DE2309006A1 - DEVICE FOR PHOTOELECTRIC POSITION DETECTION OF RADIANT BODIES IN A FOCAL AREA - Google Patents
DEVICE FOR PHOTOELECTRIC POSITION DETECTION OF RADIANT BODIES IN A FOCAL AREAInfo
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Description
Gerät zur photoelektrischen Laffeerfassung von strahlenden Körpern in einem Gesichtsfeld Die Erfindung betrifft ein Gerät zur photoelektrischen Lageerfassung von strahlenden Körpern in einem Gesichtsfeld. Device for photoelectric scoop detection of radiating bodies in a field of view The invention relates to a device for photoelectric position detection of radiating bodies in a field of vision.
Ublicherweise erfolgt die photoelektrische Lageerfassung von strahlenden Körpern in einem Gesichtsfeld dadurch, daß das Gesichtsfeld z.B. über einen Schwingspiegel oder ein umlaufendes Spiegelrad periodisch mit relativ hoher Frequenz abgetastet wird, wobei die Abtastbewegung eine definierte Phasenlage zu einem Referenzsignal, beispielsweise der Netzwechselfrequenz besitzt. Beim Erfassen des strahlenden Körpers im Gesichtsfeld wird ein photo elektrisches Signal erzeugt. Infolge der periodischen Abtastung ergibt sich auf diese Weise eine Impulsfolge mit der Abtastfrequenz. Die Phasenlage dieser Impulsfolge relativ zu der Abtastbewegung und dem Referenzsignal ist ein Maß für die Lage des strahlenden Körpers im abgetasteten Gesichtsfeld. Hieraus kann ein diese Lage darstellendes analoges Signal gewonnen werden. Solche Anordnungen mit einer periodischen schnellen Abtastung des Gesichtsfeldes über entsprechend schnell bewegliche optische Glieder und der Umsetzung der erhaltenen Impulsfolgenphase in ein analoges Ausgangssignal sind relativ aufwendig.The photoelectric position detection of radiating ones is usually carried out Bodies in a field of view by the fact that the field of view e.g. via a vibrating mirror or a rotating mirror wheel is scanned periodically at a relatively high frequency where the scanning movement has a defined phase relation to a reference signal, for example, the network frequency has. When grasping the radiant body A photoelectric signal is generated in the field of view. As a result of the periodic In this way, sampling results in a pulse train with the sampling frequency. the Phase position of this pulse train relative to the scanning movement and the reference signal is a measure of the position of the radiating body in the scanned field of view. From this an analog signal representing this position can be obtained. Such arrangements with a periodic rapid scan of the field of view above correspondingly fast moving optical members and the implementation of the obtained Pulse train phases in an analog output signal are relatively complex.
Die Genauigkeit solcher Messungen ist begrenzt, da sie davon abhängt, wie genau die Phasendifferenz der erhaltenen Impulsfolge zu dem Referenzsignal in ein proportionales Analogsignal umgesetzt werden kann.The accuracy of such measurements is limited as it depends on how exactly the phase difference of the received pulse train to the reference signal in a proportional analog signal can be converted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur photoelektrischen Lage erfas sung von strahlenden Körpern in einem Gesichtsfeld zu schaffen, bei welchem schnellb-ewegliche Teile vermieden werden und eine statische Lagemessung erfolgt.The invention is based on the object of a device for photoelectric To create location detection of radiating bodies in a field of view in which Fast moving parts are avoided and a static position measurement is carried out.
Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch ein Paar von in einer Ebene nebeneinanderliegenden, großflächigen Photosensoren und relativ dazu verstellbare Mittel zur Abbildung des Gesichtsfeldes in wenigstens einer Dimension auf die Ebene der Photosensoren.According to the invention this is achieved by a pair of in one plane Large-area photosensors lying next to one another and adjustable relative to them Means for mapping the field of view in at least one dimension on the plane the photosensors.
Es wird also durch die verstellba-ren abbildenden Mittel das Gesichtsfeld in wenigstens einer Dimension auf die Ebene der Photosensoren abgebildet, derart, daß jedem Punkt des Gesichtsfeldes ein Punkt in der Ebene der Photosensoren zugeordnet ist.It becomes the field of view through the adjustable imaging means imaged in at least one dimension on the plane of the photosensors, in such a way that that each point of the field of view is assigned a point in the plane of the photosensors is.
Bei einer Verstellung der abbildenden Mittel erfolgt eine Verschiebung der "Abbildung" des Gesichtsfeldes relativ zu den Photosensoren. Die Lichtströme, von denen dann die Photosensoren beaufschlagt werden, hängen davon ab, wie bei einer bestiften Stellung der abbildenden Mittel die Abbildung des strahlenden Körpers relativ zu jedem der beiden Photosensoren liegt. Die so von den beiden Photo sensoren erhaltenen Signale können auf verschiedene Weise ausgenutzt werden,wie noch beschrieben wird.When the imaging means are adjusted, there is a shift the "image" of the field of view relative to the photosensors. The streams of light from which the photosensors are then acted upon, depend on how a The position of the imaging means creates the image of the radiating body relative to each of the two photosensors. The way from the two photo sensors The signals obtained can be used in various ways, as will be described below will.
Die Mittel zur Abbildung des Gesichtsfeldes können eine Spaltblende enthalten. Dabei ist vorteilhafterweise die Spaltblende zylindrisch um eine im wesentlichen in der Ebene der Photo sensoren zwischen diesen verlaufende Achse gekrümmt und schwenkbar und weist einen längs einer Mantellinie verlaufenden Spalt auf.The means for imaging the field of view can be a slit diaphragm contain. The slit diaphragm is advantageously cylindrical around a substantially curved and pivotable in the plane of the photo sensors between these axis and has a gap running along a generatrix.
Die Lage der "Abbildung" des strahlenden Körpers relativ zu den Photosensoren hängt dabei von der Stellung des Spaltes ab. Sie wird bestimmt durch den von dem strahlenden Körper durch den Spalt hindurch auf die Ebene der Photosensoren treffenden Strahl. Die Abbildung erfolgt hier in einer Dimen-Sochsion nach Art einer Kamera.The position of the "image" of the radiating body relative to the photosensors depends on the position of the gap. It is determined by that of that radiating body through the gap to hit the level of the photosensors Beam. The image takes place here in a dimen-Sochsion in the manner of a camera.
Die Mittel zur Abbildung des Gesichtsfeldes können eine zu der Spaltblende gekreuzt angeordnete Zylinderlinse enthalten.The means for imaging the field of view can be one for the slit diaphragm crossed cylindrical lens included.
Eine solche Zylinderlinse bewirkt eine Abbildung in der durch den Spalt gehenden Ebene.Such a cylinder lens causes an image in the through Gap walking plane.
Die Spaltblende kann durch einen von den Photosensoren gesteuerten Stellmotor verstellbar sein, wobei die Ruhestellung des Stellmotors durch Gleichheit zweier von den Lichtströmen auf die Photo sensoren abhängiger Signale bestimmt ist. Aus der Stellung des Stellmotors ist dann die Lage des strahlenden Körpers abgreifbar.The slit diaphragm can be controlled by one of the photosensors Servomotor be adjustable, the rest position of the servomotor by equality two of the luminous flux on the photo sensors dependent signals is determined. The position of the radiating body can then be tapped from the position of the servomotor.
Je nach der Natur des strahlenden Körpers muß hierzu die Abhängigkeit der erwähnten Signale von den auf die Photosensoren fallenden Lichtströmen entsprechend gewählt werden. Handelt es sich um einen relativ kleinen strahlenden Körper, z.B. das durchlaufende Walzgut bei der optischen Schlingenregelung, dann muß die Schaltung so aufgebaut sein, daß jedes der Signale mit dem Anwachsen eines auf einen zugeordneten Photosensor fallenden Lichtstromes ansteigt. In diesem Falle wird nämlich der Stellmotor mit der Spaltblende solange verstellt, bis das Bild des strahlenden Körpers auf der Trennlinie zwischen den beiden großflächigen Photosensoren liegt, so daß die beiden Photosensoren von der Strahlung des Körpers gleichuiäßig beaufschlagt sind. Für eine Kantenregelung, d.h. in dem Fall, wo das Gesichtsfeld auf einer Seite der zu regelnden Kante strahlt und auf der anderen Seite der Kante nicht strahlt, muß die Schaltung so gewählt werden, daß eines der Signale mit dem Anwachsen des auf einen zugeordneten Photosensor fallenden Lichtstromes ansteigt und das andere Signal mit dem Anwachsen des auf den zugeordneten zweiten Photosensor fallenden Lichtstromes absinkt. Dann erfolgt eine Einstellung der Blende derart, daß das Bild der Kante im wesentlichen auf die Trennungslinie zwischen den Photosensoren geworfen wird.Depending on the nature of the radiating body, there must be dependence for this corresponding to the mentioned signals from the light fluxes falling on the photosensors to get voted. Is it a relatively small radiating body, e.g. the continuous rolling stock with the optical loop control, then the circuit must be so constructed that each of the signals with the growth of one Luminous flux falling on an assigned photosensor increases. In this case namely, the servomotor is adjusted with the slit until the image of the radiating body on the dividing line between the two large-area photosensors so that the two photosensors are uniformly affected by the radiation from the body are acted upon. For edge control, i.e. in the case where the field of view radiates on one side of the edge to be controlled and on the other side of the edge does not emit, the circuit must be chosen so that one of the signals with the Increase in the luminous flux falling on an assigned photosensor increases and the other signal with the growth of the associated second photosensor falling luminous flux decreases. The aperture is then adjusted in such a way that that the image of the edge is essentially on the dividing line between the photosensors is thrown.
Das erfindungsgemäße Gerät kann jedoch auch in der Weise verwendet werden, daß die Spaltblende (oder sonstige verstellbare Ab-Mittel zur Bildung des Gesichtsfeldes) auf einen vorgegebenen Wert gestellt wird, so daß der Durchgang des strahlenden Körpers durch einen bestimmten, durch die Einstellung der Spaltblende gegebenen Punkt überwacht werden kann.However, the device according to the invention can also be used in the manner be that the slit diaphragm (or other adjustable Ab-means to form the Field of view) is set to a predetermined value, so that the passage of the radiating body through a certain, through the adjustment of the slit diaphragm given point can be monitored.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 ist eine schematische Darstellung und veranschaulicht die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gerätes.The invention is referred to below using an exemplary embodiment explained in more detail on the accompanying drawings: Fig. 1 is a schematic representation and illustrates the mode of operation of the invention Device.
Fig. 2 ist eine schematisch-schaubildliche Darstellung und zeigt den räumlichen Aufbau des Gerätes. Fig. 2 is a schematic diagram and shows the spatial structure of the device.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein nach der Erfindung ausgebildetes Gerät, wobei der Servomotor abgebrochen dargestellt ist. Fig. 3 shows a plan view of a constructed according to the invention Device, with the servomotor shown broken off.
In Fig. 1 ist mit 10 ein strahlendes Objekt bezeichnet, beispielsweise der Querschnitt eines durchlaufenden Walzgutes bei einem Schlingenheber. Dieses Objekt ist in einem durch die gestrichelten Linien 12, 14 begrenzten Gesichtsfeld angeordnet, welches von zwei dicht nebeneinander angeordneten großflächigen Photosensoren 16, 18 erfaßt wird. Das Gesichtsfeld wird nach Art einer Lochkamera mittels einer Spaltblende 20 in der Ebene 22 der Photosensoren abgebildet. Die Spaltblende 20 hat zu diesem Zweck einen quer zu der Papierebene in Fig. 1 verlaufenden geraden Spalt.In Fig. 1, 10 denotes a radiating object, for example the cross-section of a rolling stock running through a loop lifter. This The object is in a field of view delimited by the dashed lines 12, 14 arranged, which of two closely arranged large-area photosensors 16, 18 is detected. The field of view is like a pinhole camera by means of a Slit diaphragm 20 shown in the plane 22 of the photosensors. The slit diaphragm 20 has a straight line running transversely to the plane of the paper in FIG. 1 for this purpose Gap.
Bei der dargestellten Lage der Spaltblende 20 erfolgt die "Abbildung" des strahlenden Körpers 10 im Punkte 10'. Es ist somit nur der Photosensor 18 von der Strahlung des strahlenden Körpers 10 beaufschlagt. Die Spaltblende 20 ist in ihrer Ebene mittels eines Stellmotors 26 beweglich. Wenn die Spaltblende 20 nach oben bewegt wird, dann gelangt der Spalt schließlich in eine Stellung 24', wobei der strahlende Körper im Punkte 10" auf der Trennungslinie zwischen den beiden Photosensoren 16 und 18 abgebildet wird. Beide Photosensoren sind gleichmäßig von Strahlung des strahlenden Körpers 10 beaufschlagt. Bei weiterer Bewegung der Spaltblende 20 nach oben in Fig. 1 gelangt der Spalt 24 beispielsweise in eine Stellung 24", wo der strahlende Körper 10 im Punkt 10"' abgebildet wird, der vollständig auf dem Photosensor 16 liegt.In the illustrated position of the slit diaphragm 20, the "illustration" takes place of the radiating body 10 at point 10 '. It is thus only the photosensor 18 of the radiation of the radiating body 10 is applied. The slit diaphragm 20 is in their level by means of a servomotor 26 movable. When the slit diaphragm 20 after is moved up, then the gap finally comes to a position 24 ', wherein the radiating body at point 10 "on the dividing line between the two photosensors 16 and 18 is mapped. Both photosensors are equally of the radiating radiation Body 10 acted upon. With further movement of the slit diaphragm 20 upwards in Fig. 1, the gap 24 arrives, for example, in a position 24 ″ where the radiating body 10 is imaged at point 10 "', which lies completely on the photosensor 16.
Die von den Photosensoren gelieferten Signale, welche jeweils von den darauffallenden Lichtströmen abhängen, werden einer elektronischen Auswerterschaltung 28 zugeführt, welche den Stellmotor 26 steuert.The signals supplied by the photosensors, which in each case from the incident luminous flux depend on an electronic evaluation circuit 28, which controls the servomotor 26.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ruhestellung des Stellmotors dadurch bestimmt, daß die beiden Photosensoren 16 und 18 von gleichen Lichtströmen beaufschlagt sind und entsprechend gleiche Signale abgeben. Die Blende wird daher durch den Stellmotor 26 in die Lage 24' verstellt, in welcher der strahlende Körper 10 auf der Trennlinie zwischen den beiden Photosensoren 16 und 18 abgebildet wird und diese gleichmäßig beaufschlagt. Wenn die Blende 20 mit dem Spalt 24 in der dargestellten Lage ist, dann wird nur der Photosensor 18 im Punkt 10 des strahlenden Körpers 10 beaufschlagt. Dieses Signal steuert eine Bewegung des Stellmotors 26 derart, daß die Blende 20 nach oben verstellt wird. Wenn umgekehrt der Spalt im Punkt 24" ist, dann wird nur der Photosensor 16 von der Strahlung des strahlenden Körpers 10 beaufschlagt und steuert über die Auswerterschaltung 28 und den Stellmotor 26 eine Abwärtsbewegung der Blende 20 ein.In the illustrated embodiment, the rest position is the Servomotor determined in that the two photosensors 16 and 18 of the same Luminous fluxes are applied and correspondingly emit the same signals. The aperture is therefore adjusted by the servomotor 26 in the position 24 ', in which the radiant Body 10 shown on the dividing line between the two photosensors 16 and 18 and this is applied evenly. When the bezel 20 with the gap 24 in is the position shown, then only the photosensor 18 in point 10 of the radiating Body 10 acted upon. This signal controls a movement of the servomotor 26 such that the diaphragm 20 is adjusted upwards. Conversely, if the gap in the Point 24 "is, then only the photosensor 16 of the radiation of the radiating Body 10 is applied and controls via the evaluation circuit 28 and the servomotor 26 a downward movement of the diaphragm 20.
Die Ruhestellung des Stellmotors 26 und damit der Blende 20 liefert somit ein Maß für die Lage des strahlenden Körpers 10 im Gesichtsfeld.The rest position of the servomotor 26 and thus the diaphragm 20 delivers thus a measure of the position of the radiating body 10 in the field of view.
Fig. 2 zeigt eine praktische Ausführung eines erfindungsgemäßen Gerätes.Fig. 2 shows a practical embodiment of a device according to the invention.
Die Spaltblende 20 ist ein Blechteil, der zylindrisch um eine in der Ebene der Photo sensoren zwischen diesen verlaufende Achse 30 gekrümmt ist und von dem Stellmotor 26 um diese Achse verschwenkbar ist. Die Spaltblende 20 weist den Spalt 24 auf einer Mantellinie auf. Die Photosensoren liegen in Fig. 2 übereinander auf einem Schenkel 32 eines im wesentlichen U-förmig gebogenen Blechwinkels 74. Gekreuzt zu dem Spalt 24 ist eine Zylinderlinse 36 angeordnet.The slit diaphragm 20 is a sheet metal part which is cylindrical around a in the The plane of the photo sensors between these axis 30 is curved and of the servomotor 26 is pivotable about this axis. The slit diaphragm 20 has the Gap 24 on a surface line. The photosensors are located one above the other in FIG on a leg 32 of an essentially U-shaped bent sheet metal angle 74. A cylindrical lens 36 is arranged crossed to the gap 24.
Vor dem Spalt 24 ist an der Spaltblende 20 ein Filter 38 angeordnet, welches infrarote Strahlung durchläßt und sichtbares Licht zuriickhält. Auf diese Weise kann die Vorrichtung weitgehend fremdlichtunabhängig gemacht werden.A filter 38 is arranged on the slit diaphragm 20 in front of the gap 24, which transmits infrared radiation and holds back visible light. To this In this way, the device can be made largely independent of external light.
Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß sich das Gerät jeweils nach dem an stärksten strahlenden Objekt im Gesichtsfeld ausriMtet.Ein solcher stark strahlender Körper ruft nämlich auf jeden Fall eine Ungleichförmigkeit der Lichtströme hervor, wenn er nicht auf der Trennlinie der beiden Photosensoren abgebildet wird. Weniger stark strahlende Objekte können demgegenüber nur eine vernachlässigbare Störung hervorrufen.A major advantage of the arrangement described is that that the device is in each case according to the strongest radiating object in the field of view Such a radiant body definitely calls out one Non-uniformity of the luminous flux emerges when it is not on the dividing line of the both photosensors is imaged. On the other hand, objects with less strong radiation can cause only a negligible disturbance.
Claims (8)
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| DE19732309006 DE2309006A1 (en) | 1973-02-23 | 1973-02-23 | DEVICE FOR PHOTOELECTRIC POSITION DETECTION OF RADIANT BODIES IN A FOCAL AREA |
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| DE2309006A1 true DE2309006A1 (en) | 1974-08-29 |
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|---|---|
| DE (1) | DE2309006A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0742446A1 (en) * | 1995-05-09 | 1996-11-13 | FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO | A method and apparatus for determining the relative positioning of bodies |
-
1973
- 1973-02-23 DE DE19732309006 patent/DE2309006A1/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0742446A1 (en) * | 1995-05-09 | 1996-11-13 | FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO | A method and apparatus for determining the relative positioning of bodies |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OHJ | Non-payment of the annual fee |