DE2015694B2 - Verfahren zur beruehrungslosen messung der breite oder lage eines gegenstandes mittels eines sichtstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beruh- Höhe ermitteln. Wenn das Detektorausgangssignal rungslosen Messung der Breite oder Lage eines sich dann diesen Pegel durchläuft, erfolgt die Sprunggegenüber seinem Hintergrund abhebenden Gegen- signalabgabe in dem entsprechenden Augenblick.
Standes durch fotoelektrische Abtastung mittels eines Beim Übergang von Dunkelheit zur Helligkeit läßt

Sichtstrahles, der mittels eines optischen Ablenk- 5 sich dieses Verfahren aber nicht anwenden, weil ja systems über einen mit einer Blendenanordnung ver- die Bezugsamplitude bei voller Helligkeit nicht besehenen fotoelektrischen Detektor geführt wird, des- kannt ist. Man mußte deshalb bei Anwendung dieses sen helligkeits-proportionales Abtastsignal bezüglich Verfahrens etwa zur Messung der Breite eines Banseines zeitlichen Verlaufs zur Erfassung der Hellig- des oder des Durchmessers eines Drahtes notgedrunkeitssprünge an den Gegenstandskanten ausgewertet io gen davon ausgehen, daß die Helligkeit konstant sei, wird. und für den zweiten Übergang von Dunkelheit zu

Mit dem Wort »Sichtstrahl« soll hierbei zum Aus- Helligkeit die beim ersten Übergang von Helligkeit druck gebracht werden, daß ein fotoelektrischer zur Dunkelheit ermittelte halbe Amplitude ebenfalls Detektor mit einem vorgeschalteten Blenden- und/ als Bezugswert verwenden, was allerdings nur bei oder Linsensystem vorgesehen ist, dessen Öffnungs- 15 der Schattenmethode möglich ist.
winkel sehr klein ist; zum Zweck der Abtastung wird Die Annahme, daß die Helligkeit konstant sei,

dieser als »Sichtstrahl« bezeichnete, durch den Öff- trifft jedoch in den meisten Fällen nicht zu, so daß nungswinkel begrenzte Lichtfluß einmal oder perio- die Messung nach diesem Verfahren einen relativ disch über den abzutastenden Gegenstand geführt. großen Fehler aufweist.

Der Gegenstand kann dabei selbstleuchtend sein 20 Wenn man sowohl den Hell-Dunkel- als auch den — etwa ein glühender Draht — oder aber von hin- Dunkel-Hell-Übergang auszuwerten hat, benutzt man ten beleuchtet werden. Das Blenden-Linsen-System deshalb in den meisten Fällen denjenigen Zeitpunkt ist dabei so fokussiert, daß auf dem Detektor die der Übergangsfunktion, bei dem gerade eine merk-Gegenstandskanten scharf abgebildet werden. Die bare Abweichung vom vorangehenden Amplitudenperiodische Abtastung erfolgt gewöhnlich mittels 25 pegel auftritt. Diese Messung ist, wie eingangs ereines rotierenden Polygonspiegels, der den Strahlen- läutert, ebenfalls ungenau, weil die Dauer der Übergang beeinflußt. Solche Verfahren werden ange- gangsfunktion schwanken kann (während, wie oben wandt, um die geometrischen Abmessungen oder die erwähnt, der Zeitpunkt der halben Amplitude fest-Lage des abgetasteten Gegenstandes zu ermitteln, liegt), und weil gerade in diesem Teil der Übergangswobei als Maß der Zeitabstand zwischen zwei an den 30 funktion der Anstieg nur sehr langsam erfolgt; da die Kanten erfolgenden Helligkeitssprüngen bzw. zwi- Ansprechschwelle der nachgeschalteten Schaltkreise sehen einem solchen Helligkeitssprung und einem aber über dem Rauschpegel liegen muß, ergeben eine Bezugskante definierenden Bezugsimpuls dient. sich hier große Fehler. Als Beispiel sei angegeben,

Je genauer man eine solche Messung durchführen daß sich mit den bekannten Verfahren die Breite muß, desto genauer muß der Helligkeitssprung er- 35 eines Gegenstandes von etwa zwei Metern nur auf faßt werden. Bei näherer Untersuchung erkennt man, etwa +/— 1 cm genau bestimmen läßt,
daß es sich dabei keineswegs um einen »Sprung« Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der

handelt, sondern daß am Ausgang des Detektors eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem eine Übergangsfunktion erscheint. Dies hat im we- die Erfassung des Helligkeitssprungs an den Gegensentlichen drei Ursachen: 40 Standskanten und die entsprechende Abgabe eines

Zum ersten kann man den Sichtstrahl nicht unend- Sprungsignals sowohl bei Übergang von Helligkeit lieh schmal ausbilden, weil der Meßimpuls sonst im zur Dunkelheit als auch von Dunkelheit zur Hellig-Rauschpegel untergehen würde. Damit ist eine Min- keit mit gleich großer Genauigkeit möglich ist.
destdauer der Übergangsfunktion vorgegeben. Zwei- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

tens läßt sich auch die Scharfeinstellung nicht immer 45 gelöst, daß eine Vorabtastung des Gegenstandes mitaufrechterhalten, da die Gegenstandsweite schwan- tels eines Hilfssichtstrahls, der dem Meßsichtstrahl ken kann. Und drittens ergeben sich an den Gegen- zeitlich vorausgeht, durchgeführt wird unter Überstandskanten auch keine scharfen Hell-Dunkel- bzw. lagerung der von beiden Sichtstrahlen herrührenden Dunkel-Hell-Übergänge infolge Beugungserscheinun- Abtastsignale am Detektorausgang, und daß aus dem gen bei der Schattenmethode und Aufheizung der 50 Überlagerungssignal der voller Helligkeit oder voller umgebenden Luftschichten bei der Infrarotmethode. Dunkelheit des Hilfssichtstrahls entsprechende Am-

Es ist nun bekannt, daß bei einer solchen Über- plitudenanteil erfaßt und die zeitliche und amplitugangsfunktion unabhängig von den genannten Feh- denmäßige Koinzidenz des von einem vorgegebenen lerquellen die Kante auch bei sich ändernden Ver- Faktor beeinflußten Überlagerungssignals mit dem hältnissen reproduzierbar definiert ist durch denjeni- 55 ebenfalls von einem vorgegebenen Faktor beeinflußgen Zeitpunkt der Ubergangsfunktion, bei dem das ten Amplitudenanteil als Kriterium für die Auslösung Ausgangssignal des Detektors gerade die halbe Am- eines der Gegenstandskante zugeordneten Helligkeitsplitude desjenigen Signals hat, das bei voller Be- Sprungsignals ausgewertet wird,
leuchtung abgegeben wird (es versteht sich, daß da- Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist man

bei eine lineare Abhängigkeit des Detektorausgangs- 60 nicht mehr gezwungen, von einem Dunkelpegel aussignals von dem auftreffenden Lichtfluß vorausge- gehend die erste, einen gewissen Schwellenwert übersetzt wird). steigende Amplitudenabweichung auszuwerten, son-

Von dieser Erkenntnis hat man bereits Gebrauch dem kann ganz genau den Augenblick der halben gemacht. Beim Übergang von Helligkeit zur Dunkel- Amplitude erfassen, da ja die ganze vorbestimmt heit läßt sich die Amplitude des Detektorausgangs- 65 wird. Auch kann man die Ansprechschwelle für die signals z.B. mittels einer sogenannten »Sample- dem Detektor nachgeschalteten Schaltkreise sehr Hold-Schaltung« festhalten und beispielsweise mit- empfindlich wählen im Gegensatz zu den bisher üblitels eines kapazitiven Spannungsteilers ihre halbe chen Verfahren, weil der Übergang vorzugsweise im

3 4

steilen Bereich ausgewertet wird, wo das Abtast- maß der Erfindung vornehmen zu können, müssen

signal zwar auch eine Rauschüberlagerung aufweist, daher bestimmte Faktoren eingeführt werden, die

deren Einfluß aber nur einen relativ kleinen zeit- aber konstant sind und keinerlei technische Probleme

liehen Fehler hervorzurufen vermag. aufwerfen. Diese Faktoren spielen aber eine gewisse

Es hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße 5 Rolle, wenn man eine Einrichtung gemäß der Erfin-

Verfahren die Meßgenauigkeit beispielsweise bei der dung für die Breitenmessung einsetzen will, weil bei

Breitenmessung an Warmbandstraßen um minde- der Überlagerung die Faktoren je nachdem, ob der

stens eine Größenordnung zu verbessern gestattet, Übergang von Dunkel nach Hell erfolgt oder von

so daß durch Senkung der Ausschußquote bzw. das Hell nach Dunkel, andere Werte besitzen müssen.

Entfallen von Beschneide-Arbeitsgängen die Investi- io Es versteht sich für den Elektronikfachmann von

tionen für die Durchführung des Verfahrens sich selbst, daß dann am Ausgang der Schaltungsanord-

sehr schnell amortisieren lassen. nung eine Weiche für die Signale vorgesehen sein

Die genauesten Messungen ergeben sich, wenn muß, die die Signale abwechselnd mit dem einen

man so vorgeht, daß der Zeitpunkt der Abgabe des oder anderen Faktor — der auch kleiner als eins sein

Sprungsignals durch Koinzidenz des Überlagerungs- 15 kann — beaufschlagt.

signals mit dem halben Amplitudenanteil festgelegt Die Schaltungsanordnung der Einrichtung kann

ist, bzw. durch Koinzidenz der doppelten Überlage- einen Amplitudenhaltekreis aufweisen, mit dem

rungssignalamplitude mit dem Amplitudenanteil. Je der Amplitudenanteil festgehalten wird und der ge-

nachdem, was technisch einfacher zu verwirklichen steuert wird durch einen Auslöseschaltkreis, der eine

ist, kann man mit Amplitudenteilung oder Verviel- 20 bestimmte Zeitspanne nach dem Erreichen voller

fachung arbeiten. Helligkeit oder Dunkelheit des Hilfssichtstrahls die

Es sei noch erwähnt, daß entweder der Augenblick Einschaltung des Haltekreises bewirkt. Die »festge-

des Beginns der Koinzidenz für die Abgabe des haltene« Amplitude und die Überlagerungsamplitude

Sprungsignals in Frage kommt oder der Augenblick, — von denen eine oder auch beide durch einen Fak-

in dem die Koinzidenz endet; dies wird später noch 25 tor beeinflußt sein können, der wiederum größer

ausführlicher zu erläutern sein. oder kleiner als eins ist — werden dann je einem

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfin- Eingang eines Koinzidenzdetektors zugeführt, der im

dungsgemäßen Verfahrens mit einem fotoelektri- Augenblick der Koinzidenz das gewünschte Sprung-

schen Detektor und einer diesem vorgeschalteten signal abgibt. Für die Faktoraufschaltung benutzt

Blendenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß 30 man einfach einstellbare Dämpfungs- oder Verstär-

die Blendenanordnung eine Hilfsblendenöffnung und kungsglieder.

eine Abtastblendenöffnung aufweist für den zeitlich Die Erfindung soll nachstehend an Hand der

nacheinander erfolgenden Durchlaß je eines Sicht- Zeichnungen erläutert werden.

Strahles zum Detektor. Fig. 1 zeigt schematisch eine Einrichtung zur

Bei der Einrichtung ist also zusätzlich nur eine 35 Messung der Breite eines Gegenstandes nach dem

weitere Blendenöffnung erforderlich, während für erfindungsgemäßen Verfahren;

die Schaltungsanordnung zur Auswertung der ge- F i g. 2 stellt schematisch den zeitlichen Verlauf

wonnenen Detektorausgangssignale bestimmte zu- des Signals am Ausgang des Detektors in F i g. 1 dar;

sätzliche Maßnahmen getroffen werden müssen, die F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild der Schaltungs-

noch an Hand des Ausführungsbeispiels zu erläutern 40 anordnung, die der Einrichtung nach F i g. 1 zuge-

sein werden. Zweckmäßig wird man schlitzförmige ordnet ist, und

Blendenöffnungen wählen und diese mit größtmög- F i g. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung

licher Genauigkeit gleich ausbilden. Etwaige Un- an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 3,

gleichheiten lassen sich aber durchaus mittels einer wobei die mit Großbuchstaben bezeichneten Spaneinmaligen Eichung ausgleichen. 45 nungen an den mit den entsprechenden Kleinbuch-

Da die Helligkeit und damit der Hilfssichtstrahl- stäben bezeichneten Punkten der Schaltung erschei-

amplitudenanteil, der als Bezugspegel dient, zeit- nen.

liehen Schwankungen unterworfen sein können, wird Bei der Einrichtung nach F i g. 1 wird ein Gegen-

man Sorge tragen, daß Hilfssichtstrahl und Abtast- stand 10 — beispielsweise ein Blechstreifen — mitsichtstrahl mit geringstmöglichem Abstand aufeinan- 50 tels einer Lichtquelle 12 von hinten beleuchtet. Die

derfolgen. Gemäß der Erfindung ist deshalb vorge- Ebene der Kanten 10', 10" des Gegenstandes wird

sehen, daß der räumliche Abstand der beiden Blen- mittels eines Linsensystems 14 scharf in die Ebene

denöffnungen so gewählt ist, daß am Ausgang des eines fotoelektrischen Detektors 16 abgebildet, und

Detektors das Überlagerungssignal erscheint, unter zwar periodisch, zu welchem Zweck der Strahlen-Ausbildung einer Amplitudenstufe des Detektoraus- 55 gang mittels des um die Achse 20 rotierenden PoIy-

gangssignals entsprechend dem Amplitudenanteil, gonspiegels 22 umgelenkt und periodisch über den

und daß dem Detektor ein Schaltkreis für die Ab- Detektor 16 geführt wird. Dem Detektor sind zwei

gäbe des Sprungsignals im Augenblick des Beginns von den so gebildeten Sichtstrahlen nacheinander

oder Endes der Koinzidenz zwischen dem Amplitu- beaufschlagte Blendenöffnungen 18, 19 vorgeschaltet, denanteil — beeinflußt durch einen ersten konstanten 60 Bis auf die Doppelausführung der Blendenöffnungen

Faktor — und dem Überlagerungssignal — beein- entspricht die Einrichtung der herkömmlichen Kon-

flußt durch einen zweiten konstanten Faktor — nach- struktion. Die Spannung am Ausgang des Detektors

geschaltet ist. wird einer Schaltungsanordnung 24 zugeführt. In

Zu dem kritischen Zeitpunkt — nämlich beim F i g. 2 sind mit gestrichelten Linien die Spannun-Dunkel-Hell-Übergang — ist das Meßsichtstrahl- Cy gen Y, X in ihrem zeitlichen Verlauf dargestellt, die

signal als solches gar nicht faßbar, sondern nur die am Ausgang des Detektors 16 durch die Sichtstrahlen

Überlagerung der Amplituden von Hilf s- und Meß- erzeugt werden, die auf den Detektor durch die Blen-

sichtstrahlsignal. Um eine richtige Auswertung ge- denöffnungen 18 und 19 auftreffen. Diese Spannun-

5 6

gen sind meßtechnisch nicht zu erfassen, sondern am Die optische Ausführung der Einrichtung gemäß Ausgang des Detektors erscheint ihre Überlagerung, der Erfindung gestattet beide Methoden anzuwenden; die in F i g. 2 ausgezogen dargestellt ist und die Sum- als Ausführungsbeispiel für die Schaltungsanordnung me der Spannungen X und Y bildet. Man erkennt wird nachstehend eine solche beschrieben, bei der die Stufen im Amplitudenverlauf, wenn nur noch 5 die genaueste Messung möglich ist.
das Abtastsignal Y wirksam ist (Stufe A) bzw. erst Die F i g. 3 und 4 werden zweckmäßig im Zusamdas Hilfssignal X wirksam ist (Stufe B). Man erkennt menhang beschrieben. Das Ausgangssignal e des auch, daß infolge einer ungleichförmigen Helligkeits- fotoelektrischen Detektors 16 wird mittels einer Difverteilung — die verschiedene Ursachen haben kann ferenzierstufe 30 differenziert (Diagramm F). Der — die Amplituden vor und nach der Abtastung des io Differenzierstufe 30 sind ein Inverter 32, welcher die Gegenstandes, der als Ganzes den Detektor vollstän- negativen Signale invertiert, die positiven jedoch dig beschattet, ungleichen Pegel aufweisen. Entspre- passieren läßt, sowie eine Schwellenschaltung 34 chend ungleich sind auch die Amplitudenpegel der nachgeschaltet, die nur die scharfen Nadelimpulse Stufend und B. Ferner erkennt man, daß aus hier an den Helligkeitssprüngen durchläßt (Signal G). Die nicht näher interessierenden Gründen die Dauer des 15 Signale G steuern eine Verzögerungsschaltung 36, die Übergangs an der Kante 10' größer ist als an der nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit einen Kante 10" des Gegenstandes. Das genaue Maß für Steuerimpuls H abgibt. Die Verzögerungsschaltung den Abstand der Kanten 10', 10" voneinander ist ge- 36 führt eine Zeitverzögerung ein, die etwa der haigeben durch die Dauer D, die definiert ist als das ben Zeitverschiebung zwischen Hilfs- und Abtast-Zeitintervall zwischen demjenigen Punkt des Span- 20 sichtstrahl entspricht und damit etwa in der Mitte nungsverlaufs Y (Abtastamplitude), an dem die der Stufend bzw. B endet. In diesem Augenblick Spannung auf den halben Wert der Stufenampli- wird eine sogenannte »Sample-Hold-Schaltung« 38 tude .4 abgefallen ist, und demjenigen Punkt dessel- vom Impuls H angesteuert und auf »Hold« gestellt. ben Spannungsverlaufs, an dem sie wieder die halbe Die Sample-Hold-Schaltung ist handelsüblich und Amplitude der Stufe erreicht hat. Nun ist zwar beim 35 besitzt die Eigenschaft, in der Schaltstellung Übergang von Hell nach Dunkel mit der Stufe A »Sample« eine an ihren Eingang angelegte Spannung die Spannung Y zu erfassen, da die Blendenöffnung unverändert auf den Ausgang zu übertragen, im 18 bereits vollständig beschattet ist, doch wäre hier Augenblick des Umschaltens auf »Hold« jedoch die ohnehin kein Hilfssignal erforderlich, weil ja die Eingangsspannung festzuhalten und solange konstant »volle« Amplitude meßbar wäre. 30 an den Ausgang zu übertragen, bis wieder auf

Anders beim Übergang von Dunkel nach Hell. »Sample« zurückgeschaltet wird.

Hier erscheint am Ausgang des Detektors 16 ja die Am Eingang der Sample-Hold-Schaltung liegt das

Überlagerung, und der Meßpunkt, an dem das Detektorausgangssignal E, an ihrem Ausgang er-

Sprungsignal abzugeben ist, besitzt die volle Ampli- scheint das Signal E jedoch nur solange, wie kein

tude plus die halbe der Stufe B. 35 Signal H vorliegt. Während der Dauer des Signals H

Die Schaltungsanordnung wird mithin so ausge- dagegen liegt am Ausgang der Sample-Hold-Schal-

legt, daß beim ersten Übergang die Amplitude A tung 38 die Amplitude der Stufe A oder B, und zwar

festgehalten wird und der festgehaltene Wert 2:1 ge- abwechselnd. Das Ausgangssignal der Sample-Hold-

teilt einem Eingang eines Koinzidenzdetektors züge- Schaltung wird über einen Verstärker 40 geführt,

führt wird, an dessen anderem Eingang das Aus- 40 dessen Verstärkung etwa gleich eins ist, jedoch nach

gangssignal des fotoelektrischen Detektors 16 liegt. beiden Richtungen um einen gewissen Betrag ver-

Im Augenblick der Koinzidenz gibt der Koinzidenz- änderbar ist, um etwaige Ungleichheiten der Blen-

detektor das Sprungsignal ab, das der Kante 10' ent- denöffnungen 18 und 19 durch Eichung eliminieren

spricht. Beim zweiten Übergang wird die Amplitude zu können.

der Stufe B festgehalten und einem Eingang eines 45 Es sind zwei Koinzidenzdetektoren 46 und 48 vor-

Koinzidenzdetektors zugeführt, an dessen anderem gesehen. Mittels der beiden Koinzidenzdetektoren

Eingang das Ausgangssignal des fotoelektrischen De- wird die Koinzidenz zwischen dem Signal E und der

tektors 3:2 geteilt anliegt. Im Augenblick der Koinzi- halben Amplitude der Stufet festgestellt (Detektor

denz wird das zweite Sprungsignal abgegeben, das 46), bzw. die Koinzidenz zwischen 2/3 der Ampli-

der Kante 10" entspricht. 50 tude des Signals E und der festgehaltenen Amplitude

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, das der Stufe B.

Sprungsignal dann zu erzeugen, wenn die Amplitude Aus dem Verlauf der Signale K', L' (F i g. 4) ist

des Detektorausgangssignals anfängt, von der Stufet ohne weiteres ersichtlich, daß genau zu dem ge-

bzw. B abzuweichen, wenn also die Koinzidenz zwi- wünschten Zeitpunkt infolge der dann vorliegenden

sehen HMs- und Abtastsignal endet. Zwar erfaßt 55 Amplitudengleichheit an beiden Eingängen des Ko-

man hier nicht die »halbe Amplitude voller Hellig- inzidenzdetektors ein Ausgangssignal am Koinzidenz-

keit«, doch ergibt sich trotzdem eine Verbesserung detektor 46 erzeugt wird. In diesem ersten Teil des

gegenüber den herkömmlichen und eingangs be- Amplitudenverlaufs ist der Übersichtlichkeit halber

schriebenen Verfahren dadurch, daß man nicht ein- der Verlauf der Signale K, L nicht eingezeichnet,

fach die Anstiegs- bzw. Abfallflanken differenziert, 60 doch erkennt man ohne weiteres, daß hier bis zum

sondern das Sprungsignal durch die Koinzidenz- Umschalten der Sample-Hold-Schaltung 38 auf

schaltung ableitet. Besonders bei geringer Flanken- »Hold« sicherlich keine Koinzidenz stattfinden wird,

steilheit ergibt sich dadurch eine Verbesserung der da das Signal K nur 2/3 des Signals L beträgt und

Genauigkeit in einer halben Größenordnung; es sei noch viel weniger nach dem Umschalten der Sample-

angemerkt, daß der Fehler durch Ermittlung der 65 Hold-Schaltung 38 auf »Hold«, weil dann das Si-

»echten« halben Amplitude bei einer Gesamtbreite gnal-K noch weiter abfällt, während das Signal L

von zwei Metern auf etwa ±0,1 mm herabgesetzt auf seinem festgehaltenen Amplitudenwert verbleibt,

wird. Der Koinzidenzdetektor 48 spricht mithin beim

Durchlaufen des ersten Teiles des Signals E überhaupt nicht an.

Entsprechendes gilt für den Koinzidenzdetektor 48, der während des zweiten Teiles (Helligkeitsanstieg) außer Betrieb bleibt. Dagegen wird nunmehr am einen Eingang des Koinzidenzdetektors 48 das auf 2/3 geschwächte Signal E als Signal K erscheinen, zu dem parallel das Signal L am Ausgang des Verstärkers 40 verläuft, bis die Sample-Hold-Schaltung etwa in der Mitte der Stufe B auf »Hold« umgeschaltet wird. Am Eingang L des Koinzidenzdetektors 48 liegt mithin während der Dauer des Verzögerungsimpulses H die Amplitude der Stufe B, und der Koinzidenzdetektor 48 gibt ein Ausgangssignal ab, in dem Augenblick, in dem der Anstieg am Eingang K den Verlauf des Signals L schneidet. Man entnimmt ohne weiteres aus den angegebenen Messungen, daß dies wiederum zum richtigen Zeitpunkt erfolgt. Man erkennt auch in Fig. 4, daß am Ende des Verzögerungsimpulses H das Signal L auf den vollen Wert des Signals E springt, da die Sample-Hold-Schaltung dann wieder im »Sample«-Betrieb arbeitet. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß beim Übergang von Dunkelheit zur Helligkeit der Koinzidenzdetektor 46 am Eingang K' die volle Amplitude E empfängt, am Eingang L' die auf die Hälfte geschwächte Amplitude des Signals E.

Ein Schneiden der beiden Kurvenzüge ist offensichtlich nicht möglich, so daß der Koinzidenzdetektor 46 nicht ansprechen kann. Eine Fehlschaltung könnte höchstens auftreten, wenn der Verzögerungsimpuls H übermäßig lang dauern würde, so daß die Sample-Hold-Schaltung 38 noch auf »Hold« steht, wenn das Signal E wieder abfällt. Es ist jedoch ganz offensichtlich, daß die Impulsdauer/? ganz unkritisch ist und zwischen dem Dreifachen und dem Fünffachen der Dauer der Stufen A bzw. B betragen mag.

Selbstverständlich kann man anstelle der Spannungsteiler 42, 44, von denen der Spannungsteiler 42 eine 2: 1 -Teilung und der Spannungsteiler 44 eine 3 - 2-Teilung bewirkt, auch Spannungsverstärker mit Verstärkungsfaktoren 2 vor dem Eingang K' bzw. 1,5 vor dem Eingang K vorsehen. Die Wirkungsweise bleibt dieselbe.

Es sei betont, daß das erfindungsgemäße Verfahren bedeutungsvoll vor allem für den Übergang mit der Stufe B ist; die Stufe A wird zwangläufig eingeführt, weil die beiden Blendenöffnungen 18,19 nun einmal vorhanden sind. Beim Hell-Dunkel-Übergang könnte man eigentlich direkt mit der Amplitude £ die Sample-Hold-Schaltung ansteuern und die Koinzidenz mit der 2:1 geteilten gehaltenen Voll-Amplitude auswerten.

Beim Dunkel-Hell-Übergang dagegen ist dies, wie eingangs erörtert, nicht möglich. Es soll aber auf diesen Umstand aufmerksam gemacht werden, weil häufig für jede Kante eines breiten Bandes eine eigene Abtasteinrichtung vorgesehen sein kann, die dann entsprechend dem oben Gesagten unterschiedlich ausgebildet sein können, wenn man damit eine gewisse Einsparung an Schaltungsmitteln erzielen will.

Es versteht sich, daß alle Standardbauteile, wie Verstärker, Impulsformerstufen u. dgl. im Schaltbild nach F i g. 3 nicht dargestellt sind, da der Fachmann sie ohne weiteres, falls erforderlich, vorsehen kann.

In den F i g. 2 und 4 sind die Amplitudenverläufe nicht maßstabsgetreu dargestellt; die Zeitachse ist zum Teil gedehnt, zwischen den beiden dargestellten Übergängen jedoch verkürzt dargestellt.

Die Änderungen, die in der Schaltung notwendig sind, um die Zeitpunkte zu erfassen, bei denen der weitere Amplitudenabfall von Stufe A und der weitere Amplitudenanstieg von Stufe Z? aus erfolgen, sind nach den obigen Darlegungen für den Fachmann kein Problem, so daß auf die entsprechende ίο Erläuterung hier verzichtet werden kann.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur berührungslosen Messung der Breite oder Lage eines sich gegenüber seinem Hintergrund abhebenden Gegenstandes durch fotoelektrische Abtastung mittels eines Sichtstrahles, der mittels eines optischen Ablenksystems über einen mit einer Blendenanordnung versehenen fotoelektrischen Detektor geführt wird, dessen helligkeits-proportionales Abtastsignal bezüglich seines zeitlichen Verlaufs zur Erfassung der Helligkeitssprünge an den Gegenstandskanten ausgewertet wird, dadurch g e kennzeichnet, daß eine Vorabtastung des Gegenstandes (10) mittels eines Hilfssichtstrahles, der dem Meßtsichtstrahl zeitlich vorausgeht, durchgeführt wird unter Überlagerung der von beiden Sichtstrahlen herrührenden Abtastsignale (x, y) am Detektorausgang (e), und daß aus dem Überlagerungssignal (E) der voller Helligkeit oder voller Dunkelheit des Hilfssichtstrahles entsprechende Amplitudenanteil (A, B) erfaßt und die zeitliche und amplitudenmäßige Koinzidenz des von einem vorgegebenen Faktor beeinflußten Überlagerungssignals mit dem ebenfalls von einem vorgegebenen Faktor beeinflußten Amplitudenanteil als Kriterium für die Auslösung eines der Gegenstandskante (10', 10") zugeordneten Helligkeitssprungsignals (D) ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor des Amplitudenanteils (L) das l,5fache des Faktors des Überlagerungssignals (K) beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt der Abgabe des Sprungsignals durch das Ende der Koinzidenz zwischen Überlagerungssignal und Amplitudenanteil, die beide durch denselben Faktor beeinflußt sind, festgelegt ist.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenanordnung eine Hilfsblendenöffnung (18) und eine Abtastblendenöffnung (19) aufweist für den zeitlich nacheinander erfolgenden Durchlaß je eines Sichtstrahles auf den Detektor (16).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der schlitzförmigen Blendenöffnungen (18,19) mit größtmöglicher Genauigkeit gleich ausgebildet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstelleinrichtung vorgesehen ist für die Egalisierung der Amplituden der Signale, die nacheinander von dem fotoelektrischen Detektor (16) abgegeben werden, welcher durch einen zunächst durch die Hilfsblendenöffnung (18) und danach durch die Abtast-

109 546/169

blendenöffnung (19) gelangenden Sichtstrahl beaufschlagt ist.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der räumliche Abstand der beiden Blendenöffnungen (18,19) so gewählt ist, daß am Ausgang des Detektors das Überlagerungssignal (E) erscheint, unter Ausbildung einer Amplitudenstufe (A, B) des Detektorausgangssignals (E) entsprechend dem Amplitudenanteil, und daß dem Detektor (16) ein Schaltkreis (24) für die Abgabe des Sprungsignals im Augenblick des Beginns oder Endes der Koinzidenz zwischen dem Amplitudenanteil — beeinflußt durch einen ersten konstanten Faktor — und dem Überlagerungssignal — beeinflußt durch einen zweiten konstanten Faktor — nachgeschaltet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7 mit Abgabe des Sprungsignals bei Beginn der Koinzidenz zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebenen Faktoren durch Einschaltung von Verstärkungs- oder Dämpfungsgliedern (42,44) in die Signalpfade eingeführt werden, die von dem Amplitudenstufensignal (A, B) und/oder dem Uberlagerungssignal (E) durchlaufen werden.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Amplitudenhaltekreis (38) für die Amplitudenstufe (A, B), durch einen Auslöseschaltkreis (30 bis 36) für die Einschaltung des Amplitudenhaltekreises (38) eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Beginn der Amplitudenstufe, und durch einen Koinzidenzdetektor (46, 48), dessen Eingänge (k, k', I, V) mit dem Ausgang (e) des Detektors (16) und mit dem Ausgang des Amplitudenhaltekreises (38) verbunden sind.

10. Verfahren nach Anspruch 2 zur Messung der Breite eines Gegenstandes, wobei die Dauer eines Meßimpulses, dessen Flanken zeitlich mit den Helligkeitssprüngen koinzidieren, als Maß für die Breite dient, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Hell-Dunkel-Ubergang koinzidente Flanke im Augenblick der Koinzidenz der Überlagerungssignalamplitude (E) mit dem halben Amplitudenanteil (A) erzeugt wird, und daß die mit dem Dunkel-Hell-Übergang koinzidente Flanke im Augenblick der Koinzidenz der Überlagerungssignalamplitude mit dem l,5fachen des Amplitudenanteils (B) erzeugt wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprach 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Koinzidenzdetektoren (46,48) vorgesehen sind, daß die Eingänge (k, Z) des ersten Koinzidenzdetektors (46) mit dem Ausgang des Amplitudenhaltekreises (38) bzw. über einen 3 :2 Spannungsteiler (44) mit dem Ausgang (e) des Fotodetektors (16) verbunden sind, daß die Eingänge (k', V) des zweiten Koinzidenzdetektors (48) mit dem Ausgang des Amplitudenhaltekreises (38) über einen 2:1 Spannungsteiler (42) bzw. mit dem Ausgang des Fotodetektors (e) verbunden sind, und daß die Ausgänge der Koinzidenzdetektoren (46,48) mit den Steuereingängen eines bistabilen elektronischen Schalters (50) verbunden sind, an dessen Ausgang das der gesuchten Breite entsprechende Signal (D) abgreifbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen