DE2208228A1

DE2208228A1 - Lichtschranke

Info

Publication number: DE2208228A1
Application number: DE19722208228
Authority: DE
Inventors: Winfried Euler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1972-02-22
Publication date: 1973-08-30

Description

Lichtschranke Zusatz zu Patent .... (Patentanmeldung P 21 53 950.4) Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtschranke mit einer zwischen Lichtquelle und Linsensystem angeordneten Spaltblende, bei der das Linsensystem eine in ihrer Längsachse gekrümmte Zylinderlinse aufweist, nach Patent .... (Patentanmeldung P 21 53 950.4).
Derartige Lichtschranken werden zur Breiten- bzw. Dickenmessung von Gegenständen, zur Oberflächenabtastung und Seitenkantenregelung lau.fender Materialbahnen sowie zur Regelung der Transportgeschwindigkeit von Bahnen mit Hilfe durchhängender Schleifen verwendet Die Lichtschranken ermöglichen die Ausnutzung eines großen Raumwinkels der Li¢htquellei Daher genügt ein geringer Abstand zwischen der gekriimmten Zylinderlinse und der Ebene der zu erfassenden Teile.
Die Strom-Spannungs-Eennlinie von photoelektrischen Empfängern zeigt, insbesondere in der Nähe des Eoordinaten-Nullpunktes, einen nichtlinearen Verlauf. Daraus ergibt sich, daß die Spannung am Ausgang des photoelektrischen Empfängers der obengenannten Lichtschranken bzw. am Ausgang des dem photoelektrischen Empfänger nachgeschalteten Verstärkers in Abhängigkeit von der Breite des von Lichtstrahlen der Lichtschranke erfaßten Gegenstandes, insbesondere bei großer Breite,nicht linear verläuft. Dadurch wird die Genauigkeit der Messung bzw Regelung vermindert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Lichtschranke der eingangs erwähnten Art eine Anordnung zu entwickeln, mit der die Kennlinie der Spannung als Funktion der Breite von Gegenständen so eingestellt werden kann, daß sich auch bei großen Breiten ein linearer Kennlinienverlauf ergibt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Linsensystem und Lichtquelle der in Autokollimation arbeitenden Lichtschranke ein an sich bekannter, gegen die optische Achse geneigter teildurchlässiger Spiegel angeordnet ist, der das von einem entfernten Reflektor ausgehende Licht zu einem photoelektrischen Empfänger umlenkt, und daß der teildurchlässige Spiegel von der Lichtquelle ausgesandtes Licht gegen einen Tripelspiegel umlenkt, von dem reflektiertes Licht über den teildurchlässigen Spiegel auf den photoelektrischen Empfänger gerichtet ist.
Durch den Tripelspiegel wird dem photoelektrischen Empfänger licht zugeführt, auch wenn kein reflektiertes Licht vom Linsensystem aufgenommen wird. Der photoelektrische Empfänger bzw. dessen nachgeschalteter Verstärker gibt dabei eine bestimmte Spannung am Ausgang ab, deren Höhe durch die Lichtintensität am Empfänger bestimmt wird. Die Kennlinie der Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Breite wird dadurch verschoben, so daß bei maximaler Gegenstandsbreite, d.h. kein reflektiertes Licht im Empfänger, ein linearer Verlauf bis zur Breite Null, d.h. volle Beaufschlagung des Empfängers mit reflektiertem Licht, entsteht. Der nichtlineare Bereich der Kennlinie wird aufgrund der Verschiebung also nicht ausgenutzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen teildurchlässigem Spiegel und Tripelspiegel eine einstellbare Blende angeordnet ist.
Wenn bei sehr breiten Materialbahnen verlangt wird, daß sich die seitliche Lage der laufenden Bahn in Bezug auf die Transportrollen oder -walsen nicht verändern darf, dann ist für eine derartige Regelung eine sehr große, platzraubende, aufwendige Lichtschranke erforderlich. Mit der erfindungsgemäßen Lichtschranke können diese Schwierigkeiten umgangen werden, indem an den beiden Rändern jeweils eine Lichtschranke zur Uberwachung angeordnet wird. Diese Lichtschranken brauchen nur einen kleinen Bereich. am Rand zu kontrollieren und können deshalb klein ausgebildet sein. Die Ausgänge der beiden Lichtschranken werden nach Art einer Differenzschaltung miteinander verbunden. Eine Bedingung für die einwandfreie Funktion dieser Schaltung ist die Ubereinstimmung der Kennlinien beider Lichtschranken. Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt die Anpassung beider Kennlinien durch die Einstellung der Blenden an den Tripelspiegeln, so daß beide Lichtschranken bei maximaler Gegenstandsbreite die gleiche Spannung an den Ausgängen abgeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig.t1 eine Lichtschranke im Schema, Fig. 2 eine Kennlinie der Ausgangsspannung einer Lichtschranke als Punktion der Breite von zwischen Lichtschranke und einem Reflektor angeordneten Gegenständen.
In einer Lichtschranke wird mittels einer Spaltblende 1 aus dem von einer Lichtquelle 2 ausgesandten Licht ein Lichtbündel hergestellt. Hinter der Spaltblende 1 trifft das von der Lichtquelle 1 ausgehende Licht auf einen teildurchlässigen Spiegel 3, dem eine in Richtung ihrer Längsachse gekrümmte Zylinderlinse 4 nachgeschaltet ist. Das von der Zylinderlinse 4 ausgehende Licht gelangt zu einem Reflektor, einem Tripelspiegel 5, oder trifft auf Gegenstände 6 auf, die sich zwischen Zylinderlinse 4 und Tripelspiegel 5 befinden.
Vom Tripelspiegel 5 reflektiertes Licht wird von der Zylinderlinse 4 zum teildurchlässigen Spiegel 3 geleitet, vom dem reflektiertes Licht zu einem photoelektrischen Empfänger 7 gelangt, dem ein Verstärker 8 nachgeschaltet ist.
Ein Teil des von der Lichtquelle 2 ausgesandten Lichtes wird bereits am teildurchlässigen Spiegel 3 reflektiert und gelangt zu einem Tripelspiegel 9, dessen Oberfläche durch verschiebbare Blenden 10, 11 abgedeckt werden kann. Das vom Tripelspiegel 9 zurückgeworfene Licht trifft, soweit es nicht am teildurchlässigen Spiegel reflektiert wird, auf den photoelektrischen Empfänger 7 auf.
In der Fig. 2 sind verschiedene Kennlinien der Spannung UA am Ausgang 12 des Verstärkers 8 in Abhängigkeit von einem Wert B dargestellt, der sich aus der Differenz zwischen der maximal vom Lichtbündel der Lichtschranke erfassbaren Gegenstandsbreite und der Breite der Gegenstände 6 ergibt. Der Wert B kann auch als die zu messende Breite betrachtet werden.
Eine Kennlinie 13 entsteht, wenn die Blenden 10, 11, die in Fig. 1 durch volle Strichstärken gekennzeichnete Lage einnehmen. Eine andere Kennlinie 14 tritt auf, falls die Blenden 10, 11 auf die in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Lage 15, 16 eingestellt sind.
Nimmt ein Gegenstand die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellte, maximal erfaßbare Breite 17 ein, dann wird der Uripelspiegel 5 abgedeckt und es gelangt von dort kein Licht zum photoelektrischen Empfänger 7. Der Breite 17 entspricht ein B-Wert von null. Am Ausgang 12 tritt eine Spannung auf, die von der Stellung der Blenden 10, 11 bestimmt wird. In der in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten Stellung 15, 16 der Blenden 10, 11 führt der Ausgang 12 eine Spannung 18. In der durch voll ausgezogene Striche dargestellten Lage der Blenden 10, 11 entsteht eine Spannung 19, die größer als die Spannung 18 ist.
Eine entsprechende Einstellung der Blenden 10, 11 bewirkt eine Anhebung der Kennlinien 13, 14 gegenüber der B-Achse.
Dadurch werden nichtlinear verlaufende Teile 20, 21 der Kennlinien 13, 14 unwirksam gemacht. Die Kennlinien 13, 14 zeigen einen linearen Verlauf, bis zu einem Wert BO ' der sich ergibt, wenn zwischen Zylinderlinse 4 und Xripelspiegel 5 kein Gegenstand angeordnet ist.
Durch den linearen Verlauf der Kennlinien wird die Meßgenauigkeit verbessert. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Lichtschranke in Regelkreisen von Vorteil. Wenn zwei Lichtschranken für die Seitenkantenregelung sehr breiter Bahnen benutzt werden, können die Kennlinien beider Lichtschranken durch entsprechende Einstellung der Blenden 10, 11 in Übereinstimmung gebracht werden. Voraussetzung ist hierfür, daß die Steilheit der Kennlinien gleich ist. Die Steilheit ergibt sich aus den Eigenschaften des photoelektrischen Empfängers 7 sowie den im Verstärker 8 angewendeten schaltungstechnischen Maßnahmen.

Claims

Patentansprüche

Lichtschranke mit einer zwischen Lichtquelle und Linsensystem angeordneten Spaltblende, bei der das Lisensystem eine in ihrer Längsachse gekrümmte Zylinderlinse aufweist, nach Patent ..... (Patentanmeldung P 21 53 950.4), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Linsensystem (4) und Lichtquelle (2) der in Autokollimation arbeitenden Lichtschranke ein an sich bekannter, gegen die optische Achse geneigter teildurchlässiger Spiegel (3) angeordnet ist, der das von einem entfernten Reflektor (5) ausgehende Licht zu einem photoelektrischen Empfänger (7) umlenkt, und daß der teildurchlässige Spiegel (3) von der Lichtquelle (2) ausgesandtes Licht gegen einen Tripelspiegel (9) umlenkt, von dem reflektiertes Licht über den teildurchlässigen Spiegel (3) auf den photoelektrischen Empfänger (7) gerichtet ist.
2. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen teildurchlässigem Spiegel (3) und Tripelspiegel (9) eine einstellbare Blende (10, 11) angeordnet ist.