DE2245177C3 - Verfahren und Vorrichtung zum gleichförmigen Abtasten einer ebenen Fläche - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum gleichförmigen Abtasten einer ebenen FlächeInfo
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Description
dr
ι V
~d7 = Ti cos -·>
folgt, in der 7 den Drehwinkel des rotierenden
Spiegels gegenüber einer Bezugslage. / die Länge einer Senkrechten vom Zentrum des rotierenden
Spiegels auf die abzutastende fläche und ι die
Abtastgeschwindigkeit für einen die abzutastende Fläche überstreichenden Lichtpunkt bedeutet.
2. Vorrichtung zum gleichförmigen Abni-.ten
einer ebenen Fläche mit einem an einem rotierenden Spiegel umgelenkten Lichtstrahl zur Durchführung
des Verfahrens nach Anspruch. 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein den rotierenden Spiegel (1)
antreibendes erstes Koppelglied (10) auf einer ersten Zentralachse (4) drehbar gelagert ist und
an einem Ende mit einem Abschnitt eines /weiten Koppelgliedes (11) in Berührung steht. da>
auf einer zweiten Zentralachse (12) drehbar geiager; ist und mit einem Fnde an einem eine lineare
Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit ausführenden
Schleifer (15) anliegt, und daß der Abstand zwischen den beiden Zentralachsen (4
und 12) gleich dein Absland zwischen der /weilen
Zentralachse (12) einerseits und der Berührungsslelle der beiden Koppelglieder (10 und 11) andererseits
ist.
3. Voirichtung /um gleichförmigen Ablasen
einer ebenen Fläche mit einem an einen,' rotierenden Spiegel umgelenkten Lichtstrahl zur Durchführung
des Verfahrens nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Spiegel 11)
auf dem zentralen Teil eine- /emralachse (4)
drehbar gelagert ist. um die ein Hebel (25) drehbar ist. an dessen einem Lude eir Nocken (3Ol anliegt,
dessen Profil der Bedinuuni!
r =■ r„
T;
ill (■·■ S O)
[cniigt. in der r„ den Radius des Nockens für eine
e/.ugslage des rotierenden Spiegels. /, den Ab- <·ο
stand von der Zentralachse für den Hebe) his zur Anlagefläche am Nocken. ; den Drehuinkel für
<ien Nocken. ··, die Winkelgeschwindigkeit für
die Rotation des Nockens und /, die Länge der
Senkrechten vom Zentrum des rotierenden Spiegels 6'
auf die abzutastende !lache bedeutet.
„. .- .· ι ... I .;nk<
cii-h uiif pin Yfr
UH nrimuuiig ιλ^"-·" ·"—· — -■
»leichförmiuen Abtasten einer eoenen riaciie mi
einem von einer feststehenden Lichtquelleausgeheiider
und an einem rotierenden Spiegel umgelenkten Licht. strahl sowie auf Vorrichtungen, die sich /um Durch
führen eines solchen Verfahrens eignen
Das wesentliche Anwendungsgebiet der LrlinJuns.
ist in einem Einsatz in Verbindung mit optischer Einrichtungen für die Zeichenerkennung bzw. Zeichenauslesuns!
zu sehen.
Für die gleichförmige Abtastung der Oberfläche
beispielsweise eines Blattes Papier, sind bisher Leseeinrichtungen
üblich, wie sie in F i g. 1 veranschaulich:
sind und bei denen ein abtastender Lichtstrahl verwendet wird, der durch Umlenkung eines w>n einer
relativ zu einer kreisbogenförmig gekrümmten abzutastenden Fläche 5 feststehe.seien Lichtquelle 2 ausgehenden
Lichtstrahls mittels eines mit konstanter Winkelgeschwindigkeit rotierenden Spiegelsgeu nnen
wird. A)-s Alternative dazu i-u eine gleichR :mige
Abtastung einer eben angeordneten !-"lache 5 mit Hilfe eines mit gleichförmiger Geschwindigkeit rotierenden
Spiegels 1 für die Abtastung dieser I Liehe 5 und anschließender elektrischer Korrektur der so
durch eine nicht gleichförmige Abtastung erhaltenen Informationen im Sinne einer gleichförmigen Penode
für die Übertragung an die Leseemnciiiungen erhalten
worden. Es liegt dabei auf der Hand, daß eine gleichförmiue
Abtastung einer Fläche unter dem Gesichtspunkt der Kostspieligkeil und der Zuverlässigkeit für
die Zeichenerkennung den Vorzug verdient. Hei den üblichen Zeichenerkenntingseinnchuingen wird daher
nach dem ersten Verfahren gearbeitet, d. h. nach dem
Verfahren, bei dem die abzutastende !Liehe kreisförmig durchgebogen und durch einen gleichförmig
rotierenden Spiegel abgetastet wird, der sich im Krüsnmungsniitlelpunkt der gebogenen Fläche befindet.
Diese Ablasimeihodc hat jedoch den NmJr Π.
daß es nur sehr schwer gelingt, die ah/uiaste de
Fläche in der passenden Krümmung durchzubiegen. Außerdem ergibt sich bei L.eseeinnchtungen mit
automatischer Zuführung von auszulesenden Papierbögen die Notwendigkeit sehr langer Abschnitte für
die Korrektur einer Schräglage der Papiei bögen,
und dies führt zu unvorteilhaft großen Gesamiabmessungen der Lesceinrichtung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Verfahren
und Vorrichtungen die Möglichkeit zu schaffen, cmc ebene Fläche ohne die Notwendigkeit einer
nachträglichen elektrischen Korrektur in gleichförmiger Weise mit einem Lichtstrahl unter dessen Umlenkung
an einem rotierenden Spiegel abzutasten.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art. crfmdungsgemaß dadurch
geliist. daß der rotierende Spiegel mit einer
Winkelüeschwindiükeil ,' umläuft, die der Gcsctz-
df
mäßigkeil
dt
cos' 21
folgt, in der I1 den Drehw inkel des rotierenden Spiegels
gegenüber einer Bc/ugslage. / die Länge einer Senkrechten
\om Zentrum des rotierenden Spiegels auf die abzutastende Fläche und 1 die Abtaslgcschwindigdigkeii
liir einen die abzutastende fläche überstreichenden
Lichtruinki bedeuirt.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestaltet durch eine nicht gleichförmige Rotation des rotierenden
Spiegels eine Abtastung einer ebenen Fläche ohne 4ie Notwendigkeil einer nachträglichen elektrischen
Korrektur der erhaltenen Daten. s
Gegenstand der Frfinduni> ist weiier eine Vorrichtung
zum gleichförmigen Abtasten einer ebenen Fläche mit einem an einem rotierenden Spieucl
umgelenkten Lichtstrahl, die sich /ur Durchführuivj
des obenerwähnten Verfahrens eignet und dadurch gekennzeichnet ist, daß ein den rotierenden Spiegel
antreibendes erstes Koppelglied auf einer ersten Zentralachse drehbar gelagert ist und an einem Ende
mit einem Abschnitt eines /weiten Koppelglied^ in
Berührung stein, das auf einer zweiten Zentralachse :s
drehbar gelagert ist und mit einem Ende an einem eine lineare Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit
ausführenden Schleifer anliegt, und daß der Abstand zwischen den beiden Zentalachsen gleich
dem Abstand zwischen der zweiten Zenirakichse ;c
einerseits und der Berührungssteüe der beiden Koppel· glieder andererseits ist.
Kennzeichnend für eine andere derartige Vorrichtung ist. daß der rotierende Spiegel auf dem zentralen
Teil einer Zentralachse drehbar gelagert ist. um die ein Hebel drehbar ist. an dessen einem En.de ein
Nocken anliegt, dessen Profil der Bedingung
r =- r,.
■ 1''
40
genügt, in der rt) den Radius des Nockens fui eine
Bez.ugslage de:, rotierenden Spiegels, I3 den Abstand
von der Zertralachse für den Hebel bis zur Anlagefläche am Nocken, ν der. Drehwinkel für den Nocken.
im die Winkelgeschwindigkeit für die Rotation deNockens und I1 die Länge tier Senkrechten vom
Zentrum des rotierenden Spiegels auf die abzutastende Fläche bedeutet.
Für die weitere Erläuterung der Erfindung wiui nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen: v,\
dieser zeigt
Fig. ! eine schematische Daistelhinu fü: den
optischen Aufbau bisher bekannter Abiasieir richtungen,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Grundprinzips
für das erfmdimiisgcmäß ausgeführte Ablastverfahren
und
Fig. 3 bis ('>
Ausführungsbeispiele fin i-rimdnngsgemäß gestaltete Vorrichtungen /um Abtasten einoi
ebenen Flüche mit einem an '.-inenι p'Ueicink'n
Spiegel umgelenkten I ichtslrahl.
In der Darstellung in Fig. 2 sendei eine stationäre
Lichtquelle 2 einen Lichtstrahl 3 aus. der eine gleichförmige Abtastung einer ebenen Fläche 5. beispielsweise
eines Blattes Papier, bewirkt, wenn die Spiegelachse
4 mit einer Winkeliieschw indiükeh .'- rotiert.
α/
die durch den Ausciuck
Ui
COS2 2</
gegeben ist. m dem </ den Drehw inkel fur den Spiegel 1
gegenüber einer Ausgangslage n für diesen Spiegel
rclath zum Lichtstrahl 3 und die konstante Größe r
die Abtastgeschwindigkeit Tür den Lichtstrahl auf der abzutastenden Fläche 5 bedeutet.
Bezeichnet weiter (-) den Winkel zwischen dem reflektierten Lichtstrahl und der Senkrechten /, vom
Zentrum der Spiegclachse 4 zur abzutastenden Fläche 5. dann gilt weiter die Beziehung (-) = 2</
Die Lage \ des Lichlfleeks 7 auf der Fläche 5 ergibt
sich dann entsprechend der Darstellung in Fig. 2 zu
Λ = /, ig Μ - /, · Ig 2'i .
I)1UiIUS folgt für die Verschiebungsgeschwmdigkeil
".X für den Lichtfleck 7 die Beziehung
-Ί
dl
ν (konstant). lai
die siel, wiederum umrechnen !.'ißt zu
I . i yc
Damit versteht sich, daß die Rotation der Spiegeiachse
4 mit -Jner durch den obigen Ausdruck gegebenen
Winkelgeschwindigkeit cmc gleichförmige Abtast.unu
dei ebenen F lache 5 ermöglicht. Der Anfangswert ■ /. !ur (iie Winkellage des reneklierenden Spiegeis 1
bezieht sich auf den Winke; /wischen eier reflektierenden
Oberlläche des SpiegeK I und der Senkrechten 6
min Zentrum der Spitgeiachse 4 auf die Oberfläche 5.
wenn der reflektierte Fichtst!ahi mit dieser Senk-1
echten 6 zusammenfällt.
hi Fi g. 3 ist em erstes Ausführungsbeispiel für
emc erh'ndungsgemäß ausgebildete Abtastvorrichtung mit einem Koppelmedianismus veranschaulicht, bei
dem ein ebener Spiegell das Zentrum Aa einer Spiegelachse 4 enthält und mit einem Koppelglied 10
verbunden ist. das drehbar auf der Achse 4 gelagert ist. Fin weiteres Koppelglied 11 ist auf einer Achse \1
drehbar gelagcri. Die beiden Koppelglieder 10 und 11
sind über eine Zugfeder 13 miteinander verbunden deren Zugkraft ausreicht, um einen Vorsprung 14
an dem Koppelglied 11 in konstanter Anlage an einet ebenen Fläche 10/; am unteren Teil des Koppelgüedes
10 /u halten. Fin Schieber 15 weist eint Spitze ISiJ auf, die sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit
längs einer Geraden 21 bewegt und dabe ständig an einer ebenen Fläche 11 b auf der Unterseite
lies Koppelgliedes 11 anliegt. Das Koppelglied 11
i'.t so gebaut, daß die die ebene Fläche Mb enthal
'.ende Ebene durch das Zentrum 12« der Achsei;
hindurchgeht. In ähnlicher Weise isl das Koppel
glied IO so gehaut. daß die die ebene Fläche 1OJ enthaltende Ebene durch das Zentrum Aa der Achse ·
hindurchgeht. Weiter ist der K.oppelmechanisnius si
angeordnet, daß vier Punkte, nämlich das Zentrum 4<
der Achse 4. das Zentrum 12« der Achse 12. der dii
ebene Fläche 10 b berührende Punkt des Voisprungs 14 und die an der ebenen Fläche 11fr anliegende Spitze
15a des Schiebers 15 in einem bestimmten Zeitpunkt während der Bewegung des am Koppelglied 11 anliegenden
Schiebers 15 auf einer gemeinsamen Geraden
20 liegen. Diese Gerade 20 verläuft senkrecht zur Geraden 21, auf der sich der Schieber 15 bewegl. und
der Abstand wi zwischen den Zentren 4ο und 12«
ist gleich dem Abstand m' zwischen dem Zentrum 12a und dem Vorsprung 14. Bei dieser Anordnung beträgt
das Verhältnis zwischen dem Drehwinkel für die Drehung des Koppelgliedes 10 und dem Drehwinkel
für die Drehung des Koppelgliedes 11 stets 1 : 2. Das
Verhältnis zwischen der Drehung des Koppügliedes 10 -- also dem Drehwinkel Tür den Spiegel 1 und
dem reflektierten Lichtstrahl 8 beträgt also stets 1 : 2. da der Drehwinkel für den reflektierten Lichtstrahl 8
stets gleich dem Drehwinkel für das Koppelglied 11 ist. Daraus ergibt sich, daß das Dreieck OMN dem
Dreieck PQR ähnlich ist, und die gleichförmige Bewegung des Schiebers 15 führt damit auf Grund des
Prinzips der homologen Dreiecke zu einer gleichförmigen Bewegung des Lichtflecks auf der abzutastenden
Fläche 5. Bezeichnet man die Verschiebung des Schiebers 15 mit y. so folgt daraus die Beziehung
V = U tg <■>
= Mg 2, . die sich wiederum umrechnen läßt zu
(O die Klauenkupplung für die Trommel 44 ausrücken,
wodurch das Aufwickeln des Taus 42 aufhört und der Kolben 40 unter der Einwirkung einer Feder 49
in Richtung des Pfeiles 50 in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
veranschaulicht, das mit einem Nockenmechanismus arbeitel, wobei ein um eine Achse 4 drehbarer Spiegel 1
mil einer reflektierenden Oberfläche an einem Hebel 25 befestigt ist. Außerdem gehören zu dem Nockcnmechanismus
ein Nocken 30 und ein Nockenfolger 26 für die Umwandlung dei Bewegung des Nockens 30
in eine Verschiebung längs einer Geraden 36. Zur Vereinfachung der Darstellung ist ein am Nockenfolger
26 anliegender Punkt 31 des Nockens 30 bzw ein am Hebel 25 anliegender Punkt 27 des Nockenfolgers
26 als Messerschneide ausgebildet, so daß sich eine Punktberührung ergibt.
Der Spiegel 1 ist so angeordnet, daß ein an seiner reflektierenden Oberfläche reflektierter Lichtstrahl
mit der Senkrechten 6 auf die abzutastende Flache 5 zusammenfällt, wenn der Nockenmechanismus die
in F i g. 6 dargestellte Lage einnimmt. Unter dci Annahme, daß in dieser Lage der Drehwinkel ;
für den Nocken 30 gleich 0 ist, der Radius des Nockens 30 r„ beträgt und der Winkel ν positiv ist. wenn
er entgegen der durch den Pfeil 37 angedeuteter Drehrichtung gemessen wird, so ergibt sich für der
Drehwinkel 7 für den Spiegel 1 die Beziehung
r - rn
= sin
^.L- = 2/, -' -„ ■- · -Vt = »(konstant)
COS" 1<ι
d/
Durch Integration des früher erhaltenen Ausdruck:
dt/ ν
do u , .
df 2/2
40
df 2/,
erhält man die Beziehung
cos2 2 <
Dies steht in Übereinstimmung mit dem oben angegebenen Ausdruck für die Winkelgeschwindigkeit
für die Drehung des Spiegels 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 steht
das Koppelglied 11 in Punktberührung mit der Spitze 15a des Schiebers 15. woraus sich ein rascher Verschleiß
für diese Spitze 15a ergeben kann. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist dieser mögliche
Nachteil dadurch vermieden, daß das Koppelglied 11 in rollender Berührung mit der Spitze des Schiebers 15
steht.
In F i g. 5 ist ein Mechanismus für die gleichförmige Durchführung einer linearen Bewegung für den r
Schieber 15 veranschaulicht, zu dem ein Kolben 40 und ein Dämpferzylinder 41 gehören. Der Kolben 40
ist mit einem Tau 42 verbunden, das über eine Laufrolle 43 läuft und auf einer Trommel 44 mit einer und
Klauenkupplung aufgewickelt wird. Auf dem Kolben 40 ist weiter eine Rolle 45 angebracht, die mit einem
Koppelglied 11 in Berührung steht. Eine gleichförmige 60 r
Drehung der Trommel 44 mit der Klauenkupplung in der Richtung des Pfeiles 46 führt zu einer gleichförmigen
linearen Bewegung des über das Tau 42 mitgenommenen Kolbens 40 in der Richtung des
Pfeiles 47, wodurch das Koppelglied 11 über die Rolle 45 in gleichförmige Drehung versetzt wird.
Bei Verschiebung des Kolbens 40 bis zu einer vorgebbaren Lage spricht ein Detektor 48 an und läßt
und unter der Annahme einer gleichförmigen Rotatioi des Nockens 30 mit einer Winkelgeschwindigkeit
> gilt außerdem ■■ = <«t.
Durch Eliminieren von 7 und f aus den obigct
Beziehungen zurGewinnungeiner Funktion /Ir. ;·!-=·
erhält man
'■■ Ι /ι | O) | (gl |
rL U-
+ |
(; ^ 0) | |
Ψ | /It | (hl |
(;■ < 0) | ||
Wird der Hebel 25 über den Nockenfolger 2 durch einen Nocken 30 angetrieben, dessen Prof
sich aus den vorstehenden Beziehungen ergibt, dan erfolgt der Antrieb des Spiegels 1 in übereinstimmun
mi t dem oben angegebenen Ausdruck für die Definilio
der Winkelgeschwindigkeit für die Rotation, /u Vorrichtung gemäß der Erfindung eine gleichförmige
beachten ist. daß der Nocken 30 eine kontinuierlich Abtastung einer ebenen Fläche, beispielsweise eines
gekrümmte Form und einen kontinuierlichen Gi adien- Blattes Papier, ohne dessen Durchbiegung und ohne
ten aufweist. die Vornahme einer elektrischen Korrektur der crhal-
Wie bereits erwähnt, ermöglichen Verfahren und s lenen Daten.
Hiemi 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zum gleichförmigen Abtasten einer ebenen Fläche mit einem von einer feststehenden
Lichtquelle ausgehenden und an einem rotierenden Spiegel umgelenkten Lichtstrahl, dadurch gekennzeichnet,
daß der rotierende Spiegel mil einer Winkelgeschwindigkeit ','( umlauft,
die der Gesetzmäßigkeit
che
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP46071179A JPS514862B2 (de) | 1971-09-16 | 1971-09-16 |
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Family
ID=13453158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2245177A Expired DE2245177C3 (de) | 1971-09-16 | 1972-09-14 | Verfahren und Vorrichtung zum gleichförmigen Abtasten einer ebenen Fläche |
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1972
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