DE19506466C1 - Vorrichtung zum Messen einer Lage einer Kante von Bogen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu. Messen einer Lage einer Kante von Bogen mittels einer lichtelektrischen Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 22 02 087 ist eine Meßeinrichtung zur lichtelektrischen Messung einer Lage von Bogenkanten bezüglich einer Bezugslinie bekannt. Von einer Beleuchtungseinrichtung ausgehendes Licht wird von einem lichtelektrischen Empfänger aufgefangen. Abhängig von der Lage der zwischen Beleuchtungseinrichtung und Empfänger eingebrachten Bogenkante wird ein Videosignal erzeugt. Das lichtelektrische Empfangsteil besteht aus einer Vielzahl von in geringem Abstand hintereinander angeordneten einzelnen Photoelementen.

Nachteilig ist hierbei, daß schon kleinste Beschädigungen oder Fasern an der zu messenden Bogenkante zu Fehlmessungen führen, da sich diese Beschädigungen unmittelbar auf das Meßergebnis auswirken.

Die DE 38 25 295 A1 zeigt eine lichtelektrische Meßeinrichtung zum Messen einer Lage einer Kante von Bogen. Diese aus einer Beleuchtungseinrichtung und einem photoelektrischen Empfänger bestehende Meßeinrichtung mißt in einer Meßrichtung, die parallel zur vom Bogen aufgespannten Ebene und senkrecht zu seiner Kante liegt.

In der DE 25 14 615 A1 wird eine Meßeinrichtung zur berührungslosen Breitenmessung von bahnförmigen Gut beschrieben. Diese Meßeinrichtung führt zur Erfassung von Meßdaten eine oszillierende Bewegung in Richtung der zu messenden Größe aus, d. h. senkrecht zur Kante des bahnförmigen Gutes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen einer Lage einer Kante von Bogen mittels einer lichtelektrischen Meßeinrichtung zu schaffen, bei der trotz Anomalien in Form z. B. kleiner Beschädigungen oder über die Kante herausragender Fasern der photoelektrische Empfänger die tatsächliche Lage der Kante hinreichend genau erkennt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Messen der Lage einer Kante von Bogen mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst.

In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Lagemeßwert einer zu messenden Kante von Bogen an einer Mehrzahl von dicht nebeneinander liegenden Stellen der Kante ermittelt. Dadurch können Meßwerte von Stellen, an denen Anomalien auftreten, vernachlässigt oder mittels mathematischer Verfahren so aufgearbeitet werden, daß trotz Anomalien eine ausreichend genaue Ermittlung der Lage der Kante erfolgt.

Vorteilhaft ist auch, daß bei einer nicht ideal geraden Kante der Bogen, z. B. bei einer rauhen Schnittkante, eine virtuelle Gerade entlang eines betrachteten Bereiches dieser Kante berechnet werden kann und diese als Maß der Lage der Kante zur Weiterverarbeitung dient. Bei Verwendung einer Beleuchtungseinrichtung mit parallelen Strahlen wird eine scharfe Abbildung der Kante des Bogens erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Kantenlage- Meßvorrichtung senkrecht zu einer Transportrichtung "T" eines Bogens in einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Kantenlage- Meßvorrichtung in Transportrichtung "T" des Bogens im ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Kantenlage- Meßvorrichtung senkrecht zur Transportrichtung "T" des Bogens in einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht der Kantenlage- Meßvorrichtung in Transportrichtung "T" des Bogens im zweiten Ausführungsbeispiel.

An einem Träger 1 ist zur Messung einer Lage einer Kante 2 eines Bogens 3 eine lichtelektrische Meßeinrichtung bestehend aus einer Beleuchtungseinrichtung 4 und einem photoelektrischer Empfänger 6 befestigt, die entlang einer optischen Achse 7 angeordnet sind.

Die Beleuchtungseinrichtung 4 besteht bei einem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und Fig. 2) im wesentlichen aus einer diffus strahlenden Lichtquelle 8, beispielsweise einer Infrarot (IR)-Lichtquelle 8, einer Blende 9 und einem Kondensor 11. Direkt nach der IR-Lichtquelle 8, die Licht mit einer Wellenlänge von z. B. 750 nm ausstrahlt, ist die Blende 9 mit einer sehr kleinen Blendenöffnung 12 (z. B. einer Bohrung mit ca. 0,05 mm bis 1 mm Durchmesser) angeordnet. Hiermit wird eine annähernd punktförmige IR-Lichtquelle 8, 9 erzeugt. In einem Abstand f11, der einer Brennweite f11 des Kondensors 11 entspricht, befindet sich der Kondensor 11, d. h. die punktförmige IR-Lichtquelle 8, 9 steht im vorderen Brennpunkt des Kondensors 11. Als Kondensor 11 dient im dargestellten Beispiel eine asphärische Linse, wobei der Kondensor 11 aber auch aus mehreren Linsen, z. B. einer Kombination aus einer Konkavkonvexlinse und einer oder mehreren asphärischen Linsen bestehen kann. Der Kondensor 11 parallelisiert im vorliegenden Beispiel die von der punktförmigen IR-Lichtquelle 8, 9 ausgehenden Lichtstrahlen 13 zu einem Lichtstrahlenbündel 14 mit parallelen Strahlen.

Dieses parallele Lichtstrahlenbündel 14 der Beleuchtungseinrichtung 4 wird in einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3 und Fig. 4) mittels eines Laservorhanges 16 oder eines Laseraufweitungssystemes erzeugt.

Als photoelektrischer Empfänger 6 kann ein an sich bekannter CCD-Zeilensensor 6 (charged coupled device) eingesetzt werden. Dieser CCD-Zeilensensor 6 kann aus z. B. 1728 in einer Zeile 18 angeordneten Meßelementen bestehen. Diese Meßelemente sind z. B. 10 µm × 13 µm groß und ein Mittenabstand zwischen zwei Meßelementen beträgt 10 µm, d. h. auf einen Millimeter kommen 100 Meßelemente. Im vorliegenden Beispiel wird die Lage der Kante 2 des Bogens 3 senkrecht zu einer Transportrichtung "T" des Bogens 3 in einer Meßrichtung "M" ermittelt. Deshalb ist der CCD-Zeilensensor 6 senkrecht zur Transportrichtung "T" des Bogens 3 derart angeordnet, daß der CCD-Zeilensensor 6 im Bereich der zu messenden Kante 2 vom Bogen 3 teilweise überdeckt wird. Die Meßrichtung "M" liegt parallel zur vom Bogen 3 aufgespannten Ebene 5 und senkrecht zu seiner zu messenden Kante 2.

Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Träger 1 mit daran befestigter Beleuchtungseinrichtung 4 und CCD-Zeilensensor 6 auf einem Schlitten 15 in einer parallel zur zu messenden Kante 2 verlaufenden Linearführung 17 gelagert und führt mittels eines nichtdargestellten Antriebes eine oszillierende translatorische Bewegung aus. Diese Bewegung erfolgt annähernd in einer Ebene 10, die parallel zu der vom Bogen aufgespannten Ebene 5 liegt. Die Linearführung 17 besteht im wesentlichen aus dem oszillierenden Schlitten 15 und zwei feststehenden Führungsschienen 21. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist der Träger 1 in Transportrichtung "T" und parallel zur zu messenden Kante 2 pendelnd gelagert.

Zwischen Beleuchtungseinrichtung 4 und CCD-Zeilensensor 6 sind ein Objektträger 18, z. B. ein planparallele Glasplatte, und im ersten Ausführungsbeispiel ein IR-Filter 19 ortsfest entlang der optischen Achse 7 in einer festangeordneten Führungsplatte 22 befestigt. Der IR-Filter 19 hat die Aufgabe Tageslicht zu eliminieren.

Der zu messende Bogen 3 wird zumindest im Meßbereich zur Bestimmung seiner Lage bezüglich des CCD-Zeilensensors 6 von einer in Form einer Geraden verlaufenden Kante 2 begrenzt. Dieser Bogen 3 ist im wesentlichen lichtabsorbierend. Bei diesem Bogen 3 handelt es sich vorzugsweise um Papierbogen, insbesondere in Bogenrotationsdruckmaschinen, aber auch um anderes bahn- oder tafelförmiges Gut, wie z. B. Blech oder Folien. Die zu messende Kante 2 des Bogens 3 kann Anomalien in Form von z. B. kleinen Beschädigungen, Einrissen oder über die Kante 2 hervorstehende Fasern aufweisen.

Eine senkrecht zu einer Transportrichtung "T" liegende Vorderkante des Bogens 3 wird beispielsweise in einer Bogenrotationsdruckmaschine an Vorderanschlägen ausgerichtet. Nach erfolgter Ausrichtung der Vorderkante befindet sich der Bogen 3 in Ruhe und eine Messung der Lage einer Kante 2, z. B. einer Seitenkante, wird durchgeführt. Hierzu bewegt sich zumindest der CCD-Zeilensensor 6 relativ zu der in Ruhe befindlichen Kante des Bogens 3 in Richtung des Kantenverlaufs, also parallel zur Ebene 20, die parallel zur zu messenden Kante 2 und senkrecht zu der vom Bogen 3 aufgespannten Ebene 5 liegt. Diese Bewegung erfolgt kontinuierlich oder in kleinen Schritten. Während der Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung werden in einem Abstand von z. B. 0,1 mm bis 1 mm eine Mehrzahl von Messungen der Lage der Kante 2 des Bogens 3 durchgeführt. Im vorliegenden Beispiel wird der Träger 1 mit daran befestigter Beleuchtungseinrichtung 4 und CCD-Zeilensensor 6 kontinuierlich bewegt.

Der Bogen 3, der von der Anomalien 21 aufweisenden Kante 2 begrenzt wird, liegt auf dem Objektträger 18 in dem parallelen Lichtstrahlenbündel 14 der Beleuchtungseinrichtung 4. Das Lichtstrahlenbündel 14 geht von der Beleuchtungseinrichtung 4 aus, durchdringt den Objektträger 18 sowie den IR-Filter 19 und trifft auf den CCD-Zeilensensor 6. Somit wird auf dem CCD-Zeilensensor 6 die Kante 2 bzw. ein Schatten des Bogens 3 abgebildet.

Jede Messung des CCD-Zeilensensors 3 wird mittels einer geeigneten Auswerteelektronik ausgewertet, so daß eine Mehrzahl von Meßwerten, i.a. mindestens drei Meßwerte, für die Lage der Kante 2 des Bogens 3 vorliegt. Diese Meßwerte entsprechen den Lagen von nebeneinander liegenden kleinen Teilabschnitten der Kante 2 des Bogens 3. Befindet sich nun eine oder mehrere Anomalien im Meßbereich, weichen die zugehörigen Meßwerte als Extremwerte von den übrigen Meßwerten ab. Diese Extremwerte werden bei der Auswertung nicht berücksichtigt, indem z. B. ein Mittelwert aller Meßwerte gebildet wird und alle eine Toleranzgrenze überschreitenden Meßwerte nicht zur weiteren Berechnung herangezogen werden. Mit den verbleibenden Meßwerten wird erneut ein Mittelwert gebildet, der dann zur weiteren Verarbeitung das ermittelte Meßergebnis für die Lage der Kante 2 darstellt.

Ebenso ist es möglich, mittels anderer mathematischer Verfahren wie z. B. Regressionsgeraden, statistischen Häufigkeitsverteilungen, kleinsten Fehlerquadraten usw. eine der Lage der Kante 2 entsprechende Gerade oder zumindest einen entsprechenden Wert zu ermitteln und zur weiteren Verarbeitung heranzuziehen.

Bezugszeichenliste

1 Träger
2 Kante des Bogens 3
3 Bogen
4 Beleuchtungseinrichtung
5 Ebene des Bogens 3
6 photoelektrischer Empfänger, CCD-Zeilensensor
7 Achse, optische
8 IR-Lichtquelle
9 Blende
10 Ebene der Empfängerbewegung
11 Kondensor
12 Blendenöffnung
13 Lichtstrahlen
14 Lichtstrahlenbündel, parallel
15 Schlitten
16 Laservorhang
17 Linearführung
18 Objektträger
19 IR-Filter
20 Ebene der Empfängerbewegung
21 Führungsschiene
22 Führungsplatte
M Meßrichtung
T Transportrichtung

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Messen einer Lage einer Kante (2) von Bogen (3) mit einer aus einer Beleuchtungseinrichtung (4) und einem photoelektrischen Empfänger (6) bestehenden lichtelektrischen Meßeinrichtung, in der der Bogen (3) das Licht von der Beleuchtungseinrichtung (4) zum photoelektrischen Empfänger (6) in einer parallel zur vom Bogen (3) aufgespannten Ebene (5) und senkrecht zu seiner Kante (2) verlaufenden Meßrichtung (M) lageabhängig abschattet, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Empfänger (6) in Richtung des Kantenverlaufs des Bogens (3) zur Ermittlung von Lagemeßwerten an benachbarten Stellen der Kante (2) des Bogens (3) eine oszillierende Bewegung relativ zum Bogen (3) ausführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Empfänger (6) annähernd in einer Ebene (10), die parallel zu der vom Bogen (3) aufgespannten Ebene (5) liegt, bewegbar angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Empfänger (6) eine pendelnde Schwenkbewegung ausführt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Empfänger (6) translatorische Bewegungen ausführt.