DE2229232C2 - Vorrichtung zur dauernden Überwachung des Zustandes einer ununterbrochenen Reihe von gleichen, lichtreflektierenden Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits bekannt (»Wirkerei- und Strickerei-Technik«, Coburg, Oktober 1964, Nr. 10, S. 478-480 und Coburg 9.10 (1969), Nr, 1. S. 7 -11), den Sende- und Empfangsteil einer derartigen Vorrichtung nebeneinander unter einem solchen Winkel zueinander anzuordnen, daß die optischen Achsen von Sende- und Empfangsteil sich am Ort des zu überwachenden Gegenstandes schneiden. Wegen des zwischen den optischen Achsen erforderlichen Winkels erfordert diese Anordnung einen erhöhten Platzbedarf. Weiter ist es schon bekannt, den Sende- und Empfangsstrahlengang durch einen Strahlenteiler zu überlagern, was jedoch die mit einem Strahlteiler verbundenen Lichtverluste nach sich zieht. Aus diesem Grunde ist auch schon versucht worden, den Randbereich von Sammellinsen für den Sendestrahlengang und den Zentralbereich für den Empfangsstrahlengang zu nutzen. Dies bedeutet jedoch bauliche Probleme bezüglich der Anordnung von Lichtquelle und Fotoempfänger sowie den diesen zugeordneten Kondensoren, weil alle optischen Elemente sich auf ein und derselben optischen Achse befinden müssen.

Weiter ist zur fotoelektrischen Überwachung von Strickmaschinen schon eine optische Überwachungsvorrichtung bekannt geworden (US-PS 26 11 097), bei der die Wendel einer Lichtquelle über einen Umlenkspiegel, eine halbkreisförmige Sammellinse und eine kreisförmige Sammellinse auf die zu überwachende Bahn abgebildet wird. Das Bild der Wendel auf der Bahn wird über die andere Hälfte der kreisförmigen Sammellinse auf einen Fotoempfänger gelenkt. Bei dieser bekannten Anordnung ist ebenfalls nur eine

so optische Achse für alle Abbildungslinsen vorgesehen, so daß die Lampe in platzaufwendiger Weise radial außerhalb der Sammellinsen angeordnet und ihre Strahlung über einen besonderen Umlenkspiegel zu den Linsen gelenkt werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Aufbau der räumlich getrennten Beleuchtungs- und Empfangsteile in einer Vorrichtung der eingangs genannten Art unter Verzicht auf Umlenkspiegel und Strahlenteiler raumsparender auszubilden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen. Unter einer halbkreisförmigen Linse ist ein durchsichtiger Körper zu verstehen, der senkrecht zur optischen Achse überall einen halbkreisförmigen Querschnitt mit variablem Radius aufweist. Unter einer asphärischen Linse ist eine I ise mit asphärischen Flächen, d. h. mit brechenden Flächen zu verstehen, die von einer Kugelfläche abweichen. Bei den erfindungsgemäß verwendeten

halbkreisförmigen Linsen liegt also die optische Achse nicht im Kreismittelpunkt, sondern radial außerhalb desselben an einer Stelle, wo auch die optische Achse der Sendeoptik bzw. der Empfangsoptik verläuft Dadurch können Beleuchtungs- und limpfangsteil 5 parallel zueinander unmittelbar nebeneinander angeordnet werden. Empfangs- und P.eieuchtungsteil können also in dem ihnen zugeordneten halbzylindrischen Raum völlig unabhängig voneinander untergebracht und nach den Erfordernissen einer optimalen ic Beleuchtung bzw. Abbildung bemessen werden. Gleichwohl werden durch die asphänsche Linse am Ende des Tubus, deren optische Achse zwischen den optischen Achsen der Beleuchtungs- und Empfangsoptik liegt,'der Beleuchtungs- und Empfangsstrahlengang zum Schnitt gebracht, so daß ein optimaler Lichtübergang vom Beleuchtungsteil über das zu überwachsende Objekt zum Empfangsteil gewährleistet ist

VorteHhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet

Durch das Ausfühlungsbeispiel nach Anspruch 2 wird erreicht, daß die vom Spalt ausgehenden Lichtstrahlen parallel aus der linse austreten und somit im Brennpunkt der asphärischen Linse vereinigt werden. Im Falle der Überwachung von Nadelköpfen liegt der Brennpunkt der asphärischen Linse an der Stelle des abzutastenden Nadelkopfes.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 wird die Schärfentiefe der Anordnung bestimmt. Wird bei konstantem Sendespalt der Empfängerspalt vergrößert, so vergrößert sich auch die Schärfentiefe. Zweckmäßig wird die Schärfentiefe gerade so groß gewählt, daß bei den normalen Schwankungen der Nadelköpfe einer Rundstrickmaschine noch keine Abstellung der Rundstrickmaschine erfolgt, sondern erst dann, wenn die Auslenkung der Nadelköpfe den im Betrieb normalen Wert überschreitet

Durch die Merkmale des Anspruches 7 wird erreicht, daß bei unterschiedlichen Anwendungsfällen durch geeignete Größe insbesondere des Empfangsspaltes stets der optimale Schärfentiefenbereich vorgewählt werden kann. Aufgrund der Merkmale des Anspruchs 8 kann eine sehr genaue Justierung der Blende erfolgen.

Die Trennwand gemäß Anspruch 9 gestattet eine vollständige Entkopplung von Beleuchtungs- und Empfangsteil bis zu der beiden Strahlengängen gemeinsamen asphärischen Linse.

Die Merkmale des Anspruchs 10 gestatten bei der Montage der Vorrichtung eine genaue Justierung des Bildes der Wendel in der einen halbkreisförmigen Linse.

Die Merkmale des Anspruches 11 gewährleisten eine einwandfreie Zuordnung zwischen dem Fototransistor und den ihn beaufschlagenden optischen Elementen.

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

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie IMI in F i g. 1,

F i g. 3 eine schematische Skizze analog der Ansicht nach F i g. 1 zur Veranschaulichung der bevorzugten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Rundstrickmaschine und die

F i g. 4a, b, c schematische Ansichten analog F i g. 1 zur Veranschaulichung verschiedener betriebs- bzw. Störungszustände bei einer von der erfindungsgemäßen Vorrichtung überwachten Rundstrickmaschine.

Nach den F i g. 1 und 2 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Gehäuse auf, das aus einem Tubus 17 und einem Kasten 15 mit abnehmbaren Deckeln 1 und 16 besteht Der Tubus 17 ist an seinem rechten Ende durch eine lichtundurchlässige Abschlußklappe 28 abdeckbar.

In dem seitlich justierbaren Stirndeckel I ist als Lichtquelle 2 eine Glühlampe angeordnet, hinter der in dem Kasten 15 eine einstellbare Fassung 3 vorgesehen ist, die einen Kondensor 4 trägt Unmittetöar hinter dem Kondensor 4 befindet sich eine Blende 9, die unter anderem einen in F i g. 2 senkrecht auf der Zeichenebene stehenden Spalt 10 aufweist

Neben der Anordnung aus Lichtquelle 2, Kondensor 4 und Spalt 10 befindet sich eine Fassung 6, in die ein Phototransistor 5, ein asphärischerMenIskus7 und eine asphänsche Linse 8 eingekittet sind. Die Fassung 6 selbst ist fest in dem Kasten 15 des Gehäuses angeordnet Die asphärische Linse 8 und der Meniskus 7 sorgen für eine optimale Ausleuchtung des Phototransistors. Erfindungsgemäß ist zur Verbesserung der Ausleuchtung zusätzlich der Zwischenraum zwischen dem Phototransistor und dem Meniskus mit glasklarem Gießharz 29 ausgefüllt.

Unmittelbar vor der asphärischen Linse 8 befindet sich in der gleichen Blende 9, in der der Spalt 10 ausgebildet ist ein weiterer Spalt 11, der zu dem Spalt 10 parallel verläuft Wie insbesondere aus F i g. 1 ersichtlich ist, ist die Blende 9 auf einen Sockel derart aufgeschoben, daß sie auswechselbar ist.

Erfindungsgemäß sind in dem Kasten 15 außerdem ein Vorverstärker 12 und eine Erdungsöse 13 an den gezeigten Stellen angeordnet. Alle elektrischen Anschlüsse sind zusammengeführt und durch ein Kabel 14 aus dem Gehäuse herausgeführt. Der Anschluß der Empfangsoptik an die Schwellwert-Elektronik 24 ist in F i g. 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

In dem Tubus 17 befindet sich in der Mitte eine sich längs erstreckende Trennwand 18. Auf der Trennwand 18 sind im rechten Teil erfindungsgemäß zwei gleiche, im wesentlichen halbkreisförmige Linsen 19, 20 aufgekittet. Die optischen Achsen der Linsen 19, 20 fallen mit den optischen Achsen der Sende- und Empfangsoptiken zusammen.

Den Abschluß des Tubus 17 bildet eine asphärische Linse 21, deren optische Achse 27 zwischen den beiden vorgenannten optischen Achsen liegt

Wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist also die erfindungsgemäße Vorrichtung in einen Empfangsteil 25 und in einen Beleuchtungsteil 26 unterteilt Dabei ist die asphärische Linse 21 beiden Strahlengängen gemeinsam.

Die Lichtquelle 2 leuchtet über den Kondensor 4 den Spalt 10 aus, wobei erfindungsgemäß der Kondensor 4 so ausgebildet und angeordnet ist, daß möglichst viel Licht durch den Spalt auf die Linse 19 trifft Da der Brennpunkt der Linse 19 im Spalt 10 liegt, verläßt das Licht die Linse 19 gemäß Fig.2 parallel. Die Linse 21 sammelt das parallele Licht an einer Stelle 22, an der die Nadelköpfe (Gegenstände 23) der Rundstrickmaschine vorbeilaufen.

Von den Nadelköpfen wird das Licht unter anderem in den Empfangsteil 25 reflektiert. Ein Teil des reflektierten Lichtes wird von der Linse 21 gesammelt und parallel gerichtet. Ein Teil dieses Parallelbündels wird von der Linse 20 aufgenommen und in den Spalt 11 abgebildet. Das durch den Spalt 11 gelangende Licht wird von den Linsen 7, 8 gesammelt und auf den Phototransistor 5 konzentriert. Die Größe des Spaltes

11 muß genau so eingestellt werden, daß bei den normalen Schwankungen der Nadelköpfe einer Rundstrickmaschine noch keine Auslösung der Schwellenwert-Elektronik erfolgt, daß dies jedoch dann der Fall ist, wenn über der Norm liegende Abweichungen vorkommen. Mit anderen Worten ist der durch die Breite des Sp Ues 11 bestimmte Schärfentiefebereich an der Stelle 22 wesentlich für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In F i g. 3 ist schematisch gezeigt, daß die bevorzugte Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Rundstrickmaschine unter einem Winkel von im wesentlichen 45° zur Nadelachse erfolgt. Der Übersichtlichkeit halber sind in F i g. 3 nur ein an der Si eile 22 befindlicher Nadelkopf und die asphärische Linse 21 mit der optischen Achse 27 dargestellt.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im folgenden anhand von F i g. 4 beschrieben:

In Fig.4a ist der Normalfall dargestellt, wonach ein aus dem Beleuchtungsteil kommender Lichtstrahl 30 auf die Stelle 22 eines Nadelkopfes fällt, von wo das Licht als reflektierter Strahl 31 in den Empfangsteil 25 gelenkt wird. Es ist also wesentlich, daß die optische Achse der Linse 21 senkrecht auf der Tangentialebene an der Stelle 22 des gerade abgetasteten Nadelkopfes steht.

F i g. 4b zeigt den Fall eines aufgebogenen Nadelkopfes. Ersichtlich wird der Lichtstrahl 30 in sich selbst zurückreflektiert, so daß kein Licht in den Empfangsteil 25 gelangt und die Auswerteelektronik somit ein Warnsignal abgibt

F i g. 4c gibt den Fall eines abgebrochenen Nadelkopfes wieder. In diesem Falle wird der Lichtstrahl aus dem Beleuchtungsteil 26 überhaupt nicht reflektiert, so daß der Empfangsteil 25 ebenfalls kein Licht empfängt und somit eine Abschaltung der Rundstrickmaschine durch die Schwellwert-Elektronik 24 ausgelöst wird.

Erfindungsgemäß ist der Kondensor 4 sehr kurzbrennweitig und die Lichtquelle 2 sehr klein, so daß ein großes Abbildungsverhältnis erzielt wird und die Ausleuchtung der Linse 19 mit einer relativ kleinen Wendel gewährleistet ist. Der Sendespalt wird auf diese Weise exakt auf den Haken des Nadclkopfes abgebildet. Das Bild ist erfindungsgemäß schmaler als der Nadelkopf. Dadurch wird gewährleistet, daß bei der Tastung kein Licht am Nadelhaken vorbeiläuft und eventuell von einer glänzenden rückwärtigen Stelle reflektiert werden kann. Der Spalt ist sehr scharf und lang genug, um die Einstellung zu erleichtern.
Der Empfangsteil 25 ist praktisch nach den gleichen Gesichtspunkten wie der Beleuchtungsteil 26 aufgebaut. Die Empfangsblende hat zweckmäßigerweise ein Seitenverhältnis von 1,2/4, wobei alle Maßangaben in mm zu verstehen sind.

to Der Kondensor vor dem Phototransistor 5, der aus den Linsen 7 und 8 besteht, ist optisch so gestaltet, daß das Bild der Linse 20 kleiner als der Transistorkristall ist, so daß das gesamte, in die Optik gelangende Licht aufgenommen wird. Dies ist wichtig, weil kein Lichtüberschuß vorhanden ist, denn die Lampe soll erfindungsgemäß mit möglichst geringer Unterspannung betrieben werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird also die zur Verfugung stehende Lichtmenge optimal ausgenutzt.

Wesentlich ist, daß auch der Sendespalt 10 entsprechend der Nadelgröße durch Austauschen der Blende 9 angepaßt werden kann.

Da es sehr unterschiedliche Nadeldicken gibt, ist die Austauschbarkeit der Blende 9 besonders zweckmäßig.

Da für ein spezielles Problem sowohl der Spalt 10 als auch der Spalt 11 individuell in ihrer Größe angepaßt werden müssen, ist es besonders zweckmäßig, daß sich diese beiden wichtigen Teile der optischen Anordnung in ein und derselben Blende 9 befinden, so daß das Auswechseln zweier Elemente durch einen einzigen Arbeitsgang erfolgen kann.

Die seitliche Verbiegung der Nadeln kann folgendermaßen überwacht werden: Solange die Nadeln unverbogen sind, kommen die optischen Signale in gleichmäßigen Abständen. Bei seitlich verbogenen Nadeln würden die Zeitabstände unterschiedlich und mit einer geeigneten Elektronik meßbar sein.

Die asphärische Linse 21 ist erfindungsgemäß außerdem auswechselbar ausgebildet, so daß auch sie verschiedenen Abständen und eventuell auch verschieden großen Nadelbreiten angepaßt werden kann. Wichtig ist weiter, daß die Hauptstrahlen zwischen den Linsen 19,20 und 21 parallel verlaufen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur dauernden Überwachung des Zustandes einer ununterbrochenen Reihe von gleichen, lichtreflektierenden Gegenständen, welche mit einer bestimmten Frequenz nacheinander an einer bestimmten Stelle vorbeilaufen, insbesondere der Nadelköpfe einer Rundstrickmaschine, mit einem Beleuchtungstell, der über eine Sendeoptik einen Lichtfleck auf dem Gegenstand erzeugt und mit einem Empfangsteil, in dem vom Gegenstand reflektiertes Licht mittels einer neben der Sendeoptik angeordneten Enipfangsoptik auf einen Photoempfänger gelenkt ist, aus dessen elektrischem Ausgangssignal ein den Zustand wiedergebendes Signal gebildet wird, wobei Beleuchtun.gstefl und Empfangsteit in einem Tubus angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Beleuchtungsteil (26) ein beleuchteter Spalt (10) über eine halbkreisförmige Linse (19), die nur den halben Tubusquerschnitt einnimmt und deren optische Achse mit der der Sendeoptik zusammenfällt, und eine dahinter angeordnete kreisförmige asphärische Linse (21), die den ganzen Tubusquerschnitt einnimmt, auf dem Gegenstand abgebildet ist, daß das vom Gegenstand (23) reflektierte Licht im Empfangsteil (25) über die asphärische Linse (21) und eine weitere halbkreisförmige Linse (20), die nur den halben Tubusquerschnitt einnimmt, in der gleichen Querschnittsebene des Tubus (17) wie die andere halbkreisförmige Linse (19) angeordnet ist und deren optische Achse mit der der Empfangsoptik (11,8,7,5) zusammenfällt, auf die Empfangsoptik gelenkt wird, und daß die optische Achse der dem Beleuchtungs- und Empfangsteil (26, 25) gemeinsamen asphärischen Linse (21) in der Mitte zwischen den optischen Achsen der Beleuchtungs- und Empfangsoptiken liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt der halbkreisförmigen Linse (19) im Spalt (10) liegt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt der asphärischen Linse (21) an der Stelle (22) des abzutastenden Gegenstandes (23) liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsteil (25) einen Fototransistor (5), eine asphärische Linse (8) und einen Spalt (11) umfaßt, auf den der Lichtfleck an der Stelle (22) abgebildet wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die halbkreisförmigen Linsen (19,20) gleich ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (10,11) von Beleuchtungs- und Empfangsteil (26, 25) in einer Ebene parallel liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spalten (10, 11) in einer auswechselbaren Blende (9) angebracht sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (9) senkrecht zu den Spalten (10,11) in ihrer Ebene verschiebbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens innerhalb des Tubus (17) zwischen Beleuchtungs- und Empfangsteil (26, 25) eine Trennwand (18) angeordnet ist, die sich bis zu

der am Ende des Tubus (17) befindlichen asphärischen Linse (21) erstreckt

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Beleuchlungsteil (26) ein asphärischer Kondensator (4) in einer axial einstellbaren Fassung (3) angeordnet ist

1L Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fototransistor (5) zusammen mit der asphärischen Linse (8) und einem asphärischen Meniskus (7) in eine Fassung (6) eingekittet ist