DE2315251A1

DE2315251A1 - Vorrichtung zum nachfolgen einer markierungslinie

Info

Publication number: DE2315251A1
Application number: DE2315251A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Okuma
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-27
Publication date: 1973-11-08
Also published as: JPS5136416B2; JPS4896980A; FR2178050B1; GB1424766A; US3859517A; FR2178050A1

Description

DR. E. WIEGAND DiPL-ING. W. NInMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

TELEFON: 55 54 76* · 8000 MÖNCHEN 15,

TELEGRAMMErKARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

27. März 1973 W. 41 537/73 13/Ja

Fuji Photo Film Co., Ltd. Minami, Ashigara-shi, Kansgawa (Japan)

Vorrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie und insbesondere eine Vorrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie, die mit einer ^; Wahraehm- oder Feststelleinrichtung versehen ist, die feststellt und bestätigt, daß ein darin zum Nachfolgen der Markierungslinie angeordnetes optisches System in einer Lage vorliegt, in welcher dieses der Linie folgt.

.Es-ist in der Technik bekannt, insbesondere im Schiffs-

ii: eier '

bau,VDosen- oder Kanisterindustrie und im Brückenbau, wobei eine ne-callplatt endbearbeitung erforderlich ist, eine Vorrichtung zu verwenden, die einer Markierungslinie auf den Metallplatten folgt und gleichzeitig die Metallplatte entlang der Markierungslinie bearbeitet. Gebräuchliche Vorrichtungen zum Folgen der Markierungslinie sind insofern nachteilig, als nicht festgestellt werden kann, ob das optische System ■zum Nachfolgen der Markierungslinie in der richtigen Lage für das Nachfolgen der Linie vorliegt. Dies ist auf den Aufbau von derartigen Vorrichtungen zurückzuführen, wobei das optische System dec Me^l^lat±e -unter dem Gehäuse hiervon

gegenüberliegt und demgemäß nicht von oben her gesehen werden kann. Es war daher notwendig, eine Einrichtung vorzusehen, mit welcher bestätigt wird, daß das optische System in Ausrichtung mit der Markierungslinie oder in einer Lage vorliegt, in welcher es der Markierungslinie folgen· kann. Für die Schaffung einer Vorrichtung zum Folgen einer Markierungslinie wird ein Paar von photoelektrischen Elementen von gleicher Leistung vorgesehen, um die Verschiebung der Mitte der Markierungslinie von der Achse eines optischen Systemes durch Projektion eines Bildes der Markierungslinie auf den Zwischenraum zwischen dem Paar von photoelektrischen Elementen und Feststellung des unterschiedlichen Ausgangs von den Elementen festzusteUaLDurch die Verstärkung des Ausgangs der photoelektrischen Elemente zur Betätigung eines Steuermechanismus und dadurch zur Korrektur der Verschiebung der optischen Achse von der Markierungslinie mittels eines Servomechanismus kann die Markierungslinie automatisch verfolgt werden. -

Photoelektrische Röhren, Photovervielfacher, Photodioden, Phototransistoren, photoleitfähige Elemente, Photozellen od. dgli können als photoelektrische Elemente zur Anwendung gelangen. Unter diesen photoelektrischen Elementen sind Photodioden von geringer Größe und mit einem kleinen Lichtempfangsteil für die Verwendung für diesen Zweck am besten geeignet. Außerdem muß,wie vorstehend beschrieben, die 'Leistung des Paares von photoelektrischen Elementen gleich sein, damit der Ausgang der Elemente nicht durch Änderung in der Dichte der Markierungslinie und/oder des Hintergrundes der Markierungslinie beeinflußt wird. .

Durch die Verwendung eines zusätzlichen Paares von photoelektrischen Elementen zur Wahrnehmung oder Feststellung ist es möglich, die Anwesenheit der Markierungslinie innerhalb des Bereiches festzustellen, worin die Linienfolgevorrichtung der Markierungslinie folgen kann. Die Lage des zusätzlichen Paares von photoelektrischen Elementen soll nicht in Ausrichtung mit dem Paar von photoelektrischen Elementen für die

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Feststellung zwecks Nachfolgen der Linie sein.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie, die mit einer Feststell- oder Wahrnehmungseinrichtung versehen ist, . die die Anwesenheit der Markierungslinie innerhalb des Bereiches feststellt, wodurch der Linie automatisch gefolgt werden kann. Ein v/eiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie, einschließlich eines Paares von photoelektrischen Elementen zum Nachfolgen der Markierungslinie, wobei ein weiteres Paar von photoelektrischen Elementen für die Feststellung der Anwesenheit der Markierungslinie innerhalb eines vorbestimmten Bereiches vorgesehen ist. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist dia Schaffung einer Vorrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie, die mit einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung der Metallplatte oder des Metallbleches, das die Markierungslinie trägt, ausgestattet ist.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie auf einer ebenen Oberfläche geschaffen, die eine erste und eine zweite Feststell- oder Beobachtungseinrichtung zur Beobachtung der Anwesenheit der Linie bzw. von deren Mitte, ferner ein optisches System, wobei die optische Achse bewegt wird, um die Markierungslinie aufzufinden, und eine Antrittseinrichtung zur Bewegung der Vorrichtung in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der zweiten Feststelloder Beobachtungseinrichtung in der Weise um die Mitte der Linie konstant zu beobachten oder festzustellen, umfaßt.

Bei der Vorrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie gemäß der Erfindung werden zwei Sätze von photoelektrischen Elementpaaren verwendet, die miteinander nicht in Ausrichtung vorliegen, so daß ein Satz von photoelektrischen Elementpaaren dazu dient, der Markierungslinie zu folgen, und der andere Satz dazu dient, die Anwesenheit der Markierungslinie innerhalb eines vorbestimmten Bereiches festzustellen oder zu beobachten.

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Der erste Satz von photoelektrischen Elementen ist mit einem automatischen Steuermechanismus verbunden, um die Vorrichtung entlang der Markierungslinie zu bewegen, und der zweite Satz von photoelektrischen Elementen, der nicht fluchtend mit dem ersten Satz von Elementen angeordnet ist, ist mit einer Linienbeobachtungseinriehtung zur Beobachtung oder Feststellung der Anwesenheit der Linie innerhalb eines vorbestimmten Bereiches verbunden.

Demgemäß wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer solchen Weise betätigt, daß die Markierungslinie zuerst beobachtet oder festgestellt wird, indem man die Vorrichtung im wesentlichen auf die Linie aufbringt, wenn die Linie genau unter der nächzufolgenden Lage ist oder von einer damit verbundenen Bearbeitungsmaschine bearbeitet wird, und wenn· dies nicht der Fall ist, indem man die Vorrichtung in eine derartige Lage bringt und dann der Markierungslinie automatisch folgt. Das Einbringen der Vorrichtung in eine derartige Lage kann mit Hilfe eines automatischen Steuermechanismus ausgeführt werden, der mit den beobachtenden oder feststellenden photoelektrischen Elementen verbunden ist, oder es kann auch von Hand ausgeführt werden.

Das Nachfolgen der Vorrichtung entlang der Linie wird mit Hilfe eines automatischen Steuermechanismus durchgeführt, der mit den photoelektrischen Nachfolgeelementen verbunden ist. Der Satz von photoelektrischen Elementen umfaßt ein Paar von photoelektrischen Elementen, die nebeneinander angeordnet sind, um das darauf fallende Licht aufzunehmen. Die Begrenzung oder der Rand von benachbarten photoelektrischen Elementen ist nicht in Ausrichtung zwischen den Folgeelementen und den Feststell-, oder Beobachtungselementen. Bei den Folgeelementen wird der Ausgang des Satzes von Elementen so geregelt, daß der Unterschied zwischen den Ausgängen der benachbarten Elemente auf ein Minimum gebracht wird, da das Vorhandensein eines Unterschiedes zwischen ihnen bedeuten würde, daß die Mitte der Markierungslinie in nicht fluchtender Anordnung mit der Begrenzung oder dem Rand der benachbarten Elemente vor« liegt. Wenn dieser Unterschied auf einem Minimum gehalten wird,

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wird die Mitte der Markierungslinie in Ausrichtung mit der Begrenzung oder dem Rand von den benachbarten Elementen gehalten, und die Vorrichtung wird richtig geführt, um der Linie nachzufolgen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung und die damit erzielbaren Zwecke,-Merkmale und Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei hier eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht die Anordnung und Lage der beiden Sätze von photoelektrischen Elementenpaaren, die gemäß der vorliegenden Erfindung-verwendet werden.

Fig. 2 zeigt in schematischer Draufsicht die Anordnung der Linienfolgevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 zeigt in aufrechter Ansicht schematisch das optische System, das in der Vorrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie gemäß der Erfindung verwendet wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen in schematischer Darstellung bestimmte Beziehungen zwischen Parametern gemäß der Erfindung.

Mit Bezug auf Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen SA. ein Paar von beobachtenden oder feststellenden photoelektrischen Elementen für das Beobachten der Anwesenheit der Markierungslinie M innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, und das Bezugszeichen SAp bezeichnet ein Paar von photoelektrischen Linienfolgeelementen für die Beobachtung oder Feststellung der Lage der Mitte der Markierungslinie M zur Steuerung der Vorrichtung zum Nachfolgen der Linie. Jedqs der Elemente des Linienfolgesatzes SA2 und jedes der Elemente des Beobachtungs-oder Feststellungss^atzes SA. besitzt die gleiche Leistung, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Natürlich ist es nicht notwendig, die Elemente SA₁ und SA« einander gleichzumachen.

Die Elemente sind an einen elektrischen Stromkreis angeschlossen, um einen Ausgang zu liefern, der den Unterschied im Widerstand zwischen benachbarten Elementen darstellt.

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Die- Begrenzung der benachbarten photoelektrischen Elemente von dem Linienfolgesatz SAp ist in nicht fluchtender Anordnung mit der Begrenzung der benachbarten photoelektrischen Elemente des Beobachtungs- oder Feststellsatzes SA^ angeordnet. Die relative Lage der beiden Sätze von photoelek- _aemerruen ·

trischenVist in Fig. 1 veranschaulicht. -

In Fig. 1 ist die Lage der beiden Sätze von Elementen SA^ und SAp relativ zu der Lage der Markierungslinie M (genau genommen die Lage des Lichtbildes/projiziert auf die Ebene der Elemente) in den erwünschtesten Zustand, wobei das Bild der Markierungslinie M an dem linken Element des Linienbeobachtungssatzes SA. ist, um den maximalen Differentialausgang zu bilden und die Mitte des Bildes der Linie M ist in Ausrichtung mit der Begrenzung der benachbarten Elemente des Linienfolgesatzes SAp, um den minimalen Differentialausgang zu bilden. .

Bei Betrieb der Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Verwendung von photoelektrischen Elementen in der vorstehend geschilderten Anordnung wird die Vorrichtung zuerst auf ein Metallblech oder eine Metallplatte, die eine Markierungslinie trägt, etwa bei der Lage angeordnet, wo die optische Beobachtungs- oder Feststelleinrichtung, die darin vorgesehen ist, der Markierungslinie gegenüber vorliegt. Das optische System, einschließlich der photoelektrischen Elemente, ist in der Vorrichtung gemäß der Erfindung bewegbar, um eine genaue EinstelLung des optischen Systems auf die Markierungslinie zu ermöglichen.Wenn das optische System nicht so eingestellt oder festgelegt werden kann, um die Markierungslinie innerhalb des beweglichen Bereiches desselben zu lenken, wird die Vorrichtung gehoben und auf dem Metallblech oder der Metallplatte an einer anderen ■ Stelle angeordnet. Die Vorrichtung kann wiederholt auf dem Metallblech oder der Metallplatte bei verschiedenen Lagen angeordnet werden, bis die Linienbeobachtungs- oder Linienfeststellelemente in eine Lage gebracht sind, bei welcher die Linie von den Elementen beobachtet und wahrgenommen wird, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Nachdem die Elemente SA.. in die Lage, die in Fig. 1 gezeigt,±?t

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gebracht sind, wird die Linie von den Linienfolgeelementen SAp beobachtet und festgestellt, und die Vorrichtung folgt automatisch der Linie.

Mit Bezug auf Fig. 2, die den Aufbau der Vorrichtung zum Nachfolgen von Linien gemäß der Erfindung veranschaulicht, ist ein Gleichstrommotor 1 mit einem Reduktionsgetriebe 2, das mit einem Schneckenmechanismus 3 verbunden ist, ausgestattet. Die Bezugszeichen 4 und 5 bezeichnen ein Paar von Hinterrädern, wobei ein Hinterrad 4 als Antriebsrad vorgesehen ist, und das andere Hinterrad 5 ein angetriebenes Rad darstellt. Zwischen dem Hinterantriebsrad 4 und dem Hinternachlaufrad 5 ist eine Kupplung 6 für die Übertragung der Drehung von dem Schneckengatriebemechanismus 3 zu dem Antriebsrad 4 vorgesehen.

Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Vorderrad, das drehbar auf einer Welle getragen wird, die über ein Stangengetrlebewerk 8 mit einen Se.LneckenGetriG&o, verbunden ist, die wiederum mit dem Reduktionsgetriebe 2 über einen Vor- Rück-Schaltgetriebemechanismus 10 verbunden ist. Der Vor- Rück-Schaltgetrieberaechanismus 10 umfaßt eine Vorwärtskupplung 11 und eine Rückführkupplung 12. Durch den Eingriff von einer der Kupplungen 11 und 12 wird das Schneckengetriebe 9 gedreht, um das Stangengetriebe 8 und demgemäß das darauf befestigte Vorderrad 7 in Uhrzeigerrichtung oder in entgegengesetzter Richtung zum Uhrzeigersinn zu drehen, wie dies durch die Pfeile in Fig. 2 angezeigt ist.

Ein erster Gelenkhebel 13 ist an dem Stangengetriebe 8 befestigt und mit einem zweiten Gelenkhebel 14 verbunden, der wiederum mit einer Gelenkplatte 15 verbunden ist. Das Bezugszeichen 16 zeigt einen dritten Gelenkhebel, der mit der Gelenkplatte 15 an einem Ende davon verbunden ist und mit einem vierten Gelenkhebel 17 an einem Teil in Nähe von dem anderen Ende hiervon verbunden ist. Die Gelenkplatte 15 und der vierte Hebel 17 sind an den Körper der Vorrichtung an den Schwenkzapfen 18 und 19 schwenkbar angebracht, so daß die Platte 15 und der Hebel gedreht werden können, wie dies durch

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■ - 8 -

die Pfeile in Fig. 2 veranschaulicht ist.

Am anderen Ende des dritten Gelenkhebels 16 ist ein optisches System für die Wahrnehmung oder Beobachtung der Markierungslinie vorgesehen. Die optische Achse des optischen Systems ist mit Bezug auf die Oberfläche des Metallbleches oder der Metallplatte, die die Markierungslinie trägt¹, welcher gefolgt v/erden soll, geneigt. Die Linie, welche die Drehachse des Stangengetriebes 8 (wobei diese die gleiche wie die Achse der Drehung des Vorderrades 7 ist) und den Drehzapfen 18 verbindet, ist senkrecht zu der Achse der Drehung der Hinterräder 4 und 5.Eine gerade Linie, die die Drehzapfen 18 und 19 verbindet, ist parallel zu der Drechachse der Hinterräder 4 und 5.

Unabhängig von der Richtung des Vorderrades 7 wird der dritte Gelenkhebel 16 parallel mit der Drehachse der Hinterräder 4 und 5 gehalten und das projizierte Bild der optischen Achse des optischen Systems wird konstant bleibend senkrecht zu der Drehachse der Hinderräder 4 und 5 beibehalten.

Die Kreuzstelle des projezierten Bildes auf dem Metallblech oder der Metallplatte der optischen Achse und der geraden Linie, die sich von der Drehachse des Vorderrades 7 parallel zu der Drehachse der Hinterräder 4 und 5 erstreckt,

20
ist der Punkt*, an welchem eine Bearbeitung mit der Maschine auf der Metallplatte oder dem Metallblech ausgeführt wird (nachstehend als "Schneidpunkt¹¹ 20 bezeichnet). Die Kreuzstelle der optischen Achse mit dem Metallblech oder der Metallplatte ist der Beobachtungspunkt 21. Es ist natürlich erwünscht, den Schneidpünkt 20 auf eine nachzuspürende Linie einzustellen oder festzulegen. Wenn die Linie gerade ist, kann der Punkt 20 auf die Linie eingestellt werden, wenn jedoch die Linie gekrümmt ist, fällt der Beobachtungspunkt 21 nicht mit dem Schneidpunkt 20 zusammen, so daß es notwendig ist,, den Unterschied zwischen den vorstehend genannten zwei Punkten auf einem Minimum zu halten. Bei Erfüllung der nachstehend angegebenen Formel kann die Einstellung auf ein Minimum erhalten werden. .

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Der Schneidpunkt 20 und der Beobachtungspunkt 21 sind auf der geraden Linie, wenn das Vorderrad 7 senkrecht zu der Drehachse der Hinterräder 4 und 5 ausgerichtet ist. Die Gelenke oder Verbindungen sind so angeordnet, daß die nachstehende Formel konstant erfüllt wird,

tan 0^! - tan θ

worin θ der Winkel ist, der von der Richtung des Vorderrades und der Drehachse der Hinterräder 4 und 5 gebildet wird, θ^! der Winkel ist, der von der Richtung des Vorderrades 7 und der Linie gebildet wird, die den Schneidpunkt 20 und den Beobachtungspunkt 21 verbindet, H ist der Abstand zwischen der Steuerachse (Mittelpunkt der Drehung des Vorderrades, wenn die Schnecke 9 gedreht wird) des Vorderrades und dem Schneidpunkt, und L ist der Abstand zwischen der Drehachse der Hinterräder 4 und 5 und der Steuerachse des VorderSteuerrades 7, vorausgesetzt, daß θ ^ 90°. Es ist zu beachten, daß jeweils θ auch Q¹ sein kann, d.h. deren Beziehung kann in der vorstehend angegebenen Formel umgekehrt werden, da die linke Seite der Formel einen absoluten Wert darstellt. Diese Beziehung ist schematisch in Fig. 4 veranschaulicht.

Unter der Annahme, daß z.B. L = 250 mm, H = 150 mm, die Länge des ersten Gelenkhebels 13 = 40 mm, die Länge des zweiten Gelenkhebels 14 = 115,06 mm, der Abstand zwischen dem Gelenkzapfen der Gelenkplatte 15 mit dem zweiten Gelenkhebel 14 und dem Gelenkzapfen 18 der Platte 15 = 40 mm, und der Winkel zwischen der Drehachse der Hinterräder 4 und 5 und dem ersten Gelenkhebel 13, \vobei Θ¹ = 90°, und zwischen der Drehachse der Hinterräder 4 und 5 und der Linie, die den Gelenkzapfen 18 und das Gelenk der Gelenkplatte 15 mit dem zweiten

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Gelenkhebel verbindet,·jeweils 43,5° beträgt, sind eine Linie, die den Gelenkzapfen 18 auf der Gelenkplatte 15 und den Gelenkzapfen der Gelenkplatte mit dem dritten Gelenkhebel 16 verbindet, und die Linie, die die beiden Gelenkzapfen von dem vierten Gelenkhebel 17 verbindet, jeweils senkrecht zu der Drehachse der Hinterräder 4 und 5, und beide sind jeweils 30 mm lang. Der Abstand zwischen dem Gelenkzapfen der Gelenkplatte 15 mit dem dritten Gelenkhebel 16 und der optischen Achse des optischen Systems ist gleich H. Der Abstand zwischen der Steuerachse oder der Drehachse des Vorderrades 7 und dem Gelenkzapfen 18 ist 60 mm, und der Abstand zwischen dem· Schneidpunkt 20 und dem Beobachtungspunkt 21 ist 30; mm. Diese Ausführungsform ist schematisch in Fig. 5 gezeigt ^ worin L = 250 mm, H = 150 mm, L* = 40 mm, Lp = 115,06 mm, L-, = 40 mm, L^ = L_Q = 30 mm (jL zu den Linien 4-5), O¹ = 90°,^ .= <T₂ = 43,5°, L₅ = H, Lg = 60 mm und Ly = 30 mm. .

Die Funktion der Glieder 23 - 27 wird nachstehend näher erläutert.

Mit Bezug auf Fig. 3, die einen Aufriß des bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendeten optischen Systemes darstellt, bezeichnet das Bezugszeichen 22 eine Lichtquelle zur Beleuchtung, womit die Oberfläche des Metallbleches oder der Metallplatte beleuchtet wird, das Bezugszeichen 23 bezeichnet eine Linse, das Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Halbspiegel oder einen teilweise reflektierenden Spiegel, das Bezugszeichen 25 bezeichnet ein erstes Beobachtungselement entsprechend dem Beobachtungssatz SA., das Bezugszeichen bezeichnet ein zweites Beobachtungselement entsprechend dem Nachfolgesatz SA₂, das Bezugszeichen 27 bezeichnet einen Spiegel, (vergl. Fig. 2),und das Bezugszeichen 29 bezeichnet ein Metallblech oder eine Stahlplatte mit jeweils einer darauf aufgebrachten Markierungslinie, die beobachtet oder festgestellt werden soll. Die Bezugszeichen 20 und 21 besitzen die gleiche Bedeutung wie vorstehend angegeben.

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Die optische Achse des optischen Systems ist mit Bezug auf die Oberfläche der Stahlplatte oder des Metallbleches um 70° geneigt, und die Lichtquelle 22 beleuchtet den Beobachtungspunkt bei einem Winkel von 45°. Die Markierungslinie stellt das Licht dar, das auf die Beobachtungselemente 25 und 26 mit Hilfe der Linse 23 projiziert wird. Für die Beobachtungs- oder Feststellungselemente 25, 26 können Empfangsdioden 0D72P (hergestellt von Oki Electric Co., Ltd.) zur Anwendung gelangen, die einen Aufbau besitzen, wobei zwei Dioden nebeneinander angeordnet sind. Diese Art von Photodioden besitzt eine rasche Ansprechgeschwindigkeit, verglichen mit anderen Photorezeptoren (Photoempfängern) wie z.B. CdS.

Obgleich in Fig. 1 die photoelektrischen Elemente SA. und SAp getrennt voneinander dargestellt sind, zwecks besserer Erläuterung der Erfindung, wird es in der Praxis bevorzugt, den gleichen Teil der Markierungslinie mit den beiden Beobachtungselementen unter Verwendung eines Halbspiegels", wie z.B. in Fig. 3 gezeigt _t zu beobachten, um das Nachspüren oder Nachfolgen möglichst zuverlässig und getreu auszuführen.

Im Betrieb wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung auf die Oberfläche einer Stahlplatte 29, die die nachzuspürende Markierungslinie M trägt, bei einer solchen Lage aufgebracht, daß der Beobachtungspunkt im wesentlichen in Ausrichtung mit der Markierungslinie vorliegt, und ein Aniaßknopf wird niedergedrückt, um die Lichtquelle 22 einzuschalten und um die Verstärker (nicht gezeigt) für die Beboachtungselemente 25 und 26 zu betätigen, und der Gleichstrommotor wird eingeschaltet, um die Schnecke 9 mittels der Kupplung zu drehen. Die Drehung der Schnecke 9 bewegt die optische Achse des optischen Systems in einer Richtung (wobei jede Richtung gewählt werden kann) mit Hilfe des Zahnstangengetriebes 8 und cLonGelenken oder Verbindungen. Wenn das erste Beobachtungselement 25 die von der Lichtquelle 22, wie in Fig. 3 gezeigt, beleuchtete Markierungslinie beobachtet, erreicht der Differentialausgang von dein ersten Beobachtungselement 25 (SA.) oder der Unterschied zwischen den Ausgängen

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von dem Paar von'photoelektrischen Elementen des Beobachtungssatzes SA. einen Wert oberhalb eines vorbestimmten Wertes und die Vorbereitungen für das Nachspüren oder Nachfolgen der Linie sind vervollständigt.

Wenn dann der Nachfolgeschalter niedergedrückt ist, beobachtet das zweite Beobachtungselement 26 (SA₂) die Mitte der Markierungslinie und die Kupplung 6 wird so angeschlossen, um das Antriebsrad 4 durch Übertragung der Drehung von dem Motor 1 auf dieses zu drehen und die Hinterräder 4 und 5 bewegen die Vorrichtung in Fig. 2 nach rechts. Wenn das erste Element 25 die Markierungslinie nicht beobachtet oder auffindet, wird die Rückwärtskupplung 12 abgetrennt oder abgeschaltet, nachdem die optische um einen-vorbestimmten Winkel bewegt wurde, und die Vorwärtskupplung 11 wird betätigt, um die optische Achse in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen. Nachdem die Markierungslinie von dem Beobachtungselement 25 (SA.) aufgefunden oder beobachtet wird, vervollständigt die Vorrichtung die Vorbereitung für das Nachfolgen oder Nachspüren der Linie und setzt ihre Tätigkeit als Liniennachfolger oder Liniennachspürer, wie vorstehend beschrieben, ein. .

Wenn die Vorrichtung die Markierungslinie nicht auffinden kann, selbst wenn die optische Achse vor- und zurückbewegt wird, wird die Vorrichtung aufgenommen und auf das Metallblech oder die Metallplatte an verschiedenen Stellen wiederholt aufgebracht, bis die Markierungslinie aufgefunden ist.

Nachdem das erste Beobachtungselement 25 die Markierungslinie aufgefunden hat, werden die Kupplungen 11 und 12 elektrisch von einem Signal abgeschaltet, das von dem Paar der Beobachtungselemente des Nachfolgesatzes SA„ oder des zweiten Beobachtungselements 26 zur Bewregung des optischen Systeme s ankommt, so daß das optische System konstant gesteuert wird, un der Markierungslinie nachzufolgen, indem man den differentiellen Ausgang von dem Folgesatz oder dem zweiten Beobachtungselement 26 auf einem Minimum hält (Linie zentriert auf der Grenzlinie des Paares von Beobachtungselementen des Folgesatzes SA₂),

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"■ 'i 3 *-

Gleichzeitig mit der Bewegung des optischen Systems wird das Vorderrad 7 der Vorrichtung so gesteuert, daß es entlang der Linie ausgerichtet wird, um die Vorrichtung entlang der Markierungslinie zu führen. Somit wird die Vorrichtung entlang der Markierungslinie geführt, indem die Kupplungen 11 und 12 ein- und ausgeschaltet werden, um die Richtung des Vorderrades 7 zu korrigieren. Da außerdem der Mechanismus eine Bindung umfaßt und von dem Hilfsmechanismus oder Servomechanismus so gesteuert wird, um konstant die vorstehend angegebene Formel zu erfüllen, wird der Schneidpunkt kaum von der Markierungslinie herausbewegt und folgt genau der Linie. Somit wird es durch die Schaffung eines Brenners zum Schneiden des Metallbleches oder Metallplatte an dem Schneidpunkt möglich, die Metallplatte oder das Metallblech entlang der Markierungslinie zu schneiden.

Unter Anwendung einer spezifischen Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gemäß der Erfindung erwies es sich als möglich, automatisch einer Markierungslinie mit einer Breite von über 3,5 mm mit einer Genauigkeit von £ 0,5 mm von der Linienmitte mit einem minimalen Radius der Linie, die nachgespürt werden kann von 800 mm und

mit einem maximalen Radius von dem Bereich, in welchem die Linie automatisch nachgespürt und nachgefolgt werden kann,

na cjisuf olrjon.

von 15 mm xDev "15 mm"-Wert, der den maximalen Radius der ersten Beobachtungselemente in der linken und der rechten Richtung darstellt, ist schematisch in Fig. 2 bei Punkt A angezeigt, wenn die ersten Elemente eine Stahlplatte abtasten. In Fig. 2 sind die Abtastbereiche an Punkt 21 durch die Pfeile dargestellt.

Es ist ersichtlich, daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgenommen v/erden können. So kann z.B. die Beobachtung der Markierungslinie automatisch ausgeführt werden, indem eine Kupplungseinrichtung zur Anwendung gelangt. Es ist möglich, eine Anzeigelampe anzuwenden, die anzeigt, daß die Vorrichtung auf dem Metallblech oder der Metallplatte in einer richtigen Lage für das Nachfolgen der Markierungslinie angeordnet ist,

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so daß die Lage der Vorrichtung durch Sehen der eingeschal- . teten Lampe ersichtlich gemacht v/erden kann, wenn die Vorrichtung von Hand auf das Metallblech oder die Metallplatte an verschiedenen Stellen aufgebracht wird.

Es ist ersichtlich, daß der festgelegte Wert des differentiellen Ausgangs von.dem Element SA. d.h. des Ausgangsunterschiedes zwischen dem Paar von photoelektrischen Beobachtungselementen, die die Anwesenheit der Markierungslinie beobachten oder feststellen, so bestimmt sein muß, daß der Betrieb der Vorrichtung von Änderungen in der Dichte der Markierungslinie oder von deren Hintergrund nicht beeinflußt v/ird, und daß die Vorrichtung genau der Markierungslinie nachfolgt.

Es wird ferner bevorzugt, eine Einrichtung zum Anzeigen vorzusehen, wenn die Vorrichtung zum Ende der Markierungslinie gelangt oder sich aus der Linie bei einer Fehlerstelle herausbewegt hat, wobei dies durch die Verwendung des Beobachtungselements SA. ausgeführt werden kann. Es ist z.B. möglich, eine Anzeigelampe oder eine automatische Unterbrecheeinrichtung vorzuziehen, die im Ansprechen auf die Abnahme des Ausgangs des Elementes SA. auf unterhalb eines vorbestimmten Wertes betätigt wird. Eine derartige Vorrichtung ist auch vorteilhaft hinsichtlich der Erniedrigung von Fehlarbeit oder Falscharbeit der Vorrichtung, beispielsweise im Falle der Anwendung auf eine verschwommene Linie oder eine ausgelöschte Linie.

Außerdem wird es bevorzugt, eine Verzögerungseinrichtung in dem Feststellungs- oder Beobachtungsmechanisrnus so vorzusehen, daß die Vorrichtung nicht jedesmal anhält oder unterbricht, wenn sie zu einem kleinen unklaren Teil der Linie kommt, um eine Erniedrigung der Arbeitsleistung der Vorrichtung zu verhindern. Die Verzögerungszeit ist natürlich so ausgewählt, daß die Folgegeschwindigkeit (die Geschwindigkeit der Vorrichtung gemäß der Erfindung während des Nachspürens der Markierungslinie, wobei die Geschwindigkeit natürlich von der Umdrehung des Motors 1 abhängt), in Betracht gezogen wird, um eine Arbeit der Vorrichtung bei maximaler Leistung zu erhalten.

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Claims

Patentansprüche

M .!Vorrichtung zum Nachfolgen einer Markierungslinie auf einer flachen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Beobachtungseinrichtung (SA^; 25) zum Feststellen oder Beobachten der Anwesenheit der darunterliegenden Markierungslinie, eine zweite Beobachtungseinrichtung (SA₂; 26) zum Peststellen oder Beobachten der Mitte der Markierungslinie, ein in der Vorrichtung vorgesehenes optisches System (22, 23, 24) zum Projizieren eines optischen Bildes der Markierungslinie auf der genannten Beobachtungseinrichtung (SA-; 25) so verbunden ist, daß die optische Achse hiervon zum Auffinden der Markierungslinie bewegt wird, wenn die genannte erste Beobachtungseinrichtung die Markierungslinie nicht auffindet, eine Antriebseinrichtung zur Bewegung der Einrichtung in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der zweiten Beobachtungseinrichtung (SA₂; 26) in der Weise, daß die Einrichtung in solcher Richtung bewegt wird, daß die zweite Beobachtungseinrichtung konstant die Mitte der Markierungslinie beobachtet, umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Beobachtungseinrichtung (25, 26) jeweils zwei Paar von photoelektrischen Elementen, die nebeneinander angeordnet sind, umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Einrichtung zum Anzeigen, daß die erste Beobachtungseinrichtung (SA^; 25) die Anwesenheit der Markierungslinie beobachtet, umfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Lampe ist, die erregt oder betätigt wird, wenn die Markierungslinie beobachtet wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung des Paares von photoelektrischen Elementen der ersten Beobachtungseinrichtung in nicht fluchtender Anordnung mit der Begrenzung des Paares von photoelektrischen Elementen der zweiten Beobachtungseinrichtung angeordnet ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Beobachtungseinrichtung und die zweite Beobachtungseinrichtung so vorgesehen sind, daß sie den gleichen Teil der Markierungslinie beobachten, in-dem ein halbtransparenter Spiegel in dem optischen System verwendet wird, um einen Teil des aus der Linie reflektierten Lichtes zu der ersten Beobachtungseinrichtung zu reflektieren und einen Teil des Lichtes von der Linie auf die zweite Beobachtungseinrichtung zu lenken.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine Steuereinrichtung, die mit einem mechanischen Servosystem verbunden ist, das in Übereinstimmung mit dem Ausgang der zweiten Beobachtungseinrichtung betätigt wird, und ein mit einem Motor verbundenes Antriebsrad umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad mit einer Einrichtung zum Anhalten der Drehung des Rades, das im Ansprechen auf eine Abnahme im Ausgang des ersten Beobachtungselementes bis herab zu einem vorbestimmten Wert betätigt wird, wodurch die Vorrichtung automatisch angehalten wird, wenn die Vorrichtung in eine Lage gelangt, in welcher die Linie unklar oder ausgelöscht ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch, gekennzeichnet, daß die Anhalteeinrichtung mit einer Verzögerungseinrichtung ausgestattet ist. " .
10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander angeordneten photoelektrischen Elemente die gleiche Leistung besitzen.

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