DE2409039C3

DE2409039C3 - Vorrichtung zum Verfolgen mindestens einer Marke

Info

Publication number: DE2409039C3
Application number: DE19742409039
Authority: DE
Inventors: Arthur Rowlatt Croydon Surrey More; Robert John Sevenoaks Kent Whittington
Original assignee: Hw Wallace & Co Ltd Croydon Surrey (ver Koenigreich)
Current assignee: Hw Wallace & Co Ltd Croydon Surrey (ver Koenigreich)
Priority date: 1974-02-25
Filing date: 1974-02-25
Publication date: 1980-07-10
Also published as: DE2409039A1; DE2409039B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verfolgen der Bewegung mindestens einer Marke in einer Richtung quer zu einer geraden Linie, deren Lage die Marke anzeigt, welche andere Reflcxionseigenschaftcn besitzt als ihr Träger, mit einer Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der mindestens einen Marke und ihrer durch den Träger gebildeten Umgebung mit Licht von konstanter Intensität, mit jeweils zwei fotoelektrischen Wandlern zum Abtasten einer Marke, einem den zwei Wandlern nachgeordneten Differenzverstärker, dessen Ausgangssignale einem Motor zuführbar sind, welcher einen entlang einer Schiene beweglichen Wagen, der die beiden Wandler trägt, so antreibt, daß die der Marke zugeordneten beiden Wandler samt Wagen der Marke in einem konstanten Abstand folgen.

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der GB-PS 8 92 432

ίο beschrieben. Die bekannte Vorrichtung arbeitet insofern nicht in allen Fällen voll befriedigend, als der Wagen von dem Motor mit Hilfe eines Drahtes oder dergleichen angetrieben wird, der sich unter der Wirkung der Antriebskräfte aufgrund seiner normalen 'elastizität strecken kann, so daß der Wagen mit den darauf montierten Wandlern der Marke nicht mit der in einigen Fällen geforderten Präzision folgen kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verfolgen der Bewegung mindestens einer Marke anzugeben, bei der die Bewegungen des Wagens mit den Wandlern mit besonders hoher Genauigkeit steuerbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der

2> eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der den Wagen antreibende Motor auf den Wagen montiert ist.

Der entscheidende Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, daß eine stabile Schiene stets für eine

ίο sichere Führung des Wagens sorgt, während der Antriebsmotor an dem Wagen selbst montiert ist, so daß eine ungenaue Übertragung von Stellbewegungen auf den Wagen — wie sie beispielsweise bei der Verwendung von Scil/ügen oder dergleichen auftritt —

H verhindert wird.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Schiene geradlinig ist, wenn die zwei foioclektrischen Wandler durch eine Fotozelle mit zwei Elektroden gebildet sind und wenn der Motor als reversibler elektromotor bzw.

·»<> Wendemoior über Antriebselemente mil der Schiene in Eingriff steht. Bei dieser Ausgestaltung können nämlich die lichtempfindlichen Elektroden der Fotozelle eng aneinander grenzen, wobei die gerade (imaginäre) Linie, deren Lage die Marke anzeigt, parallel zu der Grenze

■f> zwischen den Elektroden verläuft.

Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, wenn für den Elektromotor eine Grobregcleinrichtung und eine Feinregclcinriehttin.·! vorgesehen sind, wenn die Grobregclcinrichtung über die kombinierten Ströme, welche

w durch die Elektroden der Fotozelle fließen, so betätigbar ist. (laß eine konstante Schlcifcnvcrstärkung bei bewegtem und stehendem Wagen resultiert, und wenn die Fcinrcgclcinrichliing auf solche zufälligen Erhöhungen des Pegels des Fotozellen-Differenzsignals

■>■· anspricht, die einer Überschreitung des durch die Grobrcgelcinrichtung festgelegten Pegels entsprechen, um so die Sehlcifenversiärkung auf einen vorgegebenen und ein stabiles Arbeilen gewährleistenden Maximalpcgel zu begrenzen. Bei dieser Ausgestaltung wird nämlich

mi erreicht, daß Vibrationen der Motor-Wagen-Anordnting, wie sie bei einer ungenügenden Regelung auftreten können, sicher vermieden werden, insbesondere wenn die Fciniegelcinriehtung in Ausgestaltung der Erfindung durch ein Signal betätigbar ist, welches

i>"> der initiieren Rauschkomponente des an den Elektromotor angelegten Differenzsignals entspricht.

Eine besonders vorteilhafte Regelung ergibt sich ferner dann, wenn der Differenzverstärker eine

Gegenkopplungsschlejfe besitzt, wenn das Maß der Gegenkopplung durch einen als veränderlicher Widerstand wirkenden Feldeffekttransistor in der Gegenkopplungsschleife veränderbar ist und wenn zur Vorspannungserzeugung für den Feldeffekttransistor sowohl die Signale der Grobregeleinrichtung als auch die der Feinregeleinrichtuag dienen.

Die Erfindung wird anhand von Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Verfolgen der Bewegung von zwei Marken,

Fig. la eine Seitenansicht eines Prüflings für eine Vorrichtung gemäß F i g. 1,

F i g. 2 eine Ansicht der von dem Prüfling abgewandten Seite des oberen Wagens, Ij

Fig.3 eine Ansicht der Seite des oberen Wagens, welche der in F i g. 1 gezeigten Seite gegenüberliegt,

F i g. 4 eine Draufsicht auf den unteren Wagen,

F i g. 5 eine Ansicht der dem Prüfling zugewandten Seite des oberen Wagens, _m

Fig.6 eine abgewandelte Ausführungsform zur Erzeugung von intermittierenden Signalen be, auseinanderlaufenden Wagen,

F i g. 7 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Meßschleife für eine Vorrichtung zum Verfolgen der ü Bewegung mindestens einer Marke,

F i g. 8 ein Detailschaltbild mit einem rückgekoppelten Differenzverstärker für eine Schleife gemäß F i g. 7,

Fig.9 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Regelung der Schleifenverstärkung in einer Schaltung w gemäß Fig. 8.

F i g. 1 zeigt den mechanischen Aufbau einer Vorrichtung zum Verfolgen der Bewegung von zwei Marken auf einem Prüfling aus dehnbarem Material. Die Vorrichtung umfaßt cine senkrechte Säule I. die von r. einem Sockel (nicht dargestellt) getragen wird und die, wie dies aus Fig.4 deutlich wird, einen rechteckigen Querschnitt besitzt, wobei auf gegenüberliegenden Seitenflächen V-förmige Nuten vorgesehen sind. Die Säule I tiiigt zwei Wagen von im wesentlichen 41) L-förmiger Gestalt, und zwar einen oberen Wagen und einen unteren Wagen, die beide mit dem Bc/uigszeichen 2 bezeichnet sind. Die beiden Wagen 2 sind einander ähnlich und spiegelbildlich angebracht, so daß die Seitenansicht eines der in Fig. 1 gc/cigten Wagen mit 4ί Ausnahme von kleineren Einzelheiten gleich der Ansicht der gegenüberliegenden Seile des anderen Wagens ist.

leder der Wagen 2 besitzt drei Rüder, von denen sich zwei Räder 3,4 auf einer Seite der Säule 1 und ein Rad 5 w auf der anderen Seite der Säule befinden. Der Druck des Rades 5 auf die Säule 1 ist mit Hilfe einer Rändclkopfschraubc 6 derart einstellbar, daß dieses Rad genau an der Säule I abrollen kann. Mit dem Wagen 2 ist ein U-förmigcs Element 7 mittels Schwenkblöcken 8 r> schwenkbar verbunden, welche mit Muttern und Schrauben 9 an einer Platte 10 befestigt sind, die ihrerseits von einer Drcieckplatte 11 getragen wird. Außerdem sind die Schwenkblöcke 8 am Ende der Welle des Rades 3 des Wagens 2 befestigt, Das wi U-förmige Element 7 ist ferner mit zwei Schwenkblökken 12 versehen. Durch Bohrungen in den Schwenkblöcken 8 und 12 läuft jeweils eine Stange 13. Es ist folglich möglich, das U-förmigc Element 7 von der Säule 1 abzuschwenken. (>■>

Das U-förmige Element 7 trägt einen kleinen reversiblen Elektromotor 14 mit einem Ritzel 15, welches mit einem Zahnrad 16 am Eingang eines Getriebes 17 kämmt, das ebenfalls an dem U-förmigen Element 7 montiert ist. Auf einer abgehenden Welle 13 des Getriebes 17 ist ein Rad 18 mit einer Gummioberfläche montiert. Eine Schraubenfeder 20 zieht das Element 7 gegen die Säule 1, so daß das Rad 18 in Kontakt mit derselben gelangt und so daß der Wagen 2 bei laufendem Elektromotor 14 längs der Säule 1 angetrieben wird, die als Schiene dient.

Der Wagen 2 trägt ferner ein Lampengehäuse 21 mit einer Lampenfassung 22 und einem optischen System, das sich im Inneren des Lampengehäuses 21 befindet. Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu der Lampe in der Lampenfassung 22 sind Anschlüsse vorgesehen. Die Linien 24 und 25 in F i g. 1 deuten die Achsen der Strahlen an, die von den Lampen auf den beiden Wagen ausgesandt werden. Die Strahlen treffen auf den Prüfling 26 auf, welcher in Fig. 1 noch einmal vergrößert dargestellt ist, um die Form des Prüflings und die Form der daran vorgesehenen Marken zu zeigen.

Wenn die Marke eine dünne Linie is· und sich auf einem nicht dehnbaren Material befindet, dann ändert sich die Breite der Linie bei der Bewegung der Marke nicht. Wenn jedoch der Prüfling gedehnt wird, dann verbreitert sich die Marke bei zunehmender Zugbelastung. Bei der Prüfung von Gummi kann eine Dehming erfolgen, die den Faktor 10 überschreitet, so daß eine einfache Markierung in Form einer Linie entweder am Anfang zu dünn oder am Ende des Tesir zu breit ist. Aus diesem Grunde werden kegelförmige Marken 27 verwendet, deren Randkurven durch zwei spiegelbildliche Exponentialkurven gebildet werden, wie dies Fig. la zeigt. Man erkennt, daß bei einer solchen Ausbildung der Marke trotz einer Verbreiterung derselben immer eine SteMe in Längsrichtung der Marke vorhanden ist. die für ein genaues Ausrichten ausreichend schmal ist.

Wie oben erwähnt, wird der Prüfling 26 an beiden Enden eingespannt und auf eines der Enden wird eine Zugbelastung ausgeübt. Dies erfolgt in üblicher Weise, wc.halb es nicht erforderlich ist. die für diesen Zweck verwendeten bekannten Einrichtungen näher zu zeigen und zu erläutern.

Auf jedem der Wagen 2 ist ferner in einem Gehäuse 29 eine photoclcktrische Zelle 28 zusammen mit einer Linse 30 eingebaut, welche ein Bild d;r zugeordneten Marke auf die lichtempfindlichen Elektroden der Zelle projiziert.

Die photoelektrische Zelle besitzt zwei lichtempfindliche Elektroden, zwischen denen eine geradlinige Grenze verläuft, welche einen rechten Winkel mit der Achse der Säule 1 einschließt. Wenn sich die phoiielcktrische Zelle gegenüber der zugeordneten Marke biTindri, wird auf sie ein bezüglich der Grenze symmetrisches BiH projiziert und der νο,ι den beiden Elektroden erzeugte Strom ist jeweils gleich. Wenn sich die Marke bezüglich der beiden Elektroden bewegt, sind die erzeugten Ströme ungleich und die Abweichung wird ausgewertet, um den zugeordneten Elektromotor derart zu betätigen, daß bezüglich der Grenze wieder eine Biküymmelrie erreicht wird. Dies wird nachstehend näher erläutert.

Um die Wagen mit den erforderlichen zugehörigen elektrischen Einrichtungen zu verbinden, ist jeder Wagen mit einem Mehrfachstecker 31 ausgerüstet, der von der Platte 10 getragen wird. Auf den Mehrfachstekker 31 wird eine Fassung 32 gesteckt, mit welcher ein spiralförmig gewickeltes Kabel verbunden ist, welches

sich Längenänderungen elastisch anzupassen vermag.

Das andere Ende des Spiralkabels endet an einer Steckverbindung, die auf einer Platte 35 montiert ist, welche ihrerseits mittels Hallerungen 36 an der Säule 1 befestigbar ist, und zwar in einer Stellung, die jenseits der während der Prüfungen erforderlichen Endstellung des zugeordneten Wagens liegt. Die Halterung 36 trägt einen Anschlag 37, welcher mit einem Schalter 38 zusammenwirkt, um den Elektromotor 14 in seiner Endstellung anzuhalten. Es versteht sich, daß an beiden Wagen ähnliche Vorrichtungen vorgesehen sind.

In ähnlicher Weise ist an einer der einander zugewandten Seilen der Wagen ein Schalter 39 vorgesehen, der mit einem einstellbaren Stift 40 an der gegenüberliegenden Seite des anderen Wagens zusammenwirkt, um zu verhindern, daß sich die Wagen einander zu weit nähern.

Anstelle eines Potentiometers könnte auch eine digital arbeitende Codierscheibe oder dergleichen verwendet werden.

Wie in der Beschreibungseinleitung ausgeführt ist, können die drei verschiedenen Möglichkeiten der Erzeugung eines Signals, welches der Dehnung des Prüflings entspricht, in Verbindung mit Anzeige- und/oder Aufzeichnungseinrichtungen verwendet werden, die von der beschriebenen Art sein können oder durch andere Einrichtungen gebildet werden können.

Ehe mil der Beschreibung der elektrischen Schaltungen zur Verarbeitung der von den photoclektrischen /eilen gelieferten Signale und der Signale zum Antreiben der Elektromotoren in der Vorrichtung fortgefahren wird, soll darauf hingewiesen werden, dal! das Vorhandensein von zwei gleichen Wagen nicht notwendig ist. da beispielsweise auch mit einem einzigen

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eine Anzahl von Steckern und Buchsen vorgesehen. Eine derartige Steckverbindung 41 zeig! die E i g. 2. Im Übrigen ist jedoch die Verdrahtung zwischen den einzelnen Bauteilen in der Zeichnung nicht dargestellt, um das Verständnis der Zeichnungen zu erleichtern und um Mißverständnisse vorzubeugen.

Ein Zweck der gezeigten Vorrichtung besteht darin, ein Signal zu erzeugen, welches dem Abstand zwischen den Marken entspricht und zwar entweder in vorgegebenen Schritten während der Dehnung des Prüflings oder in Form eines kontinuierlichen Signals, welches dem Abstand zwischen den Marken entspricht. Um letzteres zu erreichen ist auf dem unteren Wagen in Fig. I ein Potentiometer 43 vorgesehen, welches über eine Trommel 44 betätigt wird, um die ein flexibles Kabel 45 geschlungen ist. dessen anderes linde an einem Hebel 46 befestigt ist. der bei 47 angelenkt ist und der ein Rad 48 trägt, das durch eine Feder 49 außer Kontakt mit der Säule I gehalten wird. Wenn das Kabel 45 vollständig von der Trommel 44 abgew ickeit ist. zieht es an dem Hebel 46 bis das Rad 48 in Kontakt mit der Säule 1 gelangt, wobei das U-förmigc Element 7 von der Säule I abgeschwenkt wird und der Antrieb durch den oberen Motor unterbrochen wird. Die Trommel 44 enthält eine Spiralfeder, welche ständig eine Vorspannung auf das Kabel 45 ausübt und dies straff hält. Der Widerstandswert des Potentiometers 43 kann zur Erzeugung eines Signals ausgenutzt werden, welches proportional zu der Auseinanderbewegung der Marken 27 ist.

Wenn ein intermittierendes Signal benötigt wird, verwendet man anstelle des Potentiometers und des Kabels die in F i g. 6 gezeigte Konstruktion. Die Konstruktion gemäß F i g. 6 umfaßt eine Zahnstange 50. die an einem Streifen 51 angelenkt ist. welcher seinerseits an einem der Wagen an dem U-förmigen Element 7 befestigt ist und dessen anderes Ende durch eine Führung 52 an dem anderen Wagen gleitet. Die Zähne der Zahnstange 50 wirken mit einem Schalter 53 an dem anderen Wagen zusammen, und der Schaltkreis wird jedesmal betätigt, wenn ein Zahn vorbeiläuft. Wenn die Abstände zwischen den Zähnen untereinander gleich sind und gleich dem Abstand zwischen den Marken vor Beginn der Dehnung, dann entsprechen die Signale jeweils einer Dehnung des Prüflings um 100% bezogen auf die Anfangslänge.

Die Zahnstange kann auch mit einer sehr engen Zahnung versehen sein, welche über ein Ritzel mit einem mechanischen Zähler zusammenwirkt, um auf diese Weise eine Anzeige des Gesamtweges der Wagen in geeigneten Längeneinheiten zu erhalten.

einer einzigen Marke verfolgt und desseti Stellung bezüglich eines festen Punktes ermittelt wird. Überdies soll darauf hingewiesen werden, daß. was die Verfolgung der Bewegung zweier Marken anbelangt, die zugehörigen Wagen und elektrischen Schaltungen jeweils einfach doppelt vorgesehen sind.

[■' i g. 7 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Schleife, welche die Lampe, den Prüfling mit einer der Marke■ die photoclektrische Zelle in Form einer Differentialphotozellc. einen Gleichst rom-Differenzverstärker zum Vergleichen der zwei Signale von der Photozelle und zum Ableiten pines Differenz- oder Fehlersignals aus diesen, welches der Eehlausrichtung des Bildes der Marke auf der Photozelle entspricht umfaßt, sowie ein Filter, welches erforderlich ist. um die Stabilität der geschlossenen Schleife zu gewährleisten und welches dabei hilft, das Fehlcrsignal klein zu halten und ein gutes dynamisches Belricbsverhalien /ti gewährleisten, und zwar auch bei maximaler Geschwindigkeit und Beschleunigung des Motors. Lind die schließlich den Motor umfaßt, sowie einen Gleichstrom Leistungsverstärker zur ausreichenden Verstärkung de* Signals zum Antreiben des Gleichstrommotors.

Selbst bei Optimierung der Filtercharakteristik gibt es eine obere Grenze für die Schleifenverstärkung jenseits welcher das System unstabil wird, was zur Folge hat. daß der Wagen bezüglich der Stellung, in der ei gegenüber der Marke ausgerichtet ist. oszilliert. Wenr die Photozcllc der Marke genau folgen soll, muß eine angemessene, jedoch keine übermäßige .Schleifenverstärkung vorhanden sein.

Die Schleifenverstärkung wird von der Heilig! >-it dei Lampe, von der Größe des Prüflings und/oder der Marke sowie von dem wirksamen Kontrast zwischcr Prüfling und Marke beeinflußt und außerdem von dei Wirksamkeit des optischen Systems, welches die Photozelle umfaßt, von dem Verhältnis von Empfind lichkeit zu Wirksamkeit des Motors und der zugehöri gen mechanischen Teile und von der Gesamtverstärkung der elektronischen Schaltungen.

Die größten Änderungen der Schleifenverstärkung ergeben sich bei Änderungen der Breite des Prüfling" und bei Änderungen der Breite der Marke bei dei Dehnung des Prüflings, während sich die Charakteristili der anderen Bestandteile der Schleife nur über einer längeren Zeitraum ändert, was jedoch gleichfalls vor Bedeutung ist. Die Schieifenverstärkung ändert sich aisc infolge von Langzeiteffekten und von Kurzzeiteffekten die sämtlich schädlich für einen erfolgreichen Betriet der Vorrichtung sind.

Um die Schleifenverstärkung zu regeln und sie auf einem im wesentlichen konstanten Wert zu halten und um gleichzeitig :m wesentlichen optimale Bedingungen aufrechtzuerhalten, ist eine automatische Grobregelung für die Schleifenverstärkung vorgesehen. Eine Möglichkeit für eine solche Grobregelung besteht in der Sch?,"ung einer Gegenkopplung für den Differenzverstärke'.- in der in F i g. 8 gezeigten Weise, wo als veränderlicher Widerstand ein Feldeffekttransistor vorgesehen ist, der durch eine Vorspannung gesteuert wird und der /wischen Erde und dem Verbindungspunkt zweier Widerstände liegt, von denen der eine mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist, während der andere mit demjenigen Eingang des Verstärkers verbunden ist. der ein invertierendes Signal von einer der Elektroden der Photozelle liefert. Die Verstärkung des Differenzverstärkers kann somit automatisch geregelt werden, und damit kann auch die Schleifenverstärkung auf dem gewünschten Pegel gehalten werden, wenn sich die Verstärkung einer der Komponenten in der Schleife ändert.

Die Vorspannung zur Steuerung der Grobregelung kann auf verschiedene Weise abgeleitet werden. Eine der einfachsten Möglichkeiten besteht darin, den gesamten Strom zu verwenden, der durch die Photozelle fließt, da dieser Strom dem gesamten Lichteinfall an der Photozelle entspricht. Der Strom kann verstärkt und dazu verwendet werden, die Vorspannung für den Feldeffekttransistor zu erzeugen.

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Die genaue Art und Weise, in der diese Erzeugung der Vorspannung erfolgt, soll nachstehend anhand der F i g. 9 noch näher erläutert werden. Der Anschluß X in den F i g. 7 und 8 ist derjenige Schaltungspunkt, wo der Gesamtstrom durch die Photozelle abgeleitet wird. J5

Mit Hilfe dieser einfachen Technik ist man in der Lage, große Änderungen in der Schleifenverstärkung zu kompensieren und eine beträchtliche Verbesserung gegenüber jedem unkompensierten System zu erhalten. Andererseits ist die Widerstands-Vorspannungs-Charakteristik des Feldeffekttransistors nicht-linear und überdies ist die gesamte in die Hhotozelle einteilende Lichtmenge nur ein allgemeiner Hinweis auf die Änderung der Schleifenverstärkung aufgrund der oben aufgeführten Variablen. Die erläuterte Technik ist daher für mehr als eine Grobregelung der Schleifenverstärkung ungeeignet. Aus diesem Grund ist zusätzlich eine automatisch arbeitende Feinregelung vorgesehen. Die Feinregelung wird in Abhängigkeit von der Glätte bzw. von der Rauhigkeit des verstärkten Fehlersignals gesteuert. Die Rauhigkeit des Fehlersignals ist ein guter Hinweis auf die Schleifenverstärkung. Die Rauhigkeit ergibt sich aufgrund verschiedener Faktoren, beispielsweise aufgrund von Vibrationen des mechanischen Antriebs sowie aufgrund kombinierter Vibrationseffekte des Prüflings und der gesamten Vorrichtung.

Die Feinregelung ist also dazu bestimmt, die Amplitude der Rauschkomponente des mittleren Fehlersignals zu ermitteln und die Vorspannung für den Feldeffekttransistor derart zu ändern, daß die Rauschkomponente in einem vorgegebenen Verhältnis zu dem Fehlersignal gehalten wird. Es ist unwahrscheinlich, daß sich das optimale Verhältnis in einem System ändert Es kann jedoch bei unterschiedlichen Systemen verschie den sein.

Der Vorteil einer derartigen Feinregelung besteht darin, daß es eine genaue Regelung ermöglicht welche wiederum die Möglichkeit bietet das System in der Nähe seiner optimalen Betriebsbedingungen arbeiten zu lassen, ohne daß das Risiko einer Instabilität entsteht.

Die früher erläuterte Grobregelung und die vorstehend gerade erläuterte Feinregelung wirken zusammen. Die Grobregelung arbeitet sowohl bei stehenden als auch bei laufenden Wagen, während die Feinregelung eine genauere Kompensation liefert, wenn sich die Marke bewegt.

Obwohl es günstig ist, eine automatische Regelung der Schleifenverstärkung in der vorstehend beschriebe nen Weise durchzuführen, kann eine Kompensation der Schleifenverstärkung auch über die Lampe oder über die Photozelle erfolgen, beispielsweise indem man eine veränderliche Blende in dem Weg des Lichtstrahls anordnet und die Blende durch die automatische Regelung für die Schleifenverstärkung steuert.

F i g. 9 zeigt ein Blockschaltbild der beiden automatischen Regelkreise, die auf den Feldeffekttransistor in F i g. 8 einwirken. Die Schaltung gemäß F i g. 9 ist im wesentlichen aus sich selbst heraus verständlich und bedarf keiner näheren Erläuterung. Es soll lediglich festgehalten werden, daß der Feldeffekttransistor an der oberen rechten Ecke in Fig. 9 gleich dem Feldeffekttransistor in F i g. 8 ist. Aus der Zeichnung wird deutlich, daß der Anschluß X unterhalb der Differentialphotozelle gleich dem Anschluß X in den F i g. 7 und 8 ist, während der Anschluß Kauf der linken Seite der F i g. 9 gleich dem Anschluß Kin den F i g. 7 und 8 ist.

Die Linearitätskorrekturschaltungfürden Feldeffekttransistor verbessert die Linearität der Widerstandscharakteristik des Feldeffekttransistors, d. h. die Linearität des Verhältnisses von Drain-Strom zu Drain-Source-Spannung, so daß dieses Verhältnis praktisch über den gesamten Spannungsbereich der an den Feldeffekttransistor in der Schaltung gemäß Fig. 8 angelegten Spannungen linear ist.

Das dem gesamten Lichteinfall entsprechende »Gesamtlichtsignal« von der Differentialphotozelle wird einem Eingang eines Differentialverstärkers zugeführt, dessen Ausgang mit einer Misch- und Glättschaitur.t; verbunden ist. deren Ausgangssignal einen Stromgenerator Steuert. Das AUSgangSsignai lies Siiuiiigeiiciaiuis fließt durch einen Vorspannungswiderstand für den Feldeffekttransistor, wodurch eine Vorspannung geschaffen wird, die proportional zu der gesamten Lichtmenge ist, welche auf die Photozelle fällt. Dies gilt jedoch nur für den Fall, daß kein Differenz- oder Fehlersignal vorhanden ist. Wenn ein Fehlersignal (- V_w; + Vi_n) vorhanden ist. erzeugt eine Betragsschaltung ein entsprechendes Ausgangssignal V₀. welches jedoch stets die gleiche Polarität besitzt (unabhängig davon, ob das Fehlersignal positiv oder negativ ist), und welches dem Gesamtlichtsignal entgegengerichtet ist. Das so aufbereitete Fehlersignal verringert also das Gesamtlichsignal und damit die Vorspannung für den Feldeffekttransistor. Der Gesamteffekt besteht in einer Erhöhung der Schleifenverstärkung.

Wenn die Schleifenverstärkung bis zu einem Punkt erhöht wird, an welchem dem Differenz- oder Fehlersignal ein beträchtliches Rauschsignal überlagert ist treten die übrigen Schaltkreise des Blockschaltbildes gemäß Fig.9 in Aktion. Eine Gleichstromsperrschaltung sperrt die Gleichstromkomponente und läßt lediglich das Rauschsignal durch, welches einem Rauschverstärker und vom Ausgang desselben einem Rauschdetektor zugeführt wird. Der Rauschdetektor erzeugt ein Gleichstromausgangssignal, welches proportional zum gemittelten Rauschsignal ist Das

gemittelte Rauschsignal wird über eine Pufferstlife der Misch- und Glättschaltung zugeführt. Die Polarität dieses Signals ist dabei so gewählt, daß die Vorspannung für den Feldeffekttransistor erhöht und damit die Schleifenverstärkung verringert wird. Aus Vorstehendem wird deutlich, daß die Vorspannung für den Feldeffekttransistor und die Schleifenverstärkung die Tendenz haben, sich auf einen Pegel einzustellen, auf welchem das gemittelte Rauschsignal gerade ausreicht, um dem gemittelten Fehlersigna! entgegenzuwirken, so daß sich eine automatische Feinregelung für die Schleifen verstärkung ergibt.

Die Vorrichtung kann mit einem Steuerpult versehen sein, welches mit Druckknopfschaltern oder anderen .Schaltern ausgerüstet ist, mit deren Hilfe der Betrieb tier Vorrichtung gesteuert werden kann. Nach Durchführung eines Tests und nach Zerreißen des Prüflings sind die Wagen weit auseinander und es ist erforderlich, sie wieder näher zueinander zu bringen, um einen neuen Test zu beginnen. Zu diesem Zweck wird der automatische Betrieb jedes der Wagen durch Umschalten unterbrochen, und die Wagen werden durch weitere Schaltvorgänge und durch manuelle Steuerung der Motorgeschwindigkeit aufwärts bzw. abwärts bewegt, bis sie die richtige Lage für den Beginn des nächsten Tests einnehmen. Die Vorrichtung wird dann wieder auf automatischen Betrieb umgeschaltet. Es kann auch erforderlich sein, die Vorrichtung während eines Tests oder im Moment des Zerreißens des Prüflings zu stoppen, weshalb für diesen Zweck ein weiterer Schalter vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Wagen gestoppt werden können. Rin solcher Stoppschalter kann mit den oben erwähnten Aufzeichnungs- und/oder Anzeigeeinrichtungen verbunden sein, sowie mit den Einrichtungen zum Ausüben einer Zugkraft auf den Prüfling, so daß ein Test für jede gswünschte Zeit unterbrochen oder verzögert werden kann.

Wenn die Vorrichtung eine hohe Auflösung besitzen soll, bei welcher die Wagen auch sehr kleinen Bewegungen der Marken folgen, beispielsweise Bewegungen bis zu O,OOO127cm, dann müssen die mechanischen Teile der Vorrichtung mit äußerster Präzision

ίο hergestellt werden. In einem sochen Fall kann die Säule I beispielsweise in ihrer Form ähnlich einer optischen flank ausgebildet sein und äußerst genau bearbeitete spiegelähnliche parallele Flächen besitzen, gegen welche sich auf der einen Seite genau geschliffene

r, Stützelemente an dem zugehörigen Wagen abstützen und an welchen sich auf der anderen Seite ein fehlerbelastetes Stützelement abstützt, welches den Wagen in engem Kontakt mit den Stützelemcnten hält und dadurch eine genaue Führung für den Wagen gewährleistet und jede Möglichkeit für ein Ausweichen von dem geraden Pfad verhindert.

Der Wagen kann in Längsrichtung mit Hilfe einer an der Säule befestigten Zahnstange antreibbar sein, mit welcher ein durch den F.lektromotor über ein Getriebe angetriebenes Ritzel kämmt, wobei das Getriebe zur Erzielung einer hohen Auflösung als ein entsprechend untersetzendes Reduziergetriebe ausgebildet sein kann. Der Wagen kann ferner mit genau geschliffenen Stützelementen versehen sein, die sich an Seitenflächen

jo der Säule abstützen, welche mit den oben erwähnten Flächen einen rechten Winkel abschließen, um auf diese Weise auch in dieser Ebene eine genaue Führung zu erreichen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verfolgen der Bewegung mindestens einer Marke in einer Richtung quer zu einer geraden Linie, deren Lage die Marke anzeigt, welche andere Reflexionseigenschaften besitzt als ihr Träger, mit einer Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der mindestens einen Marke und ihrer durch den Träger gebildeten Umgebung mit Licht von konstanter Intensität, mit jeweils zwei fotoelektrischen Wandlern zum Abtasten einer Marke, einem den zwei Wandlern nachgeordneten Differenzverstärker, dessen Ausgangssignale einem Motor zuführbar sind, welcher einen entlang einer Schiene beweglichen Wagen, der die beiden Wandler trägt, so antreibt, daß die der Marke zugeordneten beiden Wandler samt Wagen der Marke in einem konstanten Abstand folgen, dadurch gekennzeichnet, daß der den Wagen (2) antreibende Motor auf den Wagen montiert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (1) geradlinig ist, daß die zwei fotoelektrischen Wandler durch eine Fotozelle (28) mit zwei Elektroden gebildet sind und daß der Motor als reversibler Elek.romotor (14) über Antriebselemente (15—19) mit der Schiene (1) in Eingriff steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Elektromotor (14) eine Grobregelei;.richtung und eine Feinregeleinrichtung vorgesehen sind, daß d'c Groh-cgelcinrichtung über die kombinierten S'.römr, welche durch die Elektroden der Fotozelle (28) fließen, r · betätigbar ist, daß eine konstante Schleifcnvcrstärkung bei bewegtem und stehendem Wagen (2) resultiert und daß die Feinregeleinrichtung auf solche zufälligen Erhöhungen des Pegels des Fotozellcndiffcrenzsignals anspricht, die einer Überschreitung des durch die Grobregelcinnchtung festgelegten Pegels entsprechen, um so die Schleifenverstärkung auf einen vorgegebenen und ein stabiles Arbeiten gcwährki stenden Maximalpcgel zu begrenzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Fcinrcgeleinriehtung durch ein Signal betätigbar ist, welches der mittleren Rausehkomponcntc des an den Elektromotor angelegten Diffcrenzsignals entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker eine Gcgenkopplungsschlcifc besitzt. daß das Maß der Gegenkopplung durch einen Feldeffekttransistor in der Gegenkopplungsschleifc. welcher als veränderlicher Widerstand wirkt, veränderbar ist und daß zur Vorspanniingser/cugung für den Feldeffekttransistor sowohl die Signale der Grobregelcinrichtiing als auch die der Feinrcgcleinrichtung dienen.