DE2335794A1

DE2335794A1 - Optoelektrische einrichtung

Info

Publication number: DE2335794A1
Application number: DE19732335794
Authority: DE
Inventors: Werner Eichenberger
Original assignee: Loepfe AG Gebrueder
Current assignee: Loepfe AG Gebrueder
Priority date: 1972-10-16
Filing date: 1973-07-13
Publication date: 1974-05-02
Also published as: FR2203069B1; JPS4974972A; FR2203069A1; US3892492A; IT993593B; JPS5412070B2; DE2335794B2

Description

AKTIENGESELLSCHAFT GEBRUEDER LOEPFE, WETZIKON (SCHWEIZ)

Optoelektrische Einrichtung 2335794

Die Erfindung bezieht sich auf eine optoelektrische Einrich- ■ tung mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger j der -eine Lichtfühlvorrichtung und einen an diese angeschlossenen elektronischen Kreis zum Auswerten der von der Lichtfühlvorrichtung erzeugten elektrischen Signale umfasst.

Eine Gruppe von bekannten Einrichtungen dieser Art dient zur Kontrolle der Anwesenheit oder des Vorbeigangs eines Objekts an einer Ueberwachungsstelle. Man kann zu diesem Zweck vom Objekt oder von einer hinter dem Objekt befindlichen Fläche reflektiertes Licht oder die ueberwachungsstelle direkt vom Lichtsender zum Lichtempfänger passierendes Licht benutzen. Hierher gehören optoelektrische Schussfadenwächter, Schussspulenfühler und Schützenwächter an Webmaschinen sowie nach dem Reflexions- und Transmissionsprinzip arbeitende Lichtschranken.

Zu einer zweiten Gruppe gehören optoelektrische Geräte zum Messen des ReflexionsVermögens einer Oberfläche, der Lichtabsorption bzw. Transmission lichtdurchlässiger Objekte oder ' der Lichtabsorption lichtundurchlässiger Objekte begrenzter Ausdehnung, wie sie beispielsweise zum Bestimmen der Querabmessungen eines laufenden Fadens als sogenannte Fadenreiniger an Spulmaschinen eingesetzt werden.

Die Erfindung bezieht sich auf alle genannten Gebiete und andere; insbesondere kann sie auch zum Ueberwachen schnell bewegter Objekte oder zum optischen'Erfassen von Grossen verwendet werden, die sich schnell ändern und eine kontinuierliche trägheitslose Ueberwachung und/oder Messung erfordern.

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Kontrolleinrichtungen zum Erfassen des Leerzustandes von Spulen, insbesondere von Schussspulen an Webmaschinen, sind zum Beispiel aus der GB-PS 651 3H8, aus der entsprechenden USA - PS 2 522 101 und der CH - PS 39 3 218 bekannt. Diese sogenannten Schussspulenfühler weisen eine Lichtquelle auf, deren Strahlen an unterschiedlich stark reflektierenden Längsabschnitten des leeren Spulenkörpers weitgehend spiegelnd reflektiert werden und auf getrennten Wegen zu zwei mit ihren optischen Achsen gegeneinander geneigten optoelektrischen Wandlern gelangen. Dadurch wird eine Anzeige des Leerzustandes der Spule mit Hilfe des unterschiedlichen Reflexionsvermögens der genannten Längsabschnitte des Spulenkörpers möglich. Dagegen erfolgt bei bewickelter Spule eine diffuse Reflexion am Garnwickel mit praktisch gleicher Stärke, so dass die Einrichtung in diesem Falle nicht anspricht. Voraussetzung für das Funktionieren dieser und entsprechender Kontrolleinrichtungen ist die Verwendung besonders präparierter Spulenkörper, um in verschiedenen Längsabschnitten desselben das für die Anzeige des Leerzustandes erforderliche unterschiedliche Reflexionsvermögen zu erhalten. Hierdurch wird jedoch der praktische Einsatz solcher Spulenfühler weitgehend erschwert ader oft gänzlich verhindert.

Ferner ist aus der USA - PS 2 565 500 ein optoelektrischer Fadenreiniger bekannt, der eine Lichtquelle und zwei von dieser beleuchtete, gegeneinander kompensierbare Photozellen umfasst, wobei ein laufendes. Garn nur den von der Lichtquelle auf die eine Photozelle fallenden Lichtstrom beeinflusst. Diese bekannte Vorrichtung ist zwar kompensierbar bezüglich der Schwankungen des von der Lichtquelle erzeugten Gleichlichtes, nicht jedoch bezüglich von aussen einfallenden Fremdlichtes, beispielsweise Sonnenlicht, das mit unterschiedlicher und zeitlich veränderlicher Intensität auf die Photozellen einwirkt.

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Den Anstoss zur Erfindung gab unter anderen die von der Webereipraxis gestellte Forderung, einen Schussspulenfühler zu schaffen, der für Spulen beliebiger Art ohne besondere Präparierung des Spulenkörpers brauchbar ist und sicher funktioniert.

Im weiteren Rahmen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Ueberwachungs- und Messeinrichtungen, z.B. solche, die an Textilmaschinen im Fabrikationsbetrieb eingesetzt werden sollen, so auszubilden, dass sie unempfindlich gegen von aussen einfallendes Fremdlicht sind und zudem mit verhältnismässig einfachen Mitteln realisiert werden können. Zudem sollen die erfindungsgemässen Einrichtungen eine Kompensation eines beliebig wählbaren Grundsignals ermöglichen, wie dies im folgenden noch ausgeführt wird.

Gemäss der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Lichtsender so aufgebaut ist, dass er zwei gepulste Lichtstrahlen derart erzeugt, dass die Lichtimpulse der beiden Lichtstrahlen abwechselnd aufeinanderfolgen, und dass der Auswertekreis so ausgelegt ist, dass er ein vom Unterschied der den beiden Lichtstrahlen entsprechenden Signalanteile abhängiges Ausgangssignal liefert.

.Der Ausdruck "Lichtstrahlen" soll dabei auch Strahlenbündel nicht paralleler Strahlen umfassen, die einen gewissen Raumwinkel erfüllen.

In der Ausbildung der erfindungsgemässen Einrichtung als Reflexionsfühler kann dieser sicher zwischen einem Zustand überwiegend diffuser Reflexion und einem Zustand überwiegend spiegelnder Diffusion unterscheiden. Da im praktischen Falle im allgemeinen keine rein diffuse Reflexion und auch keine rein spiegelnde Diffusion vorliegen, besteht die Schwierigkeit bei

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der Lösung des Problems darin, das Verhältnis zwischen dem der Oberwiegend spiegelnden Reflexion entsprechenden Nutzsignal und dem der überwiegend diffusen Reflexion entsprechenden Grundsignal möglichst gross zu machen. Um dies zu erreichen, beechreitet die Erfindung hierbei den Weg, das Grundsignal weitgehend zu unterdrücken, ohne gleichzeitig das Nutzsignal wesentlich zu verkleinern.

Um dies zu erreichen, ist der Reflexionsfühler vorzugsweise so ausgebildet, dass die vom Lichtsender erzeugten beiden Lichtstrahlen konvergieren, das heisst in einem Schnittpunkt in Strahlrichtung zusammenlaufen, und dass der Lichtempfänger einen Lichtsensor aufweist, dessen optische Achse durch den Schnittpunkt läuft, und auf von den beiden Lichtstrahlen stammendes Licht unterschiedlicher Intensität anspricht, jedoch auf solches Licht gleicher Intensität nicht anspricht.

Wird der erfindungsgemässe Reflexionsfühler relativ zu einer überwiegend spiegelnden Fläche so angeordnet, dass das eine der Lichtstrahfenbündel und die optische Achse des Lichtsensors zum Einfallslot gleiche Winkel bilden, dann entsteht ein starkes Nutzsignal durch die spiegelnde Reflexion des einen Lichtstrahlenbündels; wird die spiegelnde Fläche durch einen überwiegend diffus reflektierenden Belag abgedeckt oder durch eine überwiegend diffus reflektierende Fläche ersetzt, so werden die beiden Lichtstrahlenbündel diffus reflektiert, und man kann durch Beeinflussung der Intensitäten dieser Lichtstrahlenbündel erreichen, dass die auf den Lichtsensor auftreffenden Anteile dieser Bündel gleiche Intensität haben und gegeneinander kompensiert werden können.

Die erfindungsgemässe Einrichtung kann bei entsprechender Ausbildung ferner für Messungen und Ueberwachung im direkten Licht, also nach dem Transmissionsprinzip, eingesetzt werden, z.B. für Fadenreiniger an Spulmaschinen oder Fadenwächter an Webmaschinen oder Spulmaschinen. Es ist möglich, den elektronischen Auswertekreis

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so auszubilden, dass die Einrichtung als Fadenlaufwächter und/oder als Fadenanwesenheitswächter wirkt; das heisst, es kann sowohl zwischen laufendem und stillstehendem Faden unterschieden werden, um entsprechende Anzeigen oder Stuervorgänge auszulösen. Bevorzugte Anwendungen sind die als Schussfadenwächter an Webmaschinen, insbesondere schützenlosen Webmaschinen, und als Fadenwächter an Spulmaschinen-, insbesondere Kreuzspulmaschinen.

Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Einrichtung einen Lichtsender mit zwei trägheitslos anregbaren gerichteten Lichtquellen, einem Pulsgenerator, der die Lichtquellen abwechselnd in lückenlos aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erregt, und mit Einstellaitteln, um das Verhältnis der Intensitäten der von den zwei Lichtquellen erzeugten Strahlenbündel ändern zu können.

Gemäss einer weiteren Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung ist als Pulsgenerator ein astabiler Multivibrator vorgesehen, welcher als elektrisch wirkendes Einstellmittel zur Aenderung des Intensitätsverhältnisses der beiden Strahlenbündel ein Potentiometer enthält.

Der Lichtempfänger kann einen trägheitslos arbeitenden Lichtsensor und einen an diesen angeschlossenen, auf die Frequenz des Pulsgenerators abgestimmten oder nicht abgestimmten Verstärker enthalten; als photoelektrische Wandler für die Lichtquellen und für den Lichtsensor können Halbleiterbauelemente, zum Beispiel Leuchtdioden bzw. Photodioden oder Phototransistoren, vorgesehen sein.

Die erfindungsgemässei Einrichtungen !können für die verschiedensten Zwecke eingesetzt werden, zum Beispiel als Schussspulenfühler an Webmaschinen, als Kopswächter an Spulmaschinen, als Zählvorrichtung zur Stückzahlkontrolle in Fertigungsbetrieben,

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als Drehzahlmessgeräte an Maschinen, zur Steuerung von Paketsortiervorrichtungen, zur Kantenführung von Stoffbahnen, für
Reflexxonslxchtschranken, für Messung der Lichtabsorption von Gasen, Flüssigkeiten und festen Körpern, als Fadenwächter und Messvorrichtungen in Fadenreinigern und so weiter.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 a eine schematische Darstellung eines Schussspulenfühlers für eine Webmaschine,

Fig. 1 b die Winkel, welche die verschiedenen Strahlen in Fig. '. zum Einfallslot bezüglich der Schussspule bilden,

Fig. 2+3 Schaltbilder der elektronischen Kreise des Schussspulenfühlers der Figur 1,

Fig. 4 eine als Ueberwachungsexnrichtung für den Durchgang der Kante eines diffus reflektierenden Objekts ausgebildete Ausfuhrungsform eines erfindungsgemässen Reflexionsfühlers in schematischer Darstellung,

Fig. 5 eine Darstellung einiger in der im Empfänger der
Fig. H erzeugten Impuls·,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer vorzugsweise für einen elektronischen Fadenreiniger bestimmtetoptoelektrischen Einrichtung, die mit Messung des vom Faden absorbierten Lichts arbeitet <

Fig. 7 Impulsdiagramme» die zur Erläuterung des Kompensationsvorganges und der» Messungen mit der Vorrichtung der Fig. 6 dienen»

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Fig. 8+9 zeigen einen optoelektronischen Tastkopf, der für einen Fadenreiniger oder Fadenwächter verwendet werden kann, in schematischer Darstellung,

Fig. 10 zeigt den Einsatz eines solchen Tastkopfes als Schussfadenwächter an einer Greiferwebmaschine mit Farbvorwahlapparat ,für sechs Farben.

In Fig. la ist eine Schussspule 1 dargestellt, auf deren Spulenkörper 2 sich ein Restwickel 3 eines Garns befindet. Der Schützen, in welchem sich die Schussspule beim Betrieb befindet, sowie weitere Teile der Webmaschine sind der Uebersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Die erfindungsgemässe Einrichtung umfasst einen Lichtsender, der zwei gerichtete Lichtquellen ^ und 5 und ein Speisegerät 6 umfasst, und einen Lichtempfänger, der einen Lichtsensor 7 und einen Verstärker 8 umfasst. Vorzugsweise sind diese Teile in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das an der Webmaschine befestigt ist. Das Gehäuse ist nur schematisch durch die gestrichelte Linie 19 dargestellt. Jede der beiden Lichtquellen 4 und 5 erzeugt ein Lichtstrahlenbündel, dessen Mittellinie die optische Achse Sl bzw. S2 der zugehörigen Lichtquelle bildet. Diese optischen Achsen schneiden sich in einem Punkt S auf der Oberfläche des Spulenkörpers 2. Die Lichtquellen können beispielsweise mit je einer Leuchtdiode Ll, L2 (Fig.2) bestückt sein, die Licht im sichtbaren oder unsichtbaren Teil des Spektrums erzeugt. Es sind zahlreiche solcher Leuchtdioden bekannt, wobei solche mit Galliumarsenid für das infrarote Gebiet und solche mit Galliumphosphid oder Galliumarsenxdphosphxd für Gebiete des sichtbaren Spektrums zum Einsatz kommen können.

Der Lichtsensor 7 kann mit einem Phototransistor FT (Fig.3) als optoelektrischer!! Wandler versehen sein. Selbstverständlich

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müssen der von den Leuchtdioden erzeugte Spektralbereich und der spektrale Empfindlichkeitsbereich des Lichtsensors aufeinander abgestimmt sein.

Der Aufbau und die Wirkungsweise des Speisegeräts 6 und des Verstärkers 8 werden im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 noch beschrieben.

Im vorliegenden Falle wird die Schussspule 1 stets in einer bestimmten oder annähernd bestimmten Stellung in der Bewegungsbahn des Schützens abgetastet. Dies gilt sowohl dann, wenn eine Abtastung während des Schützenflugs, als auch dann, wenn eine Abtastung in einer oder nahe einer der Endstellungen des Schützens in einem Schützenkasten erfolgt. Für das Prinzip, das der Erfindung zugrunde liegt, spielen der Ort der Abtastung und die Bewegung des Schützens keine wesentliche Rolle, das heisst, die Abtastung kann sowohl im Fluge als auch nach dem Einlauf des Schützens im Schützenkasten erfolgen. Gegebenenfalls, insbesondere bei mehrschützigen Webmaschinen, ist in bekannter Weise eine Abtastung im Fluge mit einer Triggerung erforderlich, durch welche die Kontrolleinrichtung erst dann in Funktion tritt, wenn der Schützen und mit ihm die Schussspule sich in einer bestimmten, durch die Anordnung des Schussspulenfühlers an der Webmaschine bestimmten Stelle der Flugbahn befindet. Diese an sich bekannte Triggerung ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung und soll deshalb an dieser Stelle nicht beschrieben werden.

Es sei nun die geometrische Anordnung der Lichtquellen ^, 5 und des Lichtsensors 7 relativ zur Schussspule 1 anhand der Figuren la und Ib erläutert.

Gemäss Fig. la befindet sich zu beiden Seiten des Schnittpunktes S auf dem Spulenkörper 2 im Moment der Abtastung ein Restwickel 3. In Fig. Ib ist im Punkt S als Bezugslinie das Einfalls-

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lot L auf der durch S gehenden Mantellinie des Spulenkörpers 2 gezeichnet.

Die erste Lichtquelle M und der Lichtsensor 7 sind so angeordnet, dass ihre optischen Achsen Sl und S3 sich ebenfalls im Punkt S schneiden, zu beiden Seiten des Einfallslots L gleiche Winkel oc und <λ/ mit dem Einfallslot bilden und in einer durch die Längsachse a der Schussspule gehenden Ebene liegen.

Die zweite Lichtquelle 5 liegt vorzugsweise in oder nahe bei dieser Ebene zwischen der ersten Lichtquelle M- und,dem Einfallslot L; die Einrichtung funktioniert jedoch auch dann, wenn die zweite Lichtquelle 5 auf dem Einfallslot oder auf der anderen Seite des EinfalüsLots zwischen diesem und dem Lichtsensor 7 angeordnet ist.

Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass bei leerer Spule, das heisst wenn durch die glatte Oberfläche des Spulenkörpers 2 eine überwiegend spiegelnde Reflexion.erfolgt, nur das aus der ersten Lichtquelle M- stammende, in Richtung der optischen Achse S3 reflektierte Licht> nicht aber das aus der zweiten Lichtquelle 5 stammende, in Richtung des Strahls SM spiegelnd reflektierte Licht zum Lichtsensor 7 gelangt. Die Strahlen S2 und SM bilden gleiche Winkel A und ß' zum Einfallslot L.

Andererseits wird, wenn sich noch ein Wickel 3 auf der Spule befindet, das aus den Lichtquellen M und 5 stammende Licht an der Oberfläche des Wickels diffus reflektiert, so dass von beiden Lichtquellen stammendes reflektiertes Licht in Richtung der optischen Achse S3 auf den Lichtsensor 7 trifft.

Dieser Unterschied im Reflexionsverhalten des leeren und des bewickelten Spulenkörpers 2 wird nun in Verbindung mit der Arbeitsweise des Speisegeräts 6 und des Verstärkers 7 zur Anzeige des Bewicklungszustandes der Spule ausgenutzt.

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Gemäss Fig. 2 ist das Speisegerät 6 als astabiler Multivibrator mit zwei Transistoren Tl, T2, Basiswiderständen Rl, R2 und Kopplungskondensatoren Cl, C2 aufgebaut. An die Kollektoren der Transistoren ist je eine Serienschaltung eines Widerstan- ■ des R3 bzw. R^ mit einer der Leuchtdioden Ll bzw. L2 angeschlossen, die mit ihren Anoden über ein Potentiometer Pl mit einer positiven Spannungsquelle verbunden sind. Die Leuchtdioden werden infolge dieser Anordnung in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen abwechselnd und periodisch mit der vom Multivibrator bestimmten F^juenz, zum Beispiel 10 KHz, durch Rechteckimpulse zum Leuchten angeregt, derart dass sich jedes Leuchtintervall der einen Leuchtdiode lückenlos an ein Leuchtintervall der anderen Leuchtdiode anschliesst. Die den Leuchtdioden zugeführten Speisespannungen werden durch die Einstellung des Potentiometers Pl bestimmt; dadurch kann das Verhältnis der von den Leuchtdioden ausgesendeten Lichtströme innerhalb gewisser Grenzen willkürlich geändert werden.

Fig. 3 zeigt den Aufbau des beispielsweise abgestimmten Verstärkers 8, der an den in Emitterschaltung arbeitenden Phototransistor FT des Lichtsensors 7 (Fig.l) angeschlossen ist. Die Basis des Phototransistors liegt über den Basiswiderstand R5 und den Schutzwiderstand R6 an positiver Spannung, der Kollektor des Phototransistors ist an den Zwischenpunkt der Widerstände R5 und R6 angeschlossen. Im Emitterkreis sind parallel zueinander eine Induktivität I, ein Kondensator C3 und ein Potentiometer P2 geschaltet, an dessen Abgriff das Wechselspannungs-Ausgangssignal A des Verstärkers abgenommen wird. Durch entsprechende Bemessung des aus der Induktivität I und dem Kondensator C3 bestehenden Parallelschwingkreises ist der Verstärker auf die Frequenz des Multivibrators abgestimmt.

Angenommen, die Spule 1 trage noch einen Wickel oder Restwickel 3. Wie bereits ausgeführt, fällt in diesem Falle diffus reflektiertes Licht, welches sowohl aus der ersten als auch aus der zweiten Lichtquelle stammt, auf den Lichtsensor 7.

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Die Einstellung des Lichtsenders wird bei feststehender Spule 1 mit Hilfe des Potentiometers Pl₉ Fig. 2, so ausgeführt, dass .die beiden diffus reflektierten Lichströme aus den Lichtquellen

4 und 5 gleich werden; es entsteht dann im Koliektorkreis des · Phototransistors praktisch ein Gleichstromsignal, das über die Induktivität I kurzgeschlossen ist und kein oder nur ein minimales Gleichstrom-Ausgangssignal erzeugt. Entsprechendes gilt dann auch bei laufender Webmaschine.

Ist nun die Spule 1 leergelaufen, so wird der Phototransistor FT nur von dem aus der ersten Lichtquelle 4 stammenden, am Spulenkörper 2 überwiegend spiegelnd reflektierten Licht getroffen. Da dieses Licht mit der Frequenz 10 KHz gepulst ist, entsteht ein entsprechendes Wechselstromsignal A am Ausgang des Verstärkers 8. Dieses Signal kann in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet und einer Schaltvorrichtung zugeführt werden, die den Austausch der leeren Schussspule gegen eine volle bewirkt.

Der Winkel Λ kann beispielsweise 60° betragen, der Winkel /3 20 . Jedoch ist die Grosse dieser Winkel nicht kritisch; so kann die Grosse von (\ ohne weiteres erhöht werden, soweit es die räumlichen Verhältnisse zulassen. Da bei Anbau an einer Webmaschine mit Schützen die optoelektrisehe Einrichtung jedoch nicht beliebig nahe an den abzutastenden Spulenkörper herangebracht werden kann, ist der Wahl des Wertes <κ eine obere Grenze gesetzt. Ebenfalls ist die Grosse von fh nicht kritisch, jedoch soll dieser Winkel deutlich von et verschieden sein, damit im Falle überwiegend spiegelnder Reflexion kein Licht von der zweiten Lichtquelle 5 zum Lichtsensor 7 gelangen kann. Die Lichtquelle 5 braucht auch nicht in der durch die Strahlen Sl und S3 bestimmten Ebene angeordnet zu sein, da auch bei Anordnung ausserhalb dieser Ebene eine diffuse Reflexion des von dieser Lichtquelle 5 ausgehenden Lichtes nach dem Lichtsensor hin erfolgt. Es sollte dabei jedoch die Bedingung eingehalten werden, dass S2 mit Sl und S3 einen gemeinsamen Schnittpunkt

5 hat, da sonst die beiden Strahlen Sl und S2 nicht ein und die-

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selbe Stelle des Spulenkörpers 2 abtasten.

Die durch Fig. 1-3 erläuterte Ausführungsform kann in mehrfacher Weise abgeändert werden. So ist es nicht erforderlich, dass die Lichtquellen M- und 5 in lückenlos aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erregt werden; so können die von der einen Lichtquelle 5 ausgehenden Lichtimpulse einer Folgefrequenz f mit Lücken zwischen den von der anderen Lichtquelle M- ausgehenden Impulsen der gleichen Folgefrequenz f eingeschachtelt sein. In diesem Falle erzeugen die diffus reflektierten Lichtimpulse allein aus der Lichtquelle M ein relativ grosses Wechselstromsignal A der Frequenz f, während bei gleichzeitiger Einwirkung der abgeglichenen Lichtimpulse aus beiden Lichtquellen M- und 5 der Resonanzkreis des Verstärkers 8 für die mit der doppelten Frequenz 2f eintreffenden Impulse ein weit schwächeres Wechselstromsignal A liefert.

Es ist auch nicht erforderlich, in der anhand der Fig. 1-3 beschriebenen Einrichtung einen Resonanzverstärker oder abgestimmten Verstärker 8 zu verwenden, jedoch ist ein solcher vorteilhaft, da er den genauen gegenseitigen Abgleich der aus den Lichtquellen M- und 5 stammenden Anteile des diffus reflektierten Lichts erleichtert. Wesentlich ist jedoch, eine genügend grosse Induktivität I bei ausreichend kleinem ohmschen Widerstand vorzusehen, damit bei Einstrahlung von störendem Gleichlicht aus der Umgebung, zum Beispiel Sonnenlicht, das dadurch erzeugte Gleichstrom-Ausgangssignal des Verstärkers 8 über die Induktivität I kurzgeschlossen und eine Uebersteuerung des Verstärkers durch das Gleichlicht vermieden wird.

Fig. M- zeigt einen Reflexions fühler, der zum Ueberwachen des Durchgangs einer Kante 15 eines diffus reflektierenden Objekts 13, welches sich auf einem Träger 12 befindet und eine Bewegung in Richtung des Pfeils 14 zu einer Abtaststelle S oder einer durch diesen Punkt gehenden, zur Zeichnungsebene senkrechten Linie ausführt, und zum Auslösen eines Zähl-, Prüf-, Steuer-

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oder Arbeitsvorganges dienen kann. Diese Art der Abtastung setzt voraus, dass der Träger 12 und das Objekt 13 sich hinreichend in ihrem Reflexionsverhalten unterscheiden; beim vorliegenden Beispiel sei angenommen, dass der Träger 12, beispielsweise ein Transportband, eine überwiegend spiegelnde Reflexion und das Objekt 13, beispielsweise ein Stoffstreifen, eine überwiegend diffuse Reflexion aufweisen. -

Die Teile M- - 8 dieser Einrichtung können ebenso ausgebildet sein wie die entsprechenden, in Fig. 1 dargestellten Teile, jedoch sind die Lichtquellen M-, 5 und der Lichtsensor 7 anders angeordnet, wobei die optische Achse S2 der zweiten Lichtquelle 5 mit dem Einfallslot im Punkte S zusammenfällt .und die optischen Achsen Sl und S3 symmetrisch und unter einem kleineren Winkel zu S2 angeordnet sind.

Es sei zunächst angenommen, die in Fig. 4- dargestellte Einrichtung diene als Zählvorrichtung zum Ermitteln der Anzahl von Objekten 13, welche die Abtaststelle S in Richtung des Pfeils m passieren. Zusätzlich sind zu diesem Zweck gemäss Fig. M-an den Ausgang des Verstärkers 8 in Serie ein Demodulator 9, ein Impulsformer .10, zum Beispiel ein Univibrator, und ein Zählwerk 11 angeschlossen.

Die Einrichtung wird zunächst bei fehlendem Objekt 13 so eingestellt, dass von der Oberfläche des Trägers 12 ein möglichst grosser Anteil des aus dem Strahl Sl stammenden Lichts zum Lichtsensor 7 reflektiert wird, so dass ein möglichst grosses Wechselspannungssignal (8) Fig. 5, am Ausgang des Verstärkers 8 erscheint. Darauf wird ein diffus reflektierendes Objekt in die Abtaststellung bei S gebracht. Es erfolgt nun entsprechend, wie im Zusammenhang mit Fig. 1-3 beschrieben, die Einstellung des Speisegeräts 6 derart,, dass das Wechselspannungssignal (8) möglichst klein wird; damit ist die Einstellung beendet.

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Nunmehr kann die Zählung von Objekten 13 bei laufendem Träger 12 erfolgen, der sich in Richtung des Pfeils 14 bewegt. Solange sich im Punkte S die freie Oberfläche des Trägers 12 befindet, tritt ein Wechselspannungssignal (8), Fig. 5, mit der vom Speisegerät 6 erzeugten Frequenz auf. Beim Durchgang der Kante 15 des Objekts 13 durch die Abtaststelle bei S wird das Wechselspannungssignal (8) unterbrochen. Im Demodulator wird das Wechselspannungssignal demoduliert, wobei ein Gleichspannungs- Sprungsignal (9) mit abfallender Flanke entsteht. Das Sprungsignal (9) wird im Impulsformer 10 in einen Rechteck-Zählimpuls (10) umgeformt, welcher dem Zählwerk 11 zugeleitet wird.

In einer abgewandelten Form kann die in Fig. 4 dargestellte Einrichtung als Prüf- und Steuereinrichtung für die Lage der Kante 15 einer Stoffbahn 13 dienen, die sich mit: dem Träger in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene bewegt. In diesem Falle wird als Impulsformer 10 zweckmässig ein Schmitt-Trigger vorgesehen, während das Zählwerk 11 durch eine Steuervorrichtung ersetzt wird, die auf einen umsteuerbaren Mechanismus (nicht dargestellt) zur Regulierung der seitlichen Lage des Trägers 12 oder der Stoffbahn 13 relativ zur Abtaststelle S einwirkt. Der Schmitt-Trigger IQ liefert jedesmal, wenn die Kante 15 in der einen oder anderen Richtung die Abtaststelle S passiert, ein Sprungsignal mit ansteigender bzw. abfallender Flanke, welches die Steuervorrichtung 11 zum Ausführen einer Bewegung in Richtung des Pfeils 14 bzw. in entgegengesetzter Richtung auslöst.

Gemäss Fig. 6 besteht die optoelektrische Messeinrichtung aus einem Lichtsender, der zwei mit Leuchtdioden ausgestattete gerichtete Lichtquellen 4' und 5' und einen Pulsgenerator 6¹ umfasst, und einem Lichtempfänger, der einen mit einem Phototransistor versehenen Lichtsensor 7¹ und einen daran angeschlossenen elektronischen Auswertekreis 17 aufweist. Die Lichtquellen 4' und

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5¹ sind mit ihren konvergierenden optischen Achsen s, und s«, in denen die Maxima ihrer Strahlung liegen, auf den Lichtsensor 7' gerichtet. Es entstehen dadurch ein Messraum Ml und ein Kompensationsfeld M2,- zu denen die Lichtquellen M-' bzw. 5^! gehören. Zur Durchführung der Kompensation ist hier eine verstellbare oder auswechselbare optische Blende 16 vorgesehen; die Kompensation kann aber auch mit Hilfe eines Potentiometers Pl, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, erfolgen. Der Messraum dient zur Bestimmung des Durchmessers eines Fadens F, der im Querschnitt angedeutet ist; das Kompensationsfeld ist dazu vorgesehen, beispielsweise das bei Abwesenheit eines Fadens im Messraum erzeugte Ausgangssignal A' der Lichtempfangsvorrichtung auf Null zu kompensieren. Die Kompensation kann jedoch auch in anderer Weise vorgenommen werden, beispielsweise so, dass das Ausgangssignal A', das bei Abwesenheit des Fadens mit bestimmten Durchmesser entsteht, auf Null kompensiert wird. Dies richtet sich danach, ob der Durchmesser des Fadens F oder die Abweichungen des Durchmessers eines laufenden Fadens von einem vorgegebenen Sollwert oder von einem Mittelwert bestimmt werden sollen.

Nun soll anhand der Fig. 7 das Prinzip der Kompensation erläutert werden.

Die Lichtquellen M-¹ und 5¹ werden vom Pulsgenerator 6' in lückenlos aufeinanderfolgenden Zeitintervallen angeregt, so dass die von den Lichtquellen erzeugten, auf den Sensor 7' auftreffenden Lichtströme I₁ und I₂ je eine Folge von Rechteckimpulsen bilden, wobei die Impulse der einen Reihe genau in die Lücken der anderen Reihe passen. Zum Zwecke einer exakten Kompensation werden die Lichtströme 1, und 1„ - zum Beispiel bei leerem Messfeld Mlauf genau gleiche Amplitude eingestellt, wie dies in Fig. 7 oben und Mitte dargestellt ist. Die Summe der Lichtströme 1_ + I₂ ist dann ein Lichtstrom konstanter Grosse, wie dies in Fig. unten wiedergegeben ist. .

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Der Auswertekreis 17 sei so ausgelegt, dass er bei konstantem Eingangssignal kein Wechselspannungs-Ausgangssignal A^! liefert, was einer vollständigen Kompensation entspricht.

Die in Fig. 7 dargestellten Impulsserien sollen gleichzeitig auch die vom Sensor 7^f erzeugten elektrischen Eingangssignale des Auswertekreises 17 darstellen, bzw. die den Lichtströmen entsprechenden Signalanteile.

Wird nun in den Messraum Ml ein Faden F eingeführt, so ergibt sich ein geringerer Lichtstrom 1.., wie dies in Fig. 7, oben durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Summe aus den Lichtströmen I₁ + 1„ ist, wie in Fig. 7, unten durch die gestrichelte Linie dargestellt, in diesem Falle nicht mehr konstant, sondern kann als Gleichlichtstrom mit überlagertem Wechsellichtstrom aufgefasst werden. Die Wechselspannungskomponente des Ausgangssignals A' entspricht in diesem Falle dem Wechsellichtstrom, der den Durchmesser des Fadens F repräsentiert.

Der Pulsgenerator 6' kann entsprechend der Fig. 2 als astabiler Multivibrator mit zwei Transistoren Tl, T2, Basiswiderständen Rl, R2 und Kopplungskondensatoren Cl, C2 aufgebaut sein.

Entsprechend den hohen Anforderungen, die an einen Fadenreiniger bezüglich seines zeitlichen Auflösungsvermögens zu stellen sind, wird eine entsprechend hohe Pulsfrequenz, zum Beispiel 80 KHz,gewählt.

Der Auswertekreis 17 kann eine Eingangsstufe enthalten, die als nicht abgestimmter Verstärker arbeitet, um die in Fig. 7 dargestellten Reclteck-Lichtimpulse in ähnliche elektrische Impulse umzusetzen. Die weitere Verarbeitung dieser Impulse kann in bekannter Weise erfolgen, derart dass ein Fadentrennsignal ausgelöst wird, wenn die Amplitude der Impulse einen vor-

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gegebenen Schwellwert überschreitet.

Die in den Figuren erläuterten Ausfuhrungsformen der erfindungsgemessen Einrichtung können in mehrfacher Weise abgeändert werden.

So können die optischen Achsen s, und s_?4er Lichtquellen 4¹ und 5', Fig. 6, parallel zueinander angeordnet sein, wenn ein Lichtsensor 7' mit genügend grosser lichtempfindlicher Fläche, zum Beispiel ein Photoelement in Gestalt einer Solarzelle, vorgesehen wird. Die Lichtströme 1, und 1„ fallen dann auf verschiedene Teile der lichtempfindlichen Fläche.

Das Verhältnis der Längen der von den Lichtquellen 4·' und 5¹ ausgehenden Lichtimpulse ist gemäss Fig. 7' etwa 1: 1. Es kann jedoch ein anderes Verhältnis gewählt werden, wenn dies -. zweckdienlich ist.

Weiter ist es möglich, die Kompensation nicht mit einer Blende 16, sondern mit anderen optisch wirkenden Mitteln durchzuführen, etwa durch Aendern der Entfernung der einen Lichtquelle, zum Beispiel der Lichtquelle ·+', vom Lichtsehsor 7¹, oder durch Aendern der Richtung der optischen Achse s~ gegenüber der optischen Achse s„ des Sensors 7*.

Es ist ein besonderer Vorteil der beschriebenen Messeinrichtung, dass es möglich ist, sowohl das bei Abwesenheit des Fadens im Messraum Ml entstehende Ausgangssignal als auch das bei Anwesenheit eines Fadens oder genormten Drahtes mit vorgegebenem Durchmesser gebildete Ausgangssignal auf Null zu' kompensieren und damit die Kompensation allen Erfordernissen der Praxis anzupassen.

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In Fig. 8 ist ein optoelektronischer Tastkopf, der die in Fig. 6 dargestellten Teile umfasst, in seitlicher Ansicht von aussen und in Fig. 9 bei abgenommener Seitenwand dargestellt, wobei der Innenaufbau erkennbar ist.

Der Tastkopf hat im wesentlichen die Form einer flachen Schachtel mit quadratischem Umriss, wobei jedoch an der rechten Seite ein V-förmiger Einschnitt vorgesehen ist, um die Einführung des Fadens F in dem Messraum Ml zu erleichtern. Die Querbewegung des Fadens F wird durch zwei Fadenführungen 18, die beidseits des Messraums Ml in den Seitenwänden 19a, 19b des Gehäuses angeordnet sind, begrenzt.

Gemäss Fig. 9 befindet sich im Innern des Gehäuses 19 eine U-förmige Querwand 20, welche die elektronischen Bauteile 4¹, 5^f, 7^l und 21 staubdicht nach aussen abschliesst und an der auf der einen Seite oberhalb des Messraums die Leuchtdioden 4' und 5' und auf der andern Seite unterhalb des Messraums der Lichtsensor 7¹ angeordnet sin'd, in entsprechender Weise wie dies in Fig. 1 dargestellt und im Zusammenhang mit dieser Figur beschrieben worden ist. Die Elektronikeinheit 21 umfasst den Pulsgenerator 6¹ und den Auswertekreis 17 aus Fig. 6.

Fig. 10 zeigt die Befestigung des Tastkopfes 29 mittels eines Halters 2 8 an einer bekannten Greiferwebmaschine, von der in Draufsicht ein Farbvorwahlapparat 22 mit Führungsösen 23 und das Webblatt 24 schematisch sowie der Greifer 2 5 und dessen Führungsschiene 26 dargestellt sind. Dabei befindet sich der Tastkopf 29 in dem verhältnismässig schmalen Raum zwischen dem freien Ende der Führungsschiene 26 und dem Webblatt 24, durch welches die Kettfäden K geführt sind; das Gewebe ist mit G bezeichnet. In der Figur ist der Fall dargestellt, dass sechs Schussfäden Fl bis F6 vorgesehen sind, von denen der Faden Fl in das Webfach eingetragen wird. Dieser Faden ist durch die rechte der Oesen 2 3 des FärbVorwahlapparates 2 2 vor Beginn der

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Greiferbewegung von links nach rechts in Richtung des Pfeils a soweit nach unten geführt worden, dass er auf der oberen Kante der senkrechten Führungswange 2 7 der Schiene 26 aufliegt, so dass er vom Greifer 25 erfasst werden kann. Die restlichen Schussfäden sind dabei nach oben ausgehoben und werden vom Greifer nicht erfasst. Die gestrichelten Linien F2 bis F6 deuten den Verlauf dieser Fäden an, wenn sie durch die zugehörigen Oesen zum Schusseintrag bereitgestellt und vom Greifer in der gezeichneten Stellung erfasstsind.

Gemäss Fig. 10 ist der Greifer bereits soweit nach rechts vorgeschoben, dass der Faden Fl kurz vor dem Eintritt in den Tastkopf 29 steht. Wenn der Greifer weiter nach rechts vorrückt, wird der Faden Fl in den Messraum des Tastkopfes eingeführt; dieser Zustand bleibt bis zum Ende des Schusses bzw. solange_ bestehen, bis der Faden vorzeitig reisst und dadurch ein Signal auslöst, durch das die Webmaschine stillgesetzt wird.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

1. lOptoelektrische Einrichtung mit einem Lichtsender und einem ^—' Lichtempfänger, der eine Lichtfühlvorrichtung und einen an diese angeschlossenen elektronischen Kreis zum Auswerten der von der Lichtfühlvorrichtung erzeugten elektrischen Signale umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender (4-6; 4' - 6') so aufgebaut ist, dass er zwei gepulste Lichtstrahlen derart erzeugt, dass die Lichtimpulse der beiden Lichtstrahlen abwechselnd aufeinanderfolgen, und dass der Auswertekreis (8 - 11; 17) so ausgelegt ist, dass er ein vom Unterschied der den beiden gepulsten Lichtstrahlen entsprechenden Signalanteile (I-., 1„) abhängiges Ausgangs signal liefert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bahn des einen Lichtstrahls ein Messraum Ml definiert ist, welcher vom andern Lichtstrahl nicht durchquert wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zum Führen (18) eines fadenartigen Gebildes durch den Messraum in Richtung senkrecht zu der Bahn des einen Lichtstrahls vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, bestimmt zum Unterscheiden von Objekten unterschiedlicher Lichtreflexion, insbesondere von Textilspulen unterschiedlichen Bewicklungszustandes, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfühlvorrichtung (7) so angeordnet ist, dass sie aus den beiden gepulsten Lichtstrahlen stammendes Licht aufnimmt, das von der Oberfläche eines in einer bestimmten Abtaststellung befindlichen Objekts (1, 3; 12, 13) reflektiert ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger optoelektrischer Wandler (FT) in der Lichtfühlvorrichtung vorgesehen ist.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender so aufgebaut ist, dass die von ihm erzeugten gepulsten Lichtstrahlen konvergieren.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender einen Pulsgenerator (6, 6') mit zwei gegeneinander phasenverschobenen Ausgängen un-d zwei an diese angeschlossene Lichtquellen (4, 5; 4', 5¹) umfasst.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Lichtsender und im Liehtempfänger trägheitslos arbeitende elektro-optische bzw. optoelektrische Wandler, vorzugsweise Hälbleiterwandler (Ll, L2, FT) vorgesehen sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8,. dadurch gekennzeichnet, dass im Lichtsender eine elektrisch wirkende Einstellvorrichtung (Pl) zum Beeinflussen des Intensitätsverhältnisses der beiden gepulsten Lichtstrahlen vorgesehen ist.

10.Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass optisch wirkende Mittel, beispielsweise eine Blende (16), zum Beeinflussen des IntensxtätsVerhältnisses der beiden gepulsten Lichtstrahlen vorgesehen sind.

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