DE1763596C3 - Photoelektrischer Tastkopf für Kopiervorrichtungen - Google Patents

Description

achse hat von einem zugeordneten Punkt einen senkrechten Abstand, der gleich dem seitlichen Versau /wischen Tastkopfachse und Drehachse ist. Damit kann beispielsweise der endliche Radius eines Bearbeitungswerkzeuges berücksichtigt werden (GB-PS 890 887, 909 509).

Bei einer solchen Kopiervorrichtung wird der gesamte Tastkopf ständig der Tangentenrichtung eines Linienzuycs nachgedreht, wobei die Verdrehung je nach der Natur dieses Linienzuges durchaus über mehr als 360° erfolgen kann. Es müssen also elektrische Signale von photoeltktrischen Empfängern aus dem verdrehbaren Tastkopf herausgeführt werden. Bei einer bekannten Vorrichtung (GB-PS 890 887), bei welcher ein den Linienzug enthaltender Bereich über einen um- !aufenden Spiegel längs einer Kreisbahn periodisch abgetastet wird, ist es außerdem erforderlich, den Strom für einen den Spiegel antreibenden Motor über Schleifringe zuzuführen. Zur Einstellung des Abstandes der Äquidisianten von dem nachzufahrenden Linienzug ist weiterhin die radiale Einstellung des Tastkopfes gegenüber einem seinerseits um die Drehachse verdrehbaren Bauteil erforderlich, was konstruktiv aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen photoelektrischen Tastkopf für Kopiervorrichtungen »5 der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, der bei nicht verdrehbarer Empfängeranordnung selbst längs einer Äquidistanten zu einer vorgegebenen Kurve geführt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Empfängeranordnung relativ zu dem Abbildungssystem in der ersten Richtung verstellbar ist.

Bei einer solchen Verstellung der Empfängeranordnung relativ zu dem Abbildungssystem erfolgt die Steuerung des gattungsgemäßen Tastkopfes mit optischer Bilddreiiung in einer solchen Weise, daß der Tastkopf einer Äquidistanten zu dem abzufahrenden Linienzug folgt, und zwar in einem Abstand, der dem Maß der Verstellung der Empfängeranordnung gegenüber dem Abbildungssystem entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Tastkopfes,

F i g. 2 eine Draufsicht des abzutastenden Linienzuges und die Äquidistante, welcher der Tastkopf folgt.

Ein Linienzug 1 (F i g. 2) wird von einem Objektiv 2 (Fig. 1) ins Unendliche abgebildet. Ein Dachkantspiegel mit zwei reflektierenden Flächen 3, 4, die einen rechten Winkel miteinander einschließen, ist hinter dem Objektiv 2 angeordnet, und zwar so, daß die Dachkante zwischen den Flächen 3 und 4 auf der optischen Achse des Objektivs 2 liegt. Der Dachkantspiegel 3, 4 ist mit einer Welle 5 um die optische Achse des Objektivs 2 verdrehbar. Auf der Welle 5 sitzt ein Zahnrad 6. Das Zahnrad 6 ist über ein Ritzel 7 mit einem Stellmotor 8 und über ein Ritzel 9 mit einem Drehwertgeber 10 gekuppelt.

Zwischen der Ebene des abzutastenden Linienzuges 1 und dem Objektiv 2 ist ein unter 45° zur optischen Achse geneigter teildurchlässiger Spiegel 11 angeordnet. Der Abbildungsstrahlengang verläuft von dem Linienzug 1 durch den teüdurchlässigen Spiegel 11 hindurch über das Objektiv 2, den Dachkantspiegel 3, 4, nochmals über das Objektiv 2 und wird im rücklaufenden Strahlengang von dem teüdurchlässigen Spiegel 11 reflektiert. Es wird dann ein Bild des Linienzuges 1 in einer Ebene 12 erzeugt. Dieses Bild wird nach Maßgabe der Drehung des Dachkantspiegels 3, 4 um die optische Achse gedreht.

Die phctoelektrische Abtastvorrichtung enthält ein Objektiv 13, einen Umlenkspiegel 14 und eine Lochscheibe 15. Durch das Objektiv 13 wird das Bild 12 in der Brennebene des Objektivs 2 auf die Ebene der Lochscheibe 15 abgebildet. Hinter der Lochscheibe ist eine Sektorblende 16 angeordnet, die zwei zur Umlaufachse 17 der Lochscheibe zentralsymmetrisch angeordnete Sektoren von jeweils 90° freiläßt. In der Lochscheibe sind Löcher im Abstand von jeweils 90° vorgesehen. Auf diese Weise werden durch die Lochscheibe in Verbindung mit der Sektorblende 16 zwei Kreisbögen 18 und 19 periodisch abgetastet (F i g. 2). Die Mitte des Kreisbogens 18 stellt den Bezugspunkt für die Querabweichung des Tastkopfes dar, während durch die Abtastung des Kreisbogens 19 ein Maß für die Tangentenrichtung des abzutastenden Linienzuges gewonnen wird. Hinter den beiden freigelassenen Sektoren der Sektorblende 16 sind je eine Linse 20, 21, ein Umlenkspiegel 22. 23 und eine Photozelle 24, 25 angeordnet. Nach Maßgabe des Signals von der Photozelle 25, welche den Kreisbogen 19 abtastet, wird der Motor 8 so verdreht, daii der Kreisbogen 19 symmetrisch zu dem Bild des abzutastenden Linienzuges 1 liegt. Wenn der Kreisbogen 18 nicht symmetrisch zu dem Bild des abzutastenden Linienzuges 1 in der Ebene 12 liegt, wenn das Bild der Linie 1 also nicht durch den Bezugspunkt 20 geht, so erfolgt eine seitliche Verschiebung des Tastkopfes senkrecht zu der Tangentenrichtung, um diese Querabweichung zu beseitigen.

Die Ebene der Linie 1 liegt in der vorderen Brennebene des Objektivs 2. In der bildseitigen Brennebene des Objektivs 2 liegt die Dachkante des Dachkantspiegels 3, 4. Die Bildebene 12 wird durch ein Objektiv 13 in der Ebene der Lochscheibe 15 abgebildet. Hinter dem Objektiv 13 ist eine Blende 26 angeordnet. Diese Blende 26 wird durch die Objektive 13 und 2 rückwärts in der Ebene der Dachkarite des Dachkantprismas 3, 4 abgebildet. Es ergibt sich ein telezentrischer Strahlengang, wobei die Blende 26 als telezentrische Blende wirkt. Die Blende 26 wird durch die Linsen 20, 21 über die Spiegel 22, 23 auf den Photozellen 24,25 abgebildet.

Die photoelektrische Empfängeranordnung, die generell mit 27 bezeichnet ist, ist relativ zu dem Abbildungssystem (Objektiv 2, Dachkantspiegel 3, 4) in definierter Weise verstellbar, und zwar in der Bildebene 12 in Richtung der Tangente des Kreisbogens 18 im Bezugspunkt 20. Das wäre in senkrechter Richtung in Fig. 1. Durch dieser Verstellung wird der Abtastbezugspunkt 20 relativ zu der optischer. Achse des Abbildungssystems 2 verstellt, so daß der Tastkopf mit seiner optischen Achse nicht dem Linienzug ! folgt, sondern einer Äquidistanten 28 zu dieser Linie, die im Abstand a von der Linie 1 verläuft, wenn a der Grad der seitlichen Verschiebung des Bezugspunktes 20 der Empfängeranordnung 27 zu der optischen Achse des Systems 2 in der Bildebene 12 ist.

Statt der beschriebenen Dachkantspiegelanordnung könnte in ähnlicher Weise eine Anordnung vorgesehen sein, bei welchem ein Doveprisma benutzt wird, um die Drehung des Kurvenstückbildes zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. i 763

   Patentanspruch:

   Photoelektrischer Tastkopf für Kopiervorrichlungcn zum Nachfahren eines Linienzuges mii einem Abbildungssystem zum Erzeugen eines Bildes des abzutastenden Linienstückes, mit einem vcrdrchbaren System reflektierender Flächen, durch welche das Bild des abzutastenden Linienstückes verdrehbar ist, einer photoelektrischen F.mpfänger-Unordnung zur Abtastung der Tangentenrichtung des Linienstückbildes und seiner Abweichung gegenüber einem empfängeranordnungsfesten Bezugspunkt in einer ersten Richtung, mit einer Nachdreheinrichtung zum Verdrehen des Systeme reflektier-ender Flächen derart, daß die Tangentenrichlung des Linienstückbildes in eine zweite, zu der ersten senkrechte Richtung fällt, und mit einem Antrieb zum Bewegen des Tastkopfes nach Maßgabe der Winkelstellung des Systems reflektierender Fla- ao chen und der Abweichung des Linienstückbildes in der ersten Richtung derart, daß die Abweichung zu null gemacht und der Tastkopf in Tangentenrichtung der Kurve bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängeranordnung »5 (27) relativ zu dem Abbildungssystem (2) in der ersten Richtung verstellbar ist.

   Die Erfindung betrifft einen photoelektrischen Tastkopf für Kopiervorrichtungen zum Nachfahren eines Linienzuges mit einem Abbildungssystem zum Erzeugen eines Bildes des abzutastenden Linienstückes, mit finem verdrehbaren System reflektierender Flachen, durch welche das Bild des abzutastenden Linienstückes Verdrehbar ist, einer photoelektrischen Empfängeranordnung zur Abtastung der Tangentenrichtung des Li-Hienstückbildes und seiner Abweichung gegenüber einem empfängeranordnungsfesten Bezugspunkt in tiner ersten Richtung, mit einer Nachdreheinrichtung fcum Verdrehen des Systems reflektierender Flächen derart, daß die Tangentenrichtung des Linienstückbildes in eine zweite, zu der ersten senkrechte Richtung fällt, und mit einem Antrieb zum Bewegen des Tastkopfes nach Maßgabe der Winkelstellung des Systems reflektierender Flächen und der Abweichung des Linien-Mückbildcs in der ersten Richtung derart, daß die Abweichung zu null gemacht und der Tastkopf in Tangenlenrichtung der Kurve bewegt wird.

   Ein Tastkopf der vorerwähnten Gattung ist Gegenstand des deutschen Gebrauchsmusters 1 975 784. Dort wird das System reflektierender Flächen von einem verdrehbaren Dachkantspiegel gebildet. Zwischen dem den abzutastenden Linienzug tragenden Objekt und dem Dachkantspiegel ist ein zur optischen Achse des Abbildungssystems geneigter teildurchlässiger Spiegel angeordnet, wobei der Abbildungsstrahlengang vom Objekt durch den geneigten teildurchlässigen Spiegel hindurch über den Dachkantspiegel läuft und dann an dem teildurchlässigen Spiegel reflektiert wird. In der Bildebene ist eine umlaufende Lochscheibe mit einer Mehrzahl von in regelmäßigen Abständen voneinander auf einem Kreis um die Umlaufachse angeordneten Löehern vorgesehen. Hinter der Lochscheibe ist eine Sektorblende angeordnet, welche zwei symmetrisch zur Umlaufachse diametral liegende, dem Winkelabstand ,wischen benachbarten Löchern entsprechende Sektoren freieibt. Hinter jedem der Sektoren ist ein photoelektrischer Empfänger angeordnet. Der angs der Drehachse des Dachkantsp.egels zurückgeworfene Strahl fällt über den teildurchlässigen Spiegel am den besaeten Kreis. Dieser Auftreffpunkt liefert einen Bezugspunkt. Der eine Empfänger gibt ein Signal, dessen Phasenlage von dor Lage des Limenstuckb.ldes relativ zu dem Bezugspunkt in einer ersten Richtung, nämlich der Tangentenrichtung des besagten Kreises abhängt

   Eine Nachlaufvorrichtung sorgt dafür, daß die Abweichung des Linienstückbildes ständig zu null gemacht wird Der zweite Empfänger gibt dann em Signal, welche'von der Abweichung der Linienstücktangente von einer zweiten, zu der ersten Richtung senkrechten Richtung abhängt. Eine Nachdreheinrichtung verdreh, den Dachkantspiegel derart, daß die Tangentenr.ch- ume des I.irhtstückbildes in die zwe.te Richtung fällt. Es sind ähnliche Anordnungen bekannt, be. denen statt eines Dachkantspiegels mit einem geneigten teildurch-Pissieen Spiegel ein Doveprisma benutzt wird. Eine Antriebsvorrichtung für den Tastkopf steuert den Tastkopf einmal so. daß die seitliche Abweichung des Linienstückbildes von dem Bezugspunkt in der ersten Richtung zu null gemacht wird und daß andererseits der Tastkopf sich mit konstanter Geschwindigkeit in der jeweiligen Tangentenrichtung bewegt.

   Mit einer Kopiervorrichtung der vorstehend beschriebenen Ausführung kann eine aufgezeichnete Lii nie nachgefahren werden. Von der Bewegung des Tastkopfes kann beispielsweise ein Werkzeug gesteuert werden Dabei ist es jedoch häufig erforderlich, den endlichen Durchmesser zum Beispiel eines Fraswerkzeuges zu berücksichtigen. Das Werkzeug darf nämlich mit seiner Achse nicht dem abzutastenden Linienzug unmittelbar nachgeführt werden. Vielmehr muß die Achse des Werkzeuges längs einer Aquidistanten zu einem die Konturen des gewünschten Werkstuckes richtig wiedergebenden Linienzug geführt werden.

   Es sind Kopiervorrichtungen bekannt mit einem photoelektrischen Tastkopf, der ein Richtungsabweichungssignal nach Maßgabe der Abweichung einer tastkopffesten Richtung von der Tangentenr.chtung eines nachzufahrenden Linienzuges und ein Querabweichungssignal nach Maßgabe der Querabweichung der Tastkopfachse von dem Linienzug liefert. Der Tastkopf ist von einem Stellmotor verdrehbar, der von dem Richtungsabweichungssignal gesteuert ist, so daß der Tastkopf mit der tastkopffesten Richtung standig in die Tangentenrichtung des ünicnzuges eingedreht wird. Dabei erfolgt die Verdrehung um eine Drehachse, die in einem in zwei Koordinaten verstellbaren Schlitten gelagert und gegenüber der einstellbaren Tastkopfachse um eine einstellbare Strecke seitlich versetzt ist.

   Der Schlitten ist durch Meilmotoren in den zwei Koordinaten verstellbar, und die Stellmotor werden von einer eine elektrische Komponentenzerlegung bewirkenden Koordinatenwandlerschaltung gesteuert, die nach Maßgabe der Verdrehung des Tastkopfes einstellbar ist und der einmal das Querabweichungssignal im Sinne einer Zurückführung der Tastkopfachse in Querrichtung auf den nachzufahrenden Linienzug und zum anderen ein Vorschubsignal zur Vorbewegung des Tastkopfes in Tangentenrichtung zugeführt wird. Der Schlitten bewegt sich bei einer solchen Kopiervorrichtung mit der darin gelagerten Drehachse auf einer Bahn, die einer Aquidistanten zu dem nachzufahrenden Linienzug entspricht: Jeder Punkt der Bahn der Dreh-