DE2025156A1

DE2025156A1 - Vorrichtung zum überwachen und Ermitteln der augenblicklichen Lage eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE2025156A1
Application number: DE19702025156
Authority: DE
Inventors: James Richard Aloha Oreg. Kerr (V.St.A.)
Original assignee: Morvue, Inc., Tigard, Oreg. (V.St.A.)
Priority date: 1969-05-23
Filing date: 1970-05-23
Publication date: 1970-11-26
Also published as: NL7007446A; US3671726A; FR2048750A5; US3671726B1

Description

Morvue, Inc.

Vorrichtung zum Überwachen und Ermitteln der augenblicklichen

Lage eines Gegenstandes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen und Ermitteln der augenblicklichen Lage eines Gegenstandes und insbesondere eine elektro-optische Vorrichtung zur genauen fortlaufenden Überwachung der Dicke eines sich bewenden Bandmaterials, beispielsweise Holzfurnierbänder, die ungleichmäßigen dicken Veränderungen über ihrem seitlichen Querschnitt ausgesetzt sind und die in den meisten Fällen nicht unfrei sind (beispielsweise durch ein Förderbett) sich in einer festgelegten Ebene zu bewegen, so daß das Material sich hin und her bewegt und schwingt bei seiner Bewegung vorbei an der Überwachungsstation.

Bei der Herstellung von Holzfurnier, bei der ein Holzband von typischer Weise einem oder zwei Zehntel eines Zolls Dicke von einem Balken abgeschält wird mittels einer Furnierdrehbank, sind unausbleiblich erzeugte Veränderungen in der Dicke des Bandes vorhanden. Druckänderungen in dem Schneidkopf wenn die schwere Masse eines Schälbalkens rotiert zusammen mit natürlichen Abnahmen und Vor Sprüngen im Balken selbst erzeujpn zusammen fortlaufend dicke Veränderungen längs der Länge und Breite des Furnierbandes.

Bei einem typischen Lauf des Furniers fallen diese dicken Veränderungen in der großen Mehrzahl der Furnierbänder in einen zulässigen Bereich, der mit den Industrienormen übereinstimmt und führt nicht zu beträchtlichen Problemen bei dem Endgebrauch des Fur-

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niers für Furnierblattafeln oder andere Anwendungsfalle. Jedoch gibt es einen unausbleiblichen kleinen Prozentsatz von Furnier in jedem Lauf, wo die dicken Veränderungen den verwendbaren Toleranzbereich überschreiten und dieses Material muß markiert und von dem Produktionsfluß von einwandfreiem Furnier ausgeschieden werden.

In einer typischen Furnierholzanlage wird die Dickenüberwachung des Furniers bisher visuell durch einen Arbeiter durchgeführt, der das sich bewegende Band beobachtet, wenn es von dem Balken durch eine Schälbank abgeschält wird und der von Hand ein Schneidmesser betätigt, um jene Teile des Furniers abzuschneiden, die übermäßige Dickenänderungen oder andere Fehler im Material enthalten wie Spalte, Brüche oder große Astlöcher. Wie jedoch leicht einzusehen ist, ist das menschliche Auge nicht besonders für eine genaue Überwachung der Dickenveränderungen unter solchen Umständen geeignet, insbesondere wenn das Material mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit in einem fortlaufenden Band sich bewegt und eine Veränderung von 1/32 Zoll oder weniger kann kritisch werden. Weiterhin ist die Dicke eines länglichen Bandes eines Furniers nicht gleichmäßig über seine seitliche Breite, so daß es erforderlich ist, daß der menschliche Beobachter die gesamte Fläche des Furniers in bezug auf eine übermäßige Dickenänderung untersuchen muß. Häufig wird ein Furnierteil mit Übergröße oder Untergröße nicht bemerkt bis viel später in dem Produktionsvorgang beim Leimverstreichen, wodurch ein beträchtlicher Verlust an Produktionszeit, Material und Arbeit im Behan-». dein des fehlerhaften Furniermaterials bis zu einem solch fort- · geschrittenen Stadium der Furniertafelher st ellung. Aus den voran-

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gegangenen Gründen ist es daher sehr erwünscht, daß Mittel auf der Produktionslinie vorgesehen vier den, um automatisch und genau die Dicke der Furniertafeln an einem Punkt zu überwachen, unmittelbar nach__dem es durch die Schälbank von dem Balken abgeschält wordenist und bevor eine beträchtliche Wärmebehandlung oder andere Behandlungen des Bandes zur Herstellung von Furniertafeln oder anderen Produkten durchgeführt wurde.

Bis zur vorliegenden Erfindung ist es bekannt, für ein auf der Linieüberwachen der Dicke eines sich bewegenden Bandmaterials mechanische Finger und Rollen zu benutzen, sowie Dehnungsmesser nit zugeordneten Rollenfühlern und gleichartige mechanische und elektroraechanicche Einrichtungen, die den physikalischen Kontakt zwischen einer die Dicke abtastenden Einrichtung und dem sich bewegenden Band benutzen. Außer ihrer verhältnismäßig großen Ungenauigkeit erfordern solche bekannten Einrichtungen ständig ein nachstellen und Reparaturen aufgrund ihrer Reibungsabnutzung, die durch den fortlaufenden Kontakt mit dem sich bewegenden Material erzeugt wird. Kürzlich wurden nicht mit Berührung arbeitende Vorrichtungen zum Hessen der Dicke und andere Eigenschaften eines sich bewegenden Materials entwickelt, welche X-Strahlen und Atomstrahlung benutzen. Solche Vorrichtungen sind jedoch nicht geeignet für die Überwachung der Dicke von Furnier aufgrund der beträchtlichen Veränderungen in der Materialdichte und anderer Parameter aufgrund der nicht homogenen Natur der Holzfaser.

Demgemäß ist die Erfindung auf eine eldtrooptische Vorrichtung

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zur genauen fortlaufenden Überwachung und Messung der Dicke eines sich bewegenden Streifens eines ebenen Materials an einer Vielzahl von Stellen längs seines seitlichen Querschnitts gerichtet. Eine beispielhafte Ausführungsform dieser Vorrichtung ist konstruiert für den Betrieb mit einem sich bewegenden Bandmaterial, das nicht von einer Förderfläche zwangsläufig in einer gegebenen Ebene ge/führt wird. Mit anderen Worten, das Material ist frei zu schwingen oder sich in einer Richtung hin und her zu bewegen, die senkrecht zur Linie seiner Bewegung verläuft, wenn es durch die Station zur Überwachung der Dicke läuft. Während die Erfindung in der Form einer Vorrichtung zum Überwachen der Dicke von Holzfurnierbändern beschrieben ist, kann sie auch zur Messung anderer Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Stahl, Papier, Stoff -und soweiter und wie nachfolgend erläutert wird, kann die Vorrichtung leicht in eine vereinfachte Form abgewandelt werden für Material, das zwangsläufig geführt wird, beispielsweise durch ein tragendes Förderband zur Verschiebung in Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung.

Die Dickenüberwachungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt ein elektrooptisches System, in dem die entsprechende. Verlagerung der reflektierten Bilder einer Vielzahl von Lichtflecken mit geringem Durchmesser die proportionale Folge entsprechender Verlagerung einer Reihe von Punkten auf den Hauptflächen des bewegenden Bandes eines ebenen Hterials, auf welches die Lichtflecken fokussiert werden, abgetastet werden mit Hilfe von Fotoanzeigegeräten und in digital kodierteelek^trische Signale umgewandelt werden, die repräsentativ sind, für entsprechende augenblickliche Stellungen der Oberflächenpunkte in ·

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bezug "auf vorbestimmte Bezugsebenen. Insbesondere benutzt die Vorrichtung eine oder mehrere sehr hochintensive Lichtquellen, beispielsweise ein Laserstrahlbündel zusammen mit einem Linsensystem und einer Anzahl von Strahlenbündel aufteilender Spiegel, die ' aufeinanderfolgend in Abständen in der Bahn des Laserlichts angeordnet " sind und mit einer Erhöhung der optischen RefLexionsfähigkeit versehen sind, so daß die entsprechenden Stärken der Teile der Lichstrahlenbündel von jedem der Spiegel annähernd gleich reflektiert' werden. Dieses optische System dient dazu, eine Vielzahl von Lichtflecken mit geringem Durchmesser auf die entsprechenden Flächen des sich bewegenden Bandes zu fokussieren an im Abstand voneinander angeordneten Stellen längs seiner seitlichen Breite. In Fällen, wo das sich bewegende Material nicht in einer festen Bewegungsebene gehalten wird, sind diese LichtfIeckenbilder des Lichtes auf beiden Hauptflächen des Bandes ausgebildet und vorzugsweise mit einer eins-zu-eins-Entsprechung ausgefluchtet, so daß jeder Lichtfleck mit dem entsprechenden Lichtfleck auf der umgekehrten Seite des Materials zusammenpaßt.

Das von jedem der Lichtfleckenbilder reflektierte Licht wird gesammelt und fokussiert durch entsprechende zweite Linsensysteme auf einer zugeordneten Detektoreinheit. Eine zylindrische Linse ist in dem zweiten Linsensystem vorgesehen, um das Bild des reflektierten Lichtflecks auszubreiten in ein schmales Lichtband auf der Fläche der Detektor^einheit. Jede der Detektoreinheiten umfaßt eine Vielzahl von einzelnen Foto-Tastern, die in einer abgedeckten Reihe angeordnet sind, um als ein Analog/ Digital-Umsetzer zu funktionieren durch Erzeugung von binärco-

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dierten elektrischen Ausgangssignal, das sich in digitalen Schritten ändert ansprechend auf die Verlagerung des reflektierten Lichtbildes quer zur Fläche der Detektoreinheit. Diese Bewegung des Lichtbildes über die Fläche der Detektoreinheit aufgrund der entsprechenden Verlagerung des Lichtflecks, der auf die Fläche des sich bewegenden Materials fokussiertvird, gibt den Abstand der Abweichung der Fläche des Materials an seiner entsprechenden Lichtfleckenstelle von einer Bezugsebene wieder, parallel zur Ebene des Vorschubs des sich bewegenden Bandes. Somit erzeugen die augenblicklichen Veränderungen entweder in der Dicke des sich bewegenden Materials oder in seiner Ebene der Bewegung eine entsprechende numerische Signaländerung an dem Ausgpag der zugeordneten Detektoreinheit für jede entsprechende Lichtfleckenlage.

Geeignete arithmetische und logische Schaltungselemente sind in der Vorrichtung vorgesehen, um die digitalen Ausgangssignale von den entsprechenden Detektoreinheiten aufzunehmen und davon die sich resultierenden numerischen Abmessungen der augenblicklichen Dicke des sich bewegenden Bandmaterials an jeder der seitlichen Fleckenstellen abzuleiten. Wenn es gewünscht ist, können voreingestellte und einstellbare Toleranzgrenzen in bezug auf die obere und untere Dickenabmessung des Materials leicht in der digitalen logischen Schaltung vorgesehen werden, um ein Lautsignal oder ein anderes Betätigungssignal zu erzeugen, wenn die augenblickliche Dicke des Materials aus dem vorgeschriebenen Bereich fällt.

Um die Schärfe der Vorrichtung zu verbessern, ist es vorzusehen, daß die verdeckte Reihe von Fotoabtastern in jeder der Detektor-Einheit in einer sogenannten Gray-Code-Gestaltung angeordnet ist

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anstatt in einem herkömmlichen Binärcode. Eine solche Anordnung vermeidet irgendeine Zweideutigkeit in den Digital-Ausgangssignalen, die durch die entsprechenden Detektoreinheiten erzeugt werden ansprechend auf die Bewegung des reflektierten Lichtbildes über der Fläche in solchen Fällen, wenn das Lichtbild auf die Mittellinienlage zwischen den Digitalschritten in der Foto-Abtastreihe fällt. Wie im einzelnen nachfolgend näher erläutert werden soll, wird mit einer Gray-Code-Konfiguration für die Foto-Abtastreihe eine sinnvolle Digitalanzahl am Ausgang der Detektoreinheit in solchen Mittelliniensituationen erzeugt,anstatt eine sinnlose Zahl, die andernfalls bei einer herkömmlichen Binär-Code-Konfiguration auftreten würde. In jenen Ausführungsformen, wo eine Gray-Code-Konfiguration in der Foto-Abtastreihe vorsehen ist, umfaßt die Computerschaltung der Vorrichtung einen Gray-Binär-Ümsetzer, um die Digitalsignale von den entsprechenden Detektoreinheiten in eine binärcodierte Form umzusetzen, so daß sie hernach leicht von herkömmlichen binären arithmetischen und logischen Elementen gehandhabt werden können.

Eine weitere Verbesserung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß in einem typischen Fall, wo Raumverhältnisse oder andere Erwägungen die Verwendung einer geomötrisch optimalen Anordnung zwischen den beiden entsprechenden Linsensystemen unmöglich macht (d.h. eine 90° Winkelausrichtung zwischen dem einfallenden Licht und dem reflektierten Licht des Fleckenbildes, das auf der Fläche des Materials ausgebildet wird) wird die Jßene der Detektoreinheit vorzugsweise um einen vorgeschriebenen Betrag relativ zur Achse des zweiten Linsensystems gekippt, um einen Defokussierungseffekt auf dem reflektierten Bild auf ein Minimum

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zurückzuführen, wenn die Fläche des sich bewegenden Materials von ihrer Nennstellung abweicht.

Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine neuartige und verbesserte Vorrichtung verfügbar zu machen für eine genaue fortlaufende Messung und überwachung der Dicke eines sich bewegenden Streifens von ebenem Material, insbesondere in jenen Fällen, wo das Material nicht in bezug auf die Längsbewegung in einer festen Ebene gehalten wird.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung eine automatische Dickenüberwachung für einen sich bewegenden Streifen eines ebenen Materials verfügbar zu machen, wodurch eine augenblickliche Messung der Dicke des Materials an einer Vielzahl von Punkten quer über den seitlichen Querschnitt möglich ist.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verfügbarmachung eines Überwachungsgerätes für eine laufende automatische Dickenmessung bei einem sich bewenden Streifenmaterial, wobei eine genauere und zuverlässige überwachung möglich ist, als es bisher bekannt war.

Es ist ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine Vorrichtung benutzt wird, genau die augenblickliche Dicke eines sich bewegenden Streifenmaterials zu bestimmen ohne daß ein physikalischer Kontakt mit dem Material notwendig ist.

Ein anderer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Gerät für eine fortlaufende automatische Dicken-

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überwachung bei einem sich bewegenden Material verfügbar gemacht wird, wobei das Gerät eine numerische Ablese der augenblicklichen Dicke des sich bewegenden Materials an einer Vielzahl von Stellen quer über den seitlichen Querschnitt in Digitalform erzeugt und Betätigungssignale erzeugt, wenn eine der Messungen von einem einstellbaren vorherbestimmten Dickenbereich abweicht.

Die vorangegangenen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen äch aus der nachfolgenden näheren Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ergeben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform einer Überwachungseinrichtung für die fortlaufende automatische Dicke gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 die schematische Ansicht eines optischen Systems für eine typische Abtasteinheit einer automatischen Dickenüberwachungseinrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm, das bestimmte geometrische Beziehungen in dem optischen System einer Abtasteinheit der automatischen Dickenüberwachungseinrichtung darstellt;

Fig. 4Aein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines abgedeckten Foto-Abtastelements in einer Detektorreihe darstellt, die angeordnet ist, ein herkömmliches binärcodiertes digitales Ausgangssignal zu erzeugen;

Fig.4B ein schematisches Diagramm entsprechend dem nach Fig. 4A, bei dem jedoch die Elemente in einer Gray-Code-Konfiguration angeordnet sind;

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Fig. 5 ein schematisches Diagramm, das bestimmte geometrische Beziehungen veranschaulicht, die bei der Computerschaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung Anwendung finden, um die Dicke in Fällen zu bestimmen, wo das Bandmaterial nicht in einer festen Bewegungsebene gehalten wird; und .

Fig. 6 ein schematisches Blockdiagramm, das die Anordnung der Arithmetik- und Logikelemente in dem Computerteil der automatischen Dickenüberwachungseinrichtung zeigt.

In Fig. 1 ist das Ausführungsbeispiel einer Anlage dargestellt, die nach den Lehren der vorliegenden Erfindung zur automatischen Messung und überwachung der Dicke eines fortlaufenden Bandes eines ebenen Materials 10 ausgestattet ist, das sich in Längsrichtung angegeben durch den Teil a bewegt. Eine Vielzahl von Abtasteinheiten 15a...15n, I6a...i6n, sind an in Abstand voneinander sich befindenden Stellen quer über die seitliche Breite der entsprechenden Ober- und Unterflächen des Bandmaterials 10 angeordnet. Die Abtaster 15a...15n auf der Oberseite sind in Reihe in einer optischen Bahn angeordnet, um ein Lichtsirahlenbündel zu empfangen, das von einer zugeordeten Lichtquelle 13 ausgesandt wird. Dementsprechend ist die untere Gruppe von Abtastern 16a... I6n in gleicher Weise in Reihe in der Bahn einer Lichtquelle 14 ausgefluchtet.

In Fig. 2 sind die Elemente des optischen Systems für eine typische Abtasteinheit 15, 16 dargestellt. Die Lichtquellenmodule 13 oder 14 umfassen einen Laser 20, der von der Art einer fortlaufenden Welle Heliim-Neon sein kann, beispielsweise ein Spectra-Physics model 120. das ein fortlaufendes kohärentes

LichtstrahlenbUndel 21 von etwa 5 Milliwatt Leistung in sichtbaren Rotspektrum aussendet. Obgleich es nicht wesentlich ist, so ■ ist ein Laser vorzugsweise als Lichtquelle in den entsprechenden Lichtmodulen 13, 14 auszuwählen, weil die räumliche Kohärenz seines ausgesandten Lichts einen geringen Fleckendurchmesser ermöglicht, der über eine sehr große Tiefe des Fokus erzielt werden kann, ein Vorteil, der nicht leicht erzielt werden kann mit herkömmlichen Lichtquellen, Veiter ist die Intensität der Lichtstrahlung, die durch einen Laser in bezug auf seine Einheitsmasse ermöglicht wird von beträchtlichem Vorteil in Anwendungsfällen wie der vorliegende, wo die Strahlungsintensität und die Bündelung von hoher Wichtigkeit sind.

Nach der Ablenkung durch ein Paar Spiegel 25, 26 zur Richtungsänderung des Strahlungsbündels um 180° geht das Laserlicht durch ein Paar Linsen 27, 29, die als Telekop wirken, um das Licht zu kollimieren und zu vergrößern in ein Strahlenbündel von etwa 1/2 Zoll Durchmesser. Zwischen den beiden Linsen 27, 29 ist in der Brennpunktebene des Teleskops eine sich drehende mit öffnung versehene Scheibe 28 angeordnet, die als Lochscheibenunterbrecher wirkt, um das forlaufende Laserlicht in einen pulsierenden Strahl zu unterbrechen. Der Zerhacker 28 wird benutzt zu dem herkömmlichen Zweck der Erzeugung einer WechselStromkomponente in dem Licht strahl, um den Lichtdetektor des System in die Fähigkeit zu setzen, wie nachfolgend näher beschrieben werden soll, schneller zwischen dem auftre ff enden Licht von dem Laser und dem Umgebungshintergrundlicht zu unterscheiden· Als Alternative zu der gelochten Scheibe 28 kann ein Rjastergabel-Lichtzerhacker vorgesehen werden, beispielsweise das Modell L40, das von der Electron!»

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Division der Bulova Watch Company hergestellt wird und ebenfalls benutzt werden kann, um die gewünschte alternierende Korn- · ponente in dem Lichtstrahl 21 zu erzeugen.

Nach dem Verlassen der Lichtquelle 13 (oder 14) gelangt das Lichtstrahlenbündel 21 zu der ersten Zerlegungsstelle 15a (oder 16a), wo es auf ein strahlenbündelzerspaltendes Prisma 30 auftrifft. Das Prisma 30 ist teilweise versilbert, so daß ein Teil des einfallenden Lichtstrahlenbündels 21a durch das Prisma in seiner ursprünglichen Richtung hindurchtritt und das übrige Teil 21b nach unten in ein Telescop 35 reflektiert wird. Jedes der strahlzerlegenden Prismen 30 in den entsprechenden Reihen der Zerlegeeinheiten 15a_T..15n des oberen Systems und in den entsprechenden Zerlegeeinheiten I6a...i6n des unteren Systems besitzt fortschreitend größere Reflexionseigenschaften mit fortschreitender Entfernung von den entsprechenden Lichtquellen 13 und 14, so daß die entsprechenden Intensitäten der reflektierten Liehtstrahlenbündelteile 21b etwa gleich über die Reihe der Zerlegungseinheiten sind. Mit anderen Worten, wenn angenommen wird, daß insgesamt 10 Zerlegeeinheiten seitlich über die Fläche des Bandmaterials angeordnet sind, so würde das Strahlen zerlegende Prisma 30 an der ersten Zerlegesteile, dh. 15a eine Reflexion von 1056 haben, so daß 90% des ankommenden Lichtes 21 von der Laserquelle 20 direkt durch das Prism ohne Reflexion gehen würde. An der zweiten Zerlegestelle 15b würde die Reflexion des Strahlenbündel zerlegenden Priaas 30 etwa 1/9 oder 11%, an der dltten Zei»- ■ legesteile 15c würde die Reflexionsfähigkeit 1/8 oder 12,5% usw. sein, bis an der zehnten und letzten Zerlegestelle 15» die am weitesten von der Lichtquelle entfernt ist, das Reflexionsvermögen

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des Prismas 1OO?6 sein würde und das gesamte übrige Licht würde dann nach unten in das entsprechende Teleskop 35 abgeleitet werden. Daher würde ganz allgemein bei einer Anzahl η von Zerlegeeinheiten, die seitlich über die Fläche des sich bewegenden Bandmaterials angeordnet'sind, die Reflexionsfähigkeit des Strahlenbündel zerlegenden Prismas 30 für die 3~te Zerlegeeinheit entfernt von der Lichtquelle sein ■' > .

Ht I—J

Wie aus der optischen Anlage, dargestellt in Fig. 2, zu entnehmen m ist, geht das abgelenkte Strahlenbündelteil 21b, durch das Teleskop 35, wo es gesammelt wird auf eine Strahlenbündelgröße von etwa 0,1mm im Durchmesser, und hernach durch eine Staubabdeckung oder Fensterlinse 37 und fällt als Zielfleck 45 auf die Oberfläche ..des sich bewegenden Bandes 10. Von dem Zielfleck 55 zerstreutes Licht gelangt durch eine Fensterlinse 51 zu einem Wechsel in der Richtung durch einen Spiegel 52 und wird durch eine Linsenanordnung übertragen, die aus einer AufnahmeÖffnungslinse 54 und einer zylindrischen Defokussierungslinse 56 besteht. Der Zielfleck 45, der sich aufgrund seines geringen Durchmessers sehr ™ weitgehend einer Punktquelle nähert, wirkt als Objektr.für die Aufnahmelinse 54. Vor der Bildbildung auf der Fläche einer Fotodetektoreinheit 65 wird das von dem Zielfleck 45 reflektierte Licht in einer Dimension nur durch die Zylinderlinse 56 vergrößert, _o um das Bild des Lichtflecken 45 in ein enges linienartiges Lichtstrahlenbündel 60 zu überführen, das sich quer zur Fläche der

*>-·-■ Foto-Detektoreinheit erstreckt. Die Detektoreinheit 65 funktiooo

^ niert als Eindimensionalpositionsdetektor, der in einer nachfoloo gend zu beschreibenden Weise elektrische Digitalsignale erzeugt, kennzeichnend für die Stelle des Bildes 60 relativ zu einer Achse auf der Fläche der Detektoreinheit.

Fig. 3 ist eine geometrische Darstellung, die gewisse optische Beziehungen zeigt, von denen bei dem Zerlegungssystem Gebrauch gemacht wird, um die augenblickliche senkrechte Stellung der Fläche des sich bewegenden Bandes an Jeder entsprechenden Zerlegungsstelle zu bestimmen. Das einfallende Licht 21b (d.h. das Licht von der Laserquelle, das durch das zugeordnete Strahlenzerlegung spri sma in der entsprechenden Zerlegungsstelle reflektiert worden ist) wird fo3aissiert als Zielpunkt 45 auf der Fläche des Bandes. An einer ersten Stelle der Bandfläche, angezeigt als Zielposition 1 in dem Diagramm wird der Zielflecken 45 als Lichtstrahl 48 reflektiert, der durch die Aufnahmelinse 54 und durch die zylindrische Linse 56 geht und von da auf die Fläche der Detektoreinheit 65, wo er als Bild 60 in '-Erscheinung tritt. Angenommen, daß die Fläche des sich bewegenden Bandes an dieser Stelle sich um den Abstand & von der ursprünglichen Stellung (Zielposition 1) zu einer neuen Stellung bezeichnet als Zielposition 2, bewegt, aufgrund der Veränderung in der augenblicklichen Dicke des Materials, findet eine dynamische Verlagerung des Materials relativ zu seiner Bewegungsebene oder typischerweise eine Kombination von beiden statt«, An der Zielposition 2, wird das einfallende Lichtstrahlenbündel 21b wieder auf die Bandfläche fokussiert als virtuelle Punktquelle des Lichts 45'. Der reflektierte Lichtstrahl 48' von dem neuen Zielflecken45' geht durch die Linsenanordnung 54, 55 und erscheint auf der Fläche der Detektoreinheit als Bild 60, das selbst verlagert ist um den Abstand & von der Stellung des Bildes 60, das die vorherige Zielfleckenstellung wiedergibt.

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Aufgrund der begrenzten diametralen Größe des Ziel flecken 45 (der Zielfleck ist etwas geringer als ein vollwertiger Punkt),, ist die dem dargestellten optischen System innewohnende Bildauflösung nicht unbegrenzt. Angenommen der Zielfleckendurchmesser habe die Größe D, dann kann die Beziehung zwischen der Bildverlagerung (J zu der Bildgröße und somit die dem System innewohnende Zerlegung durch den folgenden Ausdruck wiedergegeben werden:

Bildverlafferung _ Δ sin θ
Bildgröße ■ D sin ^,

wobei, wie in Fig. 3 geaeLgt, ^ die Zielfleckenverlagerung aufgrund der Dickenvariation oder der Bewegung des Bandmaterials ist, D den Durchmesser des Zielflecken 45 ist, θ der Winkel zwischen dem ankommenden Licht 21b und der Achse des Aufnahmelinsensystems ist und cL der Viinkel ist, zwischen der Ziel ebene und der Achse des Aufnahmesystems.

Aus der vorangegangenen Analysis geht hervor, daß wenn /Q (dr Winkel zwischen dem einfallenden Licht und der Achse des Aufnahmelinsensystems) 90° ist, der Zielfleck 45 immer in einem konstanten Abstand von der Aufnahmelinse 54 ist, unabhängig von der Bewegung Q -der Zielebene und unter solchen Umständen tritt keine Defokussierungswirkung des Bildes auf, das auf der Detektorfläche ausgebildet wird, wenn die Fläche des Bandes senkrecht verlagert

wird. Weiterhin ist zu bemerken, daß wenn der Winkel öC (der σ

° Winkel zwischen der Achse des Aufnahme systems und der Zielebene) ^ kleiner wird und sich Null nähert, das Verhältnis der Bildver-

^ lagerung zur Bildfleckengröße ansteigend größer wird, wodurch <** angezeigt wird, daß die dem System innewohnende Auflösung ge-"*. steigert werden kann durch Anordnung des Aufnahmelinsensystems so nah wie möglich an der Ebene der Zielfläche. Jedoch aufgrund

ORIGINAL INSPECTED

von praktischen und physikalischen Beschränkungen können optimale geometrische Beziehungen, wie oben angezogen, nicht erzielt werden und somit sind einige Kompromisse in bezug auf die verschiedenen Wünsche notwendig. In einer Betriebsausführung eines Dickenüberwachers, der konstruiert worden ist, war das optische System so angeordnet, daß θ = öC = 45°; jedoch können natürlich auch andere Winkelbeziehungen in dem System mit zufriedenstellenden Ergebnissen vorgesehen werden.

Um die Defokussierungswirkung auf dem Bild zu kompensieren, das normalerweise erzeugt werden würde durch die Veränderung im Abstand von Objekt zu Bild aufgrund des Winkels θ zwischen dem einfallenden Licht 21b und dem reflektierten Licht 48, wobei der Winkel nicht 90° ist, wird die auf der Fläche der Detektoreinheit 65 ausgebildete Bildebene vorzugsweise geneigt, wie in dem Schaubild durch den Winkel ρ in bezug auf die Normale 68 zur Achse des Aufnahmelinsensystems angegeben ist. Für den speziellen Fall von θ = 45°, kann der sachgemäße Betrag der Winkelneigung [6 leicht errechnet werden von der Kenntnis des Grads der Vergrößerung M des AufnahmeliBensystems: tan (i = M

Die axiale Verlagerung (J des Bildes 60 quer zur Fläche der Detektoreinheit 65 trägt eine virtuell lineare Beziehung zur VertikalVerlagerung /^ des Zielfleckens 45, der auf der Fläche des Bandmaterials ausgebildet ist. Für kleine Verlagerungen des Zielfleckens, die innerhalb der Tiefe des Fokus der Aufnajimelinse 54 liegen, beträgt die Beziehung

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Bildverlagerung Ό
Zielfleckenverlagerung

Wie bereits festgestellt wurde, wird das Bild 65 des Zielflecken· 45 auf der Fläche der Betektoreinheit 65 als längliches Oval ausgebildet aufgrund des gleichdimensionalen Vergrößerungseffekts der zylindrischen Defokussierungslinse 56. Wie Fig. 4A zeigt, wird jede Detektoreinheit 65 von einer parallelen Reihe von Fotosensorzellen 65a...65n gebildet. Die Fotoabtastzellen, die beispielsweise Siliziumsonnenzellen sein können, wie sie von der Sensor Technology, Inc*.of Van Nuys, California, hergestellt werden, sind parallel in Kanten-zu-Kanten Kontakt angeordnet, so daß sie als ein Ein-Dimensionalbinärbild-Stellendetektor funktionieren. Jede der entsprechenden Ausgänge 66a...66n der Bilddetektorzellen 65a·... 65n erzeugt eine Ausgangs signal spannung, wenn Licht von dem Zielflecken auf die Fläche auftrifft. Durch die Anwendung einer opaken Maske der Gestaltung, die durch die gestrichelten Bereiche 70 angegeben ist, wirkt die maskierte Fotozellenreihe 65 als ein Ein-Dimensional-Stellendetektor des Bildes 60 zu einem Teil in N, wo N die Anzahl der Fotoelemente in der Reihe darstellt.

Für die drei Fotosensoren 65a, 65b, 65c, die in Fig. 4A dargestellt sind, würde die Auflösung des Detektorteils in dem System ein Achtel sein, mit anderen Worten, das Binärsignal, das an den entsprechenden Ausgangsleitungen 66a, 66b, 66c der Detektoreinheit 65 in Erscheinung tritt, würde die Stellung des Bildes in einem besonderen Achtelsegment der Länge L der Detektorreihe

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festlegen. (Allgemein, die Auflösung einer Detektoreinheit 65 ,mit N parallelen Fotozellen würde sein 2 , d.h., das Signal, das an den Ausgangsleitungen 66a...66n auftritt, würde bestehen aus einem von 2 möglichen Binärsignalen,von denen jedes eindeutig einem besonderen Segment der ..Länge L der Bilddetektoreinheit zugeordnet sein würde.) Die Lichtmaske 70 ist so angeordnet, daß entsprechende Binärausgangssignale auf den drei Leitungsdrähten 66a, 66b, 66c für die entsprechenden fraktionierten Segmente der Detektorlänge L von links nach rechts in dem Diagramm nach Fig. 4A wie folgt sein wurden:

	C	65 b	a
1/8 oder weniger	0	0	O
1/8 bis 1/4	O	0	1
1/4 bis 3/8	O	1	O
3/8 bis 1/2	0	1	Ι
1/2 bis 5/8	1	O	Ο
5/8 bis 3/4	1	O	1
3/4 bis 7/8 7/8 bis 1	1 1	1 1	0 1

als
(Das obige stellt sich/ein herkömmlicher Binärcode dar).

Das Hinzufügen weiterer Fotoabtastzellen 65d...65n zu der Detektorreihe vergrößert die Auflösung der Einheit exponential, so daß die Axialstellung des Bildes 60 auf der Fläche des Detektors 65 mit einer größeren Genauigkeit bestimmt werden kann. In der tatsächlichen Ausführungsform des Systems, wo das Konstruktionziel daran bestand, die Veränderung in einer Bandflächenstellung über einen Bereich von einem Zoll zu einer Auflösung

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von 0,005 Zoll zu messen, wurde eine Reihe von acht Fotozellen ausgewählt. Die Modifikationen, die notwendig an der Gestaltung der Lichtmaske 70 waren, um die zusätzlichen Fotosensorzellen anzupassen, ergeben sich ohne weiteres aus -der Hatur der Muster nach der drei-Bit-Reihe, die dargestellt ist.

Ein Hauptnachteil des herkömmlichen Binärcodes des Bilddetektorausgangs gemäß der Anordnung nach Fig. 4A ist die Mehrdeutigkeit, die sich ergibt, wenn das Lichtstrahlenbündel 60 das notwendigerweise eine begrenzte Breite besitzt, auf die Mittellinie zwischen die benachbarten und unbenachbarten Segmente in der Fotosensorreihe fällt. In solchen Fällen kann die sich ergebende Zahl, die an dem Ausgang 66 der Fotodetektoreinheit 65 in Erscheinung tritt, fehlerhaft sein oder zumindest zweideutig. Wenn z.B. das Bild 60 an einer Stelle angeordnet sein soll, die L/4, d.h. einem Viertel des Abstandes von der linken Seite der Detektorreihe, entspricht, tritt ein Ausgang oder "1" an beiden Leitungen 65a und 65b in Erscheinung, wodurch typischerweise eine Vorkehrung in den Fotosensoren hergestellt wird zur Unterscheidung der Lichtintensität über einem minimalen Schwellniveau. Somit wird der Ausgang 66 des Bildetektors für die beschriebene Situation, wo das Lichtstrahlenbündel auf dfe Mittellinie zwischen zwei Segmenten fällt, "011" sein, repräsentiert in der oben aufgeführten Tabelle und ein fehlerhaftes Lesen von "3/8 bis 1/2" anstatt ein Lesen von entweder "1/8 su 1/4« oder «1/4 zu 3/8" tritt auf.

Um ein solches fehlerhaftes Ablesen des Bilddetektors 65 unter Umständen dLe^enen beschriebenen gleich sind, zu vermeiden, ist es vorzusehen, eine Reihe von Fotoabtastzellen 65a...65n zu

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benutzen, die in etwas unterschiedlicher Konfiguration maskiert sind, wie dargestellt in der Abwandlung nach Fig, 4B. In diesem letzten Schaubild erzeugen die gestrichelten Bereich 70S die durch eine Maske hergestellt werden, ein Binär*-Ausgangssignal über den Leitungsdrähten 66a...66n in der sogenannten Gray-Code-Form. Für die drei gezeigten Fotosensorzellen 65a* 65b, 65c sind die Ausgangssignale 66 für die acht Segmente des Detektors, in welche die Abmessung L unterteilt wird, wie folgt:

65

c b a

1/8 oder weniger 0 0 0 1/8 bis 1/4 0 0 1

1/4 bis 3/8 0 1 1

3/8 bis 1/2 0 10

1/2 bis 5/8 1 1 0

5/8 bis 3/4 111

3/4 bis 7/8 · 10 1 7/8 bis 1 10 0

Mit der Gray-Code-Anordnung der Fotozellen 65a...65n differieren die aufeinanderfolgenden Binärzahlen nur um einen einzigen Bit als nicht mehr als eine Bit-Stellung für einen Zeitpunkt geändert wird. In dem zuvor beschriebenen Beispiel, in dem das Lichtstrahlenbündelbild 60 auf die L/4-Stel$.ung fällt, mirde der Ausgang 66 des Gray-codierten Detektors 65' entweder "001" (wiedergebend "1/8 bis 1/4") oder "011}(wiedergebend "1/4 bis 3/8") sein. Somit würde die Ausgangsablese 66 der Gägr-codierten Detektoreinheit richtig sein innerhalb der Auflösungsgenauigkeit des Detektorsystems unabhängig von der Axiallage des Bildes auf der Fläche der Detektoreinheit»

Eine Abwandlung der gestrichelten Bereiche 70», die durch die' Maske auf der Fläche der Gray-codierten Detektoreinheit 65*

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vorgesehen werden, um zusätzliche Fotosensorzellen 65d.. .65n über die drei in Fig. 5B gezeigten hinaus einzugliedern, ergibt sich ohne weiteres aus jenen Umwertungen in der Computertechnik. Wenn der Binär-Ausgang 66 der Detektoreinheit 65* in' der Anordnung nach Fig. 4B im Gray-Code ist, so würde es in hohem Maße wünschenswert sein, bei der Verarbeitung einer Digitalinformation das Ausgangssignal in einen herkömmlichen Binärcode umzuändern. Digitale Logik-Elemente dzur Durchführung dieser Umwandlung sind in der Computertechnik allgemein bekannt m und sind z.B. in der Veröffentlichung der Ingenieurabteilung der Texas Instruments, Inc. beschrieben worden mit dem Titel "Transistor Circuit Design« (1963) auf den Seiten 487 bis 489.

Um zu der Gesamtsystemgestaltung nach Fig. 1 zurückzukehren, es ist zu ersehen, daß die einzelnen Zerlegungseinheiten 15, 16 für die entsprechenden oberen und unteren Flächen des sich bewegenden Bandes 10 in einer efas-zu-eins-Entsprechung angeordnet sind, so daß jedes Paar der entsprechenden Zerlegungseinheiten 153, ^d» an einer besonderen Stelle längs der seitlichen ^ Breite des Bandes ausgefluchtet sind, um gleichzeitig die entsprechenden senkrechten Stellungen der oberen und unteren Teile des Bandes an dem besonderen Punkt in seinem Querschnitt zu überwachen. Somit erzeugt jede einzelne Zerlegungs- bzw. Abtasteinheit 15, 16 fortlaufend e^n Digital-codiertes numerisches Signal, das die augenblickliche senkrechte Stellung der entsprechenden oberen oder unteren Fläche des sich bewegenden Bandes an dem Punkt, wo es die entsprechende Zerlegungseinheit passiert, wiedergibt.

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Von der anfänglichen Kalibrierung der Anlage zum Zeitpunkt der Installierung werden hergestellt die numerischen Signale, erzeugt durch die entsprechenden Zerlegungseinheiten, die die Messungen des senkrechten Abstandes zwischen der entsprechenden oberen und unteren Fläche des Bandes in bezug auf eine feste Ebene wiedergeben. Fig. 5 zeigt ein geometrisches Diagramm, das die Abmessungsbeziehungen in bezug auf die Berechnng der Dicke des sich bewegenden Bandes von der durch die Zerlegungs- oder Abtasteinheiten erzeugten Information. Bei der Installierung der automatischen Dickenüberwachungsanlage der vorliegenden Erfindung wird eine ursprüngliche Kalibrierung gemacht, um eine obere und untere Bezugsebene getrennt im Abstand K voneinander festzulegen* Der Ausgang der entsprechenden Coberen Äbtasteinheit 15J ist zunächst kalibriert für einen Auftreff- bzw. Zielflecken,, der auf der oberen Fläche des Bandmaterials 10 in einem vorbestimmten Ilennabstand x_Q von der oberen Bezugsebene entfernt ist. In gleicher Weise wird ein entsprechender Nennabstand y_Q für die untere Bezugsfläche des Zielfleckens ebenso durch die Kalibrierung festgelegt. Dann geben für irgendeine augenblickliche Dicken- und Bewegungsstellung des Bandes 10 die Ausgangsablesungen der entsprechenden oberen und unteren Abtasteinheiten 155, I6d ein Δ χ bzw. A y wieder, das die augenblickliche Abweichung von χ und y von ihren Nenneinstellungen bedeutet. Aus den vorangegangenen Daten kann die Dicke t des Bandes dann wie folgt berechnet werden:

t = K - (x₀ + H x) - (y₀ + Δ y) = K' - (Ax + /\ x).

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Fig. 6 zeigt eine beispielsweise Anordnung von Arithmetik- und Logikelementen in einem Digitalcomputerteil des Systems zum Arbeiten auf numerische Ablesungen von den entsprechenden Abtasteinheiten, um ein Ausgangssignal zur erzeugen, das die augenblickliche Dicke t des sich bewegenden Bandes an jeder entsprechenden Abtaststelle angibt, um hernach die Dickenablesung mit den vorbestimmten Toleranzgrenzen zu vergleichen, um ein Betätigungssignal für den Fall zu erzeugen, daß die Banddicke aus dem vorbeschriebenen Bereich fällt. Die gezeigten Computerelemente sind für eine einzelne obere und untere Abtaststelle auf dem seitlichen Querschnitt des Bandes und es versteht sich, daß analoge Schaltungen für jede der anderen Abtaststellen vorzusehen sind.

An einer typischen Abtaststelle erzeugt die Detektoreinheit 15 für die obere Fläche eine Gray-codierte DigitalzifferΔ xx, die den augenblicklichen Abstand χ der oberen Fläche des Bandes von der Bezugsebene wiedergibt. Diese Digitalziffer geht durch den logischen Umsetzer 80a, der das Signal in eine herkömmliche binärcodierte Ziffer Δ x für ein leichteres nachfolgendes Verarbeiten des Signals umwandelt. In entsprechender Weise entsteht eine Ausgangsziffer Δ y» die den augenblicklichen Abstand y zwisehen der unteren Fläche des Bandes und der Bezugsebene wiedergibt und wird abgeleitet von der zugeordneten Detektoreinheit 16 und in gleicher Weise in eine binärcodierte :Form durch den zugeordneten Umsetzer 80b umgewandelt. Die beiden Signale, die die augenblicklichen senkrechten Stellungen der entsprechenden oberen und unteren FlSche des Bandes an der Abtaststelle wiedergeben, werden dann zu einer Digitaladdier einheit 90 zugeführt, der die notwendigen Operationen oit der Eingangsinformation duchführt, um den Wert der augenblicklichen Dicke t in Übereinstim-

mung mit dem oben angegebenen mathematischen Ausdruck abzuleiten.

Die Binärziffer an dem Ausgang des Addierers 90, die den Wert t wiedergibt, wird zu entsprechenden Eingängen eines Paars von Digitalvergleichern 101 und 102 zugeführt. In dem ersten Vergleicher 101 ist eine einstellbare maximale Dickengrenze t., eingestellt, so daß nur ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn die augenblicklich gemessene Dicke t größer als t^ ist. Entsprechend vergleicht der zweite Digitalvergleicher 102 den augenblicklichen Viert der Dicke t mit der einstellbaren unteren Dickengrenze tp, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Dicke geringer als ein vorbestimmter Minimalwert ist. Die entsprechenden Ausgänge von den Digitalkomperatoren 101 und 102 werden nachher als Eingänge zu einem OR-Element 105 zugeführt, um ein Signa. "Dicke außerhalb der Toleranz" zu erzeugen, wenn die augenblicklich gemessene Dicke t aus den Grenzen t. und tp fällt. Der Ausgang von dem OR-Element 105 kann beispielsweise als Betätigungssignal benutzt v/erden zur Betätigung einer Markierungseinrichtung oder eines Schneidmessers, um das Teil des sich bewegnden Bandmaterials,dessen Dickte außerhalb der Toleranz liegt, abzuschneiden. Das beschriebene System funktioniert, indem automatisch die Dicke des sich bewegenden Bandes an einer Vielzahl von seitlichen Stellen überwacht wird unabhängig von irgendeiner Bewegungsveränderung in der Ebene der Bewegung.

Es ist zu erkennen, daß in Fällen, wo da sich bewegende Bandmaterial in einer festen Ebene beim Vorschub geführt wird, bei—

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spielsweise auf einem tragenden Förderbett, nur die augenblicklichen Stellungen der Punkte auf der Oberfläche des sich bewegenden Bandmaterials durch die Abtasteinheiten überwacht werden müssen als keine Veränderung in der dynamischen Stellung des Bandes eintritt. Somit ist in solchen Fällen nur das obere Teil des Systems erforderlich, d.h. die Lichtquelle 13 und die zugeordneten Verlegungs- und Abtasteinheiten 15a...15n von Fig. 1 und das Computerschaltungsteil der Anlage würde entsprechend'vereinfacht sein.

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Claims

Patentansprüche

( 1.) Vorrichtung zum Überwachen und Ermitteln der Stellung eines Gegenstandes gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Projizieren eines Lichtflecken auf den Gegenstand, durch eine Einrichtung zum Aufnehmen des reflektierten Lichtes von dem Flecken, der auf dem Gegenstand ausgebildet ist und zum Projizieren eines realen Bildes des Fleckens auf eine Ebene und durch eine Fotodetektoreinrichtung zum Bestimmen der relativen Stellung des Bildes auf der Ebene, wobei die Fotodetektoreinrichtung ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das die Bildstellung und die Stellung des Gegenstandes an dem Punkt, wo der Lichtfleck darauf sich befindet, wiedergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodetektoreinrichtung Mittel aufweist, um das reflektierte Licht von dem Licht der Umgebung zu unterscheiden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtprojizierungseinrichtung einen Laser umfaßt, der im Dauerstrichbetrieb ein kohärentes Lichtstrahlenbündel aussendet.

k» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das projizierte Licht gegen den Gegenstand gerichtet wird, so daß es etwa rechtwinklig auf dessen Fläche auffällt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Fotodetektoreinrichtung eine Vielzahl von einzelnen Fotosensorzellen umfaßt, die axial in der Ebene angeordnet sind, wobei jede ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugt, wenn das Lichtfleckenbild darauf einfällt.

b. Vorrichtung zum überwachen und Ermitteln der augenblicklichen Lage einer Fläche eines sich bewegenden Bandmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodetektoreinrichtunc die Stellung des Bildes auf der Ebene relativ zu einem vorbestimmten Punkt auf der Ebene bestimmt, daß die Fotodetektoreinrichtung ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das die Bildstellung und die augenblickliche Stellung der Bandfläche an der Querschnittsstelle wiedergibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Ausgangssignal der Fotodetektoreinrichtung in Form einer Digitalziffer erfolgt, die numerisch die Bildstellung wiedergibt und daß weiter ein Digitalcomputer mit zugeordneten Arithmetik- und Logikschaltungen vorgesehen ist, um das Ausgangssignal von der Fotodetektoreinrichtung in ein Digitalsignal umzuwandeln, das numerisch die augenblickliche Dicke des Bandes an der Querschnittstellung wiedergibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 für Anwendungsfälle, wo das Band nicht in einer festen Vorschubebene gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen paarweise vorgesehen sind und über den Querschnitt des Bandes angeordnet

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sind, um die Stellung der entgrechenden gegenüberliegenden Flächen zu bestimmen und um Ausgangssignale zu erzeugen, die die augenblickliche Dicke des Bandes an der Querschnittstellung wiedergeben.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die augenblickliche Dicke des Bandes an einer Vielzahl von Stellen längs des Querschnitts gemessen.wird und durch eine entsprechende paarweise Anordnung der Einrichtung an jeder Stelle und daß eine einzige Lichtquelle vorgesehen ist mit zugeordneten Strahlzerlegungsprismen, um alle Einrichtungen zum Projizieren eines Lichtflecks auf der Bandfläche mit Licht zu versorgen.

10. Vorrichtung zum Überwachen und Bestimmen der augenblicklichen Lage eines sich längs bewegenden Bandes von ebenem Material, das verschiedenen Dicken ausgesetzt ist nach Anspruch 6 gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, zum Projizieren eines Lichtfleckens mit geringem Durchmesser im Bereich von 5mm oder weniger auf der Hauptfläche des Materials, durch eine Bild ausbildende Einrichtung zum Einsammeln des reflektierten Lichts von dem Fleck auf der Oberfläche und zur Projizierung eines reellen Bildes auf einer Ebene, wobei eine Aufnahmelinse und eine zylindrische Defokussierungslinse zum Ausbreiten des Bildes in einem schmalen Lichtband vorgesehen ist und durch eine Fotodetektoreinrichtung, die in der Bildebene angeordnet ist, zur Bestimmung der Lage des Bildes relativ zu einem vorbestimmten Punkt in der Ebene, wobei die Fotodetektoreinrichtung eine Vielzahl von einzelnen Foto-Sensorzellen umfaßt, die in einer Reihe angeordnet sind* zur Erzeugung eines binär-

codierten elektrischen Ausgangssignals, das in Digitalschritten sich ändert, ansprechend auf die Verlagerung der Stellung des Bildes über der Fläche der Fotodetektoreinrichtung, wodurch das Digitalausgangssignal von der Fotodetektoreinrichtung die Abweichung der Stellung der Fläche des Bandes an-der Querschnittlage von einer vorbestimmten Bezugsebene wiedergibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von Fotosensorzellen in der Fotodetektoreinrichtung
Gray-codierte DigitalSignalausgänge erzeugt und daß eine Umsetzeinrichtung vorgesehen ist, um die Gray-codierten Signale in herkömmliche binärcodierte Signale umzuwandeln.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 für Anwendungsfälle,
wo das Band nicht in einer festen Bewegungsebene gehalten
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen paarweise vorgesehen sind und über den Querschnitt des Bandes angeordnet sind zur Bestimmung der entsprechenden Hauptfläche und
daß Digitalausgangssignale durch die entsprechenden Fotodetektoreinrichtungen zu einem Digitalcomputer zugeführt werden, dem arithmetische und logische Schaltungen zugeordnet
sind, zur Umwandlung der entsprechenden Fotodetektorausgangssignale in Digitalsignale, die numerisch die augenblickliche Dicke des Bandes an der LQuerschnittstelle wiedergeben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die augenblickliche Dike des Bandes an einer Vielzahl von Stellen längs über den Querschnitt gemessen wird durch entsprechende

paarweise Anordnung der Einrichtungen und daß die Lichtquelle

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einen Laser umfaßt mit zugeordneten Strahlenzerlegungsprismen, so daß alle Einrichtungen Lichtflecken auf die entsprechende Hauptfläche des Bandes projizieren.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Fällen, wo der Winkel(Θ) zwischen dem einfallenden Licht von der Lichtquelle,die einen Lichtfleck auf der Fläche des Bandes ausbildet und dem reflektierten Licht, das von der Bildausbildungseinrichtung eingefangen wird, nicht 90° ist, dann die Ebene auf dem das Bild des Lichtflecks ausgebildet wird, um einen zweckmäßigen Y/inkel (ß ) in bezug auf die normale zur optischen Achse des Aufnahme- und zylindrischen Linsensystems der Biiausbildungseinrichtung geneigt ist, um den Defokussierungseffekt zu kompensieren, der normalerweise auf dem Bild erzeugt werden würde durch die Veränderung in dem Objekt*zu-Bild-Abstand in dem Bild ausbildenden Linsensystem, wenn der Fleck sich entsprechend einer Lageveränderung auf der Bandfläche bewegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9 bei dem η die Anzahl der Querschnittstellen auf dem Band ist, wo die augenblickliche Dicke gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexionsvermögen des der ^Stelle zugeordneten Strahl zerlegenden Prisma, das um eine Zahl 3 von der Lichtquelle weg ist, etwa gemäß folgender Formel ist:

Reflexionsvermögen des j-ten Prisma =

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel θ etwa 45° ist und daß der Neigungswinkel

der Bildebene etwa gemäß dem folgenden Ausdruck ist:

tan = M,

wobei M der Grad der Vergrößerung des bildausbildenden Linsensysteras ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle einen Lichtzerhacker umfaßt zur Erzeugung von pulsierenden Komponenten zu dem projizierten Lichtfleck.

18. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

die Digitalcomputereinrichtung die Signale vergleicht, die die augenblickliche Dicke des Bandes an den Querschnittsstellen mit vorbestimmten Minimal- und Maximalgrenzen wiedergeben und ein Betätigungssignal erzeugt für den Fall, daß der gemessene Dickenwert aus den Grenzen herausfällt.

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