DE2433683B2

DE2433683B2 - Vorrichtung zur Überwachung einer Materialbahn auf Fehlstellen

Info

Publication number: DE2433683B2
Application number: DE2433683A
Authority: DE
Inventors: Werner 8192 Geretsried Obser; Gernot 8031 Olching Pinior
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1974-07-12
Filing date: 1974-07-12
Publication date: 1978-06-22
Also published as: US4004152A; JPS5163679A; DE2433683C3; DE2433683A1; GB1493843A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Abtastung durchlaufender diffus reflektierender Flächen bekannt (DE-AS 11 44 502), bei welcher durch ein in einer Ebene fokussiertes Beleuchtungsstrahlenbündel ein schmaler Lichtfleck erzeugt und mittels eines Spiegelrades periodisch über die Flächen quer zu deren Durchlaufrichtung geführt wird, so daß die Flächen zeilenweise abgetastet werden. Unmittelbar vor der diffus reflektierenden Fläche befindet sich eine Zylinderlinse, welche gegenüber der Materialbahn geneigt ist und mit ihrem mittleren Bereich das Sendelichtbündcl auf der reflektierenden Fläche konzentriert, während der der Fläche näher liegende Bereich für die Aufnahme des remittierten Lichtes vorgesehen ist Nach einer besonderen Ausführungsform der bekannten Vorrichtung sammelt die Zylinderlinse das von der reflektierenden Fläche ausgehende Licht auf einem Spalt, wobei das durch den oberen Teil des Spaltes tretende Licht durch den unteren Teil der Zylinderlinse und das durch den unteren Teil des Spaltes laufende Licht durch den oberen Teil der Zylinderlinse erfaßt wird. Die beiden getrennten Empfangslichtbündel werden auf unterschiedliche Photoempfänger gelenkt Auf diese Weise ist es grundsätzlich möglich, Fehler zu unterscheiden, die auf die beiden Empfangslichtbündel eine unterschiedliche Auswirkung haben. Die Auswirkung von Fehlern auf zwei unterschiedlich remittierte Empfangsstrahlen ist jedoch relativ gering, so daß das Unterscheidungsvermögen der bekannten Vorrichtung

ίο begrenzt ist.

Es ist auch schon eine Vorrichtung zur Prüfung und Sortierung von bahn- oder blattförmigen Erzeugnissen bekannt (DE-OS 15 73 496), bei der über die gesamte Breite der abzutastenden Bahn lichtleitende Fasern

is oder Faserbündel angeordnet sind, die das reflektierte Licht im Bereich einer Abtastlinie auffangen und einer lichtempfindlichen Einrichtung zuführen. Dabei können eine Leiste aus lichtleitenden Fasern im Bereich des direkt reflektierten Lichtstrahls und eine oder mehrere weitere Leisten aus lichtleitenden Fasern im Bereich des diffus reflektierten Lichtes angeordnet sein, um ein Ansprechen auf unterschiedliche Fehlertypen wie Schmutzflecken, Verfärbungen, Falten oder Verdickungen zu ermöglichen. Die aus einer Fülle von Ideinen Lichtleitfasern zusammengesetzten Leisten erfordern jedoch eine aufwendige Herstellung und insbesondere bei der Anordnung mehrerer Leisten sehr viel Platz für ihre Unterbringung. Auch die Zusammenführung der Fasern von einer leistenförmigen zu einer kleinflächigen kreisförmigen Anordnung ist problematisch.

Es ist auch schon bekannt (DE-OS 21 15 979), durch eine nahe der Materialbahn angeordnete Zylinderlinse das Empfangslichtbündel auf dem Mantelempfangsbereich eines Lichtleitstabes zu konzentrieren. Die bekannte Anordnung ist jedoch nur für den Empfang eines von der Materialbann ausgehenden Lichtbündels bestimmt

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Erzielung einer günstigen räumlichen Anordnung der optischen Elemente sowie einer erhöhten Unterscheidungsfähigkeit zwischen verschiedenen Fehlertypen bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1. Aufgrund dieser Ausbildung wird der über der Materialbahn zur Verfügung stehende Platz für die Anordnung der optischen Elemente optimal ausgenutzt Weil der Abtastlichtstrahl durch den der Materialbahn näher liegenden Bereich der Zylinderlinse geführt ist, fällt er besonders flach auf die Materialbahn auf. Entsprechend flach ist der spiegelnd reflektierte Lichtstrahl, so daß die zweite Detektoranordnung ohne Platzprobleme untergebracht werden kann.

Ebenso steht für die Unterbringung der Hilfszylinderlinse und des dieser zugeordneten Lichtleitstabes ausreichend Platz zur Verfügung. Gleichwohl reagieren die beiden Empfangsstrahlenbündel in erhöhter Weise unterschiedlich auf verschiedene Fehlertypen, weil bestimmte Fehler nur das spiegelnd reflektierte Licht, andere Fehler nur das remittierte Licht besonders stark beeinflussen. Die Erfindung schafft somit bei günstiger räumlicher Anordnung der optischen Elemente eine wesentlich verbesserte Differenzierung zwischen unter schiedlichen Fehlertypen.

Eine noch weitergehende Unterscheidung unterschiedlicher Fehlertypen kann durch die Merkmale des Anspruches 2 erreicht werden. Zu dem Kriterium des

unterschiedlichen Austrittswinkels des Empfangslichtes von der Materialbahn tritt hierdurch noch das Kriterium der unterschiedlichen Reaktion bestimmter Fehlertypen auf spektral unterschiedliches Licht hinzu.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Überwachung einer Materialbahn,

F i g. 2 eine Ansicht der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles II und

Fig.3 eine perspektivische Ansicht der gleichen Vorrichtung.

Nach der Zeichnung bewegt sich eine Materialbahn 12 in Richtung des Pfeiles / unter der optischen Vorrichtung hinweg.

Ein durch eine Glühlampe oder Xenon-Lampe und einen Laser erzeugter Sendelichtstrahl 15 wird durch eine sich quer zur Bewegungsrichtung /der Bahn 12 und parallel zu ihr erstreckende plankonvexe Zylinderlinse 11, deren Planfläche um den Winkel β zur Materialbahn geneigt ist, auf einen Punkt 26 der Materialbahn 12 konzentriert Der Sendelichtstrahl 15 verläuft dabei nur durch den der Bahn 12 näher liegenden linken Bereich der Zylinderlinse 11 und tastet die Materialbahn senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung, d. h. in Richtung des Doppelpfeiles F nach F i g. 2 und 3 kontinuierlich und periodisch ab.

Der von der Materialbahn 12 ferner liegende rechte Bereich der Zylinderlinse 11 dient dazu, von der Materialbahn 12 remittiertes Licht 17 zu empfangen und parallel zu richten. Die Zylinderlinse wird also durch Pupillenteilung für das Sende- und Empfangslicht ausgenutzt Hinter der Zylinderlinse 11 ist im Empfangsstrahlengang eine weitere Zylinderlinse 20 parallel zu der erstgenannten angeordnet, welche das mit ihrem gesamten Querschnitt empfangene parallele Lichtbündel auf den streuenden Mantelempfangsbereich 24 (Fig.2) eines Lichtleitstabes 14 konzentriert. Gemäß Fig.2 und 3 geiangt das auf den Mantelbereich 24 fallende Licht durch Streuung und Totalreflexion auf zwei an den Stirnseiten angeordnete Photoempfänger 19, 18. Zwischen den Stirnseiten des Lichtleitstabes 14 und den Photoempfängern 18, 19 sind noch geeignete Farbfilter 21,22 angeordnet.

Es sei angenommen, daß der Sendelichtstrahl aufgrund der Kippung der Zylinderlinse 11 um den Winkel β und der Brechung der Linse unier dem Winkel Oi auf die Materialbahn 12 auftrifft; er v.'ird dann zumindest teilweise unter dem entgegengesetzt gleichen Winkel « relativ zur Senkrechten auf der Materialbahn 12 zu einer weiteren optischen Detektoranordnung reflektiert, die also auf den spiegelnd reflektierten Anteil 16 des auftreffenden Lichtes anspricht. Diese Anordnung besteht aus einer Zylinderlinse 23, die parallel zu den beiden anderen Zylinderlinsen 11,20 verläuft und das reflektierte Licht 16 auf den streuenden Mantelempfangsbereich 25 eines weiteren

ίο Lichtleitstabes 13 lenkt Dieser ist analog dem Lichtleitstab 14 ausgebildet und trägt gemäß F i g. 3 an seinen Stirnseiten ebenfalls Farbfilter 27, 29 und Photoempfänger 28, 30. Zur Darstellung der Zylinderlinse 23 ist in F i g. 3 der Photoempfänger 30 nur durch strichpunktierte Linien angedeutet.

Die gesamte Anordnung ist in einem aufgebrochen dargestelltem Gehäuse 49 untergebracht

Während die Photoempfänger 18,19 am Lichtleitstab 14 ein Maß für das Remissionsvermögen einer vom Sendelichtstrahl getroffenen Fehlerstelle 26 der Materialbahn 12 liefern, kann von den Photoempfängern 28, 30 an den Stirnseiten des Lichtleitstabes 13 ein Signal abgenommen werden, das für das Reflexionsvermögen der Stelle 26 repräsentativ ist

Bei Anordnung nur eines Photoempfängers z. B. 18, 28 an jedem Lichtleitstab stehen somit zwei elektrische Signale zur Verfügung, nämlich ein Remissionssignal und ein Reflexionssignal. Hierdurch ist eine differenzierte Aussage über den Charakter des festgestellten Fehlers 26 möglich.

Weiter sind an beiden Enden jedes der beiden Lichtleitstäbe 13,14 Photoempfänger 18,19 bzw. 28,30 verv.'endet, welche z. B. durch vorgeschaltete Farbfilter 21, 22 bzw. 27, 29 für verschiedene Spektralbereiche empfindlich sind. Hierdurch kann man nun auch noch das Remissions- bzw. Reflexionsvermögen in den verschiedenen Spektralbereichen (z. B. rot und grün) feststellen. Insgesamt stehen also vier elektrische Signale für die Charakterisierung der abgetasteten Fehlerstelle 2!6 zur Verfügung.

Die optische Kombination der dargestellten Zylinderlinsen und Lichtleitstäbe gestattet besonders in der Achsrichtung X große Empfangsaperturen. Für die Erkennung von Farbunterschieden können die Photoempfänger 18, 19 bzw. 28, 30 an den beiden Stirnseiten der Lichtleitstäbe 13 und/oder 14 auch unterschiedlich farbempfindliche Kathoden aufweisen. Hierdurch kann die weitere, spektrale Differenzierung erfolgen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache:

1. Vorrichtung zur Überwachung einer bewegten Materialbahn auf Fehlstellen mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines quer über die Materialbahn wandernden Abtastlichtstrahls, welche eine den Abtastlichtstrahl unter einem Winkel auf die Materialbahn fokussierende plankonvexe Zylinderlinse umfaßt, deren Planfläche gegen die Materialbahn geneigt angeordnet ist, mit einer ersten photoelektrischen Detektoranordnung zum Empfang eines von der Materialbahn durch die Zylinderlinse entgegen der Einfallsrichtung des Abtastlichtstrahls remittierten Lichtstrahls sowie mit einer zweiten photoelektrischen Detektoranordnung zum Empfang eines weiteren, von der Materialbahn zurückgeworfenen Lichtstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Abtastlichtstrahl (15) durch den der Materialbahn (12) näher liegenden Bereich und der remittierte Lichtstrahl (17) durch den der Materialbahn (12) ferner liegenden Bereich der Zylinderlinse (U) geführt ist,

b) die Detektoranordnung einen parallel zur Zylinderlinse (11) ausgerichteten ersten Lichtleitstab (14) und eine vor diesem angeordnete und den remittierten Lichtstrahl (17) auf den Lichtleitstab (14) fokussierende erste Hilfszylinderlinse (20) umfaßt, und

c) die zweite Detektoranordnung einen zweiten Lichtleitstab (13) mit vorgeschalteter zweiter Hilfszylinderlinse (23) umfaßt, der zum Empfang eines von der Materialbahn (12) spiegelnd reflektierten Lichtstrahls (16) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden eines oder beider Lichtleitstäbe (13, 14) in unterschiedlichen spektralen Bereichen empfindliche photoelektrische Wandler (18, 19, 28, 30) angeordnet sind, deren Ausgangssignale zur Unterscheidung verschiedener Fehlertypen in geeigneter Weise miteinander verknüpft sind.