DE1871765U - Photoelektrische abtastvorrichtung. - Google Patents

Description

RA.206 809*27.3.63

Erwin Sick, Waldkirch / Breisgau, An der Alle 7-9

Gebrauchsmusteranmeldung.

Photoelektrische Abtastvorrichtung.

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum lichtelektrischen Abtasten durchlaufenden Gutes mit einer feststehenden Lichtquelle und optischen Mitteln zum Erzeugen und periodischen Ablenken eines Stehlenbündels in einer zur Durchiaufrichtung des Gutes senkrechten Ebene Solche Vorrichtungen-sind z.B. zum Abtasten von Lochkartenmaterial bekannt. Das von dem Material reflektierte Licht fällt dabei auf eine Photozelle,-die über dem Material angeordnet ist und beim Auftreten von Flecken oder sonstigen Fehlern einen Impuls liefert. Bei dieser Anordnung wird jedoch ein relativ breiter Lichtfleck erzeugt, so daß nur ziemlich grobe Fehler auf diese Weise einen brauchbaren Impuls liefern.

E₃ ist eine andere Anordnung zur photographischen Überwachung von durchlaufendem blattförmigen Material bekannt, bei der eine Photozelle über ein rotierendes Linsenrad das Material zeilenweise senkrecht zur Durchiaufrichtung des Materials abtastet und beim Auftreten von Materialfehlern einen elektrischen Impuls liefert. Das Material wird dort von mehreren Lampen möglichst gleichmäßig beleuchtet. Diese bekannte Anordnung hat den wesentlichen Nachteil, daß die Photozelle bei der Bewegung des Linsenrades nicht eine grade Linse in der Ebene des blattförmigen Materials abtastet sondern einen von dieser Ebene mehr oder weniger abweichenden Bogen: Nur in höchstens zwei Punkte:®.

der Abtastbewegung wird die Ebene des abzutastenden Materials scharf durch die Linsen des Linsenrades auf der Photozelle abgebildet,, alle anderen Punkte der- abgetasteten Linse werden unscharf auf der Photozelleabgebildet. Unter einen solchen unscharfen Abbildung leidet natürlich die Schärfe von der Photozelle beim Erfassen von Fehlern gelieferten Impulse und die Empfindlichkeit der Abtastvorrichtung. Die bekannte Anordnung weist aus diesem Grunde mehrere nebeneinander angeordnete gleiche Tastköpfe auf, von denen jeder nur einen geringen Bereich abtastet, in welchem der Schärfefehler gering gehalten xferden kann. Das erfordert einen unerwünscht hohen Aufwand.

Es sind Lichtschranken als Unfallschutzvorrichtung bekannt, bei denen ein Lichtstrahlenbündel mittels eines oszillierenden Spiegels oder eines rotierenden Spiegelrades und eines Parabolspiegels ia periodisch in einer Ebene abgelenkt wird. Dabei werden durch eine Sammellinse parallele Strahlenbündel erzeugt, die durch einen auf der anderen Seite eines zu überwachenden Bereiches angeordneten Umkehrreflektor in sich zurückgeworfen und mittels eines teildurchlässigen Spiegels auf eine Photozelle geworfen werden. Der Parabolspiegel soll dabei bewirken, daß die Strahlenbündel stets parallel zu sich selbst bewegt werden und eine Fläche von im wesentlichen rechteckiger Grundform periodisch überstreichen. Die Photozelle liefert eine Sigenal sobald irgendwo in diese Fläche ein Hindernis, z.B. die Hand eines Arbeiters hineinragt, weil dann das periodisch abgelenkte Lichtstrahlenbündel wenigstens einmal bei seiner Bewegung unterbrochen wird, gleichgültig, wo in der Fläche sich das: Hindernis befindet. Bei diesen bekannten Einrichtungen handelt es sich aber nicht um die Abtastung von durchlaufendem Gut und nicht um eine Abbildung einer Lichtquelle auf einer abzutastenden Materialoberfläche ·

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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum lichtelektrischen Abtasten durchlaufenden Gutes zu schaffen, bei welcher das abtastende Lichtstrahlenbündel während der gesamten Abtastbewegung scharf in der Ebene des abzutastenden Gutes fokkussiert ist. Das wird neuerungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die besagten optischen Mittel einen oszillierenden Spiegel oder ein rotierendes Spiegelrad, einen Parabolspiegel und Mittel zur Fokussierung des Strahlenbündels in der Ebene des abzutastenden Gutes aufweisen und daß der oszillierende Spiegel oder das Spiegelrad bzw. ihre Bilder im Brennpunkt des Parabolspiegels angeordnet sind. Ein Parabolspiegel hat bekanntlich die Eigenschaft, daß die optischen feglängen der an dem Parabolspiegel reflektierten Strahlen ausgehend vom Brennpunkt, über den Parabolspiegel bis zu einer zur Hauptsache des Spiegels senkrechten Ebene für alle vom Brennpunkt ausgehenden Strahlen gleich ist. Man kann sich das bei wellenoptischer Betrachtungsweise an der bekannten Tatsache veranschaulichen, daß vom Brennpunkt ausgehende Kugelwellen nach Eeflektion an dem Parabolspiegel eine ebene Wellenfront bilden. Längs der Bündelachse des Taststrahlenbündels ist somit bei der erfindungsgemäßen Anordnung unabhängig von der Stellung des oszillierenden Spiegels oder des Spiegelrades die Weglänge vom Spiegel bzw. Spiegelrad über den Parabolspiegel bis zur Ebene des abzutastenden Gutes für alle durch die Schwingbewegung des Spiegels oder die Urnlaufbewegung des Spiegelrades hervorgerufenen Lagen des Taststrahlenbündels gleich. Das andererseits die Lichtquelle einen festen Abstand vom Spiegel bzw. Spiegelrad hat, wird das Bild der Lichtquelle ständig in der Ebene des abzutastenden Gutes erzeugt.

Es ist eine Vorrichtung zum Abtasten von durchlaufendem Gut bekannt,

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bei welcher eine !lichtquelle scharf in der Ebene des durchlaufenden Gutes abgebildet wird. Dabei handelt es sich jedoch um eine Vorrichtung mit absolut ruhendem Strahlenbündel. Es ist dort das der Heuerung zugrunde liegende Problem, ein bewegtes Lichtstrahlenbündel ständig in der Ebene des abzutastenden Gutes fokussiert zu halten, weder gestellt noch gelöst.

Es ist ferner eine photoelektrische Zählvorrichtung bekannt, bei welcher ein die ZählObjekte tragender ebener Zählobjektträger mittels eines beweglichen Abtaststrahles abgetastet wird, der in dieser Ebene fokussiert ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt die Abtastung des feststehend angeordneten Zählobjektträgers fernsehbildartig Zeile für Zeile mittels einer beweglichen Lichtquelle, die von dem vertikale und horizontal ablenkbaren Lichtfleck einer Kathodenstrahlröhre gebildet wird. Der Schirm der Kathodenstrahlröhre wird durch eine Linse auf den Zählobjektträger abgebildet. Das erfordert eine aufwendige Lichtquellenanordnung mit einer Kathodenstrahlröhre, die teuer und störanfällig ist. Man erhalt nur einen schwach fluoreszierenden Lichtpunkt, der in seiner Intensität um Größenanordnungen hinter gebräuchlichen Lichtquellen zurücksteht.

Bei bekannten Anordnungen mit beweglichem Taststrahlenbündel wird entweder die gesamte abzutastende Fläche mit mehreren Lampen möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet und über ein Linsenrad o. dgl. mittels einer Photozelle punktweise abgetastet, oder es wird durch die Photozelle die gesamte abzutastende fläche beobachtet und durch ein bewegliches Beleuchtungsstrahlenbündel ein über die Fläche wandernder Lichtfleck erzeugt. Im er.steren Falle ist es schwierig, eine hinreichend starke und hinreichend gleichmäßige Beleuchtung zu erzielen, im letzteren Falle bringt das Fremdlicht erhebliche Probleme mit sich. In weiterer Ausbildung

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der Neuerung wird daher vorgesehen, daß im Strahlengang zwischen dem oszillierenden Spiegel oder dem rotierenden Spiegelrad und der Lichtquelle strahlenteilende Mittel vorgesehen sind, über welche das im Autokollimationsstrahlengang zurückkehrende Licht auf einen photoelektrischen Empfänger geleitet wird.

Durch die punktweise Beleuchtung kann man eine hohe und gleichmässige Beleuchtungsstärke erzielen, und andererseits wird nur der Punkt "beobachtet, der auch beleuchtet wird, so daß Fremdlicht keine Rolle mehr spielt.

Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele der Neuerung beschrieben. In der zugehörigen schematischen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine photoelektrische Abtastvorrichtung nach der Neuerung in der Durchlaufrichtung des Gutes gesehen.

Fig. 2 eine zugehörige Seitenansicht

Fig. 3 ist eine da?Fig. 1 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform und

Fig. 4- eine Seitenansicht davon.

Fig. 5 zeigt eine konstruktive Abwandlung.

Das abzutastende Gut ist senkrecht zur Papier ebene von vorn nach hinten in einer Ebene A-A laufend zu denken. Es kann sich dabei um eine Stoffbahn handeln. Im folgenden soll jedoch angenommen werde, dass es sich um sehr kleine Teile T handelt, die gezählt

sich Tim sehr kleine TeileT handelt, die gezählt werden sollen. Die Anordnung soll einen Zählimpuls geben, sobald ein Teil T eine zur Bewegungsrichtung der Teile T senkrechte Kontrollebene B-B passiert. In der Ebene B-B ist ein Lichtvorhang vorgesehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß fig. 1 wird von einer Lichtquelle 1 ein Strahlenbündel S über einen Schwingspiegel 2 und einen Piaspiegel 3 auf einen Parabolspiegel 4- geleitet. Die Abmessungen des Schwingspiegels 2 begrenzen dabei das Strahelnbündel. Der Brennpunkt des Parabolspiegels 4- fällt im wesentlichen mit dem Spiegelbild des Schwingspiegels 2 im Planspiegel 3 zusammen.

In der Laufebene A-A des durchlaufenden Gutes wird ein reelles Bild 1' der Lichtquelle 1 erzeugt. Die von dort aus divergierenden Strahlen treffen auf eine Seflektorleiste 5? die aus einer Vielzahl nebeneinander liegenden Tripel besteht und die Strahlen praktisch genau in sich zurückreflektiert. Statt der Leiste 5 mit Tripelrückstrahlern kann u.U. auch ein Planspiegel verwendet werden. Jedoch muss dann in Bezug auf die anderen Teile genau justiert werden. Das zurückgestrahlte Licht wird wieder über die Spiegel 4-, 3 und 2 geleitet und gelangt über einen zwischen Lichtquelle 1 und Schwingspiegel 2 angeordneten, unter 4-5° zum Strahlengang geneigten halbdurchlässigen Spiegel 6 zu einer Photozelle 7· Der Spiegel 6 schwingt in der Papierebene schnell um die Achse 8. Dabei wandert das Strahlenbündel S parallel zu sich selbst über die Breite des Spiegels 4-hin und her und tastet dabei ständig die gesamte Kontrollebene B-B ab.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 und 4 wird der Lichtvorhang in an sich bekannter Weise mittels eines umlaufenden Polygonspiegels 9 erzeugt, welcher das von der Lichtquelle 1 ausgehende Strahlenbündel S auf den Parabolspiegel 4 wirft· Der Polygonspiegel 9 liegt in der Nähe des Brennpunktes des Parabolspiegels 4-. Das Bündel S wird hier durch eine Blende Io begrenzt.

Der Polygonspiegel 9 besteht aus Hohlspiegeln, welche das Bündel S in der Ebene A-A fokussiert. Das Bündel S wird dann von einem Tripelrückstrahler 5 in sich zurückgeworfen und gelangt über den Spiegel 4, den Polygonspiegel 9 und einen, geneigt zum Strahlengang angeordneten halbdurchlassigen Hohlspiegel 11 auf die Photozelle 7·

Die Wirkungsweise der Anordnung ist die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei allerdings der !"ahrstrahl nicht in der Ebene B-B hin- und herschwingt, sondern wie man leicht erkennt, ständig in einer Richtung über die Kontrollebene streicht.

Zur Ablenkung des Bündels S auf die Photozelle 7 kann man statt der halbdurchlassigen Spiegel 6,11, die einen unerwünschten Lichtverlust bedingen, auch die in 3?ig# 5 dargestellte Anordnung vorsehen. Es wird dort statt der Spiegel 6, 11 ein normaler Spiegel 12 mit einem kleinen Loch 13 vorgesehen und die Lichtquelle 1 mittels einer Kondensorlinse 14 auf dieses Loch 13 reell abgebildet.

Claims (2)

BO9*213. Schut ζ ansprüche

1. Vorrichtung zum lichtelektrischen Abtasten durchlaufenden Gutes mit einer feststehenden Lichtquelle und optischen Mitteln zum Erzeugen und periodischen Ablenken eines Strahlenbündels in einer zur Durchlaufrichtung des Gutes senkrechten Ebene, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten optischen Mittel einen oszillierenden Spiegel oder ein rotierendes Spiegelrad, einen Parabolspiegel und Mittel zur !Fokussierung des Strahlenbündels in der Ebene des abzutastenden Gutes aufweisen und daß der oszillierende Spiegel odei? das Spiegelrad bzw. ihre Bilder im Brennpunkt des Parabolspiegels angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen dem oszillierenden Spiegel oder dem rotierenden Spiegelrad und der Lichtquelle strahlenteilende Mittel vorgesehen sind, über welche das im Autokollimationsstrahlengang zurückkehrende Licht auf einen photoelektrischen Empfänger geleitet wird.