DE2115979C3

DE2115979C3 - Vorrichtung zur Messung der Intensität eines Lichtbündels an unterschiedlichen Stellen eines linienförmigen Bereiches mit einem Lichtleitstab

Info

Publication number: DE2115979C3
Application number: DE19712115979
Authority: DE
Inventors: Gernot 8034 Germering Pinior
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1971-04-01
Filing date: 1971-04-01
Publication date: 1978-08-03
Also published as: DE2115979A1; DE2115979B2

Description

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als wenn die Inhomogenitätsschwankungen nur Ober relativ große Strecken vorkommen.

Ist einmal die richtige Einstellung der Einzelblenden 16a bis 16/gefunden worden, so kann eine entsprechend ausgebildete feststehende Blende an deren Stelle gesetzt werden. Die verstellbaren Blenden können dann in einer weiteren Anordnung zur Justierung benutzt werden.

Die in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform arbeitet mit

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auf gegenüberliegenden Seiten des Stabes 11 ü Befestigungen 32 am Gehäuse 20 angebrach flexiblen Bändern 29, die mittels im Gehäuse angeord ter Stellschrauben 31 entlang einer mehr oder weni großen Fläche 30 zur Anlage an den Lichtleitstab gebracht werden können, um die Totalreflexion an Fläche 30 in definierter Weise zu stören oder unterbinden und dadurch den erwünschten Kompen tionseffekt zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Messung der Intensität eines Lichtbündels an unterschiedlichen, zu verschiedenen Zeiten von dem Lichtbündel beaufschlagten Stellen eines linienförmigen Bereiches mit einem sich entlang des linienförmigen Bereichs erstreckenden Lichtleitstab zur Aufnahme des von dem Bereich ausgehenden Lichts an in Längsrichtung unterschiedlichen Stellen seiner Oberfläche, mit an der Oberfläche des Lichtleitstabes vorgesehenen Einrichtungen zur Erzeugung von sich im Innern des Lichtleitstabes durch Totalreflexion fortpflanzenden Lichtkomponenten und mit fotoelektrischen Detektoreinrichtungen, an mindestens einer der Stirnsei- is ten des Lichtleitstabes, gekennzeichnet durch an der Oberfläche des Lichtleitstabes (U) oder in deren Nähe angeordnete und aus dem Innern des Lichtleitstabes (11) kommendes Licht durch Reflexion beeinflussende Mittel (12, 16, 17) zur Kompensation ortsabhängiger Störungen im AusgangssigK3i der fotoelektrischen Detektoreinrichtungen (13).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel in einem Abstand von dem kreiszylindrischen und mit einer mattierten Lichteintrittsseite (14) versehenen Lichtleitstab (11) eine dem Stab (U) zugewandte. Licht gerichtet reflektierende Fläche (12) aufweisen, deren wirksame Erstreckung senkrecht zur Stabachse der erforderlichen Kornpensation an dieser Stelle entspricht

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, du3 die Fläche (12) der Lichteintrittsseite (14) gegenüberliegt

4. Vorrichtung nach ^sprach 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächi die Oberfläche eines Planspiegels (12) ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Räche (12) eine konstante sich senkrecht zur Stabachse erstreckende Breite aufweist und durch eine die erforderliche effektive Breite verwirklichende Blende (16) an den verschiedenen Stellen ihrer sich in Richtung der Stabachse erstreckenden Länge mehr oder weniger abgedeckt ist «

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Blende (16) aus diskreten Einzelblenden (16a bis 16/jbesteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzelblende (16a bis \6i) so individuell einstellbar ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß }sde Einzelblende (16a bis i6i) mit einer von außen zugänglichen Schraubspindelanordnung (17) einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Breite der Fläche (12) geringer als der Durchmesser des Lichtleitstabes (11) ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Breite der Fläche (12) einen Wert zwischen dem Radius und dem Durchmesser des Lichtleitstabes (11) besitzt

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis to, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitstab (11) in den Stirnwänden (22, 23) eines zum Lichteintritt einen Schlitz (21) an seiner Oberseite aufweisenden Gehäuses (20) mit Abstand vom Boden desselben gehaltert ist und daß der Spiegel (12) und die Blende (16) am Boden (24) des Gehäuses (20) befestigt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitstab (11) in den Stirnwänden (22,23) jeweils nur an zwei schmalen Lagerstellen (28) gehaltert ist.

IX Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen (28) bezüglich der Stabachse einen Winkelabstaiid von "twa 90° haben und symmetrisch zur vertikalen Mittellängsebene des Lichtleitstabes (11) Gegen.

14. Vorrichtung zur Messung der Intensität eines Lichtbündels an unterschiedlichen, :zu verschiedenen Zeiten von dem Lichtbündel beaufschlagten Stellen eines linienförmigen Bereiches mit einem sich entlang des linienförmigen Bereichs erstreckenden Lichtleitstab zur Aufnahme des von dem Bereich ausgehenden Lichts an in Längsrichtung unterschiedlichen Stellen seiner Oberfläche, mit an der Oberfläche des Lichtleitstabes vorgesehenen Einrichtungen zur Erzeugung von sich im Innern des Lichtleitstabes durch Totalreflexion fortpflanzenden Lichtkomponenten und mit fotoelektrischen Detektoreinrichtungen an mindestens einer der Stirnseiten des üchüeiüitabes, gekennzeichnet durch an der Oberfläche des Lichtleitstabes (11) angeordnete und aus dem Innen? des Lichtleitstabes (II) kommendes Licht durch Absorption beeinflussende Mittel (19, 31,32) zur Kompensation ortsabhängiger Störungen im Ausgangssignal der fotoeicktrischen Detektoreinrichtungen. (13).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus mindestens einem sich in Längsrichtung des Lichtleitstabes (11) erstreckenden flexiblen Band (29) bestehen, welches an den verschiedenen Stellen des Lichtleitstabes (11) mit einer mehr oder weniger großen Fläche in einer die Totalreflexion an dieser Räche des Stabes beeinträchtigenden oder unterbindenden Weise an der Staboberfläche anliegt

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß an zwei gegenüberliegenden Seiten des Lichtleitstabes (U) flexible Bänder (29) vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet daß in Längsrichtung des Lichtleitstabes (H) Stellschrauben (31) im Gehäuse (20) angeordnet sind, mittels der die Bänder (29) in definierter Weise an die Staboberfläche andrückbar sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet daß die Befestigungsstellen (32) der Bänder (29) am Gehäuse (20) derart angeordnet sind, daß sich die Bänder (29) beim Eindrehen der Stellschrauben (31) stetig '.nehr und mehr an den Lichtleitstab (11) anschmiegen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet daß die Bänder (29) in Längsrichtung des Lichtleitstabes (H) in zahlreiche Abschnitte unterteilt sind, von denen jeder individuell einstellbar ist,

20. Verfahren zum Justieren einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet daß mittels der verstellbaren Einzelblenden (16a bis 16/} oder flexiblen Bändern (29) zunächst die erforderlichen Reflexionsbreiten an jeder Stelle festgestellt und dann die verstellba-

ren Glieder durch eine feststehende Blende bzw. einen Test aufgebrachten Belag ersetzt werden.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs t bzw. des Anspruchs 14 genannten Art.

Derartige Vorrichtungen werden bevorzugt bei Abtastvorrichtung«! verwendet, in denen ein scharf gebündelter Lichtstrahl, z. B. ein Laserstrahl eine Ebene abtastet, in der beispielsweise eine auf Fehler zu untersuchende durchlaufende Bahn geführt wird. Ein Teil des durch diese Ebene hindurch auf die Mantelfläehe des Lichtleitstabes gelangenden Lichtes pflanzt sich aufgrund von Totalreflexionen im Inneren des Lichtleitstabes fort und gelangt zu dem bzw. den stirnseitig vorgesehenen fotoelektrischen Empfängern, die ein lichtsiromabhängiges elektrisches Signal liefern. Dieses M elektrische Signal kann verwendet werden, um eine Fehleranzeige zu liefern, einen Alarm auszulösen oder eine Maschine abzuschalten (vgl. DE-AS 12 35 021 und DE-AS 12 11 421).

Es ist auch schon eine Lichtleitplatte bekannt (AT-PS 2 06 663), bei der durch die Anwendung von lichtreflektierenden Elementen innerhalb der Platte dafür gesorgt wird, daß möglichst viele der in die Platte eindringenden Lichtstrahlen zu dem an einem Ende angeordneten fotoelektrischen Wandler gelangen. Diese lichtreflektierenden Elemente entsprechen den Einrichtungen zur Erzeugung von sich im Inneren des Lichtleitstabes durch Totalreflexion fortpflanzenden Lichtkomponenten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 14.

Ein Problem bei derartigen Vorrichtungen besteht darin, daß das an verschiedenen Stellen des Lichtleitstabes bzw. der Lichtleitplatte auffallende Licht unterschiedliche Wege bis zum Empfänger zurücklegen muß, wobei Inhomogenitäten im Material des Lichtleitstabes sowie Oberflächenverformungen, Kratzer u. dgl. bewirken, daß an unterschiedlichen Stellen des Stabes auftreffende gleiche Lichtmengen im Empfänger unterschiedliche Signale hervorrufen.

Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der der bzw. die fotoelektrischen Empfänger an den Stirnseiten dec Lichtleitstabes im Falle des Auftreffens gleich starker Lichtstrahlen an unterschiedlichen Stellen der Länge des Stabes zu verschiedenen Zeiten weitgehend das gleiche Ausgangssignal liefern.

Zur lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14 genannten Maßnahmen vorgesehen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. I einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung,

F i g. 2 eine Stirnansicht in etwas verkleinertem Maßstab,

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht und

F i g. 4 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform. _b5

Nach der Zeichnung ist in den Stirnwänden 22, 23 eines Gehäuses 20 :in Lichtleitstab 11 mit kreisförmigem Querschnitt und ebenen Stirnflächen gelagert.

wobei die Enden des Stabes aus dem Gehäuse 20 herausragen. Die Lagerung erfolgt nur an zwei möglichst wenig ausgedehnten Stellen 28, um die Totalreflexion möglichst wenig zu behindern.

Entlang eines parallel zu einer Erzeugenden verlaufenden Bereiches 14 ist der geradlinige Lichtleitstab mattiert Die Mattierung kann durch Anschleifen oder Ätzen erzeugt sein. Oberhalb des mattierten Bereiches 14 weist das Gehäuse einen Schlitz 21 auf.

Um das Gehäuse allseits abgeschlossen halten zu können und somit das Eindringen von Staub zu verhindern, ist das Gehäuse oben vorzugsweise durch eine durchsichtige Platte 25 abgeschlossen, die außerhalb des Bereiches des Schlitzes 21 durch eine Blende 26 für Licht undurchlässig gemacht ist

Parallel zum Stab 11 erstreckt sich am Boden 24 des Gehäuses 20 ein länglicher Planspiegel 12, der im Abstand von dem Lichtleitstab 11 angeordnet ist

Zwischen dem Lichtleitstab Il und dem Spiegel 12 erstreckt sich teilweise eine Blende 16, die durch eine Schraubspindelanordnung 17 derart verstellbar ist daß sie sich entweder in den Spait zwischen dem Lichtleitstab 11 und dem Spiegel 12 riinein oder aus diesem heraus schiebt und so den Spiegel 12 mehr oder weniger abdeckt

An der in F i g. 3 rechten Stirnseite des Lichtleitstabes ist u.-fter Zwischenschaltung eines Filters 19 ein fotoelektrischer Empfänger 13 in einem Gehäuse 36 befestigt Der Zweck des Filters 19 ist der nur definierte Wellenlängen zum Empfänger 13 durchzulassen, wodurch Störlicht weitgehend ausgeschaltet werden kann. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Stabes 11 ist ein Planspiegel 18 befestigt der den zum Empfänger 13 gelangenden Lichtstrom verstärkt

In der Zeichnung ist außerdem ein scharf gebündelter Laserstrahl 15 dargesteüt, welcher den mattierten Bereich 14 im Sinne des Doppelpfeiles in Fig.3 periodisch abtastet Das Licht wird an dem mattierten Bereich 14 gestreut, wodurch aufgrund von Totalreflexion an den Wänden des Lichtleitstabes 11 ein Teil des Lichtes zu dem fotoelektrischen Empfänger 13 gelenkt wird.

Nach Fig.3 ist die Blende 16 in verschiedene individuell einstellbare Einzelblenden 16a bis 16/ unterteilt Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Gemäß F i g. 1 verläßt jeweils ein Teil des in den Lichtleitstab U eingedrungenen Laserstrahles 15 den Lichtleitstab und gelangt in dessen Umgebung. Im Bereich des Spiegels 12 wird das aus dem Stab 11 austretende Licht jedoch zurückgeworfen und tritt erneut in den Stab ein. Je nach den Ein- und Austrittswinkeln kann dieses zurückgeworfene Licht wenigstens teilweise zum Empfänger 13 gelangen. In Abhängigkeit von der Einschubtiefe der Blende 16 bzw. der Einzelblenden 16a bis 16/ wird ein mehr oder weniger großer 1 eil des ausgetretenen Lichtes in den Lichtleitstab 11 zurückgeworfen.

Tritt nun an irgendeiner Stelle, entlang des Lichtleitstabes 11 ein Lirhtverlust durch eine Inhomogenität oder einen Oberflächenfehler auf, so kann dieser durch Herausziehen der Blende 16 um ein definiertes Stück voll kompensiert werden.

Die Unterteilung der Blende 16 in Einzelblenden 16a bis 16/ kann in Abhängigkeit von dem für den Lichtleitstab 11 vf'wendeten Material vorgenommen werden. Ändern sich die Inhomogenitäten auf kurzen Strecken stark, so sind mehr Einzelblenden vorzusehen.