DE1761170B1 - Foto-Zeichenkopf mit Symbolen zur Belichtung einer fotoempfindlichen Zeichenunterlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Foto-Zeichenkopf mit Symbolen zur Belichtung einer fotoempfindlichen Zeichenunterlage, wobei während der Relativbewegung zwischen Foto-Zeichenkopf und Zeichenunterlage eine Belichtung der Unterlage erfolgt und eine Lichtquelle über einen faseroptischen Lichtleiter mit einer Projektionseinrichtung verbunden ist und ein steuerbares, die Größe des Lichtstromes beeinflussendes Organ vorgesehen ist.

Es ist bereits ein Foto-Zeichenkopf bekannt, bei welchem die Beleuchtungsstärke des auf die Zeichenunterlage projizierten Lichtpunktes abhängig von der Relativgeschwindigkeit zwischen Zeichenkopf und Zeichenunterlage mittels eines im Strahlengang angeordneten, als Filter ausgebildeten Organs geändert wird (USA.-Patentschrift 3 330 182).

Um einwandfreie Zeichnungen auf der fotoempfindlichen Unterlage zu erhalten, muß die Beleuchtungsstärke (Helligkeit) des projizierten Lichtpunktes in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der gegeneinander verfahrenden Teile (Kopf und Unterlage) geändert werden können. Je größer diese Geschwindigkeit ist, um so größer muß auch die Beleuchtungsstärke des Lichtpunktes sein, da mit größer werdender Geschwindigkeit die effektive Belichtungszeit eines Flächenelementes der Unterlage geringer wird. Bei Verringerung der Geschwindigkeit wird die effektive Belichtungszeit eines Flächenelementes der Unterlage größer, und die Beleuchtungsstärke muß entsprechend kleiner werden bei geringerer Geschwindigkeit.

Im Prinzip ist es auch möglich, die Lichtstärke der für den Kopf vorhandenen Lichtquelle (Lampe) zu ändern, indem deren Speisespannung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der gegeneinander verfahrenden Teile beeinflußt wird (USA.-Patentschrift 3 330 182).

Moderne Zeichenkopf und Zeichenunterlage aufnehmende Zeichenmaschinen haben nun jedoch hochdynamische Antriebe, die es erforderlich machen, daß die Lichtstärke von Null bis zum Maximum in etwa 10 ms veränderbar sein muß. Infolge der Wärmekapazität der Leuchtwendel der Lampe wird bei einer Lampensteuerung die geforderte Dynamik nicht erreicht. Auch Ausbildungen mit einem Graukeil zwischen Lichtquelle und dieser zugeordnetem Kondensor haben zu große Masse und Trägheitsmoment, so daß nicht die geforderten Stellzeiten erreicht werden. Gleiches gilt für automatisch gesteuerte Irisblenden.

Die Eigenzeit der Helligkeitsregelung muß also geringer als die Zeitkonstante der Antriebe der Zeichenmaschine sein.

Die gegenseitige Lageänderung von Zeichenkopf und Zeichenunterlage erfolgt durch ein vorgegebenes Programm, welches auch vorgibt, mit welcher Geschwindigkeit gezeichnet werden soll. Die Lichtstärke der Lichtquelle bzw. die Beleuchtungsstärke in der Bildebene der Zeichenunterlage muß zu jedem Zeitpunkt proportional der Geschwindigkeit sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Foto-Zeichenkopf mit hochdynamischer Helligkeitssteuerung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Beeinflussung des Lichtstromes am Eingang des faseroptischen Lichtleiters durch Beleuchtung von mehr oder weniger Fasern erfolgt.

Einer weiteren Ausbildung entsprechend wird vom am Lichtausgang des Lichtleiters austretenden Licht ein Signal abgeleitet, welches mit einem aus der Geschwindigkeit des bewegten Teiles (Zeichenkopf und/oder Zeichenunterlage) und aus der Lichtdurchtrittsfläche des jeweils gewählten Symbols abgeleiteten Signal verglichen wird, wobei die Abweichung das dem Lichteingang des Lichtleiters zugeordnete Organ steuert.

Einer weiteren Ausbildung entsprechend ist im Kopf nur der Lichtausgang des Lichtleiters und die ίο von diesem mit Licht gespeiste Projektionseinrichtung angeordnet, während sich die Lichtquelle mit einer zweiten, von dieser gespeisten Projektionseinrichtung mit dem dem Lichteingang des Lichtleiters zugeordneten Organ außerhalb des Kopfes befindet. Zweckmäßig hat das Faserbündel am Eingang des Lichtleiters rechteckförmigen und am Ausgang kreisförmigen Querschnitt. Zweckmäßig betätigt das Organ eine Blende, die als Verschluß dient.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichao nung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Der Zeichenkopf besteht aus einer Projektionseinrichtung 1, an welche über einen Lichtleiter 9 eine zweite Projektionseinrichtung 2 angeschlossen ist.

Die Projektionseinrichtung 2 besteht aus einer Lichtquelle 3, einem Kondensor 4 und einem Objektiv 6. Die Projektionseinrichtung 2 hat den Zweck, möglichst viel Licht der Lichtquelle 3 gleichmäßig auf den Lichteingang 18 des Lichtleiters 9 zu fokussieren. Dem Lichteingang 18 des Lichtleiters 9 ist eine Blende 7 zugeordnet, welche durch ein Organ 8 betätigbar ist.

Die Projektionseinrichtung 1 besteht aus einem dem Lichtausgang 19 des Lichtleiters 9 zugeordneten Kondensor 10, einem teildurchlässigen Spiegel 11, einem weiteren Kondensor 12, einem Symbolspeicher 13 und einem Objektiv 14. Dem teilduchlässigen Spiegel 11 ist eine Linse 16 und eine Fotodiode 17 zugeordnet.

Mit 15 ist eine fotoempfindliche Zeichenunterlage bezeichnet, die auf einem nicht weiter dargestellten Koordinaten-Zeichentisch aufgespannt ist.

Die Austrittspupille des Kondensors 4 der Projektionseinrichtung 2 wird auf dem Lichteingang 18 des Lichtleiters 9 abgebildet, so daß ein großer Lichtanteil der Quelle 3 in den Lichtleiter 9 gelangt. Wie weiter unten noch genauer erläutert wird, kann die dem Lichteingang 18 zugeordnete Blende 7 mehr oder weniger in den Öffnungsquerschnitt des Lichtleiters 9 hereingeschoben werden. Der durch die Blende 7 freigegebene Querschnitt des Lichteinganges 18 ist ein Maß für den in den Lichtleiter 9 gelangenden Lichtstrom, welcher am Lichtausgang 19 des Lichtleiters 9 zur Projektion der Symbole des Symbolträgers 13 auf der Zeichenunterlage 15 zur Verfügung steht.

Die Fasern des Lichtleiters 9 sind nur an seinen Enden 20 fest verklebt und gefaßt, während sie zwischen diesen Enden willkürlich angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, daß durch die Blende 7 auch ein halbkreisförmiger Querschnitt des Lichteinganges 18 freigegeben werden kann, ohne daß am Lichtausgang 19 ebenfalls nur eine halbkreisförmige Ausleuchtung erfolgt. Vielmehr ergibt sich ein praktisch gleichmäßig leuchtender Lichtausgang 19, da die leuchtenden Lichtleitfasern statistisch über den ganzen Querschnitt des Lichtausgangs 19 verteilt sind. Die Wirkung kann durch Anbringung eines nicht weiter

dargestellten Lichtleitstabes am Ausgangsende 20 des Lichtleiters 9 weiter verbessert werden.

Der Lichtausgang 19 stellt eine »Lichtquelle« dar, die in ihrer Lichtstärke durch Betätigung der Blende 7 am Lichteingang 18 des Lichtleiters 9 verändert werden kann.

Die Symbole des Symbolträgers 13 werden durch das Objektiv 14 auf der fotoempfindlichen Zeichenunterlage abgebildet.

Wie bereits oben angedeutet, besteht der eigentliehe Zeichenkopf nur aus der Projektionseinrichtung 1 und gegebenenfalls Linse 16 mit Fotodiode 17, wobei in diesen Kopf nur das Lichtausgangs-Ende 20 hineinragt. Die Projektionseinrichtung 2 mit dem Blendenbetätigungsorgan 8 ist außerhalb des Zeichenkopfes angeordnet. Für die genannten Elemente 2 und 8 kann ein praktisch beliebiger Ort gewählt werden, da der Lichtleiter 9 flexibel ist und verschiedene Längen haben kann.

Die Helligkeitssteuerung erfolgt in folgender Weise.

Durch den zwischen den Kondensoren 10 und 12 angeordneten teildurchlässigen Spiegel 11 wird ein Teil des Lichtes aus dem Hauptstrahlengang ausgeblendet und über die Linse 16 auf die Fotodiode 17 fokussiert. Am Ausgang 17' der Fotodiode tritt ein Ist-Signal auf. Das Ist-Signal der Fotodiode 17 ist an einen Eingang 22 einer aus den Widerständen 24, 25 und 26 bestehenden Summierschaltung 21 geführt.

Ein am Eingang 23 der Summierschaltung 21 auftretendes Soll-Signal wird aus einem Geschwindigkeits-Digital/Analog-Umsetzer 31, der den nicht weiter dargestellten Antrieben der Zeichenmaschine zugeordnet ist, und einem von der numerischen Steuerung 32 ausgegebenen Korrektursignal abgeleitet, welches die Lichtdurchtrittsfläche des jeweils gewählten Symbols (Symbolträger 13) berücksichtigt. Das geschwindigkeitsabhängige Signal des Umsetzers

31 und das Symbol-Korrektursignal der numerischen Steuerung 32 steuern ein Koppelglied 30 an, dessen Ausgang mit dem Eingang 23 der Summierschaltung 21 verbunden ist.

Der Summierpunkt 27 der Summierschaltung 21 ist an den Eingang eines Operationsverstärkers 28 geschaltet, dessen Ausgang 29 an das die Blende 7 betätigende Organ 8 geführt ist.

Als Programmträger für die numerische Steuerung

32 kann beispielsweise ein Lochstreifen 33 dienen. Am Eingang des Operationsverstärkers 28 wird

das an der Summierschaltung 21 liegende Soll-Signal mit dem anliegenden Ist-Signal verglichen. Die jeweils auftretende Differenz steuert den Operationsverstärker 28 aus, welcher wiederum das Organ 8 und damit die Blende 7 betätigt.

Am Eingang 23 der Summierschaltung 21 tritt also ein von der Verfahrgeschwindigkeit abhängiger Sollwert auf, wobei der Widerstand 24 der Bewertungswiderstand für die Sollspannung ist, während am Eingang 22 der Summierschaltung 21 der Istwert auftritt, wobei der Widerstand 26 der Bewertungswiderstand für den Strom der Fotodiode 17 ist und der Widerstand 25 der Bewertungswiderstand für die aus dem Fotodiodenstrom gewonnene Istspannung.

Die Lichtstärke am Lichtausgang 19 des Lichtleiters 9 entspricht stets dem vorgegebenen, von der Geschwindigkeit und dem gewählten Symbol abhängigen Sollwert.

Für die Ausbildung der Blende 7 und deren Betätigung durch das Organ 8 gibt es mehrere Möglichkeiten.

Die Blende 7 kann beispielsweise die Drehspule eines Drehspulsystems sein, wobei die Drehspule eine Fahne trägt. Die Drehspule ist mit dem Ausgang 29 des Operationsverstärkers 28 verbunden. Entsprechend der Aussteuerung des Verstärkers 28 wird über die Winkelbewegung der Drehspule die an dieser befestigte Fahne in den Lichteingang 18 des Lichtleiters 19 eingeschwenkt.

Zur Betätigung der Blende 7 kann auch eine Tauchspule eines elektrodynamischen oder permanentdynamischen Systems herangezogen werden. Die Tauchspule ist beispielsweise ebenfalls mit einer Fahne als Blende versehen, die entsprechend der auftretenden Abweichung von Soll- und Istwert mehr oder weniger den Lichteingang 18 des Lichtleiters 19 abdeckt.

Die Blende 7 muß nicht unbedingt als Fahne ausgebildet sein. Wie nicht weiter dargestellt, kann der Strahlengang zwischen dem Objektiv 6 und dem Lichteingang 18 des Lichtleiters 9 über einen Spiegel eines Schleifenmeßwerkes (Oszillographenschleife) gelenkt werden, wobei durch die Drehung des Spiegels bei auftretenden Abweichungen von Soll- und Istwert das Bild der Projektionseinrichtung 2 mehr oder weniger in den Öffnungsquerschnitt des Lichteinganges 18 eingeblendet wird. Der Ausschlag des Spiegels für die Strahlablenkung kann sehr klein gemacht werden, so daß sich eine sehr kleine Stellzeit und damit hohe Dynamik ergibt.

Da die Verstellzeit der Blende sehr kurz ist, kann die Blende selbst auch als Verschluß dienen. Eine lineare Beziehung zwischen der Auslenkung der Blende 7 (Fahne) und dem in den Lichtleiter 9 eintretenden Lichtstrom wird erzielt, indem das Faserbündel am Lichteingang 18 einen rechteckförmigen Querschnitt hat. Der Querschnitt des Lichtausgangs 19 ist zweckmäßig kreisförmig. Bei einer solchen Gestaltung der Ein- und Ausgänge des Lichtleiters 9 kann die Ausbildung auch so gewählt werden, daß der Regelkreis entfällt und die Helligkeitssteuerung beispielsweise mittels eines digitalisierten Blendenbetätigungsorgans 8 (Schrittmotor) erfolgt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Foto-Zeichenkopf mit Symbolen zur Belichtung einer fotoempfindlichen Zeichenunterlage, wobei während der Relativbewegung zwischen Foto-Zeichenkopf und Zeichenunterlage eine Belichtung der Unterlage erfolgt und eine Lichtquelle über einen faseroptischen Lichtleiter mit einer Projektionseinrichtung verbunden ist und ein steuerbares, die Größe des Lichtstromes beeinflussendes Organ vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Lichtstromes am Eingang (18) des faseroptischen Lichtleiters (9) durch Beleuchtung von mehr oder weniger Fasern erfolgt.

2. Foto-Zeichenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom am Lichtausgang (19) des Lichtleiters (9) austretenden Licht ein Signal (17) abgeleitet wird, welches mit einem aus der Geschwindigkeit des bewegten Teiles (1 und/oder 15) und aus der Lichtdurchtrittsfläche des jeweils gewählten Symbols (13) abgeleiteten Signal (23) verglichen wird, wobei die Abweichung (29) das Organ (8) steuert.

3. Foto-Zeichenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopf nur der Lichtausgang (19) des Lichtleiters (9) und die von diesem mit Licht gespeiste Projektionseinrichtung (1) angeordnet ist, während sich die Lichtquelle (3) mit einer zweiten, von dieser gespeisten Projektionseinrichtung (2) mit dem dem Lichteingang (18) des Lichtleiters (9) zugeordneten Organ (8) außerhalb des Kopfes befindet.

4. Foto-Zeichenkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserbündel am Eingang (18) des Lichtleiters (9) rechteckförmigen und am Ausgang (19) kreisförmigen Querschnitt hat.

5. Foto-Zeichenkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ (8) eine Blende betätigt, die gleichzeitig als Verschluß dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen