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Gerät zur linienweisen Abtastung mit einer Halbzylinderlinse Bei der
Kontrolle bzw. Überprüfung von bewegten langgestreckten, endlosen oder blattförmigen
Objekten im Bezug auf vorgegebene Merkmale, welche mittels eines linienweise über
das Objekt geführten Lichtstrahles vorgenommen wird, ergeben sich Schwierigkeiten
bei der Auswertung der Meßsignale an den Begrenzungen des Objektes. Im allgemeinnen
wird der Lichtstrahl von einer starken Lichtquelle erzeugt, über optische Einrichtungen
einem Spiegelrad zugeleitet und von diesem über das Objekt geführt. Das vom Objekt
reflektierte bzw. durchgelassene Licht wird dann in lichtempfindlichen Einrichtungen
(Fotozellen, Fotomultipliern oder dergleichen) aufgefangen und einer Signalauswertestufe
zugeführt. Durch Fehler im Objekt wird die Reflexion des Lichtstrahles verändert
und diese Änderungen des in der lichtempfindlichen Einrichtung erzeugten Signals
dienen dann zur Güteprüfung, Sortierung oder dergleichen.
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Bevor der Lichtstrahl auf seiner Abtastlinie das zu prüfende Objekt
erreicht hat bzw. nachdem er es wieder verlassen hat, entstehen Störsignale, welche
Fehler vortäuschen können oder zu Schwierigkeiten in der Auswertung führen. Es wurde
daher bereits vorgeschlagen, unter bzw. neben den Begrenzungen des Objektes Einrichtungen
mit stark abweichenden Reflexionseigenschaften vorzusehen, wodurch beim Überstreichen
durch den Lichtstrahl in der
Signalauswerteeinr'ichtung Schaltvorgänge
ausgelöst werden können, welche die obengenannten Fehler eliminieren. Diese elektrische
Lösung bedeutet jedoch einen großen Aufwand.
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Andererseits ist die Anbringung derartiger Mittel nicht ohne weiteres
möglich. Man könnte zwar beispielsweise daran denken, an den Seiten des Objektes
Spiegel anzuordnen. Um den Transport des Objektes, der unter Umständen mit großer
Geschwindigkeit erfolgen kann, sicherzustellen, müssen diese Spiegel einen entsprechenden
Abstand vom Objekt aufweisen.
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Der dadurch gebildete Spalt zwischen Spiegelkante und Objekt, in welchen
der Abtaststrahl kurzzeitig hineinfällt, gibt ebenfalls wieder Anlaß zu unerwünschten
Störsignalen.
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Diese Nachteile und Mängel der bekannten Geräte zur linienweisen Abtastung
werden neuerungsgemäß dadurch vermieden, daß bei einem Gerät zur linienweisen Abtastung
mit einer Halbzylinderlinse im Strahlengang, diese Halbzylinderlinse derart angebracht
ist, daß eine Normale auf ihre ebene Fläche mit dem einfallenden Lichtstrahl einen
Winkel derart bildet, daß die Reflexion des auftreffenden Lichtstrahles in einer
anderen Richtung erfolgt, als die des vom abzutastenden Objekt reflektierten Lichtstrahls
und daß in der Reflexionsrichtung des auftreffenden Lichtstrahles an beiden Enden
der Halbzylinderlinse je eine lichtempfindliche Vorrichtung angebracht ist.
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Es ist bekannt, in den Strahlengang zwischen Spiegelrad und Objekt
eine Halbzylinderlinse anzubringen, wobei die Abtastlinie in ihrem Brennpunkt bzw.
in ihrer Brennlinie liegt.
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Dadurch wird eine wesentliche Verkleinerung des Lichtpunktes am Objekt
erreicht und im selben Maße auch der dem Spiegelrad eventuell anhaftende Schlag,
optisch verringert. Durch die Halb zylinderlinse wird außerdem eine Bündelung des
vom Objekt reflektierten Lichtes in die lichtempfindliche Einrichtung erreicht.
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Diese Halbzylinderlinse kann aus an sich beliebigen geeigneten optischen
Stoffen bestehen. Es ist jedoch vorteilhaft, aus Gründen der einfachen Herstellung,
der Bruchsicherheit usw., durchsichtigen Kunststoff dafür zu verwenden.
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Neuerungsgemäß wird diese Halbzylinderlinse nun etwas geneigt, derart,
daß der vom Spiegelrad ausgehende Lichtstrahl nicht mehr in der Normalen auf die
ebene Fläche einfällt, sondern unter einem bestimmten Winkel. Dadurch ergibt sich
aus den bekannten optischen Gesetzen, daß die beim Auffall auf die Halbzylinderlinse
direkt reflektierten Lichtstrahlen in eine andere Richtung reflektiert werden, als
die nach Durchtritt durch die Halbzylinderlinse vom Objekt reflektierten und auch
in eine andere Richtung reflektiert werden, als die beim Austritt an der gekrümmten
Fläche reflektierten. Wenn nun, gemäß der vorliegenden Neuerung, an bestimmten Stellen,
vor der Halbzylinderlinse in der Richtung der beim Einfall direkt reflektierten
bzw. an der gekrümmten Fläche beim Austritt reflektierten Lichtstrahlen lichtempfindliche
Einrichtungen angebracht werden, ist es auf einfache Weise möglich, die wirksame
Länge der Abtastlinie mechanisch einzustellen. Vorteilhafterweise werden die lichtempfindlichen
Einrichtungen am Ende der Halbzylinderlinse bzw. in der Nähe des Endes angebracht
und derart befestigt, daß sie parallel zur Abtastlinie von Hand oder automatisch,
z. B. in Abhängigkeit von der Breite des zu untersuchenden Objektes, verstellt werden
können. Die Auswertung des vom Objekt reflektierten Lichtstrahles erfolgt in an
sich bekannter Weise durch geeignet angebrachte lichtempfindliche Einrichtungen
(Fotozellen, Multiplier oder dergleichen). Die zusätzlich angebrachten lichtempfindlichen
Einrichtungen werden mit einer Einrichtung verbunden, welche zum Ein-bzw.
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Ausschalten des Gerätes oder anderer Geräte dient. Diese Einrichtung
besorgt
dann ein Ausschalten des Prüfvorganges solange der Lichtpunkt das zu untersuchende
Objekt verlassen hat. Diese Ein-bzw. Ausschaltung kann elektrisch derart erfolgen,
daß die von der lichtempfindlichen Einrichtung gelieferten Signale einer bistabilen
Schaltanordnung zugeführt werden, deren erster Zustand immer ein Ein-und der zweite
Zustand ein Ausschalten der Sortier-oder Prüfeinrichtungen oder dergleichen bewirkt.
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Die Neuerung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert.
In Figur 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung
dargestellt. Von der Lichtquelle 1 wird ein Lichtstrahl 2 über eine geeignete Optik
3 auf das mit den Spiegeln 4 versehene Spiegelrad 5 geworfen. Vom Spiegelrad 5 wird
der Lichtstrahl 2 über das bewegte Objekt 6 längs einer Abtastlinie 7 geführt. In
den Weg des Lichtstrahles 2 ist eine Halbzylinderlinse 8 eingeschaltet. Die Halbzylinderlinse
8 ist derart geneigt, daß die direkt reflektierten Lichtstrahlen 2'in lichtempfindliche
Einrichtungen 9 geworfen werden. und daß die an der gekrümmten Fläche beim Austritt
reflektierten Lichtstrahlen", 2" in weitere lichtempfindliche Einrichtungen 10 fallen.
Dabei ist der Winkel zwischen dem vom Spiegelrad 5 kommenden Lichtstrahl 2 und dem
reflektierten Lichtstrahl 2'oil und der Winkel zwischen dem Lichtstrahl 2 und dem
reflektierten Lichtstrahl 211 ß. Die beiden Winkel liegen dabei beiderseitig des
Lichtstrahles 2. Die lichtempfindlichen Einrichtungen 10 sind über die Anschlüsse
11 und die Einrichtungen 9 über Leitungen 12 mit weiteren Einrichtungen verbunden,
welche die Prüf-bzw. Sortiereinrichtung für bestimmte Zeiten in Abhängigkeit des
Auftreffens des Lichtstrahles 2'in die lichtempfindlichen Einrichtungen 9 bzw. 10
ein bzw. ausschaltet. Die Einrichtungen 9 bzw. 10 sind dabei derart
angeordnet,
daß sie mit Hilfe von Vorrichtungen 13 parallel zur Abtastlinie 7 verschoben werden
können. Dadurch ist es möglich, die Prüfung des Objektes 6 für genau einstellbare
Längen der Abtastlinie 7 durchzuführen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist
es möglich mehrere, vorzugsweise eine gerade Anzahl, von lichtempfindlichen Einrichtungen
9 bzw. 10 vorzusehen und dadurch die Prüfung des Objektes 6 in verschiedenen Abschnitten,
die nach Bedarf verschieden breit gewählt werden können, durchzuführen und damit
weitere Sortieraufgaben zu lösen.
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Figur 2 zeigt schematisch den Strahlengang bei der neuerungsgemäßen
Anordnung. Gleiche Teile sind wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie ersichtlich,
wird der Lichtstrahl 2 bei seinem Auftreffen auf die ebene Fläche 14 der Halbzylinderlinse
8 um den Winkels/2 gegenüber der Normalen 15 versetzt auf die ebene Fläche auffallen,
sodann reflektiert und fällt in die lichtempfindliche Einrichtung 9. Andererseits
wird der durch die Halbzylinderlinse 8 durchgehende Lichtstrahl an der gekrümmten
Fläche der Halbzylinderlinse 8 reflektiert und verläßt die Linse 8 entsprechend
dem Lichtstrahl 2"und fällt in die lichtempfindliche Einrichtung 10.
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Das vom Objekt 6 reflektierte Licht wird in bekannter Weise von der
Halbzylinderlinse 8 gesammelt und einer oder mehreren nicht gezeichneten lichtempfindlichen
Einrichtung (en) zugeführt. Diese lichtempfindlichenEinrichtungen (Fotozellen, Fotomultiplier
oder dergleichen) sind mit weiteren Teilen des Prüf-bzw. Sortiergerätes verbunden.
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Die erfindungsgemäße Neuerung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr kann die Anordnung noch mit zusätzlichen
optischen Einrichtungen
zur Sammlung der Lichtstrahlen, zur Einstellung
des Lichtstrahles wie Blenden, Spiegel und dergleichen, versehen sein., Außerdem
können die über die Anschlüsse 11 und 12 versorgten Einrichtungen des Gerätes in
an sich bekannter Art je nach den zu lösenden Prüf-oder Sortieraufgaben entsprechend
ausgeführt sein.