DE2130829A1

DE2130829A1 - Photoelectric tracking device

Info

Publication number: DE2130829A1
Application number: DE19712130829
Authority: DE
Inventors: Tadashi Hattori; Yoshimasa Kidowaki; Nobushige Koyano
Original assignee: PREC CUTTING MACHINE CO; Iwatani Corp
Current assignee: PREC CUTTING MACHINE CO; Iwatani Corp
Priority date: 1971-03-25
Filing date: 1971-06-22
Publication date: 1972-10-05

Description

Fotoelektrische NachfUhrvorrichtung. Photoelectric tracking device.

Die Erfindung bezieht sich auf eine fotoelektrische Nachfuhrvorrichtung zum Nachfahren von Linien und Bereichs-Kanten , insbesondere zur Verwendung beim Schweissen, Brennschneiden u.dgl. The invention relates to a photoelectric tracking device for tracing lines and area edges, especially for use with Welding, flame cutting and the like.

Die Erfindung befasst sich des Näheren mit einer Nachfuhrvorrichtung des fotoelektrischen Systems, bei der die Abtasteinrichtung sowohl zum Nachfahren von Linien als auch zum Nachfahren von Bereichskanten verwendbar ist, wobei zwischen den beiden Arten des Nachfahrens fallweise ohne weiteres hin- und hergeschaltet werden kann. The invention is more specifically concerned with a tracking device of the photoelectric system, in which the scanning device is used both for tracing of lines as well as for tracing area edges can be used, with between The two types of follow-up can be switched back and forth without further ado can be.

In einer bekannten Nachfu~hrvorrichtung muss bei jedem Wechsel vom Nachfahren einer Linie zum Nachfahren einer Bereichskante oder umgekehrt das fotoelektrische Element verstellt werden, was das einwandfreie Arbeiten der Vorrichtung beeinträchtigt. Zum wenigsten erfordert es zeitraubende Verstellarbeiten. Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Wechsel Linie-Kante zu vereinfachen und die Fähigkeit zum NachfUhren über eine lange Zeit aufrechtzuerhalten. Um dies zu erreichen, umfasst die Vorrichtung ein fotoelektrisches Abtastelement, das aus einem Paar von fotoelektrischen Elementen besteht, die zusammen mit anderen Widerstandselementen die Arme einer Wheatstone-BrUcke bilden. Wenn die Vorrichtung zum Nachfahren einer Linie dient, sind die fotoelektrischen Elemente in verschiedene Zweige der Brücke eingeschaltet; für das Nachfahren von Bereichskanten hingegen sind die fotoelektrischen Elemente entweder in Reihe oder parallel in denselben Zweig der Brücke eingeschaltet. In a known tracking device, each time there is a change from Following a line to follow an area edge or vice versa the photoelectric Element are adjusted, which affects the proper functioning of the device. At least it requires time-consuming adjustment work. The purpose of the present Invention consists in simplifying the change line-edge and the ability to keep track of for a long time. To achieve this includes the device comprises a photoelectric scanning element selected from a pair of photoelectric Elements that, together with other resistance elements, form the arms of a Form Wheatstone Bridge. If the device is used to follow a line, are the photoelectric Elements in different branches of the bridge switched on; for tracing area edges, on the other hand, are the photoelectric Elements connected either in series or in parallel in the same branch of the bridge.

Die Erfindung wird nunmehr an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention will now be based on an exemplary embodiment Drawing explained in more detail.

Fig. 1 ist ein elektrisches Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, bei der wahlweise vom Nachfahren einer Linie auf das Nachfahren einer Bereichskante umgeschaltet werden kann; Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 enthaltene Brückenschaltung für das Nachfahren einer Linie; Fig. 3 ist eine weitere in Fig. 1 enthaltene BrUkkenschaltung für das Nachfahren einer Bereichskante; Fig: 4 ist das elektrische Schaltbild einer anderen Ausführuflgsform der Erfindung; Fig. 5 ist eine in Fig. 4 enthaltene Brückenschaltung für das Nachfahren einer Bereichskante; Fig. 6, 7 und 8 sind Ansichten von fotoelektrischen Elementen der Ausführungsformen der Erfindung; Fig. 9A, 9B und 9C zeigen verschiedene Phasen der Betriebsweise der fotoelektrischen Elemente, wenn sie zum Nachfahren einer Linie dienen; Fig. llA, 11B und 11C zeigen verschiedene Phasen der Betriebsweise der fotoelektrischen Elemente, wenn sie zum Nachfahren einer Bereichskante dienen; Fig. loA, loB und loC zeigen verschiedene Formen von Ausgangs-Steuersignalen, die jeweils den Betriebsstellungen (A), (B) und (C) der fotoelektrischen Elemente der Fig. 9 und 11 entsprechen. FIG. 1 is an electrical schematic of an embodiment of FIG Invention, in which optionally from following a line to following a Area edge can be switched; FIG. 2 shows the bridge circuit contained in FIG for following a line; FIG. 3 is another bridge circuit included in FIG. 1 for tracing an area edge; Fig: 4 is the electrical diagram of a another embodiment of the invention; FIG. 5 is a bridge circuit included in FIG. 4 for tracing an area edge; Figs. 6, 7 and 8 are views of photoelectric Elements of embodiments of the invention; Figures 9A, 9B and 9C show different ones Phases of the operation of the photoelectric elements when they are to be traced serve a line; FIGS. 11A, 11B and 11C show various phases of operation the photoelectric elements when they are used to trace an area edge; FIGS. LoA, loB and loC show various forms of output control signals which the operating positions (A), (B) and (C) of the photoelectric elements of the Figures 9 and 11 correspond.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Abtastbrücke 3 erhält über einen Transformator 2 Wechselspannung aus einer Quelle 1. Das Steuersignal der Abtastbrücke 3 treibt über einen veränderlichen Widerstand 4, einen Koppelkondensator 5 und einen Servoverstärker 6 einen Servomotor 7 an. Der Servomotor 7 steuert die Stellung des Abtastkopfes 8 in Abhängigkeit von dem Steuersignal. In Fig. 1 is a block diagram of a first embodiment of the Invention shown. The sensing bridge 3 receives alternating voltage via a transformer 2 from a source 1. The control signal of the sensing bridge 3 drives over a variable Resistor 4, a coupling capacitor 5 and a servo amplifier 6, a servo motor 7 at. The servomotor 7 controls the position of the scanning head 8 in Depending on the control signal.

Fig. 2 zeigt die wheatstonsche Brückenanordnung, die in der Abtasteinrichtung zum Nachfahren von Linien verwendet wird. Die Abtastbrücke 3 umfasst zwei veränderliche Widerstände 11,12, die in einem ersten Zweig 9 bzw. Fig. 2 shows the Wheatstone bridge arrangement used in the scanner is used to trace lines. The sensing bridge 3 comprises two variable ones Resistors 11, 12, which are in a first branch 9 or

einem zweiten Zweig lo der Brücke angeordnet sind, sowie ein Paar fotoelektrische Elemente 15,16, die in einem dritten Zweig 13 bzw. einem vierten Zweig 14 der Brücke angeordnet sind. Die fotoelektrischen Elemente bilden einen Teil des Abtastkopfes 8.a second branch lo of the bridge are arranged, as well as a pair Photoelectric elements 15,16, which in a third branch 13 and a fourth Branch 14 of the bridge are arranged. The photoelectric elements form one Part of the scanning head 8.

Wenn ein Paar von wirkungsgekoppelten Schaltern 17,18 in der in Fig. 1 dargestellten Abtastbrücke von ihren in ausgezogenen Linien dargestellten Kontaktstellen in die durch die unterbrochenen Linien dargestellten Kontaktstellen umgeschaltet wird , wird die Brückenschaltung der Fig. 2 in die der Fig. 3 umgewandelt. In Fig. 3 ist das fotoelektrische Element 16 in den dritten Zweig 13 der Brücke eingeschaltet und liegt mit dem fotoelektrischen Element 15 in Reihe. Weiterhin wird ein veränderlicher Widerstand 19 in den Arm 14 der Brücke eingeschaltet und dient zum Ausbalancieren der fotoelektrischen Elemente 15 und 16. In dieser Konfiguration dient die Abtastbrücke 3 als Abtasteinrichtung zum Nachfahren von Bereichskanten. If a pair of function-coupled switches 17, 18 in the in Fig. 1 scanning bridge shown from its contact points shown in solid lines switched to the contact points shown by the broken lines the bridge circuit of FIG. 2 is converted into that of FIG. 3. In Fig. 3, the photoelectric element 16 is switched into the third branch 13 of the bridge and is in series with the photoelectric element 15. Furthermore becomes a changeable one Resistor 19 switched on in arm 14 of the bridge and is used for balancing of the photoelectric elements 15 and 16. In this configuration, the scanning bridge serves 3 as a scanning device for tracing area edges.

Wenn die Brücke zum Nachfahren von Bereichskanten dient, können die fotoelektrischen Elemente, wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt, in Reihe geschaltet sein. In einer anderen Ausfhrungsrorm sind sie jedoch parallel geschaltet, wie es in Fig. 4 und 5 dargestellt ist. If the bridge is used to follow area edges, the photoelectric elements, as shown in Figs. 1 and 3, connected in series be. In another embodiment, however, they are connected in parallel, like that is shown in Figs.

In den Fig. 1 und 4 ist die fotoelektrische Vorrichtung in Rechteckform dargestellt und umfasst zwei fotoelektrische Elemente 15,16, die jeweils Dreieckform aufweisen. Es können jedoch auch fotoelektrische Elemente anderer Konfiguration oder Gestalt kombiniert werden. Fig. In Figs. 1 and 4, the photoelectric device is in a rectangular shape shown and comprises two photoelectric elements 15,16, each triangular in shape exhibit. However, photoelectric elements of other configurations can also be used or shape can be combined. Fig.

6 zeigt zwei dreieckige Elemente mit lichtunempfindlichen Bereichen (schraffiert) 20,21, die in die lichtempfindlichen Bereiche eingebettet sind. Als weitere Beispiele zeigen die Fig. 7 zwei Trapeze 15asa und die Fig. 8 zwei Rechtecke 15b,16b.6 shows two triangular elements with light-insensitive areas (hatched) 20.21, which are in the photosensitive Areas embedded are. As further examples, FIG. 7 shows two trapezoids 15asa and FIG. 8 two rectangles 15b, 16b.

Wenn die Vorrichtung als Abtasteinrichtung zum Nachfahren einer Linie dient, tasten beide fotoelektrischen Elemente etwa eine schwarze, auf weisses Papier gezeichnete Linie 2) ab, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Wenn die gekoppelten fotoelektrischen Elemente über der schwarzen Linie wie in Fig. 9A zentriert sind, sind beide fotoelektrischen Elemente 15,16 im Gleichgewicht und ist das Ausgangs-Steuersignal der Abtastbrücke 3 null, wie aus Fig. lo zu ersehen ist. In diesem Fall wird der vorliegende, ausgerichtete Zustand aufrechterhalten. If the device is used as a scanning device for tracing a line serves, both photoelectric elements touch a black, on white paper drawn line 2), as shown in FIG. When the paired photoelectric elements are centered over the black line as in Fig. 9A, both photoelectric elements 15, 16 are in equilibrium and is the output control signal the sensing bridge 3 zero, as can be seen from Fig. Lo. In this case the Maintain the current, aligned state.

Wenn die gekoppelten fotoelektrischen Elemente nach links wie in Fig. 9B abweichen, kommen beide fotoelektrischen Elemente 15,16 aus dem Gleichgewicht, und es entsteht ein sinusförmiges Ausgangssignal ohne Phasenverschiebung, wie es in Fig. loB dargestellt ist. Das auf den Servomotor 7 gelangende Steuersignal verursacht eine Drehung des Motors in der Vorwärtsrichtung und lässt die beiden fotoelektrischen Elemente 15je6 in dem Abtastkopf 8 in die mittige, ausgerichtete Stellung zurückkehren. When the coupled photoelectric elements move to the left as in 9B deviate, both photoelectric elements 15, 16 come out of balance, and it creates a sinusoidal output signal with no phase shift, like that is shown in Fig. loB. The control signal reaching the servomotor 7 causes one rotation of the motor in the forward direction and leaves the two photoelectric Return elements 15je6 in the scanning head 8 to the central, aligned position.

Wenn die gekoppelten fotoelektrischen Elemente nach rechts wie in Fig. 9C ausweichen, wird ein gegenphasiges sinusförmiges Ausgangssignal für die Steuerung erzeugt, wie es-in Fig. lo dargestellt ist. Der Servomotor 7 dreht sich in der Rückwärtsrichtung, so dass der Abtastkopf 8 in seine Normalstellung zurückkehrt. When the coupled photoelectric elements move to the right as in Fig. 9C evade, an anti-phase sinusoidal output signal for the Control generated as it is shown in Fig. Lo. The servomotor 7 rotates in the reverse direction so that the scanning head 8 returns to its normal position.

Wenn die Vorrichtung als Abtasteinrichtung zum Nachfahren von Bereichskanten eingesetzt wird, fahren die gekoppelten fotoelektrischen Elemente einer Grenzlinie zwischen einem hellen Bereich 24 und einem dunklen Bereich 25 nach, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Wenn die gekoppelten fotoelektrischen Elemente über der Grenzlinie mittig zentriert sind, wie es aus Fig. 11A ersichtlich ist, sind das Ausgangssignal der gekoppelten fotoelektrischen Elemente und das Ausgangssignal des Steuerwiderstandes 19 im Gleichgewicht und das Ausgangssteuersignal null, wie aus Fig. loAersichtlich. Wenn die gekoppelten fotqelektrischen Elemente nach links abweichen (zur hellen Seite 24), wie es in Fig. 11B dargestellt ist, wird durch die Phasenverschiebung ein Ausgangs-Steuersignal nach Fig. loB erzeugt. Wenn die gekoppelten Fotoelemente nach rechts abweichen (zur dunklen Seite 25), wie in Fig, 11C dargestellt, ergibt sich ein gegenphasiges Ausgangs-Steuersignal, das aus Fig. loC ersichtlich ist. If the device is used as a scanning device for tracing area edges is used, the coupled photoelectric elements drive a boundary line between a light area 24 and a dark area 25, as shown in Fig. 11 is shown. When the coupled photoelectric elements are above the boundary line are centered, as can be seen from Fig. 11A, are the output signal the coupled photoelectric Elements and the output signal of the control resistor 19 in equilibrium and the output control signal zero, such as evident from FIG. When the coupled photovoltaic elements to the left differ (to the light side 24), as shown in Fig. 11B, is indicated by the phase shift generates an output control signal as shown in FIG. If the coupled photo elements deviate to the right (to the dark side 25), as in Fig, 11C, an output control signal in antiphase results, which is shown in FIG. loC can be seen.

Auf diese Weise wird die Stellung beider fotoelektrischen Elemente 15,16 stets in der richtigen Weise aufrechErhalten.In this way, the position of both photoelectric elements 15:16 always upkeep in the right way.

Wie bereits erwähnt, sind bei der hier offenbarten fotoelektrischen Nachführvorrichtung die beiden fotoelektrischen Elemente nicht nur zum Nachfahren einer Linie, sondern auch zum Nachfahren einer Bereichskante wirksam, so dass die Vorrichtung eine' wesentlich bessere Genauigkeit beim Nachfahren von Bereichskanten aufweist als die bisher bekannten Vorrichtungen. As already mentioned, are in the here disclosed photoelectric Tracking device not only for tracking the two photoelectric elements a line, but also effective for tracing an area edge, so that the Device a 'significantly better accuracy when tracing area edges has than the previously known devices.

Die Erfindung vereinfacht den Wechsel Linie-KantZ da die Mittellinie der gekoppelten fotoelektrischen Elemente beim Umschalten Linie-Kantesich nicht ändert. Auf diese Weise ist kein Versetzen zum Zurückstellen des fotoelektrischen Elements erforderlich. Demzufolge kann die Nachführvorrichtung ihre Fähigkeit zum exakten Nachfahren über eine lange Zeitdauer beibehalten. The invention simplifies the change between line and KantZ as the center line of the coupled photoelectric elements when switching between line and edge changes. In this way there is no offset to reset the photoelectric Elements required. As a result, the tracking device can reduce its ability to Maintain exact descendants over a long period of time.

Als fotoelektrische Elemente Kommen alle diejenigen in Frage, die geeignet sind, als Widerstandselemente in die Zweige einer Brückenschaltung eingefügt zu werden und die bei Belichtung ihren Widerstand ändern. All those are suitable as photoelectric elements are suitable, inserted as resistance elements in the branches of a bridge circuit and which change their resistance when exposed to light.

Claims

Claims.

W Photoelectric tracking device for following lines and Area constants, especially for use in welding, flame cutting, etc., characterized by the following features: a. It includes an electrical bridge circuit (3) with four branches and a first resistor (11 # in the first branch (9), one second resistor (12) in the second branch, a first photoelectric element (15) in the third branch (13) and a second photoelectric element (16) in one Fourth branch (14); b. there are switching means (17,18) provided, the second photoelectric Element (16) can switch from the fourth to the third branch and vice versa; c. it is a scanning head (8) is provided, the first and second photoelectric Contains element (15,16).

2. Tracking device according to claim 1, characterized in that the resistances (11,12) are variable.

3. Tracking device according to claim 1 or 2, characterized in that that a third resistor (19) is connected to the switching means (17, 18) in such a way that that the third resistor (19) is switched on in the fourth branch (14) when the switching means (17,18) the second photoelectric element (16) in the third Switch over branch (14).

4. Tracking device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the switching means (17,18) in a switching state the first and the second photoelectric element (15, 16) in series, in the other switching state connect in parallel.

5. Tracking device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that it comprises a servomotor (7) which drives the scanning head (8) into Depending on the changes in the output signal of the bridge (3) drives.

6. tracking device according to a # m of claims 1 to 53 characterized characterized in that the photoelectric elements (15,16) in the scanning head (8) Have triangular shape.

7. Tracking device according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the photoelectric elements (15a, 16a) in the scanning head (8) Have trapezoidal shape.

8. Tracking device according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the photoelectric elements (15b, 16b) in the scanning head (8) Have rectangular shape.

9. Tracking device according to one of claims 6 to 8, characterized characterized in that light-insensitive areas (20,21) in the scanning head (8) are provided.

lo. Procedure for following a line or

an area edge, characterized in that in an electrical Bridge circuit (j) with four branches and a pair of photoelectric elements (15,16) for tracing a line of one of the photoelectric elements (15) into one Branch and the other photoelectric element (16) switched to the other branch becomes, while for tracking a range constant, both photoelectric elements (15,16) are connected in a branch.