DE19519607A1

DE19519607A1 - Sensor samt signalverarbeitendem Prozessor zur Erfassung der seitlichen Lage von Bahnkanten und/oder Markierungslinien bei der Ver- oder Bearbeitung von laufenden Materialbahnen

Info

Publication number: DE19519607A1
Application number: DE1995119607
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Inhelder
Original assignee: FMS FORCE MEASURING SYSTEMS AG
Current assignee: FMS FORCE MEASURING SYSTEMS AG
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1996-12-05
Also published as: WO1996038370A1; AU6002996A

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor samt signalverarbeitendem Prozessor zur Erfassung der seitlichen Lage von Bahnkanten und/ oder Markierungslinien bei der Ver- oder Bearbeitung von laufen den Materialbahnen als Teil einer Regelvorrichtung zur seit lichen Ausrichtung der Materialbahn im Bahnlauf, wobei eine Lichtquelle auf einen sich beidseits der Bahnkante erstreckenden Bereich gerichtet ist und die aus diesem Bereich entsprechend dem unterschiedlichen Reflexionsgrad auf und neben der Material bahn reflektierten Lichtstrahlen durch ein optisches System auf eine sich senkrecht zur Laufrichtung der Materialbahn erstrec kende und einen Streifen beidseits der Bahnkante überdeckende CCD-Zeile zur zeilenweisen Abtastung des Bahnkantenbereichs pro jizierbar sind.

An laufenden Materialbahnen unterschiedlichster Art, wie Texti lien, Papieren, Kunststoff- und Metallfolien und dergl., finden in automatisierten Anlagen die verschiedensten Be- und Verarbei tungsprozesse mit zunehmend höheren Anforderungen statt.

Einerseits werden die Materialien, wie Folien aus Kunststoff oder Aluminium, Papiere in jeglicher Form und Oberflächenbe schaffenheit, immer dünner und empfindlicher, andererseits sol len die Anlagen zur Produktionssteigerung immer schneller ar beiten, Ausschuß muß vermieden werden. Die gewünschte hohe Qualität des Endprodukts muß schon während des Anlaufens der Maschine ohne Makulatur erreicht werden. Dazu können Prozesse, wie Streichen, Kaschieren, Beschichten, Drucken, Schneiden, Wic keln usw., nicht unkontrolliert durchlaufen werden. Neben ande ren Faktoren ist von entscheidender Bedeutung, daß die Material bahn seitlich exakt ausgerichtet in die Bearbeitungsstation ein- und durch sie hindurchläuft. Zu diesem Zweck durchläuft die Mate rialbahn vor der Bearbeitungsstation einen z. B. mittels Stell zylindern um einen virtuellen Drehpunkt schwenkbaren und so die Lage der Materialbahn beeinflussenden Drehrahmen. Die Bewegung des Drehrahmens wird gesteuert durch ein Stellsignal, das gewon nen wird aus einem die aktuelle Bahnkantenlage am Auslauf des Drehrahmens als Ist-Wert wiedergebenden Meßwert im Vergleich mit einem vorgebenen Soll-Wert. Für die Ermittlung des Ist-Wer tes sind nach unterschiedlichen Prinzipien arbeitende Sensoren bekannt geworden.

Ein Sensor gemäß DE-PS 27 30 733, der mit einem von einer Sende düse auf eine Empfangsdüse gerichteten Luftstrom arbeitet, der von der Materialbahn in Soll-Lage halb abgedeckt wird, ist nur sehr bedingt einsatzfähig, da es passieren kann, daß feines oder dünnes Folienmaterial gerade erst unter dem Einfluß des Luftstroms seine Lage ändert oder nicht mehr in der Ebene gehal ten werden kann.

Nach einem anderen Vorschlag läuft die Materialbahn in ihrem Kan tenbereich senkrecht durch den Strahlengang einer auf ein licht empfindliches Element gerichteten Lichtquelle, wobei in Soll- Lage der Materialbahn die photosensitive Fläche des Elementes teilweise, vorzugsweise zur Hälfte, abgedeckt ist. Das licht empfindliche Element liefert dann ein der Überdeckung durch die Materialbahn analoges Ausgangssignal, das mit einem Soll-Wert verglichen wird und bei einer Abweichung in der einen oder anderen Richtung ein entsprechendes Steuersignal auslöst.

Sensoren, die auf einer solchen integrierenden, analogen Kanten erfassung beruhen, sind ganz allgemein mit den folgenden Nachtei len behaftet:
Sie sind zum einen sehr störanfällig.

- Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle werden nicht als sol che erkannte sondern als eine höhere oder niedrigere Überdec kung des lichtempfindlichen Elementes durch das Material und demzufolge als seitliche Abweichung der Materialbahn interpre tiert.
- Ebenso wird einfallendes Fremdlicht als kleinere Überdeckung des Sensors und eine etwaige Verschmutzung des Sensors bzw. seiner Optik als stärkere Überdeckung, also als seitliche Ver schiebung der Materialbahn verstanden.
- Bedruckte Bahnen mit unterschiedlichen Helligkeitswerten, aber auch unterschiedliche Materialdichten einer Bahn ergeben fehler hafte Meßwerte.
- Des weiteren sind derartige Sensoren für den Einsatz bei transparenten bis fast glasklaren Materialien völlig ungeeignet, da der Signalhub beim Übergang vom durch das Material abgedeck ten Bereich zum nicht abgedeckten Bereich der photosensitiven Fläche viel zu gering, d. h. kaum meßbar ist.

Um diese Nachteile zu umgehen, wurden für verschiedene Anwen dungen verschiedene Sensoren geschaffen; diese speziellen Sen soren sind dann aber nur für eine bestimmte Applikation bzw. ein bestimmtes Material geeignet. Sie müssen vor Inbetriebnahme einer Anlage bzw. vor dem Start eines neuen Arbeitsprozesses manuell auf die jeweiligen Erfordernisse exakt eingestellt wer den, was ein zeitaufwendiger Vorgang ist. Häufig wird auch eine Nachjustierung während des Betriebes nötig, was einen zeit weiligen Stillstand der Maschinen und zuvor die Produktion von Ausschußware bedeutet.

Bei bestimmten Anwendungen, z. B. dem Längsschneiden von zuvor be druckten Papierbahnen bei der Herstellung von Büchern, wird, um einwandfreie Buchseiten in hoher Qualität zu erhalten, die Bahn nicht auf die Materialkante ausgerichtet, sondern auf eine eigens aufgedruckte Markierungslinie. Dabei können die erwähnten Sensoren, die die reflektierte oder transmittierte Lichtmenge nur integral über die ganze Erfassungsbreite messen, nicht einge setzt werden; sie erzeugten in einem solchen oder vergleichbaren Fall keinen Signalhub an der Markierungslinie. Für eine derarti ge Anwendung sind nochmals spezielle Sensoren erforderlich.

Die DE-OS 37 29 982 schlägt eine Sensorvorrichtung speziell für die Bahnkantenregelung bei transparenten Materialien vor, in der drei separate Licht-Meßwege, d. h. drei Lichtquellen, drei Sen soren und drei diesen nachgeschaltete Meßverstärker vorgesehen sind. Nur einer der drei Lichtwege dient der Erfassung der Bahn kante, mit den beiden zusätzlichen Meßwegen soll die Tranparenz links und rechts der Bahnkante, also des Materials selbst und auch der umgebenden Atmosphäre, die z. B. durch Schmutzteilchen oder durch Temperaturschwankungen beeinflußt sein kann, ermit telt werden. Die Ausgangssignale der drei Meßverstärker werden logisch so verknüpft, daß schließlich ein nur noch von der La ge der Bahnkante abhängiges Signal erhalten wird, mit dem sich das Stellsignal für die Lageregelung gewinnen läßt. Diese An ordnung ist außerordentlich aufwendig, kompliziert und kosten intensiv und ganz speziell auf die Anwendung bei tranparenten Ma terialien ausgerichtet und auch nur da sinnvoll.

In der DE-OS 36 37 874 ist eine Vorrichtung zur Erfassung von Ma terialkanten beschrieben, die sich ebenfalls für die Anwendung bei transparenten Materialien eignen soll. Der Bahnkantenbereich wird von einer flächenhaft ausgedehnten Beleuchtungseinrichtung angestrahlt, und die reflektierten Lichtstrahlen werden über ein optisches System von einem elektrooptischen Bildsensor empfan gen, der eine zur Laufrichtung der Materialbahn senkrechten, sich beidseitig der Bahnkante erstreckenden Streifen zeilenartig abtastet; dabei kann der Bildsensor eine Zeilenkamera in Form einer CCD-Zeile (charged coupled device) sein. Aufgrund der un terschiedlichen Lichtreflexion beidseitig der Bahnkante ergibt sich ein Signalsprung, aus dem in einer Auswerteschaltung ein Stellsignal zur Lageregelung der Bahnkante gewonnen werden kann. Auch diese Vorrichtung erfaßt die Lage der Bahnkante auf analog integrale Weise und ist mit den oben genannten Nachteilen behaf tet.

In der EP-Anmeldung 0 555 853 ist ein Verfahren beschrieben, das es ermöglicht, den lichtempfindlichen Sensor vor Inbetriebnahme der Anlage und bei jeder Änderung des zu verarbeitenden Mate rials auch unter Berücksichtigung etwaiger Verschmutzungen am Sensor neu zu justieren. Der Sensor wird dazu mittels einer be sonderen Verstelleinrichtung aus einer Stellung ohne Überdeckung über die Materialkante bis zu einer Stellung mit 100%iger Über deckung geführt. Dabei werden die analogen Ausgangswerte für den größten Helligkeitswert und den größten Dunkelwert und der sich daraus ergebende Mittelwert festgestellt und gespeichert. Dies geschieht einmal vor einer ersten Inbetriebnahme zur Fest stellung der größtmöglichen erzielbaren Werte für eine Grund einstellung und auf jeden Fall bei einer Änderung des Materials vor Produktionsbeginn. Der bei dem betreffenden Material festge stellte Mittelwert, der für die exakt ausgerichtete Bahnlage steht, wird mit dem der Grundeinstellung verglichen und bei einer Abweichung mittels eines Korrekturfaktors auf diesen hin verschoben, so daß die Bahnlaufregelung gemäß der Grundein stellung weiterarbeiten kann. Diese Einstellung erfolgt bei jedem Materialwechsel und vor jedem Arbeitsbeginn. Nachjustie rungen bei kontinuierlich laufender Bahnregelung sind nicht möglich, weil der Sensor eine gesonderte Bewegung machen muß. Es muß dann entweder die Anlage gestoppt werden, oder die Mate rialbahn muß bei abgeschalteter Bahnkantenregelung vorüber gehend ungeregelt durch die Maschine laufen.

Um den Schwierigkeiten zu begegnen, die sich aus der Unter schiedlichkeit der Materialien ergeben, die einmal mehr oder weniger lichtreflektierend, einmal mehr oder weniger lichtab sorbierend sein können, schlägt die DE-OS 35 11 474 vor, für eine auf die Bahnkante einer Materialbahn gerichtete Lichtquelle zwei Empfängerteile vorzusehen, von denen einer nach dem Refle xionsprinzip der andere nach dem Lichtschrankenprinzip arbeitet und die beide ständig in Betrieb sind, so daß in jedem Fall ent weder von dem einen oder von dem anderen Empfängerteil ein brauchbares Signal erhalten wird. Die Lösung erscheint unbefrie digend und aufwendig, auch löst sie die eingangs geschilderten Probleme nur zum Teil.

Um Störeinflüsse auszuschalten, schlägt die EP-Anmeldung 0 567 762 vor, bei einer nach dem Lichtschrankenprinzip arbeitenden Vorrichtung eine Vielzahl von Sende- und Empfangselementen, die sich paarweise genau gegenüberliegen, vorzusehen und diese se quentiell und paarweise anzusteuern bzw. abzufragen. Es werden so nur parallele Lichtstrahlen genutzt und vertikale Material schwankungen verfälschen das Messergebnis nicht. Auch Überschnei dungen zwischen den einzelnen Sende- und Empfangspaaren sollen so vermieden werden.

Die DE-PS 42 36 302 beschreibt eine Vorrichtung zur seitlichen Ausregelung laufender Materialbahnen, die sich ihr Führungskri terium in Laufrichtung der Bahn über unterschiedlichen Matria lien jeweils selbst sucht. Dazu wird im Aufnahmebereich eines Bild/Signal-Wandlers, der eine Video-Kamera sein kann, der ge samte Bildinhalt spaltenweise auf eine sich über die gesamte Bahnbreite erstreckende Reihe von Bildpunkten integral über tragen. Daraus ergibt sich ein Signalbild mit einem dem Bild inhalt entsprechenden Muster. Eine besonders markante Muster stelle wird als Referenzmuster abgespeichert und dient dazu, im Signalbild jeder weiteren Aufnahme die betreffende Stelle wie derzufinden. Dazu wird das Referenzmuster taktweise gegenüber dem Signalbild verschoben und für jeden Verschiebungstakt eine Ähnlichkeitsfunktion berechnet, die an der Stelle der Überein stimmung ein Maximum hat. Die Lage dieses Maximums in der Bild punktreihe, die aus der Taktzahl abgeleitet wird, bestimmt die Lage des Führungskriteriums und damit den Ist-Wert der Bahnlage, der in einem Regler mit einem Soll-Wert verglichen wird, woraus bei Abweichungen ein Stellsignal für die Ausrichtung der Materi albahn gebildet wird.

Die Vorrichtung ist außerordentlich aufwendig und kosteninten siv, das Verfahren kompliziert. Zur Ermittlung des Führungskri teriums und seiner Ausrichtung müssen Aufnahmen über die gesamte Breite der Materialbahn gemacht und verarbeitet werden. Allein die Kosten für die dazu notwendige Video-Kamera oder den sonsti gen Bild/Signal-Wandler belaufen sich auf einige tausend DM, da bei sind die für die Verarbeitung der von der Kamera gelieferten Informationen notwendigen Zeitintervalle für schnell laufende Ma schinen - Kaschiermaschinen haben eine Verarbeitungsgeschwindig keit von derzeit etwa 1000 m/sec, Papiermaschinen von bis zu 2000 m/sec - zu lang.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen universell, bei den verschiedenartigsten Materialien einsetzbaren und sich selbsttätig einstellenden und, ohne daß eine Unterbrechung oder eine unkontrollierte Phase des Arbeitsprozesses notwendig wäre, nachjustierenden Sensor zur Erfassung der Bahnkante oder eines Markierungsstriches an laufenden Materialbahnen zu schaffen. Der Sensor soll für möglichst viele Meßaufgaben eingesetzt werden können, er soll Fehler nicht nur erkennen sondern auch richtig interpretieren und danach korrigieren helfen. Die Meßgeschwin digkeit soll möglichst hoch sein, um auch bei schnell laufenden Bahnen genau regeln zu können. Dies soll mit nicht zu hohem Auf wand und zu vertretbaren Kosten erreicht werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die in den in einer Reihe angeordneten, lichtempfindlichen Elementen (Pixels) der CCD-Zeile durch das auftreffende Licht erzeugten, der jewei ligen Beleuchtungsstärke analogen Spannungssignale mit Hilfe eines von einem Taktgenerator erzeugten Schiebetakts über eine Schiebetaktleitung nach Art eines Schieberegisters entlang der CCD-Zeile verschiebbar und an deren Ausgang nacheinander einzeln abgreifbar sind, daß der Ausgang der CCD-Zeile mit dem einen Eingang wenigstens eines Komparators verbunden ist, an dessen zweitem Eingang ein einstellbarer, analoger Spannungs-Schwel lenwert angelegt ist, und am Ausgang des Komparators je nach Überschreiten oder Unterschreiten des Schwellenwertes durch die von den einzelnen lichtempfindlichen Elementen der CCD-Zeile stammenden, analogen Spannungssignale ein digitales 0- oder 1- Signal ansteht, das einem Controller zuführbar ist, durch den mit Hilfe eines Taktzählers die Position des den Hell/Dunkel- oder Dunkel/Hell-Übergang an der Bahnkante repräsentierenden Signalsprungs am Ausgang des Komparators in Bezug auf die CCD- Zeile feststellbar und bei Abweichung von einem eingestellten Soll-Wert ein Korrektursignal erzeugbar oder über eine schnelle, serielle, bidirektionale Schnittstelle in einer nachgeschalteten Regelelektronik ein Stellsignal zur Regelung der seitlichen Lage der Materialbahn einleitbar ist.

Durch die digitale Auswertung der einzeln an der CCD-Zeile abge griffenen analogen Spannungswerte wird der Bahnkantenbereich nicht nur zeilenweise sondern in den Zeilen auch punktweise ab getastet; die Auflösung hängt dabei von der Zahl der Meßpunkte, d. h. von der Zahl der lichtempfindlichen Elemente oder Pixel auf der CCD-Zeile ab. Störungen, wie die Verschmutzung des optischen Systems, Fremdlichteinfall oder Temperaturdrift, werden von dem erfindungsgemäßen Sensor als solche erkannt und kompensiert, denn sie führen zwar zu einer Verschiebung des Spannungspegels an den lichtempfindlichen Elementen der CCD-Zeile, ihre Position auf der Zeile aber bleibt erhalten und der oder die Vergleichs- Schwellenwerte können nachgeführt werden. Dasselbe geschieht, wenn sich der Reflexionsgrad der laufenden Materialbahn verän dert.

Der Sensor eignet sich auch für den Einsatz bei hochtransparen ten Materialien; der niedrige Kontrast auf und neben der Mate rialbahn führt zwar auch zu einem nur geringen Signalhub, er tritt aber auf einer ganz kleinen Breite auf und ist deshalb problemlos zu detektieren.

Alle erfaßten Informationsdaten werden von der Elektronik zen tral ausgewertet, und der Sensor kann dem jeweiligen Anwendungs fall entsprechend automatisch parametriert werden.

Vorzugsweise ist der Schwellenwert am zweiten Eingang des Kompa rators durch den Controller über einen D/A-Wandler erzeugbar und verstellbar.

Bei Ausbleiben eines Signalsprungs am Ausgang des Komparators über eine ganze Abtastzeile kann durch ein Korrektursignal des Controllers wahlweise der Schwellenwert am zweiten Eingang des Komparators verschoben oder die Leistung der Lichtquelle verän dert werden. Es ergeben sich somit zwei Möglichkeiten der Stö rungskompensation.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ausgang der CCD-Zeile mit dem jeweils ersten Eingang von drei parallel liegenden Komparatoren verbunden, an deren jeweiligem zweiten Eingang unterschiedliche und voneinander unabhängig einstellbare analoge Spannungs-Schwellenwerte anliegen, von denen der eine mittlere den Hell/Dunkel- oder Dunkel/Hell-Über gang an der Bahnkante repräsentiert und die beiden äußeren dazu in einem Voranzeige-Abstand darüber bzw. darunter liegen. Am Aus gang jedes Komparators steht dann je nach Über- oder Unterschrei ten des betreffenden Schwellenwertes durch die von den einzelnen lichtempfindlichen Elementen stammenden Spannungssignale ein digitales 0- oder 1-Signal an, und diese werden zusammen mit einem die Position auf der CCD-Zeile definierenden Zählimpuls eines Taktzählers dem Controller zugeführt, durch welchen bei in Bezug auf die CCD-Zeile auftretenden Positionsabweichungen der Signalsprünge an den Komparatorausgängen von eingestellten Soll- Werten Korrektursignale erzeugt werden bzw. über die bidirektio nale Schnittstelle in einer nachgeschalteten Regelelektronik ein Stellsignal zur Regelung der seitlichen Lage der Materialbahn eingeleitet wird.

Durch die Verwendung von drei Komparatoren, die von der zentra len Elektronik auf verschiedene Schwellenwerte eingestellt wer den, wird vermieden, daß infolge eines veränderten Reflexions grades, von Fremdlicht oder Temperaturdrift und dergleichen, der notwendige, den Hell/Dunkel-Übergang an der Bahnkante anzeigende Signalsprung plötzlich ausbleibt; bei einer Pegeländerung wird immer zuerst einer der beiden äußeren Komparatoren keinen Über gang mehr anzeigen, die beiden anderen Komparatoren erlauben dann noch eine Kantendetektion, so daß die Schwellenwerte ohne Unterbrechung der Bahnkantenregelung nachgeführt werden können. Dies geschieht vorteilhafterweise, indem die Schwellenwerte der Komparatoren bei einem ausbleibenden Signalsprung am Ausgang eines der beiden Komparatoren mit den äußeren Schwellenwerten unabhängig voneinander vom Controller über den D/A-Wandler ver schoben werden können.

Es kann aber auch in dieser Ausführungsform der Erfindung bei ausbleibendem Signalsprung am Ausgang eines der beiden Kompara toren mit den äußeren Schwellenwerten die Leistung der Licht quelle nach Bedarf vom Controller über eine Steuerleitung erhöht oder reduziert werden.

Vorzugsweise sind die Ausgänge der drei Komparatoren einerseits mit einem Daten-Speicher und andererseits mit einer Vor-Auswerte elektronik verbunden, in der in Vergleichsgattern jedes Ausgans signal n eines jeden Komparators mit dem jeweils unmittelbar vor ausgehenden, in Kurzzeitspeichern gespeicherten Ausgangssignal n-1 verglichen wird; die Ausgänge der Vergleichsgatter sind mit einem Logikbaustein verbunden, der nur bei einem auftreten den Signalsprung einen Speicherbefehl an den Datenspeicher ab gibt, wonach der Signalsprung und mit Hilfe des vom Taktzähler stammenden Taktimpulses auch seine Position in Bezug auf die CCD-Zeile gespeichert und an den Controller weitergeleitet wird. Es erfolgt so eine Informationsverdichtung, so daß nur noch die für die Bahnkantenregelung tatsächlich erforderlichen Informa tionen gespeichert und über die Schnittstelle übertragen werden müssen, was eine entsprechend hohe Dynamik für die Regelung er gibt.

Dadurch daß der von dem Taktgenerator erzeugte und über eine Schiebetaktleitung an die CCD-Zeile angelegte Schiebetakt vor zugsweise eine Frequenz von 2 MHz hat und auf der CCD-Zeile sich als Meßpunkte in einer Reihe quer zur Materialbahn 2048 lichtempfindliche Elemente (Pixels) befinden, kann am Ausgang der CCD-Zeile pro Millisekunde ein neuer Zeilensatz an Span nungssignalen zur Verfügung stehen.

Die Brennweite des optischen Systems ist vorzugsweise so ge wählt, daß die Bahnkante durch die an ihr reflektierten Licht strahlen exakt auf eines der lichtempfindlichen Elemente der CCD-Zeile abgebildet wird; dies gewährleistet eine hohe Präzi sion der Bahnkantenerfassung.

Die Lichtquelle und das optische System können vorteilhaft im Gehäuse des Sensors integriert sein.

Die Lichtquelle ist vorzugsweise eine Halogenlampe; neben ihrem relativ guten Wirkungsgrad hat die Halogenlampe noch die Vor teile, daß sie ein hochfrequentes, weißes Licht aussendet, für welchen Frequenzbereich ein CCD-Sensor besonders empfindlich ist, und daß sie aufgrund ihrer trägen Reaktionsweise auch im getakteten Betrieb ein konstantes Licht aussendet.

Zur Erfassung einer auf der Materialbahn aufgedruckten Markie rungslinie können infolge der punktweisen Abtastung mit demsel ben Sensor drei Hell/Dunkel- bzw. Dunkel/Hell-Übergänge festge stellt werden, nämlich der an der Bahnkante und in gleichbleiben dem Abstand dazu die beiden an der Markierungslinie, wodurch deren Erfassung eindeutig und von Fehlern der Materialbahn unter schieden wird. Ein besonderer Sensor für diesen Anwendungsfall ist nicht notwendig.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der anhängenden Zeich nungen beispielhaft genauer beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer ersten einfachen Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer verbesserten und bevor zugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 veranschaulicht in einem Diagramm die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Sensors nach der bevorzugten Ausfüh rungsform gemäß Fig. 2.

Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, ist eine leistungsstarke Lichtquelle 10 auf einen begrenzten Bereich beidseits der Kante 12 einer exakt ausgerichtet zu führenden Materialbahn 11 gerich tet. Aus diesem Bereich reflektierte Lichtstrahlen werden durch ein optisches System 13 auf eine CCD-Zeile (charged coupled device) 14 projiziert, deren Ausgang mit dem einen Eingang eines Komparators K1 verbunden ist, der an seinem zweiten Eingang von dem Mikro-Controller 15 über einen 8-bit DA-Wandler 16 einen analogen Schwellenwert zugeführt erhält. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß Lichtstrahlen hauptsächlich bzw. ausschließlich von dem auf der Materialbahn 11 liegenden Teilbereich reflek tiert werden, während aus dem zwar im Strahlengang der Licht quelle 10 aber neben der Materialbahn 11 liegenden Teilbereich nur wenige oder gar keine Lichtstrahlen (etwa Fremdlicht) die CCD-Zeile 14 erreichen. Der Ausgang des Komparators K1 ist mit dem Mikro-Controller 15 verbunden, dieser kommuniziert über eine serielle bidirektionale Schnittstelle 17 und die Verbindung 18 mit der (in der Zeichnung nicht wiedergegebenen) Regelelektro nik, die im Bedarfsfall ein Stellsignal zur Ausrichtung der Ma terialbahn 11 abgibt.

Die CCD-Zeile 14 besteht aus einer Vielzahl (z. B. 2048) in einer Reihe quer zur Laufrichtung der Materialbahn 11 angeordneten lichtempfindlichen Elementen oder Pixles, die Meßpunkte bilden, in denen durch das auftreffende Licht der jeweiligen Lichtstärke analoge Signale in Form von Ladungspaketen erzeugt und vorüber gehend gespeichert werden. Diese Ladungspakete werden durch einen von einem Taktgenerator 19 über eine Schiebetaktleitung 20 zugeführten Schiebetakt von z. B. 2 MHz taktweise nach Art eines Schieberegisters in der CCD-Zeile 14 verschoben, bis sie diese an ihrem Ausgang nacheinander als analoge Ausgangs-Spannungssig nale verlassen, d. h. dem Komparator K1 an dessen einem Eingang zugeführt werden, um in diesem mit dem über den D/A-Wandler 16 eingestellten Schwellenwert verglichen zu werden. Die CCD-Zeile 14 tastet so die vorbeilaufende Materialbahn 11 in ihrem Kanten bereich zeilenweise ab und liefert im Schiebetakt kontinuierlich analoge Spannungssignale, d. h. bei einem Schiebetakt von 2 MHz und 2048 Meßpunkten oder Pixles auf der CCD-Zeile 14 steht nach ca. jeder Millisekunde ein Zeilensatz neuer Werte bereit; die Ab tastung erfolgt also mit einer dementsprechend hohen Auflösung.

Die Ausgangssignale der CCD-Zeile 14 werden im Komparator K1 so fort digitalisiert, und auch die weitere Auswertung erfolgt durchgängig digital, einschließlich der Schnittstelle 17 zu dem zentralen Auswertungsgerät. So erhält man schon am Komparator K1 eine Datenkomprimierung von 8 bit auf 1 bit, und es können alle erfaßten Informationen zentral ausgewertet werden, und der Sen sor kann, wie weiter unten noch erläutert wird, vom Auswertungs gerät für die jeweilige Anwendung parametriert werden.

Für die Meßpunkte, an denen die CCD-Zeile 14 über das optische System 13 Lichtstrahlen aus dem außerhalb der Materialbahn 11 liegenden Teilbereich der Abtastzeile erhält, werden die an der CCD-Zeile 14 erhaltenen Ausgangssignale unterhalb des am Kompa rator K1 eingestellten Schwellenwertes liegen, und am Ausgang des Komparators K1 wird ein digitales 0-Signal anstehen; für die Meßpunkte im Überdeckungsbereich, an denen die CCD-Zeile 14 über das optische System 13 von der Materialbahn 11 reflektierte Lichtstrahlen erhält, werden die erhaltenen Ausgangssignale diesen Schwellenwert erreichen oder überschreiten, und am Aus gang des Komparators K1 wird eine digitales 1-Signal anstehen und dem Mikro-Controller 15 zugeführt. Mit Hilfe eines in Fig. 1 nicht dargestellten Taktzählers läßt sich feststellen und fest halten, bei welchem Takt, d. h. an welchem Meßpunkt der CCD- Zeile 14 der Übergang stattgefunden hat, womit dann auch die aktuelle Position der Bahnkante 12 feststeht. Bei einer Abwei chung dieses Positionswertes vom vorgegebenen Soll-Wert löst der in der Zeichnung nicht dargestellte Regler ein Stellsignal zur Korrektur der seitlichen Lage der Materialbahn 11 aus.

Da bei dem erfindungsgemäßen Sensor die Lichtstrahlen nicht parallel auf die CCD-Zeile 14 auftreffen, sondern nach dem Re flexionsgesetz reflektierte Lichtstrahlen durch das optische System 13 auf die CCD-Zeile 14 abgebildet werden, vollzieht sich der der Bahnkante 12 entsprechende Übergang nicht in einem ein zigen exakten Ladungsprung von einem Meßpunkt der CCD-Zeile zum anderen oder von einem Schiebetakt zum nächsten, sondern infolge einer gewissen Lichtstreuung ändert sich die hervorgerufene La dungsmenge in mehreren Schritten über mehrere Meßpunkte. Es ist deshalb vorteilhaft die Brennweite des optischen Systems 13 so zu wählen, daß die Bahnkante 12 in ihrer dem Schwellenwert ent sprechenden Soll-Position exakt auf einen bestimmten Meßpunkt der CCD-Zeile 14 abgebildet wird und so ein exakter Signalsprung am Komparator K1 erhalten wird.

Sollte z. B. bei einem Materialwechsel und sich daraus ergebenden veränderten Reflexionseigenschaften zunächst über die gesamte CCD-Zeile 14 kein Übergang festgestellt werden können, so wird vom Controller 15 auf Anregung über die Schnittstelle 17 hin der Schwellenwert oder die Lichtintensität der Lichtquelle solange verändert, bis eine Kante oder auch ein Markierungsstrich gefun den ist. Gelingt dies nicht, wird über die Schnittstelle 17 ein Fehlersignal gesendet. Auf dieselbe Weise wird beispielsweise auch eine Verschiebung der Spannungspegel der einzelnen CCD- Elemente infolge einer Temperaturdrift automatisch ausgeglichen.

Als Lichtquelle 10 wird vorzugsweise eine Halogenlampe einge setzt; sie hat einen relativ guten Wirkungsgrad und spendet ein weißes Licht, auf dessen Frequenzbereich ein CCD besonders emp findlich reagiert, und aufgrund ihrer trägen Reaktionsweise sendet sie auch im getakteten Betrieb ein konstantes Licht aus. Außerdem ist die Leistung der Lichtquelle 10 bzw. der Halogen lampe vom Controller 15 über eine Steuerleitung 21 steuerbar; wenn z. B. infolge von Verschmutzung des optischen Systems 13 der Lichteinfall geringer wird, so bewirkt dies zunächst eine Ver schiebung des Spannungspegels der CCD-Elemente; die digital abge fragte Position des Übergangs bleibt jedoch exakt erhalten und die Pegelverschiebung kann durch eine gesteuerte Leistungs steigerung der Lichtquelle 10 ausgeglichen werden, so daß der Schwellenwert des Komparators K1 wieder exakt an der Stelle des Übergangs erreicht wird. Umgekehrt kann eine Verschiebung des Spannungspegels durch Fremdlichteinfall in entgegengesetzter Richtung durch eine gesteuerte Reduzierung der Lichtquellen- Leistung kompensiert werden.

Die Lichtquelle 10 und das optische System 13 sind in das Gehäu se des Sensors, das in Fig. 1 durch eine strichlierte Linie an gedeutet ist, integriert.

Mit dieser einfacheren erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ge mäß Fig. 1 ist die Erfassung der Bahnkante oder eines z. B. auf gedruckten Markierungsstrichs für die nachfolgende Bahnkanten regelung bereits möglich, es besteht allerdings noch insofern eine gewisse Unsicherheit, als, wie oben bereits erwähnt, sich die Licht- oder Reflexionsverhältnisse derart ändern können, daß die Spannungsamplitude am Ausgang der CCD-Zeile 14 für den den Übergang repräsentierenden Meßpunkt den zuvor am Komparator K1 eingestellten Schwellenwert nicht mehr erreicht und so, wenn gleich die Position erhalten bleibt, die Bahnkantenregelung kurz zeitig ausfällt, bis der Schwellenwert, wie oben beschrieben, durch den Controller 15 nachgeführt, d. h. neu eingestellt ist. Eine solche, wenn auch nur kurze Unterbrechung kann besonders bei den erwähnten schnell laufenden Maschinen von entscheidendem Nachteil sein. Es ist somit wünschenswert, beim zeilenweisen Ab tasten des Bahnkantenbereichs jeweils eine Voranzeige für das Er reichen der Bahnkante 12 aus beiden Richtungen zu erhalten, da mit rechtzeitig eine etwa erforderliche Nachführung des Schwel lenwertes eingeleitet werden kann und keine Unterbrechung des Regelvorganges eintritt.

Dies leistet die bevorzugte, zweite Ausführungsform der Erfin dung gemäß dem Blockschaltbild in Fig. 2; gleiche Teile sind darin mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 bezeichnet.

Dargestellt ist wiederum die in ihrer Leistung nach Anregung von der Regelelektronik bzw. der Schnittstelle 17 über eine Steuer leitung 21 vom Controller 15 steuerbare Lichtquelle 10, die wie derum bevorzugt eine Halogenlampe ist, und die CCD-Zeile 14, auf die über ein optisches System die aus dem Kantenbereich der Ma terialbahn reflektierten Lichtstrahlen treffen. (Die Material bahn und das optische System sind in Fig. 2 nicht dargestellt.) Über die Schiebetaktleitung 20 wird die CCD-Zeile 14 vom Takt generator 19 mit dem Schiebetakt von vorzugsweise 2 MHz ange steuert. Die CCD-Zeile 14 ist verbunden mit einer Abtast- und Haltevorrichtung 22, die die von den Meßpunkten der CCD-Zeile 14 stammenden, analogen Spannungssignale vorübergehend speichert und weiterleitet an den jeweils ersten Eingang von in dieser Aus führungsform drei parallel liegenden Komparatoren K1, K2, K3, die über den D/A-Wandler 16 an ihrem zweiten anderen Eingang un abhängig voneinander einstellbare, unterschiedliche und vom Controller 15 überwachbare Schwellenwerte zugeführt erhalten. Im Falle des einen Komparators K1 ist dies, wie in der Ausführungs form nach Fig. 1, der den Soll-Wert der seitlichen Bahnkanten lage repräsentierende Schwellenwert 1, die Schwellenwerte 2 und 3 der beiden anderen Komparatoren K2 und K3 liegen um einen Sicherheits- oder Voranzeigeabstand darunter bzw. darüber (siehe dazu Fig. 3). Die drei Komparatoren K1, K2, K3 liefern an ihren Ausgängen für jeden Meßpunkt oder jedes Pixel der CCD-Zeile 14 ein digitales 0- oder 1-Signal, je nachdem ob der betreffende Schwellenwert von dem aktuell zugeführten Spannungssignal unter- oder überschritten wird. Beim Hell/Dunkel-Übergang von der Mate rialbahn auf den Hintergrund vollzieht das von der CCD-Zeile 14 zugeführte Spannungssignal an den Komparatoreingängen einen In tensitätssprung, der die Komparatorausgänge kurz nacheinander von 0- auf 1-Signal springen läßt; das Entsprechende geschieht bei einem Dunkel/Hell-Übergang in umgekehrter Richtung, d. h. an den Komparatorausgängen springt dann das Signal jeweils von 1 auf 0.

In Fig. 3 ist dies in zwei Diagrammen schematisch dargestellt. Im oberen Diagramm sind auf der Horizontalen die Meßpunkte oder Pixel der CCD-Zeile 14 aufgetragen, auf der Vertikalen die ana logen Spannungswerte der einzelnen Meßpunkte, mit 1, 2, und 3 sind die Schwellenwerte der Komparatoren K1, K2, K3 angegeben. Der Bereich a auf der Horizontalen entspricht dem Teilbereich der Meßzeile außerhalb der Materialbahn, der Bereich b mar kiert den Übergang an der Bahnkante, in dem nacheinander die Kompparatorschwellen erreicht werden, der Bereich c entspricht dem Überdeckungsbereich von Materialbahn und CCD-Zeile 14. Im unteren Diagramm der Fig. 3 ist der an den Ausgängen der Kompa ratoren K1, K2, K3 bei Erreichen der Schwellenwerte im Über gangsbereich jeweils auftretende Signalsprung dargestellt.

Die Ausgänge der Komparatoren K1, K2, K3 sind mit einem Speicher 23 verbunden, in dem die Hell/Dunkel- bzw. Dunkel/Hell-Übergänge zusammen mit der durch einen Taktzähler 24 mit Hilfe des Schie betakts ermittelten Position auf der CCD-Zeile 14 gespeichert werden. Er kommuniziert mit dem Controller 15 und dieser über die serielle bidirektionale Schnittstelle 17 und die Verbindung 18 mit der zentralen Regelelektronik.

Im Normalbetrieb wird nur der Hell/Dunkel-Übergang an der Bahn kante, der dem mittleren Schwellenwert 1 des Komparators K1 ent spricht, detektiert und seine Position an die zentrale Regel elektronik übermittelt, die ihrerseits feststellt, ob die Posi tion der Bahnkante dem Soll-Wert entspricht und bei Abweichung ein Stellsignal abgibt. Die beiden zusätzlichen Komparatoren K2 und K3, die auf den oberen und unteren Schwellenwert 2 und 3 ein gestellt sind, liefern dabei an die Regelelektronik eine Voran zeige für den bevorstehenden Bahnkanten-Übergang aus der einen oder anderen Richtung. So kann vermieden werden, daß infolge sich ändernder Reflexionsverhältnisse, z. B. bei Materialwechsel, durch einfallendes Fremdlicht oder andere Einflüsse, und die sich daraus ergebende Verschiebung der Spannungspegel an den Meßpunkten der CCD-Zeile 14 der für die Erfassung der Bahnkante notwendige Hell/Dunkel-Übergang plötzlich ausbleibt und demzu folge die Regelung vorübergehend ausfällt. Bei einer Signalpegel änderung wird immer zuerst eine der beiden äußeren Schwellen werte 2 und 3 nicht mehr erreicht, und der betreffende Kompara tor K2, K3 zeigt somit keinen Übergang mehr an. Die Regelung wird aber durch den Komparator K1 mit dem mittleren Schwellen wert 1 weiter aufrechterhalten, und es bleibt genügend Zeit, um bei Ausbleiben des Übergangs-Signals einer der beiden äußeren Komparatoren K2 oder K3 die Schwellenwerte durch die zentrale Regelelektronik den geänderten Verhältnissen entsprechend neu einzustellen. Die Bahnkantenregelung wird nicht unterbrochen, sondern kann kontinuierlich weitergeführt werden. Genauso kann auch die Leistung der Lichtquelle geänderten Verhältnissen ent sprechend, z. B. bei Verschmutzung am optischen System, gesteuert werden, bevor die Bahnkantenregelung ausfällt. Außerdem besteht die Möglichkeit, den Benutzer über ein geeignetes Interface auf die Veränderung aufmerksam zu machen und z. B. zur Reinigung des optischen Systems aufzufordern.

Folgende Reaktionsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen CCD-Sen sors bei veränderten Bedingungen sind möglich:

- die Reflexion von der Materialbahn wird um soviel schwächer, daß der Komparator K3 mit dem oberen Schwellenwert 3 keinen Übergang mehr findet; daraufhin wird die von der Lichtquelle 10 ausgehende Lichtstärke erhöht bzw. der Schwellenwert 3 über den Controller 15 abgesenkt, bis der Komparator K3 wieder an sprechen kann;
- die Reflexion von der Materialbahn wird um soviel stärker, daß der Komparator K2 mit dem unteren Schwellenwert 2 keinen Übergang mehr findet; daraufhin wird die von der Lichtquelle 10 ausgehende Lichtstärke verringert bzw. der Schwellenwert 2 über den Controller 15 angehoben, bis der Komparator K2 wieder ansprechen kann;
- die Verschmutzung am optischen System wird größer, die Inten sität des reflektierten Lichts wird demzufolge kleiner, und der Komparator K3 mit dem oberen Schwellenwert 3 findet keinen Übergang mehr; die Lichtstärke der Lichtquelle 10 wird erhöht bzw. der Schwellenwert 3 des Komparatores K3 abgesenkt;
- durch einen hohen Fremdlichtanteil wird die CCD-Zeile 14 über steuert, der Komparator 2 mit dem unteren Schwellenwert 2 fin det keinen Übergang mehr; die Lichtstärke der Lichtquelle 10 wird verringert bzw. der Schwellenwert 2 des Komparatores K2 angehoben.

Wie bereits in bezug auf Fig. 1 erwähnt, liefert die CCD-Zeile 14 mit der Frequenz des Schiebetakts (im Beispiel 2 MHz) konti nuierlich analoge Signale, die alle an jedem Komparatorausgang K1, K2, K3 ein digitales 0- oder 1-Signal auslösen. Von Inter esse für die Bahnkantenregelung ist aber nur der jeweilige Sig nalsprung im Übergangsbereich der Bahnkante, nicht die gleich bleibenden Signale im Überdeckungsbereich der Materialbahn oder im Hintergrundbereich. Um den Speicher 23 und die nachfolgende Elektronik nicht mit unnötigen Informationssignalen zu über schwemmen, findet erfindungsgemäß eine Vor-Auswertung der In formationssignale im Sensor statt. Dazu wird jedes von den Kom paratoren K1, K2, K3 kommende digitale Signal mit dem unmittel bar vorhergehenden verglichen. Jedes von einem der Komparatoren K1, K2, K3 kommende Ausgangssignal n wird dem einen Eingang eines Vergleichs-Gatters 25 zugeführt, an dessen anderem Eingang das unmittelbar vorhergehende Ausgangssignal n-1 desselben Komparators K1, K2, K3 ansteht, das in einem Kurzzeitspeicher 26 für die Dauer des folgenden Schiebetaktes gespeichert wurde. Nur wenn im Vergleichsgatter 25 eine Änderung des Ausgangssignals n zum vorhergehenden Ausgangssignal n-1 festgestellt wird, gibt die nachfolgende Logikschaltung 27 einen Speicherbefehl an den Speicher 23 ab, in dem dann diese den Übergang von Hell nach Dunkel oder von Dunkel nach Hell an der Bahnkante (vor-)anzei genden Signale zusammen mit dem Positionssignal vom Taktzähler 24 gespeichert und zur weiteren Auswertung an den Controller 15 und die Schnittstelle 17 weitergeleitet werden, damit bei einer seitlichen Abweichung der Bahnkante ein Stellsignal abgegeben werden kann. Es findet so eine Verdichtung der Information von beispielsweise 2048 auf 3 Einheiten pro Abtastzeile statt (ent sprechend der Pixelzahl der CCD-Zeile 14), und es müssen nur noch verhältnismäßig wenige Daten im Speicher 23 gespeichert und über die Schnittstelle 17 übertragen werden; dies ergibt eine entsprechend hohe Dynamik für die Regelung und erlaubt die Verwendung eines Speichers mit geringerer Speicherkapazität.

Der erfindungsgemäße Sensor ist universell einsetzbar; er kann, wie dargelegt, auf ganz unterschiedliche Materialien mit ganz unterschiedlichen Reflexionseigenschaften eingestellt werden. Der Einsatz von zwei Sensoren beidseits der Materialbahn 11 er laubt es, die Position der Bahnmitte zu regeln. Die Sensoren sind vorteilhaft über Steckkontakte mit der Regelelektronik ver bindbar, und diese ist mittels Knopfdruck auf Bahnkantenregelung rechts oder links oder Bahnmittenregelung umschaltbar.

Wegen seines hohen Auflösungsvermögens gestattet der erfindungs gemäße Sensor auch die Regelung der seitlichen Lage einer Materialbahn 11 nach einer aufgebrachten Markierung, z. B. einem aufgedruckten Markierungsstrich oder einer Bildkante. Dazu wer den nach der Erfindung an den Komparatoren K1, K2, K3 jeweils drei Übergänge erfaßt; in Fig. 3 ist dies schematisch darge stellt. Neben der Erfassung des Übergangs an der Bahnkante (Be reich c des Diagramms in Fig. 3), stellt der Sensor in jeder Ab tastzeile am Markierungsstrich noch zwei weitere Übergänge, einen von hell nach dunkel und einen von dunkel nach hell fest, denn im Bereich des Markierungsstriches wird das auftreffende Licht deutlich weniger reflektiert als von der übrigen Fläche der Materialbahn 11. Wenn in einer Zeile in gleichbleibendem Ab stand zueinander die drei Übergänge festgestellt sind, zeigt dies die seitliche Lage des Markierungsstriches an, und die Re gelung kann danach erfolgen. Indem neben den beiden Übergängen am Markierungsstrich selbst auch der der Bahnkante miteinbezogen wird, eben nacheinander drei Übergänge festgestellt werden, wird gewährleistet, daß tatsächlich der Markierungsstrich erfaßt wurde und nicht etwa eine Fehlerstelle im Material. Wegen der hohen Zeilenfrequenz des erfindungsgemäßen Sensors, wie oben er wähnt, kann pro Millisekunde ein neuer Wertesatz bereitstehen, beeinträchtigt es die Regelung der Materialbahnlage nicht, wenn der Markierungsstrich einmal fehlerhaft eine kurze Unterbrechung oder einen sonstigen Fehler aufweist.

Die Regelung nach dem Markierungsstrich ist ebenfalls vorzugs weise per Knopfdruck an der Regelelektronik wählbar.

Bezugszeichenliste

1 Schwellenwert
2 Schwellenwert
3 Schwellenwert 4
5
6
7
8
9
10 Lichtquelle
11 Materialbahn
12 Bahnkante
13 optisches System
14 CCD-Zeile
15 Mikro-Controller
16 D/A-Wandler
17 bidirekt. Schnittstelle
18 Verbindung zum Regler
19 Taktgenerator
20 Schiebetaktleitung
21 Steuerleitung
22 Abtast- u. Haltevorricht.
23 Speicher
24 Taktzähler
25 Vergleichs-Gatter
26 Kurzzeitspeicher
27 Logikbaustein
28 Vor-Auswerteelektronik
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
K1 Komparatoren
K2 Komparatoren
K3 Komparatoren

Claims

1. Sensor samt signalverarbeitendem Prozessor zur Erfassung der seitlichen Lage von Bahnkanten und/oder Markierungslinien bei der Ver- oder Bearbeitung von laufenden Materialbahnen als Teil einer Regelvorrichtung zur seitlichen Ausrichtung der Mate rialbahn im Bahnlauf, wobei eine Lichtquelle auf einen sich beid seits der Bahnkante erstreckenden Bereich gerichtet ist und aus diesem Bereich entsprechend dem unterschiedlichen Reflexions grad auf und neben der Materialbahn reflektierte Lichtstrahlen durch ein optisches System auf eine sich senkrecht zur Laufrich tung der Materialbahn erstreckende und einen Streifen beidseits der Bahnkante überdeckende CCD-Zeile zur zeilenweisen Abtastung des Bahnkantenbereichs projizierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in den in einer Reihe angeordneten, lichtempfindlichen Elementen (Pixels) der CCD-Zeile (14) durch das auftreffende Licht erzeugten, der jeweiligen Beleuchtungsstärke analogen Span nungssignale mit Hilfe eines von einem Taktgenerator (19) erzeug ten Schiebetakts über eine Schiebetaktleitung (20) nach Art eines Schieberegisters entlang der CCD-Zeile (14) verschiebbar und an deren Ausgang nacheinander einzeln abgreifbar sind, daß der Ausgang der CCD-Zeile (14) mit dem ersten Eingang wenigstens eines Komparators (K1) verbunden ist, an dessen zweitem Eingang ein einstellbarer, analoger Spannungs-Schwellenwert angelegt ist, und am Ausgang des Komparators (K1) je nach Überschreiten oder Unterschreiten des Schwellenwertes durch die von den einzel nen lichtempfindlichen Elementen der CCD-Zeile (14) stammenden, analogen Spannungssignale ein digitales 0- oder 1-Signal an steht, das einem Controller (15) zuführbar ist, durch den mit Hilfe eines Taktzählers (24) die Position des den Hell/Dunkel- oder Dunkel/Hell-Übergang an der Bahnkante (12) repräsentieren den Signalsprungs am Ausgang des Komparators (K1) in Bezug auf die CCD-Zeile (14) feststellbar und bei Abweichung von einem ein gestellten Soll-Wert ein Korrektursignal erzeugbar oder über eine schnelle, serielle, bidirektionale Schnittstelle (17) in einer nachgeschalteten Regelelektronik ein Stellsignal zur Rege lung der seitlichen Lage der Materialbahn (11) einleitbar ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert am zweiten Eingang des Komparators (K1) durch den Controller (15) über einen D/A-Wandler (16) erzeugbar und verstellbar ist.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbleiben eines Signalsprungs am Ausgang des Kompara tors (K1) über eine ganze Abtastzeile durch ein Korrektursignal des Controllers (15) der Schwellenwert am zweiten Eingang des Komparators (K1) verschiebbar oder die Leistung der Lichtquelle (10) veränderbar ist.

4. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der CCD-Zeile (14) mit dem jeweils ersten Eingang von drei parallel liegenden Komparatoren (K1, K2, K3) verbunden ist, an deren jeweiligem zweiten Eingang unterschiedliche und voneinander unabhängig einstellbare analoge Spannungs-Schwel lenwerte (1, 2, 3) anliegen, von denen der eine mittlere (1) den Hell/Dunkel- oder Dunkel/Hell-Übergang an der Bahnkante (12) repräsentiert und die beiden äußeren (2, 3) dazu in einem Vor anzeige-Abstand darüber bzw. darunter liegen, und daß am Aus gang jedes Komparators (K1, K2, K3) je nach Über- oder Unter schreiten des betreffenden Schwellenwertes (1, 2, 3) durch die von den einzelnen lichtempfindlichen Elementen stammenden Span nungssignale ein digitales 0- oder 1-Signal ansteht und diese zusammen mit einem die Position auf der CCD-Zeile (14) definie renden Zählimpuls des Taktzählers (24) dem Controller (15) zu führbar sind, durch welchen bei in Bezug auf die CCD-Zeile (14) auftretenden Positionsabweichungen der Signalsprünge an den Kom paratorausgängen von eingestellten Soll-Werten Korrektursignale erzeugbar sind bzw. über die bidirektionale Schnittstelle (17) in einer nachgeschalteten Regelelektronik ein Stellsignal zur Regelung der seitlichen Lage der Materialbahn (11) einleitbar ist.

5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenwerte (1, 2, 3) der Komparatoren (K1, K2, K3) bei einem ausbleibenden Signalsprung am Ausgang eines der beiden Komparatoren (K2, K3) mit den äußeren Schwellenwerten (2, 3) unabhängig voneinander vom Controller (15) über den D/A-Wandler (16) verschiebbar sind.

6. Sensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei ausbleibendem Signalsprung am Ausgang eines der beiden Komparatoren (K2, K3) mit den äußeren Schwellenwerten (2, 3) die Leistung der Lichtquelle (10) nach Bedarf vom Controller (15) über eine Steuerleitung (21) steigerbar oder reduzierbar ist.

7. Sensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausgänge der drei Komparatoren (K1, K2, K3) einerseits mit einem Daten-Speicher (23) und andererseits mit einer Vor-Auswerteelektronik (28) verbunden sind, in der in Vergleichsgattern (25) jedes Ausgangssignal n eines jeden Kompa rators (K1, K2, K3) mit dem jeweils unmittelbar vorausgehenden, in Kurzzeitspeichern (26) gespeicherten Ausgangssignal n - 1 ver gleichbar ist, und daß die Ausgänge der Vergleichsgatter (25) mit einem Logikbaustein (27) verbunden sind, der nur bei einem auftretenden Signalsprung einen Speicherbefehl an den Daten speicher (23) abgibt, wonach der Signalsprung und seine Position in Bezug auf die CCD-Zeile (14) mit Hilfe des vom Taktzähler (24) stammenden Taktimpulses speicherbar und an den Controller (15) weiterleitbar ist.

8. Sensor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der von dem Taktgenerator (19) erzeugte und über eine Schiebetaktleitung (20) an die CCD-Zeile (14) an gelegte Schiebetakt eine Frequenz von 2 MHz hat.

9. Sensor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß sich auf der CCD-Zeile (14) in einer Reihe quer zur Materialbahn (11) 2048 lichtempfindliche Elemente (Pixels) als Meßpunkte befinden.

10. Sensor nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der CCD-Zeile (14) pro Millisekunde ein neuer Zeilensatz an Spannungssignalen abgreifbar ist.

11. Sensor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Brennweite des optischen Systems (13) so gewählt ist, daß die Bahnkante (12) durch die an ihr reflektierten Lichtstrahlen exakt auf eines der lichtempfind lichen Elemente der CCD-Zeile (14) abgebildet wird.

12. Sensor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) und das optische System (13) im Gehäuse des Sensors integriert sind.

13. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) eine Halogenlampe ist.

14. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Erfassung einer auf der Materialbahn (11) aufgedruckten Markierungslinie oder einer Bildkante drei Hell/Dunkel- bzw. Dunkel/Hell-Übergänge feststellbar sind.

15. Sensor nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß bei ausbleibendem Signalsprung an einem der Komparatoren (K2, K3) mit den äußeren Schwellenwerten (2, 3) ein Anzeigesignal erzeugbar ist.