DE19653312C1

DE19653312C1 - Detector for edge of belt between retro-reflector and sensor

Info

Publication number: DE19653312C1
Application number: DE1996153312
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Sauer
Original assignee: Fife GmbH
Current assignee: Fife Tidland GmbH
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: EP0849608A3; EP0849608A2

Abstract

The sensor (3) has a rotary mirror (18) which deflects a beam (15) from a radiation source (5) across the direction of the belt's (1) travel, and scans an observation field. A retro-reflex beam (24) reflected on the retro-reflector is detected by a receiver (28). A second beam (21) hits the rotary mirror at a second impact point (R2) spaced apart from the first impact point (R1) of the first beam. The second retro-reflex beam (29) reflected from the impact point of the second beam on the retro-reflector (4) is detected by a second (33) or by the same receiver. The signals of the second retro-reflex beam in the evaluation circuit for determining a second position date of the edge of the belt, together with the first position date, serve to determine the spatial position.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verfolgung der Lage eines laufenden Bandes durch Überwachung der Lage eines oder beider Ränder dieses Bandes.The invention relates to tracking the situation of a running belt by monitoring the position of one or both edges of this ribbon.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1, welche bekannt ist aus US-PS 4 788 441. Bei dieser bekannten Ausbildung wird von jedem Bandrand ein Positionsdatum ermittelt, nämlich der Winkel, unter dem der abtastende Peilstrahl vom Retroreflektor auf das Bandmaterial übergeht oder vom Bandmaterial auf den Re troreflektor übergeht. Hieraus ergibt sich im wesentli chen der Seitenversatz des laufenden Bandes.The invention proceeds of a device according to the preamble of the patent claims 1, which is known from US Pat. No. 4,788,441 this known training is from each band edge Position date determined, namely the angle at which the scanning beam from the retroreflector to the Tape material passes or from the tape material to the Re troreflector passes. This essentially results the offset of the running belt.

Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Seitenversatz des laufenden Bandes und dem vorstehend genannten Posi tionsdatum ist jedoch nur gegeben bei gleichbleibender Höhenlage des Bandrandes bzw. Abstand desselben von der Abtastvorrichtung. Hiermit ist nicht immer zu rechnen, insbesondere nicht bei Verwendung eines Drehrahmens zur Richtungssteuerung des Bandes, da dessen Schwenkbewegun gen typischerweise entsprechende Querneigungen des Ban des zur Folge haben. In diesen Fällen ist es für die Qualität der Bandlaufregelung von Bedeutung, die Raum lage, d. h. die Seiten- und die Höhenlage des überwachten Bandrandes zu verfolgen.A clear connection between the page offset of the running belt and the above-mentioned item However, the date of specification is only given if the date remains the same Height of the band edge or distance from it Scanning device. This is not always to be expected especially not when using a rotating frame Directional control of the belt because its swivel movement corresponding bank bank slopes of the consequence. In these cases, it is for the Quality of the tape guiding meaning that space location, d. H. the side and altitude of the monitored Track band edge.

US-PS 5 354 992 hat eine Vorrichtung zum Gegenstand, bei der die Signale von die Bandränder verfolgenden Detekto ren, z. B. Kameras, im Falle einer Schrägstellung des Bandes korrigiert werden, wobei jedoch zur Ermittlung dieser Schrägstellung eine weitere Meßeinrichtung erfor derlich ist.US Pat. No. 5,354,992 relates to a device of the detector tracking the signals from the band edges ren, e.g. B. cameras, in the case of an inclination of the Band be corrected, however, for identification this inclination require another measuring device is such.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die es gestattet, bei verhältnismäßig einfachem Aufbau und Betrieb sowohl die Seiten- als auch die Höhenlage, also die räumliche Lage wenigstens eines Bandrandes zu verfolgen.The object of the present invention is to create a device that allows, in proportion simple construction and operation of both the side and the altitude, i.e. the spatial location of at least one Track band edge.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die beiden von einem Bandrand erhaltenen Positionsdaten sind Winkelkoordinaten zweier von ver schiedenen Stellen ausgehenden Peilstrahlen, in deren Schnittpunkt sich der Bandrand befindet und die leicht bei Bedarf in kartesische Koordinaten oder in ein belie biges anderes, zur Steuerung des Bandes geeignetes Sy stem umgesetzt werden können.The solution to the problem is in the claim 1 specified. The two obtained from a band edge Position data are angular coordinates of two of ver in various places, in their Intersection is the band edge and the light if necessary in Cartesian coordinates or in a belie some other Sy suitable for controlling the belt stem can be implemented.

An sich ist aus der genannten US-PS 4 788 441 auch die Bestimmung der räumlichen Lage eines Objekts mittels zweier von verschiedenen Stellen ausgehender Peilstrah len bekannt; hier geht es jedoch nicht um die Verfolgung eines laufenden Bandes, sondern um die Bestimmung von Lage oder Abmessung des Objekts in einer das Objekt um gebenden Box, wobei zwei Drehspiegelanordnungen notwen dig sind. Damit ist diese Ausbildung apparativ und be züglich der Justierung der Komponenten und der Signal auswertung recht aufwendig. Dadurch, daß beim Gegenstand der Erfindung nur ein Drehspiegel zur Erzeugung einer Mehrzahl von Peilstrahlen Verwendung findet, ist die An ordnung auch fehlertoleranter gegenüber Schwankungen der Spiegeldrehzahl.In itself is from the above-mentioned US Pat. No. 4,788,441 Determining the spatial position of an object using two direction finding beams coming from different places len known; however, this is not about persecution of a running tape, but about the determination of Position or dimension of the object in a the object around giving box, with two rotating mirror arrangements necessary are dig. So this training is apparatus and be regarding the adjustment of the components and the signal evaluation quite complex. Because the object the invention only a rotating mirror for generating a The majority of the beam is used order also more tolerant of fluctuations in the Mirror speed.

Die Erfindung weiterbildende Merkmale sind in den Unter ansprüchen angegeben. Die in Anspruch 2 vorgeschlagene Auskopplung des retroreflektierten Strahls und Beauf schlagung des zugehörigen Empfängers mittels eines Strahlungsteilers ist an sich aus US-PS 4 523 093 be kannt. Auch hier geht es jedoch nur um die Gewinnung eindimensionaler Daten, und zwar beim Lesen von Strichcodes.Features further developing the invention are in the sub claims specified. The one proposed in claim 2 Decoupling the retroreflected beam and Beauf hitting the associated recipient by means of a Radiation divider is known from US Pat. No. 4,523,093 knows. Here too but it’s just about getting one-dimensional data, when reading barcodes.

Die gemäß Anspruch 4 vorgeschlagene Aufweitung des La serstrahls zu einem Fächerstrahl mittels einer Zylinder linse bewirkt eine Mittelung von Inhomogenitäten über die Breite des Retroreflektors, so daß sich eng begrenzte lokale Schwankungen der Reflexionseigenschaften nicht auswirken. Lokale Inhomogenitäten sind z. B. dort gege ben, wo die Tripelreflektoren zusammenstoßen.The proposed expansion of La to a fan beam by means of a cylinder lens causes averaging of inhomogeneities the width of the retroreflector so that it was narrowly limited local fluctuations in the reflective properties are not impact. Local inhomogeneities are e.g. B. there where the triple reflectors collide.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigegebenen Zeich nungen weiter erläutert. Es zeigt:The invention will hereinafter be described by the description of exemplary embodiments based on the attached drawing further explained. It shows:

Fig. 1 die Gesamtansicht einer Bandlaufsteuervorrich tung mit einer Abtastvorrichtung zur Bestim mung der räumlichen Lage eines Bandrandes; Fig. 1 shows the overall view of a Bandlaufsteuervorrich device with a scanning device for determining the spatial position of a tape edge;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Abtastvor richtung in einer ersten Ausbildungsform; Figure 2 is a schematic representation of the Tastvor direction in a first embodiment.

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Abtastvor richtung in einer zweiten Ausbildungsform; Figure 3 is a schematic representation of the Tastvor direction in a second embodiment.

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Abtastvor richtung in einer dritten Ausbildungsform; Fig. 4 is a schematic representation of the Tastvor direction in a third embodiment;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Abtastvor richtung in einer vierten Ausbildungsform; Fig. 5 is a schematic representation of the Tastvor direction in a fourth embodiment;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Abtastvor richtung in einer fünften Ausbildungsform; Fig. 6 is a schematic representation of the Tastvor direction in a fifth embodiment;

Fig. 7 schematisch eine Abtastvorrichtung und die von ihr erhaltenen Signalimpulse bei einer be stimmten Auswanderung des überwachten Bandran des; Fig. 7 schematically shows a scanning device and the signal pulses obtained from it in a certain emigration of the monitored Bandran;

Fig. 8 die Darstellung gemäß Fig. 7 bei einer anderen Auswanderung des Bandrandes; FIG. 8 shows the representation according to FIG. 7 during another migration of the band edge;

Fig. 9 die Darstellung gemäß Fig. 7 bei noch einer anderen Auswanderung des Bandrandes; . Fig. 9 is the view according to Fig 7, yet another migration of the band edge;

Fig. 10 die Darstellung gemäß Fig. 7 bei einem nicht vollständig undurchsichtigem Bandmaterial; FIG. 10 shows the representation according to FIG. 7 with a strip material that is not completely opaque;

Fig. 11 schematisch eine Abtastvorrichtung mit einem Spiegelrad, dessen Spiegelfacetten Abstände voneinander aufweisen, und die von dieser er haltenen Signalimpulse; Fig. 11 schematically shows a scanning device with a mirror wheel, the mirror facets of which are spaced from one another, and the signal pulses he receives from this;

Fig. 12 die Gesamtansicht einer Bandlaufsteuervorrich tung gemäß Fig. 1 mit einem Zusatzbauteil zur Bestimmung der Winkelstellung des steuernden Drehrahmens. Fig. 12 shows the overall view of a tape run control device according to FIG. 1 with an additional component for determining the angular position of the controlling rotating frame.

Ein Band 1 wird von einem Wickel A abgezogen, um in eine Bearbeitungsstation B, z. B. einem Druckwerk, einer Be arbeitung oder Behandlung unterworfen zu werden, bevor es auf einen Wickel C wieder aufgewickelt wird. Zur prä zisen Regelung der Seitenlage des Bandes ist vor der Bearbeitungsstation B ein Drehrahmen 2 vorgesehen, der das Stellglied des Regelkreises darstellt und dessen Schwenkungen die Laufrichtung steuern. Zur Gewinnung des Ansteuerungssignals für den Schwenkantrieb des Drehrah mens wird die räumliche Lage eines der Bandränder und damit die Abweichung von der Sollage des Bandes durch eine Abtastvorrichtung 3 erfaßt. In deren Abtastbereich ist hinter dem laufenden Band ein Retroreflektor 4 an geordnet.A tape 1 is drawn off from a roll A to be fed into a processing station B, e.g. B. to be subjected to a printing unit, processing or treatment before it is rewound on a reel C. For precise control of the lateral position of the belt, a rotating frame 2 is provided in front of the processing station B, which represents the actuator of the control loop and whose swivels control the direction of travel. To obtain the control signal for the swivel drive of the rotating frame, the spatial position of one of the band edges and thus the deviation from the desired position of the band is detected by a scanning device 3 . In their scanning area, a retroreflector 4 is arranged behind the running belt.

Die Abtastvorrichtung 3 gemäß Fig. 2 besteht aus einem Gehäuse 3′ mit einem Fenster 36, durch das die abtasten den Peilstrahlen das Beobachtungsfeld mit dem Retrore flektor 4 und dem vor diesem laufenden Bandrand bestrei chen. Die Laufrichtung des hier nicht gezeigten Bandes verläuft rechtwinklig zur Zeichenebene, d. h. in diese hinein oder aus ihr heraus. Im Zentrum ist ein mit kon stanter Geschwindigkeit drehantreibbares Polygonspiegel rad 18 mit acht ebenen Spiegelfacetten gelagert.The scanning device 3 shown in FIG. 2 consists of a housing 3 'with a window 36 through which the scanning the directional rays, the observation field with the retrore reflector 4 and the tape edge running in front of this chen. The direction of the tape, not shown here, is perpendicular to the plane of the drawing, ie into or out of it. In the center is a polygon mirror wheel 18 with eight flat mirror facets that can be driven at constant speed.

Eine Laserdiode 5 erzeugt einen Strahl 6, z. B. einen Lichtstrahl im sichtbaren Bereich, der von einer Zylin derlinse 7 zu einem Fächerstrahl 8 aufgeweitet wird, wobei dessen Ebene die Zeichenebene rechtwinklig schnei det, also die Laufrichtung des -Bandes enthält. Dieser Fächerstrahl 8 wird von einem Strahlungsteiler 9 (50%- Spiegel) in zwei Teilstrahlen 10 und 11 aufgespalten.A laser diode 5 generates a beam 6 , e.g. B. a light beam in the visible range, which is widened by a cylinder lens 7 to a fan beam 8 , the plane of which intersects the plane of the drawing at right angles, that is to say contains the running direction of the tape. This fan beam 8 is split into two partial beams 10 and 11 by a radiation splitter 9 (50% mirror).

Der Teilstrahl 11 wird von einem Strahlungsteiler 13 nochmals aufgespalten, wobei ein Teil als Reststrahl 14 für die Funktion entbehrlich ist und von einem Absorber 35 verschluckt wird, und der andere Teil als erster Peilstrahl 15 über einen Spiegel 16 auf das Spiegelrad 18 fällt. Die Stelle, wo er auf das Spiegelrad auftrifft und zurückgeworfen wird, ist als Rückwurfstelle R₁ be zeichnet, welche bei drehendem Spiegel geringfügig längs des ankommenden Peilstrahls hin und her tanzt.The partial beam 11 is split by a beam splitter 13 again, with a portion unnecessary for the function of the balance beam 14 and is swallowed by an absorber 35, and the other part is obtained as the first direction-finding beam 15 via a mirror 16 to the mirror wheel 18th The place where it strikes the mirror wheel and is thrown back is known as a throw-back point R 1, which dances back and forth slightly along the incoming direction finding beam when the mirror is rotating.

Beim eingezeichneten Drehsinn des Spiegelrades 18 be ginnt der reflektierte Strahl beim Übergang der Rück wurfstelle R₁ von einer Spiegelfacette auf die nachfol gende eine neue Abtastschwenkung von rechts nach links. Dabei trifft er, kurz bevor er durch das Fenster 36 nach außen fällt, einen Abtastanfangdetektor 17.When the direction of rotation of the mirror wheel 18 is drawn, the reflected beam begins at the transition of the return throw R 1 from a mirror facet to the following, a new scanning swivel from right to left. In doing so, shortly before it falls out through the window 36 , it hits a scan start detector 17 .

Sobald der Peilstrahl 15 nach Erreichen des Fensters auf den Retroreflektor 4 fällt, wird er von diesem als er ster Retroreflexstrahl 24 in gleicher Richtung zurück geworfen und fällt angesichts der hohen Lichtgeschwin digkeit und der demgegenüber vernachlässigbaren Abtast geschwindigkeit des Spiegelrades 18 über die Rückwurf stelle R₁ und den Spiegel 16 auf die Unterseite des Strahlungsteilers 13, durch den ein Teil 25 durchgeht und keine Bedeutung hat und ein anderer Teil als Reflex teil 26 über einen Filter 27, der nur die Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung durchläßt, einen ersten Empfänger 28 beaufschlagt.As soon as the bearing beam 15 falls on the retroreflector 4 after reaching the window, it is thrown back by it as the most retroreflective beam 24 in the same direction and falls in light of the high speed of light and the negligible scanning speed of the mirror wheel 18 via the discard point R 1 and the mirror 16 on the underside of the radiation divider 13 , through which a part 25 passes and has no meaning and another part as a reflex part 26 via a filter 27 which only allows the wavelength of the laser radiation used to act on a first receiver 28 .

Der Teilstrahl 10 wird von einem Spiegel 12 nach unten reflektiert und tritt in ähnlicher Weise durch einen zweiten Strahlungsteiler 19 als zweiter Peilstrahl 21 durch, wobei der hier entstehende Reststrahl 20 von ei nem Absorber 34 verschluckt wird. Der zweite Peilstrahl beaufschlagt über einen Spiegel 22 den Drehspiegel 18 an einer zweiten Rückwurfstelle R₂, die in einem Abstand von der ersten Rückwurfstelle R₁ liegt, und bestreicht das Beobachtungsfeld, wobei der bei Beaufschlagung des Re troreflektors 4 entstehende zweite Retroreflexstrahl 29 praktisch verzögerungsfrei über die Rückwurfstelle R₂, den Spiegel 22 und den Strahlungsteiler 19 als Reflex teil 31 durch einen Filter 32 einen zweiten Empfänger 33 beaufschlagt. Der Durchgangsteil 30 hat keine Bedeutung.The partial beam 10 is reflected downwards by a mirror 12 and passes in a similar manner through a second radiation splitter 19 as a second directional beam 21 , the residual beam 20 arising here being swallowed by an absorber 34 . The second directional beam acts on a mirror 22, the rotating mirror 18 at a second discard point R₂, which is located at a distance from the first discard point R₁, and sweeps the observation field, the second retroreflector beam 29 arising upon exposure to the re troreflector 4 practically without delay via the discard point R₂, the mirror 22 and the beam splitter 19 acted as a reflex part 31 through a filter 32 a second receiver 33 . The passage part 30 has no meaning.

In einer zweiten Ausführungsform der Abtastvorrichtung gemäß Fig. 3 sind zwei gleichartige oder verschiedene Strahlungsquellen 5, 37 zur Erzeugung der beiden Peil strahlen 15, 21 vorgesehen, wobei der zweite Peilstrahl 21 von einer eigenen Zylinderlinse 39 zu einem Fächer strahl 40 aufgeweitet wird. Im übrigen unterscheidet sich diese Ausbildung nur noch durch die räumliche An ordnung der Bauteile, während die Funktion und die Wir kungsweise die gleiche ist und gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2 haben. Bei dieser zweiten Ausbildungsform können höhere Strahlungsintensitäten verwirklicht werden und es werden verschiedene Spiegel und Strahlungsteiler eingespart. Außerdem besteht die Möglichkeit, durch die Wahl verschiedener Wellenlängen der beiden Laserquellen die von den beiden Peilstrahlen erzeugten Impulse eindeutig zu trennen.In a second embodiment of the scanning device according to FIG. 3, two identical or different radiation sources 5 , 37 for generating the two bearing beams 15 , 21 are provided, the second bearing beam 21 being expanded by a separate cylindrical lens 39 to form a fan beam 40 . Otherwise, this training differs only by the spatial arrangement of the components, while the function and the way we are the same and the same components have the same reference numerals as in Fig. 2. With this second form of training, higher radiation intensities can be achieved and various mirrors and radiation splitters are saved. There is also the possibility of clearly separating the pulses generated by the two aiming beams by selecting different wavelengths of the two laser sources.

Die in Fig. 4 gezeigte dritte Ausführungsform unter scheidet sich von der gemäß Fig. 2 dadurch, daß sie nur einen Empfänger 28 mit vorgeschaltetem Filter 27 auf weist. An sich ist es möglich, die Geometrie der Anord nung, insbesondere die Winkel, unter denen der Drehspie gel von den Peilstrahlen 15, 21 getroffen wird, so zu gestalten, daß die Retroreflexstrahlen 24 und 29 zeit lich aufeinanderfolgend und dadurch trennbar den Band rand abtasten. Wenn dies jedoch schwierig ist, so können im Strahlengang Lichtmodulatoren 41, 42 vorgesehen wer den, welche steuerbare LCD-Elemente darstellen, die bei Anlegen einer Steuerspannung lichtdurchlässig werden. Diese werden abwechselnd angesteuert, so daß eindeutig festgelegt ist, ob die Signale des Empfängers 28 vom ersten oder vom zweiten Peilstrahl stammen.The third embodiment shown in FIG. 4 differs from that shown in FIG. 2 in that it has only one receiver 28 with an upstream filter 27 . As such, it is possible to design the geometry of the arrangement, in particular the angle at which the rotary mirror is hit by the direction finders 15 , 21 , in such a way that the retroreflective beams 24 and 29 scan the edge of the tape sequentially and thereby separably . If this is difficult, however, light modulators 41 , 42 can be provided in the beam path, which represent controllable LCD elements that become translucent when a control voltage is applied. These are controlled alternately, so that it is clearly established whether the signals of the receiver 28 originate from the first or from the second direction finding beam.

Die in Fig. 5 gezeigte vierte Ausbildungsform unter scheidet sich von der gemäß Fig. 4 dadurch, daß auch noch die Lichtmodulatoren fehlen und dafür der Drehspie gel 18′ mit ebenen Spiegelfacetten besetzt ist, zwischen welchen nichtreflektierende Abstände verbleiben. Die fett gezeichneten Facetten sollen diejenigen sein, die verspiegelt sind, während die anderen nicht reflektie ren. Auch auf diese Weise entstehen zeitliche Lücken zwischen den Abtastbestreichungen des Beobachtungsfeldes durch einen Peilstrahl und die Abtastungen der beiden Peilstrahlen erfolgen zeitlich versetzt intermittierend.The fourth embodiment shown in FIG. 5 differs from that shown in FIG. 4 in that the light modulators are also missing and the rotary mirror gel 18 'is occupied with flat mirror facets, between which non-reflective distances remain. The facets drawn in bold are intended to be those which are mirrored while the others are not reflecting. In this way, too, there are gaps in time between the scanning strokes of the observation field by a beacon and the scanning of the two beacons are carried out intermittently at different times.

Eine weitere, zeichnerisch nicht dargestellte Möglich keit ist es, bei einer zwei Laserstrahlungsquellen auf weisenden Vorrichtung diese wechselweise auszutasten, so daß auf diese Weise die Signalimpulse eindeutig ge trennt und zugeordnet werden können.Another possibility, not shown in the drawing speed it is with two laser radiation sources pointing device alternately blanking them out, so that in this way the signal pulses clearly ge separates and can be assigned.

Die nachfolgend anhand von Fig. 7 bis 11 im einzelnen beschriebenen, von den Empfängern erzeugten Signalim pulsfolgen sind idealisiert mit senkrechter Vorder- und Rückflanke sowie mit konstantem Pegel dargestellt. Sind solche Verhältnisse nicht in ausreichendem Maße gegeben, so können bekannte Techniken zur Aufbereitung der Signa le verwendet werden, bis hin zur Speicherung von aus Testläufen ohne Band gewonnenen Vergleichsimpulsfolgen, mit denen dann die im Betrieb auftretenden Impulsfolgen verglichen werden, wobei sich die Zeitpunkte des Auftre tens der Flanken aus dem Vergleich ergeben.The signal pulse sequences generated by the receivers described in detail below with reference to FIGS . 7 to 11 are idealized with vertical leading and trailing edges and with a constant level. If such conditions are not sufficient, known techniques can be used to process the signals, up to the storage of comparison pulse sequences obtained from test runs without tape, with which the pulse sequences occurring during operation are then compared, the times of occurrence least of the flanks result from the comparison.

Wenn die letztere Technik angewendet wird, muß für den Vergleich der Impulsfolgen über eine vollständige Dreh spiegelumdrehung die jeweils aktive Spiegelfacette, d. h. die Winkellage des Drehspiegels identifizierbar sein. Hierzu kann die Ausbildung gemäß Fig. 6 dienen, bei der ein mit drei Spiegelfacetten besetztes Spiegelrad 18 zwei gleichgroße größere nichtreflektierende Abstände und einen kleineren nichtreflektierenden Abstand auf weist. Die für diesen Abstand charakteristische kurze Unterbrechung der Peilstrahlen tritt nur einmal pro Um drehung auf und kennzeichnet die Drehlage des Drehspie gels, so daß sie als Synchronisiersignal für den Impuls folgenvergleich dienen kann.If the latter technique is used, the respective active mirror facet, ie the angular position of the rotating mirror, must be identifiable for the comparison of the pulse sequences over a complete rotating mirror revolution. For this purpose, the configuration may as shown in FIG. 6 are used, in which an occupied with three mirror facets mirror wheel 18 has two equally large distances larger non-reflective and non-reflective a smaller spacing on. The characteristic for this distance short interruption of the directional beams occurs only once per rotation and characterizes the rotational position of the rotary mirror so that it can serve as a synchronization signal for the pulse sequence comparison.

Fig. 7 bis 11 sollen nun illustrieren, wie sich ver schiedene Lagen des Bandrandes auf die erhaltenen Im pulssignale auswirken, so daß aus diesen über geeignete Rechenoperationen oder look-up-Tabellen die räumliche Lage des Bandrandes verfolgt werden kann. Dabei ist in der Abtastvorrichtung 3 zur Vereinfachung die Strah lungsquelle(n) weggelassen und sind nur noch die Verläu fe der Peil- bzw. Retroreflexstrahlen gezeigt. Fig. 7 to 11 will now illustrate how ver various layers of the belt edge to the obtained affect the pulse signals so that the spatial position of the belt edge can be followed from these via appropriate arithmetic operations or look-up tables. The radia tion source is in the pickup 3 in order to simplify (n) are omitted and only the Fe of the DF shown Verläu or retro-reflective beams.

In Fig. 7 ist ein strahlungsundurchlässiges Band 1 in zwei Positionen Pos. a und Pos. b gezeigt.In Fig. 7 is a radiopaque band 1 in two positions Pos. A and Pos. B shown.

Der erste Peilstrahl 15 bewirkt beim jedesmaligen Über queren des Abtastanfangdetektors 17 (bezeichnet sind die Zeitpunkte t₀ und t₁) die Erzeugung von Signalen S₁₇, die als Bezugsimpulse für die Zeitintervallmessungen des Abtastvorgangs dienen. Die Periode zwischen den Abtast vorgängen hat also die Zeitdauer t₀ → t₁, jedoch sind die übrigen Signalverläufe nur für einen Vorgang eingezeich net, um die Figur nicht zu überladen.The first directional beam 15 causes each time crossing the scan start detector 17 (the times t₀ and t₁ are designated) the generation of signals S₁₇, which serve as reference pulses for the time interval measurements of the scanning process. The period between the sampling operations has the duration t₀ → t₁, however, the remaining waveforms are only for one operation, so as not to overload the figure.

Wenn der erste Peilstrahl in die eng punktiert gezeich nete Lage 43 kommt, tritt er aus dem Gehäusefenster aus und fällt auf den Retroreflektor. Dies geschieht im Zeitpunkt t₃ und sein Retroreflexstrahl beaufschlagt den ersten Empfänger 28 und dieser erzeugt das Signal S₂₈. Im Zeitpunkt t₄ erreicht der erste Peilstrahl die als Strich-Zweipunkt-Linie gezeichnete Lage 47, in der er den Rand des Bandes 1 erreicht, und zwar sowohl in des sen Position a als auch in der Position b. Dadurch er reicht der erste Peilstrahl den Retroreflektor nicht mehr und das Signal S₂₈ verschwindet im Zeitpunkt t₄.When the first directional beam comes into the narrowly dotted position 43 , it emerges from the housing window and falls onto the retroreflector. This happens at time t₃ and its retroreflective beam acts on the first receiver 28 and this generates the signal S₂₈. At the time t₄ the first directional beam reaches the position 47 drawn as a two-dot line, in which it reaches the edge of the strip 1 , both in its position a and in position b. As a result, he no longer reaches the first beam, the retroreflector and the signal S₂₈ disappears at time t₄.

Wenn das Band 1 nicht vorhanden wäre, so würde der erste Peilstrahl bis zum Erreichen des linken Fensterrandes in der eng punktierten Lage 44 im Zeitpunkt t₈ retroreflek tiert und das Signal S₂₈ würde bis zu diesem Zeitpunkt andauern, was in den Diagrammen gestrichelt angedeutet ist.If the band 1 were not present, the first direction finding beam would be tetroreflected until the left window edge was reached in the narrowly dotted position 44 at the time and the signal S₂₈ would continue until this time, which is indicated by dashed lines in the diagrams.

Der zweite Peilstrahl 21 fällt erstmals in der weit punktierten Lage 45 zum Zeitpunkt t₅ aus dem Gehäusefen ster und erreicht den Rand des Bandes 1 in dessen Posi tion a zum Zeitpunkt t₆. Sein Retroreflexstrahl 29 er zeugt somit das Signal S₃₃ Pos. a. Wäre das Band nicht vorhanden, so würde das Signal bis zum Zeitpunkt t₉ er zeugt, in welchem der zweite Peilstrahl in der weit punktiert gezeichneten Lage 46 den linken Fensterrand erreicht.The second directional beam 21 falls for the first time in the widely dotted position 45 at the time t₅ from the housing window and reaches the edge of the tape 1 in its position a at the time t₆. His retroreflective beam 29 he thus testifies the signal S₃₃ Pos. A. If the band were not present, the signal would be generated up to the point in time at which the second sighting beam reaches the left window edge in the position 46 drawn in a dotted manner.

Wenn sich das Band 1 in der Position b befindet, so schattet es den Retroreflektor 4 erst vom zweiten Peil strahl in dessen strichpunktiert gezeichneter Lage 49 ab, die im Zeitpunkt t₇ erreicht wird. In diesem Fall dauert das Signal S₃₃ also bis zu diesem Zeitpunkt an.If the band 1 is in position b, it only shades the retroreflector 4 from the second direction finder beam in its dot-dash position 49 , which is reached at time t₇. In this case, the signal S₃₃ continues until this time.

Es ist zu sehen, daß bei einer Abtastung nur durch den ersten Peilstrahl die Positionen a und b des Bandrandes nicht zu unterscheiden wären, daß jedoch unter Hinzunah me des zweiten Peilstrahls nicht nur die Unterscheidung gelingt, sondern auch die Bestimmung der räumlichen Lage des Bandrandes, und zwar aus den Kreuzungspunkten der Strahllagen 47 und 48 für die Position a und der Strahl lagen 47 und 49 für die Position b. Es ist weiter zu sehen, daß das Beobachtungsfeld der Vorrichtung zwischen den Strahllagen 43 und 46 liegt, da nur dieser Bereich von beiden Peilstrahlen überstrichen wird.It can be seen that the positions a and b of the band edge would not be distinguishable in the case of a scan only by the first direction finding beam, but that with the addition of the second direction finding beam not only the distinction succeeds, but also the spatial position of the band boundary, namely from the crossing points of the beam positions 47 and 48 for position a and the beam positions 47 and 49 for position b. It can also be seen that the observation field of the device lies between the beam positions 43 and 46 , since only this area is swept by both direction finding beams.

In Fig. 8 ist gezeigt, wie sich zwei verschiedene Band randlagen auf die Impulsfolgen auswirken, wenn das Band 1 mit seinem Rand bei gleichbleibender Höhe (Abstand vom Retroreflektor 4) mehr (Pos. b) oder weniger (Pos. a) in das Beobachtungsfeld der Abtastvorrichtung ragt. Die Vorderflanken der Signale S₂₈ bzw. S₃₃ treten dabei wieder zu den gleichen Zeitpunkten t₃ bzw. t₅ auf. In der Posi tion a des Bandrandes wird dieser vom ersten Peilstrahl in dessen Lage 47 im Zeitpunkt t₄ und vom zweiten Peil strahl in dessen Lage 48 im Zeitpunkt t₆ erreicht, wobei der Kreuzungspunkt dieser Lagen die Raumlage des Band randes definiert, und die Raumlage des Bandrandes in dessen Position b ist definiert durch die Winkellagen 50 bzw. 51 des ersten bzw. zweiten Peilstrahls, die ihrer seits aus den Zeitpunkten t₁₀ und t₁₁ eindeutig folgen.In Fig. 8 it is shown how two different band edge positions affect the pulse sequences if the band 1 with its edge at the same height (distance from the retroreflector 4 ) more (item b) or less (item a) in the observation field of the scanner protrudes. The leading edges of the signals S₂₈ and S₃₃ occur again at the same times t₃ and t₅. In position a of the band edge, this is reached by the first direction finding beam in its position 47 at time t₄ and by the second direction finding beam in position 48 at time t₆, the crossing point of these positions defining the spatial position of the band edge and the spatial position of the band edge in its position b is defined by the angular positions 50 and 51 of the first and second direction finding beam, which in turn clearly follow from the times t 1 and t 1.

Die gleichen Überlegungen können bezüglich Fig. 9 ange stellt werden, wo die beiden Randpositionen a und b sich sowohl in verschiedener Höhe als auch in verschiedener seitlicher Eintauchtiefe in das Beobachtungsfeld befin den. Die Raumlage des Randes in der Position b ist defi niert durch die Strahlenlagen 52 und 53, die sich ihrer seits eindeutig ergeben aus den Zeitpunkten t₁₂ und t₁₃.The same considerations can be made with regard to FIG. 9, where the two edge positions a and b are both at different heights and at different lateral immersion depths in the observation field. The spatial position of the edge in position b is defi ned by the beam positions 52 and 53 , which on the other hand clearly result from the times t₁₂ and t₁₃.

Fig. 10 zeigt noch die Signalverläufe, die sich ergeben, wenn die Bandränder sich in den in Fig. 7 gezeigten Po sitionen befinden und das Bandmaterial nicht völlig un durchsichtig ist. Der Übergang der Peilstrahlen auf die Bandoberfläche führt dann nicht zu einem völligen Weg fall des Retroreflexstrahls und Absinken des Signalpe gels auf Null, sondern nur zu einer Abdunkelung des Re troreflexstrahls und einem Absinken des Signals auf ei nen entsprechenden Abdunkelungswert. In einem solchen Falle empfiehlt sich die Einstellung der Ansprechschwel le der an die Empfänger 28, 33 angeschlossenen Auswerte schaltung auf einen mittigen Wert zwischen dem vollen Signalhub und dem Abdunklungspegel, was mittels bekann ter Techniken automatisch geschehen kann. Fig. 10 still shows the waveforms that result when the tape edges are in the positions shown in Fig. 7 and the tape material is not completely opaque. The transition of the directional beams to the tape surface then does not lead to a complete fall of the retroreflective beam and a drop in the signal level to zero, but only to a darkening of the retro-reflective beam and a drop in the signal to a corresponding darkening value. In such a case, it is advisable to set the response threshold of the evaluation circuit connected to the receivers 28 , 33 to a central value between the full signal swing and the darkening level, which can be done automatically by means of known techniques.

Wenn der Unterschied zwischen vollem Signalpegel und Ab dunklungspegel nur noch gering ist, also bei recht durchscheinendem Bandmaterial, so können die z. B. tempe raturbedingten Schwankungen der Leistung der Strahlungs quelle 5, 37 oder durch Verschmutzung verursachte Ände rungen der empfangenen Strahlungsleistung die Erken nungssicherheit beeinträchtigen und müssen kompensiert werden. Eine Möglichkeit ist es, anstelle der Absorber 34, 35 (Fig. 2) Kontrollempfänger anzuordnen und deren Signal zur Anpassung des Ansprechschwellenwertes heran zuziehen.If the difference between the full signal level and the darkening level is only slight, that is to say with the translucent strip material, the z. B. temperature-related fluctuations in the power of the radiation source 5 , 37 or changes caused by pollution changes in the received radiation power affect the detection reliability and must be compensated. One possibility is to arrange control receivers instead of the absorbers 34 , 35 ( FIG. 2) and to use their signal to adjust the response threshold value.

Fig. 11 zeigt die Signalverläufe bei der Ausbildung der Abtastvorrichtung gemäß Fig. 5, also mit beabstandeten Spiegelfacetten des Spiegelrades 18′, welche wegen der zeitlichen Trennung der ersten und der zweiten Retrore flexstrahlen mit nur einem Empfänger 28 auskommt. Es ist zu sehen, wie der eine Empfänger 28 die das erste Posi tionsdatum liefernden Signale des ersten Retrore flexstrahls t₃ → t₄ (Strahllagen 43 → 47) und die das zweite Positionsdatum der Bandrandposition a liefernden Signale des zweiten Retroreflexstrahls t₅ → t₆ (entspre chend den in der gezeigten Drehspiegelstellung ausge blendeten, in Fig. 7 jedoch ersichtlichen Strahllagen 45 → 48) bzw. die das zweite Positionsdatum der Bandrandpo sition b liefernden Signale t₅ → t₇ (Strahllagen 45 → 49 in Fig. 7) zeitlich aufeinanderfolgend erzeugt, so daß die eindeutige Zuordnung bei der Weiterverarbeitung mög lich ist. Fig. 11 shows the waveforms in the formation of the scanning device according to FIG. 5, that is, with spaced mirror facets of the mirror wheel 18 ', which, because of the temporal separation of the first and second retrore flex beams, requires only one receiver 28 . It can be seen how the one receiver 28 delivers the signals from the first retrore flex beam t₃ → t₄ (beam positions 43 → 47 ) and the signals from the second retroreflective beam t liefer → t₆ (corresponding to the be in the shown rotating mirror position hidden in FIG. 7, however, apparent beam positions 45 → 48) or the sition the second position date Bandrandpo b-providing signals t₅ → t₇ (beam positions 45 → 49 in Fig. generated time-sequentially 7), so that the clear allocation during further processing is possible.

In allen Fällen gilt, daß die Zeitspannen zwischen dem als Referenzimpuls dienenden Abtastanfangsimpuls t₀ und den Vorderflanken der Retroreflexstrahlen in den Zeit punkten t₃ und t₅ eine Gerätekonstante sind und die Posi tionsdaten gewonnen werden aus den Zeitspannen to → t₄ sowie t₀ → t₆ (Pos. a) bzw. t₀ → t₇ (Pos. b).In all cases, the time spans between the serving as reference pulse scanning start pulse t₀ and the leading edges of the retroreflective rays in time score t₃ and t₅ are a device constant and the Posi tion data are obtained from the time periods to → t₄ and t₀ → t₆ (item a) or t bzw. → t₇ (item b).

Es ist noch hinzuweisen auf die Möglichkeit, als Refe renzsignal für den Beginn der Abtastung die Vorderflanke z. B. des ersten Retrorefleximpulses im Zeitpunkt t₃ zu nehmen, so daß ein Abtastanfangdetektor 17 entbehrlich wird. Eine andere Möglichkeit ist dann gegeben, wenn die Geometrie der Abtastvorrichtung so beschaffen ist, daß die Abtastschwenkung des ersten Peilstrahls 15 so weit rechts beginnt, daß schon der Spiegel 16 getroffen wird, d. h. in einer Drehstellung des Drehspiegels 18 der an der Rückwurfstelle R₁ ankommende Peilstrahl 15 auf eine rechtwinklig zu ihm befindliche Spiegelfacette trifft, so daß er in sich zurückgeworfen wird und einen Markie rungsimpuls des ersten Empfängers 28 erzeugt. Auch die ser kann dann als Referenzimpuls für den Abtastanfang genommen werden und macht einen speziellen Detektor 17 entbehrlich.It should also be pointed out to the possibility, as a reference signal for the start of the scanning of the leading edge z. B. to take the first retroreflective pulse at time t₃, so that a scan start detector 17 is unnecessary. Another possibility is given if the geometry of the scanning device is such that the scanning pivoting of the first directional beam 15 begins so far to the right that the mirror 16 is already hit, ie in a rotational position of the rotating mirror 18 of the direction finding beam arriving at the return point R 1 15 hits a mirror facet located at right angles to it, so that it is thrown back into itself and generates a marking pulse of the first receiver 28 . This can also be used as a reference pulse for the start of the scan and makes a special detector 17 unnecessary.

Fig. 12 zeigt eine Ausbildung, bei der zusätzlich zur Anordnung gemäß Fig. 1 noch ein mit dem Drehrahmen 2 über einen Ausleger 54 starr verbundener, in Abtastrich tung kurzer Drehrahmen-Retroreflektor 55 vor dem Band 1 vorhanden ist, und zwar an einer Stelle, an der mit Si cherheit immer das Band 1 laufen wird und die zu keinem Zeitpunkt von einem Bandrand erreicht werden kann, die jedoch noch im Beobachtungsbereich der Abtastvorrichtung 3 liegt. Dann wird vom Drehrahmen-Retroreflektor 55 noch ein Retrorefleximpuls erhalten, der die Drehstellung des Drehrahmens 2 definiert. Der Drehrahmen ist das Stell glied des Regelkreises der Bandlaufregelung und ein sol cher Drehstellungsimpuls kann zur Ausrichtung des Dreh rahmens in seiner Zentrierstellung benutzt werden, in der seine Walzen parallel zu den übrigen Walzen der Sta tion und den Wickeln A und B orientiert sind. Fig. 12 shows a configuration, a rigidly connected to the rotating frame 2 via a bracket 54 is in addition to the arrangement according to FIG. 1 still connected, in Abtastrich short rotating frame retroreflector tung 55 in front of the band 1 provided, and at a location, where the tape 1 will always run with security and which can never be reached from a tape edge, but which is still in the observation area of the scanning device 3 . Then a retroreflective pulse is obtained from the rotating frame retroreflector 55 , which defines the rotational position of the rotating frame 2 . The rotating frame is the control element of the control loop of the strip guiding system and such a rotary position pulse can be used to align the rotating frame in its centering position, in which its rollers are oriented parallel to the other rollers of the station and the windings A and B.

Es versteht sich, daß bei entsprechender Auslegung der Abtastvorrichtung diese nicht nur einen Rand des laufen den Bandes, sondern beide Ränder desselben verfolgen kann und so eine laufende Überwachung von Bandbreite und Verwerfungen desselben möglich wird. Der in Abtast-Schwenk richtung der Peilstrahlen vordere Bandrand ist dabei, wie beschrieben, gekennzeichnet durch die rück wärtigen Flanken der Impulse, während der andere Band rand definiert wird durch die Vorderflanken von Zweit-Retro refleximpulsen, die erzeugt werden, wenn der Peil strahl gegen Ende seiner Abtastschwenkung wieder vom Band auf den dahinter liegenden Retroreflektor trifft.It is understood that with an appropriate interpretation of the Scanning device this doesn't just run one edge of the the band, but pursue both edges of the same can and so continuous monitoring of bandwidth and Faults are possible. The one in scanning pan Direction of the beam is the front edge of the belt as described, marked by the back fierce flanks of the impulses while the other volume rand is defined by the front flanks of second retro reflex pulses that are generated when the bearing towards the end of its sweep Band hits the retroreflector behind.

Abschließend sei noch auf eine Möglichkeit hingewiesen, eine konstante Abtastgeschwindigkeit des Peilstrahls über den Retroreflektor 4 bzw. das Band 1 im Bereich des Beobachtungsfeldes zu erzielen. Bei Verwendung eines Drehspiegels mit ebenen Spiegelfacetten ergibt sich eine konstante Winkelgeschwindigkeit des abtastenden Peil strahls und damit eine Wanderungsgeschwindigkeit der Beaufschlagungsstelle, die in der Mitte des Beobach tungsfeldes am geringsten ist, weil hier der Abstand am kleinsten und der Auftreffwinkel ein rechter ist. Zu beiden Seiten, d. h. am Anfang und am Ende des Abtastvor gangs ist die Wanderungsgeschwindigkeit wegen der größe ren Entfernung und des dort spitzeren Auftreffwinkels am größten. Wenn dies nicht erwünscht ist, besteht die Mög lichkeit, die Spiegelfacetten derart zu profilieren, daß sie diesen Effekt kompensieren und eine konstante Fort schrittsgeschwindigkeit der Abtaststelle bewirken.Finally, a possibility should be pointed out of achieving a constant scanning speed of the directional beam via the retroreflector 4 or the belt 1 in the area of the observation field. When using a rotating mirror with flat mirror facets, there is a constant angular velocity of the scanning direction finding beam and thus a rate of migration of the application point, which is lowest in the middle of the observation field, because here the distance is the smallest and the angle of incidence is a right one. The migration speed is greatest on both sides, ie at the beginning and at the end of the scanning process, because of the greater distance and the more acute angle of incidence there. If this is not desired, there is the possibility of profiling the mirror facets in such a way that they compensate for this effect and bring about a constant rate of advance of the scanning point.

Claims

1. Device for determining the position of the edge of a band ( 1 ) which runs between a retroreflector ( 4 ) and a scanning device ( 3 ),
wherein the scanning device ( 3 ) has a rotating mirror ( 18 ) which deflects a direction finder beam ( 15 ) of a radiation source ( 5 ) transversely to the direction of travel of the belt ( 1 ) and covers an observation field, the one from a first point of action (R₁) of the direction finder beam ( 15 ) on the rotating mirror ( 18 ), retroreflective beam ( 24 ) reflected on the retroreflector is detected by a receiver ( 28 ) to which an evaluation circuit for determining a position data of the band edge is connected,
characterized in that a second directional beam ( 21 ) strikes the rotating mirror ( 18 ) at a second application point (R₂) which is located at the first point of application (R₁) of the first directional beam ( 15 ),
wherein the second retroreflective beam ( 29 ) recovered from the point of application of the second directional beam ( 21 ) on the retroreflector ( 4 ) is detected by a second receiver ( 33 ) or by the same receiver ( 28 ) at different times from the reception of the first retroreflective beam, and the signals of the second retroreflective beam ( 29 ) are used in the evaluation circuit to determine a second position date of the band edge and together with the first position data to determine the spatial position of the same.

2. Device according to claim 1, characterized in that the directional beams ( 15 , 21 ) are each thrown by a radiation divider ( 13 , 19 ) onto the rotating mirror ( 18 ) and the retroreflected beams ( 24 , 29 ) from the respective radiation splitter ( 13 , 19 ) to the respective receiver ( 28 , 33 ) are reflected.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the rotating mirror ( 18 ) is a polygon mirror with flat mirror facets.

4. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bearing rays ( 15 , 21 ) from a laser radiation source ( 5 , 37 ), preferably a laser diode are generated and on their way to the rotating mirror ( 18 ) through a cylindrical lens ( 7 , 39 ) to be expanded into a radiation fan ( 8 , 40 ), in the plane of which the direction of travel vector of the band lies.

5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized by two radiation sources ( 5 , 37 ), each of which generates one of the directional beams ( 15 , 21 ).

6. The device according to one or more of claims 1 to 4, characterized by a radiation source ( 5 ), the beam ( 6 ) after expansion by a cylinder lens ( 7 ) as a fan beam ( 8 ) from a radiation splitter ( 9 ) into two partial beams ( 10 , 11 ) is divided, which che passes after passing through their assigned radiation splitter ( 13 , 19 ) as bearing beams ( 15 , 21 ) on the rotating mirror ( 18 ) the observation field.

7. The device according to one or more of the preceding claims, characterized by a Vorrich processing elements receiving housing ( 3 ) with a window facing the observation field ( 36 ), wherein a scan start detector ( 17 ) is arranged near the window edge.

8. The device according to one or more of claims 2 to 7, characterized in that the partial beam ( 14 , 20 ) resulting from the passage of the directional beam through the associated radiation splitter ( 13 , 19 ) falls on an absorber ( 34 , 35 ).

9. The device according to one or more of claims 2 to 7, characterized in that the partial beam ( 14 , 20 ) resulting from the passage of the directional beam through the associated radiation splitter ( 13 , 19 ) falls on a control receiver whose signal for adapting the receiver -Response thresholds to fluctuations in radiation power and receiver sensitivity.

10. The device according to one or more of claims 3 to 9, characterized in that the polygon mirror ( 18 ') has flat mirror facets, between which there are non-reflecting sections.

11. The device according to one or more of claims 1 to 9, characterized by two alternately controllable light modulators ( 41 , 42 ) in the path of the two direction finders.

12. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the belt ( 1 ) guided over a rotating frame ( 2 ) and a drehrah fixed retroreflector ( 55 ) for the scanning device ( 3 ) in front of the running belt ( 1 ) is.