DE2348204C2 - Anordnung zur Feststellung der Anwesenheit der Licht reflektierenden Begrenzung eines Körpers - Google Patents

Description

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

Aus der DD 30 686 ist ein optisches System zur Ermittlung der genauen Begrenzung eines blanken ss Körpers bekannt, der in mindestens ein eine Marke abbildendes Strahlenbündel eingebracht wird. Es ist ein Meßtisch vorgesehen, auf dem der Körper angeordnet ist Ein Teil des LichtbUndels wird gegen den reflektierenden Rand des Körpers unter einem spitzen eo Winkel gerichtet Dieser Lichtstrahl wird durch diesen Rand reflektiert und bei richtiger Anordnung dieses Rands wird dieser Lichtstrahl von einer Fotozelle aufgefangen. Wenn der Körper nicht richtig angeordnet ist, wird von der Zelle kein Licht empfangen. Der <>5 Körper ist ein reflektierender Körper aus einem nicht transparenten Material.

Aus der DE-AN L 18 617 Vlllb/21c ist es allgemein

bekannt, zur seitlichen Ausrichtung einer ablaufenden Bahn oder eines längs der Bahn wirkenden Arbeitsgerätes mit einem verschwenkbaren LichtbOndel zu arbeiten.

Bei der Herstellung von Scheiben oder Bänder aus transparentem Material wie beispielsweise aus Glas, tritt das Problem auf, das Vorhandensein beider Ränder und ggf. die Lage eines dieser Ränder bezüglich eines Vorrichtungsteils und ggf. die Breite der Scheibe oder des Bandes zu überwachen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Scheiben oder Bänder mit einfachsten Mitteln ohne mechanischen Kontakt zu überwachen.

Ei iindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einfacher Weise ist es aufgrund der Erfindung möglich, das Vorhandensein beider Ränder einer einzigen Scheibe oder eines einzige Bandes und ggf. die Lage eines Randes bezüglich des Vorrichtungsteils und ggf. die Breite der Scheibe oder des Bandes mit einer einzigen Lichtquelle und einer einzigen Lichtempfangseinrichtung zu bestimmea

Zwischen der Lichtempfangseinrichtung und der Scheibe oder dem Band kann ein lichtundurchlässiger Schirm angeordnet sein. Die Breite des Schirms ist derart, daß lediglich die von der Innenseite der Ränder reflektierten Lichtstrahlen in die Lichtempfangseinrichtung gelangen. Die Breite des Schirms wird durch diese geometrische Bedingung und seinen Abstand von der Scheibe bestimmt

Die Beleuchtungseinrichtung kann einen verschwenkbaren Spiegel und eine Lichtquelle aufweisen, deren Lichtstrahl vom Spiegel zu dem gewünschten Feststellungszweck reflektiert wird. Die Beleuchtungseinrichtung kann aber auch eine verschwenkbare Lichtquelle sein. Insbesondere kann die verwendete .Lichtquelle ein Laser sein.

Mit besonderem Vorteil kann der Lichtempfangseinrichtung eine Meßeinrichtung nachgeschaltet sein, die die Messung des Zettintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden, von der Lichtempfangseinrichtung erfaßten Impulsen ermöglicht Dieser Meßeinrichtung kann eine Auswerteinrichtung nachgeschaltet sein. Da die Dreh- oder Schwenkgeschwindigkeit der Lichtquelle bekannt ist kann beispielsweise nicht nur eine Feststellung getroffen werden, daß die Ränder vorhanden sind, sondern es kann auch der Abstand dieser Ränder gemessen werden.

Mit besonderem Vorteil kann ferner eine Referenzlichtempfangseinrichtung vorgesehen sein, die am Rand der Scheibe oder des Bandes vorbeigehende Lichtstrahlen empfängt Auch diese Referenzlichtempfangseinrichtung ist mit der Meßeinrichtung verbunden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

F i g, 1 eine Ausführungsform der Anordnung,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform der Anordnung, und

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform der Anordnung.

Die F i g. 1 stellt eine Anordnung dar, welche die Anwesenheit in jedem von zwei vorgegebenen Bereichen 7 von einem oder einem anderen von zwei gegenüberliegenden Rändern 8 und 9 eines Glasbandes 10 im Inneren eines Kuhlschachtes It ermöglicht. Das

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Glasband to verschiebt sich Im wesentlichen in der Mi»e[ebene des Kflhlscbachtes it Der Köhlschacht it umfaßt einen Boden 12, Seitenwände 13 sowii? ein Gewölbe 14, Der Boden 12 ebenso wie das Gewölbe t4 des Kühlschachtes ti weisen Durchirittszonen 15 und s 16 auf, die von einem einfallenden Uchtstrahjenbtradel 5 und den abgelenkten Lichtstrahjenbühdel 6 und 26 durchquert werden können. In der senkrechten Mittelebene Vl des Glasbandes 10 und unterhalb hiervon Ist ein Drehspiegel 18 angeordnet, der \q demjenigen eines Spiegelgalvanometers ähnlich ist Er ist an einem Ort 19 der Bahn eines durch einen Laser 20 ausgesandten Lichtstrahlenbündels angeordnet Das Überstreichen bzw. Abtasten des Iichtstrahlenbüindeis 5 wird durch Drehung bzw. Rotation des Spiegels 18 in einem Bereich hervorgerufen, der sich beiderseits der Ränder 8 und 9 des Bandes 10 erstreckt

Das einfallende Lichtstrahlenbündel 5 wird auf den inneren Flächen eines jedes Randes 8 und 9 im Verlauf der Bewegung des Oberstreichens bzw. Abtastens reflektiert und gebrochen und die abgelenkten Lichtstrahlenbümdel 6 und 26 werden zu der Bankrechten Ebene 17 zurückgeschickt und bilden mit dem Band 10 Winkel, welche den Winkeln praktisch gleich sind, die das einfallende Lichtstrahlenbündel 5 und das Band 10 bildeit

In der senkrechten Ebene 17 des Bandes 10 ist ebenfalls eine fotoelektrische Nachweiseinrichtung 21 bzw. ein fotoelektrischer Detektor 21 als Lichtempfangseinrichtung dargestellt, der die abgelenkten Lichtstrahlenbündel 6 und 26 in dem Moment empfängt, wo sie die Referenzpunkte 22 durchqueren. Wenn er ein abgelenktes Lichtstrahienbündel empfängx, gibt die Nachweiseinrichtung bzw. der Detektor einen elektrischen Impuls.

Der Detektor 21 ist mit einer Vorrichtung bzw. Meßeinrichtung 23 verbunden, die die Messung des Zeitin tervalles ermöglicht welches sich zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen erstreckt An diese Einrichtung 23 ist ein Apparat 24 angeschlossen, der die Ergebnisse der durchgeführten Messungen dauernd weitergibt Falls die Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels 18 bekannt ist ist ebenfalls die Geschwindigkeit des Überstreichens bzw. Abtastens bekannt, und hieran kann die Anzeigeapparatur 24 derart angepaßt werden, daß eine direkte Ablesung der Breite des Bandss 10 möglich ist

Zwischen dem Glasband 10 und dem Detektor 21 ist ein Schirm 25 angeordnet der ausreichend breit ist daß während des Überstreichens bzw. Abtastens der w Lichtstrahlenbündel 5 lediglich die durch die Ränder 8 und 9 reflektierten Lichtstrahlenbündel 6 und 26 den Detektor 21 erreichen können und damit das einfallende Lichtstrahlenbündel 5, welches den restlichen Teil der Breite des Glasbandes 10 im Verlauf der Zwischenphasen des Überstreichens bzw. Abtastens durchquert, durch den Schirm 25 abgeschirmt wird. Auf die Verwendung des Schirmes 25 kann verzichtet werden, falls das Gewölbe 14 und/oder der Boden 12 des Kühlschachtes 11 einen zentralen Teil aufweisen, der §0 opak ist und der die Ausbreitung des einfallenden Lichtstrahlenbündels 5 zu dem Detektor im Verlauf dieser Phase des Überstreichens bzw. Abtas;tens verhindert

Ein Schwenken des Drehspiegels 18 ist mit konstanter Geschwindigkeit in zwei entgegengesetzten Richtungen vorgesehen, wodurch uüs einfallende Lichtstrahlenbündel 5 das Band 10 mit konstanter Frequenz überstreichen kann, Spbeld das Ljehtstrablenbandel 5 den Rand 8 erreicht, erleidet es eine Ablenkung, und das durch den Rand & abgelenkte Lichtstrablenbondel 6 wird zu 6em Detektor 2t geleitet, wo es einen elektrischen Impuls erzeugt, der die Meßeinrichtung 23 in Betrieb setzt Sobald das einfallende LichtstrahlenbDndel 5 im Verlauf des Übefstfeichens den gegenüberliegenden Rand S erreicht wird es erneut abgelenkt, und das d,urch den Rand 9 abgelenkte Lichtstrahlenbündel wird ebenfalls zu dem Detektor 21 geführt, WO es euren zweiten elektrischen Impuls erzeugt der die Meßeinrichtung 23 stoppt Die zwischen den beiden Impulsen registrierte Zeitspanne ist ein Maß für die Breite des Glasbandes 10, da der die Ränder 8 und 9 trennende Abstand aus dem gemessenen Zeitintervall und der bekannten Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels 18 sowie dem Abistand, der ihn von der Häuptebene des Glasbandes 10 trennt bestimmt werden kann.

Die in der F i g. 1 dargestellte Vorrichtung erzeugt in dem Detektor 21 einen Impuls, we"-* das Lichtstrahlenbündel 5 eine Ablenkung an jedem der Ränder 8 vnd 9 des Bandes 10 erfährt sofern die entsprechenden Ränder in einem der vorgegebenen Bereiche 7 angeordnet sind. Die Lagen ebenso wie die Ausdehnungen dieser Bereiche 7 werden durch die Lagen und Ausdehnungen der verschiedenen Durchtrittsbereiche 15 und 16 des Kühlschachtes 11 und des Schirms 25 bestimmt Damit ein Impuls in dem Detektor 21 erzeugt werden kann, ist es ferner erforderlich, daß der Rand 8 oder 9 des Glasbandes 10 eine solche geometrische Gestalt aufweist daß die Ablenkung des Bündels bzw. Lichtstrahls in der gewünschten Weise hervorgerufen werden kann. Besummte linsenförmige und prismatische Formen ermöglichen es nicht eine solche Ablenkung zu erzeugen. In der Praxis findet man jedoch diese Formen nicht bei einem Band, welches sich durch einen Kühlschacht bewegt

In der F i g. 2 tragen die einzelnen Bauteile dieselben Bezugszeichen wie diejenigen der Fig. 1. Hier ist jedoch lediglich der Teil der Meß vorrichtung gezeigt dt r mit dem Rand 9 in Beziehung steht

Oberhalb der Hauptebene des Glasbandes 10 ist in der Figur ein Referenzdetektor 27 dargestellt der zum Empfang von Lichtstrahlen dient welche einen Referenzpunkt 28 durchlaufen, der in einem solchen Abstand von der senkrechten Ebene 17 angeordnet ist, daß das von dem Emissionspunkt 19 des Drehspiegel 18 ausgesandte Lichtstrahlenbündel 5 den Detektor 27 ohne Durchlaufen des Glasbandes 10 erreicht. Sobald er ein solches Bündel empfängt, gibt der Detektor 27 einen Impuls an die Meßeinrichtung 23, welcher den Anfang der Zeitmessungen markiert Bei dem Überstreichen von dem Referenzpunkt 28 bis zum Rand des Bandes 10 überstreicht das einfallende Lichtstrahienbündel 5 einen Winkel alpha. Sobald das Lichtstrahlenbün'lel 5 diesen Winkel alpha überstrichen hat wird es an dem Rand 9, wie zuvor beschrieben, abgelenkt und das durch den Rand 9 abgelenkte Lichtstrahienbündel 2Ά wird von dem Detektor 2i empfangen, welcher einen zweiten Impuls zu der Einrichtung 23 gibt und die Zeitmessung stoppt Die durch die Einrichtung 23 gemessene Zeit, welche sich zwischen dem durch den Keierenzdetektor 27 ausgesandten Impuls und dem von dem Meßdetektor 21 herrührenden Impuls erstreckt, ist ein Maß für den Wert des Winkels aipha, da der Abstand zwischen dem sich auf dem Drehspiegel 18 befindlichen Emissionsort 19 und dem Glasband 10 und auch die Geschwindigkeit des Überstreichens bzw. Abtastens bekannt sind. Da die

Abstände, welche den Referenzpunkt 28 der Hauptebene des Glasbandes 10 und von der senkrechten Ebene 17, welche ebenfalls die senkrechte Mittelebene des KUhlschachtes 11 ist, ebenfalls bekannt sind, kann die genaue Lage des Randes 9 im Inneren des KUhlschachtes durch den Wert des Winkels alpha bestimmt werden.

Wenn man mit Hilfe der in der F i g. 2 gezeigten Vorrichtung ferner den Abstand mißt, welcher den Rand 9 von dem Rand 8 trennt, kann man durch dieselbe Messung mit großer Präzision nicht nur die Anwesenheit von Rändern des Glasbandes 10 in den vorgegebenen Bereichen 7 des Kühlschachtes 11 und die Breite des Glasbandes 10 bestimmen, sondern ebenfalls die Lage des Glasbandes 10 im Inneren des Kühlschachtes. Falls das Lichtstrahlenbündel 5 den zwischen dem Referenzpunkt 28 und dem Rand 8 befindlichen Bereich periodisch überstreicht, kann man die Lage des Glasbandes 10 im Inneren des KUhlschachtes 11 dauernd aus den aus der Anzeigeeinrichtung 24 herrührenden Anzeigen überwachen und regeln.

Bei der in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist eine Laserlichtquelle 20 auf einer Einrichtung 29 vorgesehen, welche sich um einen Punkt 30 schwenken kann, ganz analog wie dies bei dem in den Fig.] und 2 gezeigten Emissionspunkt 19 der Fall ist.

Bei der in der F i g. 3 gezeigten Vorrichtung wird ein Referenzpunkt durch einen (nicht gezeigten) Kontakt bestimmt, den die Schwenkeinrichtung 29 an einem Umkehrpunkt ihrer Schwenkbewegung betätigt. Sobald dieser Kontakt hergestellt ist, wird ein Impuls zu der in

j der Fig.3 nicht gezeigten Einrichtung 23 geschickt. Wenn das Lichtstrahlenbündel 5 soweit geschwenkt ist, daß es einen Winkel alpha bedeckt und den Rand 9 erreicht, erleidet es eine Ablenkung und gelangt in Form eines abgelenkten Lichtstrahlenbündels 26 zu dem

ίο Detektor 21. Sobald das Lichtstrahlenbündel 26 empfangen wird, sendet dieser Detektor einen Impuls zu der Einrichtung 23, um die Zeitmessung zu beenden. Das gemessene Zeitintervall zwischen den durch den Kontakt ausgesandten Impuls und dem von dem Detektor 21 herrührenden Impuls stellt wiederum ein Maß des Winkels alpha dar, der von dem Lichtstrahlenbündel von dem Referenzort bis zum Rand 9 überstrichen wurde. Wie bereits bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen stellt der Winkel alpha ein Maß der Lage bzw. Position des Randes 9 des Glasbandes 10 in bezug auf den Referenzpunkt, der hier durch den Kontakt wiedergegeben wird. dar. da die Abstände zwischen dem Schwenkpunkt 30 der Schwenkeinrichtung 29 und der vertikalen Achse des Kühlschachtes und auch zwischen dem Schwenkpunkt 30 und der Hauptebene des Glasbandes 10 bekannt sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Anordnung zur Feststellung der Anwesenheit der Licht reflektierenden Begrenzung vorgegebener Geometrie eines Körpers mit einer diese Begrenzung beleuchtenden Beleuchtungseinrichtung und einer durch das an der Begrenzung reflektierte Licht beaufschlagten Lichtempfangseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von zwei sich gegenüberliegenden Rändern einer transparenten Scheibe oder eines transparenten Bandes (10) die Beleuchtungseinrichtung (18,20; 29, 20) nur eine einzige Lichtquelle (20) aufweist, die Lichtstrahlenbündel (5) Ober das Innere der Scheibe oder des Bandes derart gegen deren bzw. dessen is beide Ränder lenkt, daß die innen an diesen beiden Rändern reflektierten lichtstrahlenbftndel (6, 26) nach ihrem Austritt aus der Scheibe bzw. aus dem Bande an einem einzigen Ort mittels der Lichtempfangseinrichtuftg(21) nachweisbar sind.

2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (18, 20) aus einem verschwenkbaren Spiegel (18) und der Lichtquelle (20) besteht und daß dieser Spiegel (18) und die Lichtempfangseinrichtung (21) innerhalb der 2s zur Scheibe bzw. zum Bande verlaufenden, die Scheiben- bzw. Bandmitte enthaltenden Ebene (17) angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtempfangs- jo einrichtung (21) u.-d der Scheibe bzw. dem Band (10) ein lichtundurchlässiger Schirm (75) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2Ö) ein verschwenkbarer Laser ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfangseinrichtung (21) eine Meßeinrichtung (23) nachgeschaltet ist, die die Messung des Zeitintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen ermöglicht -to

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Referenzlichtempfangseinrichtung (27) vorgesehen ist, die am Rand der Scheibe bzw. des Bandes (10) vorbeigehende Lichtstrahlen empfängt und gemeinsam mit der Lichtempfangseinrichtung (21) die Meßeinrichtung (23) beaufschlagt