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Vorrichtung zur Erkennung von auf einer Materialbahn angebrachten
Marken Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von auf einer Materialbahn
angebrachten Marken mittels einer fotoelektrischen Abtasteinrichtung, an der die
Materialbahn vorbeibewegt wird.
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Bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Art finden Verwendung
bei Geräten zum Schneiden von Bildbändern, die von fotografischen Rollenkopiermaschinen
und Entwicklungseinrichtungen kommen und auf deren Rückseite in räumlicher Zuordnung
zu den die einzelnen Bildfelder trennenden Bildstegen abtastbare Marken vorgesehen
sind. Derartige Marken werden häufig durch rotierende Graphiträder aufgebracht,
die entweder fotoelektrisch oder aufgrund des geringeren elektrischen Widerstandes
des Graphitstriches automatisch abgetastet werden und die zum Steuern des Schneidvorganges
dienen. Hierbei besteht die Schwierigkeit, daß derartige Graphitmarkierungen im
Zuge der
Behandlung der Bänder nach dem Kopiervorgang häufig unterschiedlich
stark verwischt werden und auch in ihrer Lage in bezug auf den seitlichen Rand des
Bandes nicht sehr genau sind. Häufig reichen auch in den Bereich der Marken auch
sonstige Aufzeichnungen, wie aufgestempelte Auftragsnummern oder Korrekturwerte
herein.
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Dies kann z. B. bei fotoelektrischer Abtastung Fehlauslösungen zur
Folge haben.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß auch Marken in wechselndem Abstand vom Bildrand, deren Schwärzung
unterschiedlich stark sein kann, von anderen, schmalen Aufzeichnungen geringer Schwärzung
deutlich unterschieden werden.
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Gemäß der Erfindung sind bei einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art in dem Bereich der Führungseinrichtung für die Materialbahn, in dem die Marken
sich bewegen, mehrere gleichartige Abtastelemente nebeneinander angeordnet, deren
Breite kleiner ist als die Breite der Marken und die Abtastelemente sind an eine
gemeinsame Auswerteeinrichtung angeschlossen, die beim Ansprechen eines der Elemente
ein Markensignal abgibt.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Abtastelemente höchstens
halb so breit wie die Marken und jedes Abtastelement enthält eine Verstärkungseinrichtung,
die das Ausgangssignal für alle gleich helle Bereiche der Bahn abtastenden Elemente
auf gleicher vorbestimmter Höhe hält.
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Die parallele Anordnung mehrerer Abtastelemente, die jeweils schmäler
sind als die zu ermittelnde Marke, führt dazu, daß wenigstens ein Abtastelement
über seine volle Breite einen geschwärzten Bereich der Marke erfaßt. Dies bedeutet
einen erheblich größeren Signal-Rauschpegel-Abstand, als wenn die Abtasteinrichtung
nebeneinander geschwärzte und ungeschwärzte Bereiche erfaßt. Es wird deshalb eine
entsprechend höhere Erkennungssicherheit erzielt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels,
das im folgenden anhand von Figuren eingehend erläutert ist. Es zeigen Fig. 1 die
Anordnung der Marken auf der Materialbahn, Fig. 2 die Anordnung der Abtastelemente,
Fig. 3 die Anordnung der Fotoempfänger im Verhältnis zur Größe der Marken und deren
Lage und
Fig. 4 eine Schaltung für die fotoelektrische Abtasteinrichtung
zur Erfassung der Marken gemäß Fig. 1.
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In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Bildbandes 1 gezeigt, auf dessen
Rückseite in räumlicher Zuordnung zu den Bildstegen auf der Vorderseite abtastbare
Marken 2 angeordnet sind. Die Marke 2, die z. B. durch ein rotierendes, mit seinem
Umfang auf die Ebene des Papierbandes absenkbares Graphiträdchen hergestellt sein
kann, hat im wesentlichen rechteckige Form. Die Breite der Marken senkrecht zur
Vorschubrichtung des Bandes ist mit a bezeichnet, die Länge in Laufrichtung mit
b. Aufgrund von Unterschieden in der Einstellung der Kopiergeräte, auf denen während
oder nach dem Kopiervorgang die Graphitmarke aufgebracht wird, kann nun die Lage
der Markierung zu dem seitlichen Rand des Papierbandes 2 sehr stark, um ein Vielfaches
der Markenbreite a, schwanken. Außerdem sind auf die Rückseite des Bandes 1 Kennzeichen
3 aufgedruckt, z. B. die Auftragsnummer des vorliegenden Bildauftrags oder Korrekturwerte,
d. h. Angaben über die Belichtungswerte beim Kopiervorgang für die betreffende Vorlage.
Die Kennzeichen 3 reichen mit ihren dünnen, schwächer als die Graphitmarke 2 geschwärzten
Linien auch in den Bereich 1a hinein, der in der Figur von
gestrichelten
Linien begrenzt ist und innerhalb dessen die Marke 2 seitlich variieren kann.
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Im Zuge der Führung für das Papierband ist nun längs einer Linie senkrecht
zur Bewegungsrichtung des,Bildstreifens 1 eine Reihe von fotoelektrischen Abtastelementen
angeordnet. In Fig. 2 ist ein derartiges Element im Längsschnitt gezeigt. In dem
Gehäuse 5 unter dem Bildband 2 sitzt mit Längsachse in Laufrichtung des Bandes eine
röhrenförmige Linsenlampe 6, bei der der Verschluß des durchsichtigen Röhrchens
als Linse ausgebildet ist. Derartige Linsenlampen sind mit Durchmessern bis zu knapp
über 2 mm noch erhältlich. In Richtung senkrecht zu der Vorschubrichtung des Bandes
ist nebeneinander nun eine große Zahl von derartigen Lampen aneinandergesetzt. Allerdings
ist durch Zwischenblenden dafür gesorgt, daß das Licht einer Lampe 6 jeweils nur
die schräg vor ihm liegende Öffnung 5a des Gehäuses erreichen kann. Über diese Öffnung
5a läuft nun das Papierband hinweg, wobei die Lampe 6 mit ihrer Wendel 6a durch
einen Konkavspiegel 7 in die Öffnung abgebildet wird. Der elliptisch gekrümmte Spiegel
7 ist dabei so ausgebildet, daß in dem einen Brennpunkt der Ellipse die Wendel der
Linsenlampe 6 sitzt, während der andere Brennpunkt der Ellipse auf der abzutastenden
Unterseite des Bandes 2 liegt. Unmittelbar unter
dem Punkt, an dem
der Lichtstrahl auf den Schichtträger auftrifft, fällt ungerichtetes Streulicht
durch ein Rohr 8 senkrecht nach unten zu einem Fotoempfänger 9.
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Durch das Auftreffen des Beleuchtungsstrahles von dem Lampenwendel
6a unter einem Winkel derart, daß das spiegelnd reflektierte Licht nicht in das
Rohr 8 gelangt, erhält man für das auf den Fotoempfänger 9 fallende Licht einen
maximalen Unterschied zwischen nicht geschwärztem Material und Bereichen mit einer
Graphitmarke. Insbesondere bei stärker geleimtem Material, bei kunststoffbeschichtetem
Papier oder bei auf der Schichtseite aufbelichteten Marken wird durch die starke
Reflexion sowohl in den geschwärzten als auch in den ungeschwärzten Bereichen der
Abstand Signal-Rauschpegel bei Auswertung des spiegelnd reflektierten Lichtes wesentlich
ungünstiger als bei Auswertung des Streulichtes. Die Öffnung 5a im Gehäuse kann
zur Verhinderung des Eindringens von Staub durch eine Glasplatte 10 verschlossen
sein. Zur einfacheren Herstellung des Reflektors 7 kann dieser nur angenähert in
Richtung seiner Krümmung einer Ellipse entsprechen. Es genügt, die Krümmung dieses
Reflektors entsprechend dem großen Krümmungskreis der Ellipse auszubilden.
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In Fig. 3 ist schematisch angegeben, welche Helligkeitswerte von den
einzelnen Meßelementen ermittelt werden.
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Die im wesentlichen durchlaufende Gerade 11 zeigt den Wert an, auf
dem mittels der Lampenhelligkeit die Ausgangsströme der einzelnen fotoelektrischen
Elemente bei ungeschwärztem Material gehalten werden. In dem Bereich 11a ist zu
ersehen, daß bei einer guten Graphitmarke die gemessene Helligkeit und damit der
abgegebene Strom auf etwa den halben Wert absinkt. Die Breite 11a der Graphitmarkierung
entsprechend der Größe a in Fig. 1 ist so abgestimmt, daß sie wenigstens über zwei
Abtastelemente hinwegreicht. Auf diese Weise wird wenigstens ein Abtastelement über
seine ganze Fläche einen Bereich der Marke mit abweichendem Absorptionsvermögen
erfassen. Der mit 12 bezeichnete, gestrichelte Kurvenzug für die Meßwerte der Abtastelemente
ergibt sich, wenn sich über eine größere Breite des Bandes 2 eine Markierung erstreckt,
deren Schwärzung weniger stark ist als die der Marke 2, z. B. eine Auftragsnummer
3 oder wenn die Abmessung dieser Marke kleiner ist als die Abmessung b der Marke
2 in Laufrichtung des Bandes. Daneben sind noch Kurvenzüge 13 gezeichnet, die zwar
für Stellen einer sehr hohen Absorptionsfähigkeit gelten, jedoch aufgrund der geringen
Breite dieser Störung nicht zur Abgabe eines Markensignals ausreichen, weil sich
in den durch das
Rohr 8 begrenzten Abtastbereichen die stark absorbierenden
Flächen 13 un ungeschwärzte Bereiche und deren Licht mischen.
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Eine Schaltung zur Auswertung der Signale 11, 12, 13 in der Weise,
daß nur das Signal 11a zur Abgabe eines Markensignals führt, ist in Fig. 4 angegeben.
Das Fotoelement 9 ist zusammen mit den Fotoelementen der übrigen Abtasteinheiten
parallel über einen Widerstand 14 an eine Spannungsquelle angeschlossen und liegt
andererseits über zwei Dioden 15, 16 an Masse. Der Ausgang des Fotoelementes 9 steuert
einen als Impedanzwandler wirkenden Transistor, im speziellen Fall einen Darlington-Transistor
17, der von einem Widerstand 18 gegengekoppelt ist. Die Ausgangsspannung des Transistors
wird einmal einer Auswerteeinrichtung, einer sogenannten Oder-Schaltung zugeführt.
Hierbei liegt das Ausgangssignal des Transistors 17 über eine Diode 19 an der Basis
eines Transistors 20 und gleichzeitig über einen Widerstand 21 in Reihe zu einem
weiteren Widerstand 29 an dem Emitter des Transistors 20. Zwischen den Widerständen
21 und 29 liegt ein Abgriff für einen Kondensator 30 großer Kapazität, der andererseits
z. B. an Masse liegt. Der Kollektor des Transistors 20 liegt über einen Arbeitswiderstand
31 an Masse und ist direkt an dem einen Eingang eines als Vergleicher
arbeitenden,
durch einen Widerstand 32 rückgekoppelten operativen Verstärkers 33 angeschlossen.
Dessen zweiter Eingang ist mit dem Schleifer eines als Spannungsteiler geschalteten
Potentiometers 34 verbunden, welches die Vergleichsspannung liefert.
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An dem Ausgang des Transistors 17 liegt ferner eine Verstärkungseinrichtung
22, die das Ausgangssignal des Fotoelementes 9 über eine Verzögerungseinrichtung
auf einem konstanten Wert hält. Über eine Zenerdiode 23 wird eine für alle Abtastelemente
gleiche Vergleichsspannung geliefert, die an dem Emitter eines ersten Verstärkungstransistors
24 liegt. An dessen Basis liegt über einen Widerstand 25 der Ausgang des Transistors
17. Zwischen Basis und Kollektor des Transistors 24 liegt ein Kondensator 26, der
eine Verzögerungsfunktion übernimmt. An dem Kollektor des Transistors 24 liegt die
Basis eines zweiten Verstärkungstransistors 27, in dessen Emitter-Kollektor-Strecke
über einen Widerstand 28 die Lampe 6 liegt.
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Für jedes der Meßelemente ist nun eine Schaltungsanordnung der beschriebenen
Art vorhanden, die einerseits an der gemeinsamen Spannungsquelle für die Fotoelemente
9 liegen, über die Zenerdiode 23 die Vergleichs spannung für die ersten
Verstärkungstransistoren
24 erhalten und schließlich an der gemeinsamen Auswerteeinrichtung der Oder-Schaltung
mit dem Transistor 20 angeschlossen sind. Hierzu liegen die Widerstände 21 ebenso
wie die Dioden 19 zueinander parallel.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist nun folgende:
Wird ein Papierband gemäß Fig. 1 mit seiner nicht beschichteten Rückseite über die
Abtasteinrichtung gemäß Fig. 3 gezogen, so geben die Fotoempfänger 9 Spannungen
ab, die von dem auf sie auftreffenden Licht abhängen.
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Dies hängt erstens von der Helligkeit der Lampen 6 und zweitens von
dem reflektierten Streuungslichtanteil an der ausgemessenen Fläche ab. Durch die
von der Zenerdiode 23 gelieferte gemeinsame Vergleichsspannung wird nun die Spannung
für alle Lampen 6 so geregelt, daß alle Fotoelemente 9 hinter ihrem Impedanzwandler
17 eine Spannung abgeben, die auf der Geraden 11 in Fig. 3 liegt.
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Die Änderung der Spannung für die Lampen 6 erfolgt jedoch mit einer
gewissen Verzögerung, deren Dauer durch die Kapazität des Kondensators 26 bestimmt
ist. Nach der Regelung der Lampenhelligkeit liegen an den Dioden 19 lauter
im
wesentlichen gleiche Spannungen. Diese Spannung liegt auch an der Basis des Transistors
20. Die Spannung an dessen Emitter ist bestimmt durch den zeitlichen, durch den
Kondensator 30 gemittelten Durchschnittswert der Signale an den Widerständen 21,
d. h. durch das durchschnittliche Reflexionsvermögen des Materialbandes. Bei ungeschwärzter
Materialbahn bleibt deshalb der Transistor 20 gesperrt.
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Läuft nun eine Markierung gemäß den Korrekturwerten 3 in Fig. 1 über
die Abtasteinrichtung, so wird bis zum Nachregeln der Lampenspannungen von den Fotoelementen
einer größeren Anzahl von Abtastelementen ein Stromwert etwa entsprechend der Linie
12 in Fig. 3 abgegeben. Die Diode 19, an der das höchste Signal liegt, bleibt leitend,
die anderen sperren. Der Transistor 20 gibt an seinem Kollektor deshalb ein Signal
an die Vergleichseinrichtung 33 weiter, das zwar das größte gemessene ist, aber
aufgrund der Einstellung des Widerstandes 34 nicht zur Abgabe eines Markensignals
am Ausgang von 33 ausreicht. Kommt nun Jedoch die Marke 2 z. B. so über die Abtasteinrichtung,
daß das mit 9 bezeichnete Fotoelement vollständig im Bereich der Schwärzung liegt,
so fällt der Strom des Fotoelementes 9 und damit die Spannung am Ausgang des Impedanzwandlers
17 ab auf einen
Wert, der zum Ansprechen der Vergleichseinrichtung
33 führt. Ein Markensignal wird damit abgegeben. Der Kondensator 26 ist Jedoch so
groß dimensioniert, daß er eine Nachregelung der Lampenhelligkeit in dem kurzen
Zeitraum, während dessen die Marke 2 den Lichtstrom auf das Fotoelement 9 beeinflußt,
verhindert.
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Die Verstärkungseinrichtung 22 ermöglicht es, den Bereich für die
Signalgrößen, innerhalb dessen der Transistor 20 ein Markensignal abgeben soll,
wesentlich größer zu machen, ohne befürchten zu müssen, daß aufgrund von Alterungserscheinungen
der elektrischen Bauelemente oder aufgrund einer allgemeinen Änderung der Reflexionsfähigkeit,
d. h.
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der Helligkeit der Fläche des Bandes 2, schon Markensignale abgegeben
werden, wenn eine Störung etwa gemäß den Linien 12 oder 13 in Fig. 3 an der Abtasteinrichtung
vorbeiläuft.
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Anstelle der in Fig. 4 ausgeführten Oder-Schaltung können auch andere
bekannte Gleich- oder Wechselstromschaltungen zur Bildung einer derartigen Funktion
vorgesehen sein.
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An die Vergleichseinrichtung 33 ist z. B. in bekannter Weise eine
automatische Schneideinrichtung angeschlossen, die den Bandtransport stoppt und
ein Messer in Bewegung setzt.
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Dann setzt der nächste Transportschritt ein bis zum Erkennen
der
nächsten Marke.
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Bei einigermaßen genauer Bandführung beim Aufbringen und Abtasten
der Marken reichen drei Abtastelemente zur hinreichend genauen Erfassung der Marken
aus.,