DE2145635C3 - Vorrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Vorlagen - Google Patents

Description

für Umrißlinien-Nachläufer von der Art, daß ein von <;iner Lichtquelle emittierter Lichtstrahl eine halbreflektierende Oberfläche und danach durch eine Strahlablenkungseinrichtung läuft, um i"m eine Umrißlinie abtasten zu lassen, wobei das von der die Umrißlinie tragende Unterlage zerstreute und reflektierte Licht entlang derselben Achse zu der halbreflektierenden Oberfläche zurückgeworfen wird und wobei das reflektierte Licht von der halbreflektierenden Oberfläche auf ein fotosensitives Element gerichtet wird. Hierbei ist ein erstes polarisierendes Filter, durch das der Strahl auf dem Weg zur Unterlage hindurchtritt, und ein zweites polarisierendes Filter, durch das das von der Unterlage zurückkehrende und von der halbreflektierenden Oberfläche reflektierte Licht hindurchtritt, vorgesehen (Offenlegungsschrift 1 961 851).

Auch bei diesem optischen Systerr sind halbreflektierende Flächen sowie optische Widerstände vorgesehen, die zu einer Einbuße an Licht führen, ao Die Erfahrung zeigt, daß halbdurchlässige Spiegel verantwortlich dafür sind, daß sich auf dem Lichtempfänger infolge großer Lichtverluste nur kleine Helligkeitsunterschiede ergeben.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe as zugrunde, eine Vorrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Vorlagen zu schaffen, durch die sich sowohl ein Abtastkopf mit großem Schwungmoment als auch aufwendige elektronische SchaltmitH in Verbindung mit feststehenden Speziallichtempfängern vermeiden lassen. Zugleich sollte eine hohe Lichtausbeute des von der abzutastenden Kontur reflektierten Lichtes ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird in einfacher Weise erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das optische Schwenksystem durch die Enden konzentrisch gebündelter Lichtleiter gebildete Abtastenden einschließt, und daß die anderen Enden der Lichtleiter in jeder Schwcnklage über eine Trennstelle mit den ihnen fest zugeordneten Lichtempfängern in Wirkverbindung stehen.

Die erfindungsgemäße Vr 'ichiung zeichnet sich durch eine außerordentlich geringe Schwungmasse aus, so daß man mit ki^tungsarnicn Stellantrieben arbeiten kann. Infolgedessen ergebe!, sich auch wesentlich einfachere Eingriffs bzw. i-instellmöglichkeiU'ii der Lichtempfänger bei de" hinstellung von Vo(^h-:!t- und Werkzeugkompensation.

Beim Gcg.nstand der Erfindung sind konzentrisch gebündelte Liihtleitei vorgesehen, deren Enden zu Abtastenden zusammengefaßt sind. Diese Abtastenden sind gleichsam die verlängerten Augen der Lichtempfänge 1 I >ie anderen Enden dei Lichtleiter sind Bestandteil einer Trennstelle, die in jeder Schwcnklage der Abtastenden stets eine korrekte Zu-Ordnung /wischen diesen und den I ifhtcinpfängern gestattet.

In der nachfolgenden Beschreibung werden Auslührungsbeispiele der Erfindung erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. Es teigl

Fig. 1 eine schemalische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispicls der Erfindung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 ein abgewandeltes Detail des Ausführungs-

beispiels nach Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Abwandlung der Ausführung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine weitere vorteilhafte Abwandlung der Ausführung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.

Mit einer schematisch in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung soll eine dunkle Linie 4 auf einer hellen Vorlage 3 fotoelektrisch abgetastet werden. Hierzu benötigt man zwei Lichtempfänger 7 a, 7 b. Die Erfindung eignet sich prinzipiell aber auch dazu, bei-, spielsweise eine Kante abzutasten, die einen Hellbereich 5 von einem schraffiert angedeuteten Dunkelbereich 6 trennt. Bei dieser Abtastung ist nur ein Lichtempfänger notwendig.

Die Lichtempfänger la, Tb sind über feste Leitungsverbindungen 8 an eine Auswertschaltung 9 angeschlossen, die ihrerseits in an sich bekannter, hier aber nicht interessierender Weise über angedeutete Leitungsanschlüsse nicht dargestellte Bearbeitungsmaschinen bzw. einen Stellmotor 10 steuert.

Um die Nachteile bisheriger fotoelektrischer Abtastsysteme mit schweren verschwenkbaren Abtastköpfen sowie Schleifringen zu vermeiden, ist ein optisches Schwenksystem 11 vorgesehen. Dieses entnält verschwenkbare Lichtleiter 14 α bzw. 15 a und feststehende Lichtleiter 14 b, 15 b, die den Lichtempfängern 7a, Tb fest zugeteilt sind, wie sich dieses der F i g. 1 entnehmen läßt.

Die verschwenkbaren Lichtleiter 14 a, 15 α sind von den feststehenden Lichtleitern 14 b, 15 b und damit von den Lichtempfängern 7 a, Tb mittels einer die feste Zuteilung bewahrenden Trennstelle 17 gelrennt und relativ zu ihnen verschwenkbar. Die Trennstelle 17 kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Gemäß F i g. 1 sind im einzelnen zusammengehörende Lichtleiter 14 a, 15 a, deren Abtastenden 28 a und 28 b ebenfalls entsprechend der Lichtempfänger 7 a. Tb zusammengefaßt sind, zu um eine Schwenkachse 100 verschwenkbaren und rechtwinklig dazu liegenden konzentrischen Kreis- und/ oder Kreisringflächen 18 a, 19 a gebündelt. Die in der Mitte liegende Kreisfläche 18a ist dabei lichtundurchlässig von der sie umgebenden Kreisringflache 19 α getrennt.

Diesen um die Schwenkachse 100 verschwenkbaren Flachen 18 a. 19 a liegen in der Trennstelle entsprechende, feststehende Kreis- und/oder Krei<ringflächen 18 b, 19 Λ planparallel gegenüber, von denen die feststelle? den Lichtleiter 14 b und 15 b zu den Lichtempfängern 7σ, Tb führen. Die Trennstel'.e 17 ist lichtdicht ausgebildet, so daß kein von außen eindringendes Falschlicht die Abtastung stören kann. Dabei sind die Kreisringfläche 18 6 und die sie umgebende Kreisringfliiehc 19 ft ebenfalls durch e^;ne lichtundurchlässige Schicht voneinander getrennt.

Die Abtastenden 28 a bzw. 28 h, die verschwenkbaren Lichtleiter 14 a und 15 a sowie ein Objektiv sind in einem Abtastkopf 21 zusammengefaßt, der mittels Lagern 25 und 26 verschwenkbar in einem Gehäuse 22 angeordnet ist. Der Abtastkopf 21 ist mit einem Zahnkranz 32 versehen, welcher über einen Zahnriemen 3J an ein Ritzel 30 angeschlossen ist, welches auf einer Stellwelle 24 des Stellmotors sitzt. Das untere Ende der Stellwelle 24 ist mittels eines Lagrrs 23 im Gehäuse 22 gelagert.

Fig. 1 laßt erkennen, daß der Abtastkopf 21 im Vergleich zu bisherigen Abtastköpfen außerordentlich leicht und damit ohne nennenswertes Schwungmoment ausgebildet werden kann. Der Bewegungs-

antrieb in beiden Richtungen kann an Stelle vom Stellmotor 10 auch von einer andnren Antriebsvorrichtung abgenommen werden, die besonders dem geringen Schwungmoment und der leichten Verschwenkbarkeit des Abtastkopfes 21 entgegenkommt.

Konstruktiv kann der feststehende Teil der Trennstelle 17 als Steckende 33 ausgebildet werden, das in den oberen Teil des Abtastkopfes 21 hineingesteckt wird, ohne dadurch seine leichte Verschwenkbarkeit zu beeinträchtigen.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Trennstelle 17α innerhalb eines Abtastkopfes 21. Gemäß F i >>. 2 sind im Steckende 33 Licntempfängct 70 α bzw. 70 b angeordnet, die den entsprechenden verschwenkbaren Kreis- und/oder Kreisringflächen 18 6, 19 b planparallel gegenüberliegen. Die Lichtempfänger 70 a, 70 b stehen wiederum über feste Leitungsverbindungen 8 nut der Auswertschaltung 9 in Verbindung. Sie sind ebenfalls durch lichtundurchlässige Schichten voneinander getrennt.

Sowohl die Ausführungsform nach Fi g. 1 als auch die abgeänderte Ausbildung nach Fig. 2 sind nicht auf die in F i g. 1 dargestellten verschwenkbaren Flächen 18 α und 19 α angewiesen. Diese können beispielsweise durch in Fig. 3 dargestellte Flächen 180 α bzw. 190 α in einer entsprechend ausgebildeten Trennstelle 17 b ersetzt werden. Die Fläche 180 α wird dabei in vorteilhafter Weise als Kreisfläche ausgebildet. Sie enthält die gebündelten Enden der beweglichen Lichtleiter 15 a. Sie wird un: die konzentrisch durch sie hirmurchgehende Schwenkachse 100 'k

Außerhalb der Fläche 180 α ist ein;- weitere Fläche 190 α angeordnet, die durch die Bündelung der entsprechenden Enden der beweglichen Lichtleiter 14 a entsteht. In Fig. 3 ist diese Fläche 190 a als Kreisfläche dargestellt. Sie kann jedoch auch jede beliebige andere sinnvolle Gestalt annehme-. Sie ist relativ zur Kreisfläche 180 α fest im Abtastkopf 21 angeordnet und verschwenkt zusammen mit der Fläche 180 a um die Verschwenkachse 100 in beiden Schwenkrichtungen, wie dieses durch einen Doppelpfeil angedeutet ist.

Eine weitere mögliche Ausbildung einer Trennstelle 17c ist in Fig. 4 angedeutet. Die entsprechenden Enden der verschwenkbaren Lichtleiter 14 α bzw. 15 α sind in zylindermanteJähnlichen Flächen 1800 a bzw. 1900 a gebündelt. Innerhalb der übereinanderliegenden Zylindermantelflächen sind Lichtempfängcr700a bzw. 700 b angeordnet, die über feste Leitungsverbindungen 8 mit der Auswertschaltung 9 verbunden sind. Die Zylindermantelflächen 1800 α bzw. 1900 α lassen sich mit Hilfe des Abtastkopfes 21 um die Schwenkachse 100 verschwenken, auf der auch die Lichtempfänger700 α bzw. 700 b angeordnet sind. Fig. 5 -cigt eine Weiterbildung der Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 4. Im Abtastkopf 21 können zusätzliche Lichtleiter 16 α vorgesehen werden, die in einem Endring 29 a zusammengefaßt sind, welcher konzentrisch um die Abtastenden 28 α bzw. 28 b der Lichtleiter 14 a, 15 α herum unter Zwischenfügung einer lichtundurchlässigen Schicht angeordnet ist. 7in Trennstelle 17 hin sind die Lichtleiter 16 α zu einer Kreisringfläche 34 α gebündelt, die konzentrisch zu den entsprechenden Flächen der Fig. 1 bis 4 angeordnet ist.

Der verschwenkbaren Kreisringfläche 34 α liegt eine feststehende Kreisringfläche 34 b gegenüber, von der feststehende Lichtleiter 16 b wegführen, die über einen Kondensor 52 mit einer feststehenden Lichtquelle 20 in Wirkverbindung stehen.

Bisher mußte, da bei Kontrastabtastung sich während des Schwenkens die Beleuchtungsstärke nicht ändern durfte, eine entsprechende Lampe im Abtastkopf mitgeschwenkt werden. Gemäß Fig. 5 kann diese Gewichtserhöhung des Abtastkopfes unterbiet ben Dadurch, daß die Lichtleiter 16 α mitgeschwenkt werden, bleibt die Beleuchtungsstärke auf der Vorlage konstant, da sich beim Verschwenken des Abtastkopfes auch die Lichtaustrittsfläche mitdreht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

I 2 Patentansprüche- Linien und Kanten, Konturen od. dgl. mit über ' schleifringlose feste Leitungsverbindungen an eine

1. Vorrichtung zur fotoelektrischen Abtastung elektronische Auswertschaliung angeschlossenen von Vorlagen aus Linien, Kanten, Konturen Lichtempfängern, zwischen denen und der abzuod. dgl. mit über schleifringlose feste Leitungs- 5 tastenden Vorlage ein von einem Stellmotor nachverbindungen an eine elektronische Auswert- stellbares optisches Schwenksystem vorgesehen ist.
schaltung angeschlossenen Lichtempfängern, zwi- Derartige, von einem Stellmotor nachstellbare opschen denen und der abzutastenden Vorlage ein tische Schwenksysteme werden verwendet, um elekvon einem Stellmotor nachstellbares optisches trische Leitungsverbindungen zu vermeiden, die mit Schwenksystem vorgesehen ist, dadurch ge-io Schleifkontakten versehen sind. Derartige aus Schleifkennzeichnet, daß das optische Schwenk- ringen und Stromabnehmern bestehende Schleifkonsystem (11) durch die Enden konzentrisch gebün- takte sind mit ständig wechselnden Übtrgangswideidelter Lichtleiter (14 α, 15 α) gebildete Abtast- ständen behaftet, welche die Übertragung der gerinenden (28 a, 28 b) einschließt, und daß die ande- gen Signahpannupqen von den Lichtempfängern zur ren Enden der Lichtleiter (14 α, 15 α) in jeder 15 Auswertschaltung stören. Hinzu kommt die große Schwenklage über eine Trennsteüe (17,17 a, 17 fc, Schwungmasse derartiger Vorrichtungen, welche die 17 c) mit den ihnen fest zugeordneten Lichtemp- Winkelbeschleunigung der Schwenkeinrichtung und fängern(7a, 7fc; 70 a, 70 fc; 700 a, 700 fc) in Wirk- damit die Abtastgeschwindigkeit des Systems beverbindung stehen. grenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ao Bei einem bekanntgewordenen fotoelektrischen kennzeichnet, daß zusammengehörende Licht- Tastkopf für Kurvensteuergeräte ist das Bild des leiter (14 α, 15 α) in der Trennstelle (17, 17 a, abgetasteten Kurvenstückes relativ zu einer foto-17 fc) zu um eine Schwenkachse (100) verschwenk- elektrischen Empfängeranordnung durch Verdrehen baren und rechtwinklig dazu liegenden Flächen eines von einem verdrehbaren Dachkantenspiegel (180 a, 190 a) bzw. konzentrischen Kreis- und/ 35 oder Prisma gebildeten Systems reflektierender Flä- oder Kreisringflächen (18 α, 19 α) gebündelt sind. chen im Strahlengang drehbar. Im einzelnen ist der

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bekannte Tastkopf so ausgebildet, daß zwischen Obdadurch gekennzeichnet, daß den um die jekt und Dachkantenspiegel ein zur optischen Achse Schwenkachse (100) verschwenkbaren Flächen des Abbildungssystems geneigter teildurchlässiger (18a, 19a; 180a, 190a) in der Trennstelle ' j7, 30 Spiegel angeordnet ist, wobei derAbbildungsstrahlen-17a, 17 fc) entsprechende, feststehende Kreis- gang vom Objekt durch den geneigten teildurchlässi- und/oder Kreisringflächen (18 fc, 19 fc) planpar- gen Spiegel hindurch übet den Dachkantenspiegel allel gegenüberliegen, von denen feststehende läuft und dann an dem teildurchlässigen Spiegel reLichtleiter (14 fc, 15 fc) zu den Lichtempfängern flektiert wird. In der Bildehene ist weiter eine um-(7 o. 7fc) führen 35 laufende Lochscheibe mit einer Mehrzahl von in

4 Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, regelmäßigen Abständen voneinander auf einem Kreis

dadurch gekennzeichnet, daß den um die um die Umlaufachse angeordneten Löchern vorgc

Schwenkachse (100) verschwenkbaren Flächen sehen Der längs der Drehachse des Dachkanten-

(18rt. 19a; 18Oj, 190a) der Tiennstclle (17,17«, .spiegeis oder -prismas zurückgeworfene Strahl f: 1

17 fc) entsprechend geformte feststehende 1 seht- 40 über den seildurchlässigen Spiegel auf den besä- . n

empfänger (70ti. 70fc) planparai'el gegenüber- Kreis. Hinter der Lochscheibe ist eine Seklorl^s\_:ide

liegen. angeordnet, welche zwei symmetrisch zur I mlauf-

5. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch ge- aehse dinmelral einander gegenüberliegende, dem kennzeichnet, daß zusammengehörende Licht- Winkclabstand zwischen benachbarten ! n-hern entleiter (14a. 15«) in der Trennstelle (17c) zu 7v- 45 sprechende Sektoren freigibt, wobei !unter jedem der lindermanlclllachen (1800 α, 1900 α) gebündelt Sektoren ein fot^elektrischer Empfänger angeordnet sind, welche um .nif der Schwenkachse (100) <-it- ist (deutsches Gebiauchsmustcr 1 975 "Si)

zende feststehende Lichtempfänger (700 a. 700 fc) Obzwar ein solcher Dachkantensjucjjd Iw₁ tin

verschwenkbar sind. Dachkantenprisma in ähnlicher Weise cmc Bilddrc-

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5. 50 hung wie ein Dove-Prisma bewirkt, ergeben sich gekennzeichnet durch Aisät/liche, mit einer fest- Nachteile (iadurch, daß die Abbildung über einen suchenden Lichtquelle (20) in Wirkverbindung teildurchlässigen Spiegel erfolgt, der das rücklaufcnde stehende, in der Trennstelle (17, 17a. 17fc. 17r) Licht seitlich auf die Empfängeranordiiung lenkt el'cnfalU aufgetrennte und zu Flächen (34 a. 34 fc) Hinzu kommt, daß der eine Empfänger Impulse gebündelte 1 icNleiter (16a, 16 fc) /1.1 Beleih- 55 liefert, deren Phasenlage von der Ablage der Pnstung dci Vorlage t3). inendrehachse von der abzutastenden Kurve abhängt,

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, während der andere Empfänger Impulse liefert, deren dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenk Phasenlage ein Maß für den Winkelfehler des PrN baren Lichtleiter (14 α, 15«. 16«) und Flachen nias relativ zu der Kurventangente ergibt. Die Loch-(18«, 19«; 180«, \jQa\ 1800α, 1900π) dei 60 scheibe wird mit radialen Flügeln versehen, welche Trennstelle (17, 17a, 17fc, 17c) in einem vor- in. eine Lichtschranke zur Erzeugung von Referenzschwenkbar gelagerten Abtastkopf (21) für die Signalen eintauchen.

Vorlage (3) zusammengefaßt sind, der mit dem Um aus diesen Maßnahmen verwertbare Signale zu

Stellmotor (10) in Wirkverbindung steht. ermitteln, sind relativ aufwendige elektronische

6j Schaltungen erforderlich. Hinzu kommt, daß es wün-

schenswert ist, die Masse des Tastkopfcs weiter her-

Dic Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung abzusetzen,

zur fotoelektris,chei\ Abtastung von Vorlagen aus Bekanntgeworden ist feiner ein optisches System