ist. Ein Stellwiderstand V9 ist in Reihe mit der Lampe K1 geschaltet.
  • Die Vorrichtung wird durch Einschalten eines Motors A4 für den Antrieb der Scheibe A in Betrieb gesetzt, wobei der Antrieb der Scheibe A durch den Motor A4 (F i g. 2) z. B. über ein Schneckengetriebe A5, A9 erfolgt und die Steuerkurve langsam an der Abtastvorrichtung K entlanggeführt wird. Dann wird der Hauptschalter W eingeschaltet, nachdem zuvor jede erforderliche Einstellung durchgeführt wurde, damit das eine Ende der Steuerkurvenspur genau in der Mitte der Öffnung K3 der Abtastvorrichtung liegt.
  • In Abhängigkeit von der Ausgangspannung der beiden Photozellen L1, L2 pendelt der Motor schnell zwischen Vorwärts- und Rückwärtslauf, so daß die Abtastvorrichtung K der Steuerkurvenspur mit hoher Genauigkeit folgt, wenn die Spur an der Abtastvorrichtung entlanggeführt wird. Die Bewegung der Ab- tastvorrichtung K wird über geeignete mechanische Übertragungsmittel dazu verwendet, die von der Steuerkurve programmgemäß zu steuernde, eine Lageverstellung bewirkende mechanische Bewegung durchzuführen.
  • An Stelle einer Spur aus dunklen Flächenelementen auf einem lichtdurchlässigen Hintergrund kann umgekehrt auch eine Spur aus lichtdurchlässigen Flächenelementen oder Löchern auf bzw. in einem dunklen oder undurchsichtigen Hintergrund verwendet werden. Die Löcher können beispielsweise in den Träger eingestanzt sein. Bei Anwendung einer solchen Steuerkurve wird die vorstehend beschriebene Vorrichtung in der Weise abgeändert, daß zwischen der Steuerkurve und dem Prisma L eine Strichplatte angeordnet wird, die eine dunkle oder undurchsichtige, geradlinige Linienmarkierung besitzt, die parallel zu der Kante des Prismas verläuft, um eine saubere Teilung der Lichtstrahlen zwischen den beiden Photozellen zu gewährleisten. Die Strichplatte kann in der oberen Wandung des Gehäuses L3 angeordnet sein. Ferner kann bei dieser abgewandelten Ausführungsform die kleine Öffnung K3 der Abtastvorrichtung K in derselben Größe wie die einzelnen Flächenelemente J gehalten sein. Eine ähnliche Strichplatte kann gewünschtenfalls auch bei Vorliegen von dunklen oder undurchsichtigen Flächenelementen auf einem lichtdurchlässigen Hintergrund verwendet werden, insbesondere wenn die Flächenelemente im Abstand voneinander angeordnet sind oder wenn die Spur Bereiche aufweist, in denen sie stark gegen die Kante des Prismas geneigt ist.
  • In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zur Strahlenteilung zwei Prismen X, X1 zu verwenden, die nebeneinander angeordnet sind und deren geneigte Flächen in entgegengesetzte Richtungen weisen, wie dies schematisch die Seitenansicht nach F i g. 6 zeigt. Die das Licht brechende Kante des Strahlenteilers wird hierbei von der Ebene der sich berührenden Seitenflächen der beiden Prismen gebildet. Es kann ferner zweckmäßig sein, einen gegen den Strahlengang geneigten Spiegel X2 innerhalb der Abtastvorrichtung zu verwenden, wodurch diese eine kompaktere Bauweise erhält.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Lageregelung nach einem durch eine optisch abtastbare Steuerkurve vorgegebenen Programm, bei der die Steuerkurve auf einem blattförmigen Träger aufgebracht ist, von dessen benachbarten Teilen sie sich in den lichtübertragenden Eigenschaften unterscheidet, und bei der die Abtastung durch Verschiebebewegung der Steuerkurve in eine Richtung relativ zu einem von einer Abtastvorrichtung ausgestrahlten Lichtstrahlenbündel erfolgt, derart, daß auf Grund der Verschiebebewegung entstehendeAnderungen der Lichtübertragung eine Ausgleichsbewegung der Abtastvorrichtung senkrecht zur Richtung der Verschiebebewegung bewirken, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß als Steuerkurve eine Spur in Form einer Reihe diskreter punktförmiger Flächenelemente (J) dient, die in einer ersten, für die relative Verschiebebewegung vorgesehenen Koordinatenrichtung nacheinander um kleine, einander gleiche Zuwachsraten gegeneinander versetzt sind und in einer zweiten, zu der ersten senkrechten und für die Ausgleichsbewegung vorgesehenen Koordinatenrichtung nach Maßgabe vorberechneter Koordinatenabmessungen angeordnet sind, und daß das von einer in der Abtastvorrichtung (K) angeordneten Lichtquelle (K1) ausgestrahlte Lichtstrahlenbündel durch eine kleine, nahe der Steuerkurve befindliche Öffnung (K3) und durch die Steuerkurve hindurch zu einem photoelektrischen Empfänger (L1, L2) geleitet ist, wobei Form und Größe der kleinen Öffnung (K3) der Abtastvorrichtung im Verhältnis zu Form und Größe der einzelnen Flächenelemente (J) der Spur und zur gegenseitigen Versetzung der in der erstgenannten Koordinatenrichtung aufeinanderfolgenden und versetzten Flächenelemente so gewählt sind, daß mit jeder Verschiebung der Abtastvorrichtung in der zweitgenannten Koordinatenrichtung relativ zur Spur das Bildfeld der Öffnung sowohl einen lichtdurchlässigen als auch einen dunklen oder lichtundurchlässigen Teil des Trägerblattes umfaßt. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der kreisförmig gestalteten Flächenelemente (J) der Spur der Steuerkurve relativ zu den einander gleichen Zuwachsraten in der erstgenannten Koordinatenrichtung so gewählt ist, daß sich aufeinanderfolgende Flächenelemente überdecken, wobei der Mittelteil der Spur stetig durchläuft, während ihre Ränder aus einer Folge von Kreisbogen bestehen, derart, daß die Antriebsvorrichtung für die Relativbewegung zwischen der Abtastvorrichtung (K) und der Steuerkurve, unbeschadet der Zusammensetzung der Spur aus diskreten Flächenelementen, eine stetige Relativbewegung durchführt. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Steuerkurve dienende Spur durch Polarkoordinaten bestimmt ist und die einander gleichen kleinen Zuwachsraten in der erstgenannten Koordinatenrichtung aus einander gleichen kleinen Winkelbewegungsschritten um den Koordinatenursprung herum bestehen, während die zweite Koordinatenrichtung radial zum Koordinatenursprung verläuft, daß ferner die relative Verschiebebewegung aus einer Drehbewegung der Steuerkurve um ein Zentrum (A1) besteht, das sich mit dem Koordinatenursprung deckt, und daß die Ausgleichsbewegung der Abtastvorrichtung (K) zur Spur an der Abtastvorrichtung derart gesteuert ist, daß deren kleine Öffnung (K3) sich entlang einer feststehenden, durch dieses Zentrum hindurchgehenden radialen Linie bewegt. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Steuerkurve dienende Spur aus dunklen oder opaken Flächenelementen auf lichtdurchlässigem Hintergrund besteht, daß ferner die kleine Öffnung (K3) der Abtastvorrichtung (K) in ihrer Form derjenigen der einzelnen Flächenelemente (J) der Spur ähnlich, aber größer als diese und derart gewählt ist, daß die richtige Einstellung der Öffnung über ein Flächenelement längs der zweiten Koordinatenrichtung einander gleiche Flächengrößen auf dem blattförmigen Träger erscheinen läßt. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Steuerkurve dienende Spur aus lichtdurchlässigen Flächenelementen oder Löchern auf bzw. in einem dunklen oder opaken Hintergrund besteht und daß die kleine Öffnung (K3) der Abtastvorrichtung (K) die gleiche Form und die gleiche Größe wie jedes der einzelnen Flächenelemente (J) der Spur hat. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (K) mit einer Strichplatte versehen ist, die eine dunkle oder opake, geradlinige Linienmarkierung besitzt, die senkrecht zu der zweiten konjugierten Richtung verläuft und dazu dient, das Bildfeld der Öffnung (K3) in zwei gleiche Teile zu teilen. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen die Ausgleichsbewegung bewirkenden elektrischen Reversiermotor (M), dessen Drehrichtung durch den photoelektrischen Empfänger (L1, L2) in der Weise bestimmbar ist, daß die Ausgleichsbewegung sich aus kleinen Schwingungen von der einen zur anderen Seite der genauen Relativstellung der Öffnung (K3) der Abtastvorrichtung (K) und der Spur der Steuerkurve zueinander zusammensetzt. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Empfänger zwei Photozellen (L1 und L2) enthält, die in einem elektrischen Brückenkreis liegen, dessen Ausgangsspannung einer elektronischen Ausgabevorrichtung (Ventil P) zugeführt ist, die zur Erregung eines Relais (T) dient, dessen Kontakte die Drehrichtung des Reversiermotors (M) derart steuern, daß das Relais erregt wird, wenn die Ausgangsspannung der ersten Photozelle diejenige der zweiten übersteigt, und entregt wird, wenn die Ausgangsspannung der zweiten Photozelle diejenige der ersten übersteigt.
DE1959R0027231 1958-12-09 1959-12-08 Vorrichtung zur Lageregelung nach einem durch eine optisch abtastbare Steuerkurve vorgegebenen Programm Pending DE1292903B (de)

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GB3960358A GB936951A (en) 1958-12-09 1958-12-09 Improvements in or relating to cam devices

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DE1292903B true DE1292903B (de) 1969-04-17

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DE1959R0027231 Pending DE1292903B (de) 1958-12-09 1959-12-08 Vorrichtung zur Lageregelung nach einem durch eine optisch abtastbare Steuerkurve vorgegebenen Programm

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CH (1) CH365128A (de)
DE (1) DE1292903B (de)
FR (1) FR1242212A (de)
GB (1) GB936951A (de)
NL (1) NL246232A (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE673925C (de) * 1935-12-07 1939-03-31 Collet & Engelhard Werkzeugmas Einrichtung zum selbsttaetigen Fraesen von Kurvenscheiben nach einer Zeichnung mit Hilfe einer Fotozelle
GB561171A (en) * 1940-09-21 1944-05-09 Linde Air Prod Co Improvements in mechanical copying machines
DE847353C (de) * 1950-03-04 1952-08-25 Schoppe & Faeser Feinmechanik Geraet zum Abtasten von ebenen Kurven

Patent Citations (3)

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CH365128A (fr) 1962-10-31
FR1242212A (fr) 1960-09-23
GB936951A (en) 1963-09-18
NL246232A (nl) 1964-02-10

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