DE2456766C3 - Fotoelektrische Einrichtung zur Erfassung der Sollage einer Bandkante - Google Patents

Description

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Bei Bandkantenregelungen oder Bandmittenregelungen werden zur berührungslosen Abtastung der Bandkantenlage bekanntlich Lichtschranken mit analogem Ausgang benutzt.

Man verwendet Lichtschranken, die aus Strahler und Empfänger bestehen, sowie Reflexlichtschranken mit Reflektoren, die nach dem Autokollimationsprinzip arbeiten. Letztere haben den Vorteil, daß sie wesentlich einfacher auszurichten sind.

Diese Lichtschranken mit analogem Ausgang werten die Intensitätsänderung aus, die durch mehr oder weniger Abdeckung des Strahlenganges durch das Band erfolgt. Verschmutzungen des Reflektors und der Optik der Lichtschranke rufen ebenfalls eine Intensitätsänderung hervor, die einen Fehler der Bandkantenlage vortäuscht. Da die Verschmutzung meistens langsam erfolgt und bei Aufwickelregelungen das Aufwickeln eines Bandes nur sehr kurze Zeit in Anspruch nimmt, wirkt sich eine langsame Verschiebung der Kantenlage nicht auf das Produkt aus.

Durch neue Technologien in der Schwerindustrie bedingt, wird nun verlangt, die Abstände zwischen Strahler und Empfänger wesentlich zu vergrößern (2 bis mm), so daß man bei seitlichem Verschieben der Lichtschranke, was bei Aufwickelregelungen erforderlich ist, den Reflektor über eine mechanische Verbindung entsprechend der Lichtschranke mitverschieben muß. Da in vielen Fällen andere Maschinenteile dazwischenliegen, so daß nur der Sichtbereich der Lichtschranke frei ist, verwendet man in diesen Fällen entweder einen durchgehenden Reflektor mit der Länge des Verschiebeweges und ordnet nur die Reflexlichtschranke verschiebbar an, oder man verwendet an Stelle des Reflektors eine Leuchtstofflampe und verschiebt einen entsprechenden Fotoempiänger. Da die Reflexion über die Länge des Reflektors unterschiedlich ist, ergeben sich entsprechende Fehler. Außerdem ist nicht gewährleistet, daß die Verschmutzung gleichmäßig erfolgt welches zusätzliche Fehler ergibt, da die Reflexiichtschranke während des Wickeins eines Bandes mit verschiedenen Stellen des Reflektors zusammenarbeiten muß. Bei Verwendung einer Leuchtstofflampe als Strahler gehen außer der Verschmutzung Intensitätsänderungen durch Spannungs- und Temperaturänderungen als Fehler in die Messung ein.

Wird also die Forderung gestellt, eine Aufwickelregelung zu konzipieren, bei der die mechanische Verbindung zwischen Strahler und Empfänger oder Reflextaster und Reflektor nicht möglich ist, weil andere Maschinenelemente in dieser Zone das verhindern, so muß man größere Ungenuuigkciten in Kauf nehmen.

Bekannt ist auch eine Abtastung von Kanten leuchtender oder beleuchtbarer Gegenstände, die an einer Abtasteinrichtung vorbeibewegt werden. Über eine gemeinsame Optik werden eine Kante auf einem ersten und ein Wandabschnitt des Gegenstands und/oder ein Umgebungsbereich des Gegenstands auf weiteren Spalten mit nachgeschalteten fotoelektrischen Empfängern abgebildet und mittels der von den weiteren fotoelektrischen Empfängern abgegebenen Signale wahrend der Abbildung der Kante auf dem ersten Spalt eine Schwellenspannung erzeugt, deren Überschreiten durch vom ersten fotoelektrischen Empfänger abgegebene Signale als Kriterium für eine ausgewählte Lage der Kante vorgesehen ist. Bei den Gegenständen, die selbst leuchten oder beleuchtbar sind, stellt sich jedoch nicht das Problem von Fehlern in der Messung durch Verschmutzung der Lichtquelle oder durch IntensitätsSnderungen der Lichtquelle aufgrund von Spannungs- oderTemperaturschwankuiigen.

Ferner ist es bekannt, ein von einem Sender erzeugtes Strahlenbündel durch Reflexion an der unter 45° zur Strahlenaustrittsrichtung geneigten Spiegelfläche einer Verschiebeeinrichtung parallel zum Kantenrand umzulenken. Nach Umlenkung an der Soiegelfläche wird das Strahlenbündel nicht vom Kantenrand geschnitten, sondern trifft zunächst auf einen Diffusor und von dort auf einen fotoelektrischen Wandler, dessen Ausgangsstrom zu einer Anzeigevorrichtung geführt wird. Auch bei dieser Vorrichtung treten keine Meßfehler auf durch Verschmutzung des vom Sender ausgehenden Lichtstrahles oder durch Intensitätsänderungen des Lichtstrahles durch Spannungs- oder Temperaturschwankun-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung für die Kantenlage von Bändern zu schaffen, bei der die Meßfehler, die durch Intensitätsänderungen der Lichtquelle hervorgerufen werden, beispielsweise durch Spannungs- und Temperaturänderungen sowie durch Verschmutzung der Lichtquelle, weitgehend ausgeschaltet werden.

Ausgehend von einer fotoelektrischen Einrichtung zur Erfassung der Sollage einer Kante einer gegenüber ihrer Umgebung kontrastierenden Fläche in Form eines undurchsichtigen Bandes, mit einer die Kante und deren Umgebung beleuchtenden Lichtquelle und zwei außerhalb auf einer Seite von der undurchsichtigen Fläche in festem Abstand voneinander und in fester räumlicher Orientierung zueinander angeordneten fotoelektrischen Empfängern, die auf ;:wei unterschiedliche Bereiche

einer die undurchsichtige Fläche enthaltenden Ebene gerichtet sind und bei der durch ein vorgebbares Verhältnis /wischen den Ausgungssigiuilen der foto elektrischen Empfänger die Soilage der K.inte festlegbar ist, besteht die Erfindung darin, flau die Lichtquelle langgestreckt ist und die in festem Abstand voneinander angeordneten foioelektrischen Empfänger derart parallel zur Längsrichtung der Lichtquelle sowie zur Lichtquelle selbst verschiebbar und ausgerichtet sind, daß sich einerseits die wirksamen Empfangsrichtungen beider fotoelektrischer Empfänger am Ort der Lichtquelle schneiden, und daß andererseits das Band mit der Kante nur in das Empfangslichlbündel eines der beiden fotoelektrischen Empfänger hineinragen kann. Die Verwendung von langgestreckten Lichtquellen in fotoelektrischen Einrichtungen ist an sich bekannt (US-PS 31 83 499). Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch 2.

Anhand der Zeichnung wird ein Auslührungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit Differenzmessung erläutert.

Zwei gleichartige Wechsellichtempfänger 1 und 2 mit möglichst parallelem Strahlengang für den Sichtbereich werden so auf eine Leuchtstofflampe 3 ausgerichtet, daß Empfänger t zur Messung der Bandkante des Bandes 4 benutzt wird, während Empfänger 2 so angeordnet wird, daß sein Sichtbereich durch das Band 4 nicht beeinflußt werden kann und daß beide Eümpfänger die gleiche Stelle der Leuchtstofflampe 3 betrachten. Empfänger 1 und Empfänger 2 sind z. B. über eine Stange 5 miteinander verbunden, so daß bei einer Verschiebung der Meßeinrichtung entlang der Leuchtstofflampe 3 beide Empfänger immer auf die gleiche Stelle der Leuchtstofflampe ausgerichtet sind.

Den Empfänger 1 stellt man so ein, daß er ohne Abdeckung des Sichtbereiches durch das Band 4 ein Ausgangssignal von 100 % abgibt.

Empfänger 2 wird bei freiem Sichtbereich auf ¹H)¹Vo Ausgangssignal abgeglichen. Somit ergibt sich bei Halbabdeckung von Empfänger 1 ein Ausgangssigna! von 50 %. Wertet man nun die Differenz der Au'.gangssignale zwischen Empfänger 1 und 2 aus, so erhält man einen Meßwert, der nach Größe und Richtung ein Maß für die Verschiebung der Bandkante 6 von der Sollage (Halbabdeckung vom Empfänger 1) darstellt.

Dieses Signal wird nun benutzt, um eine nicht dargestellte Regeleinrichtung zu beaufschlagen, die ihrerseits dafür sorgt, daß die Bandkante 6 in die Sollage zurückgeführt wird. Würde nun die Lampenhelligkeit auf 80 % absinken, so geht das Ausgangssignal des Empfängers 1 auch auf 80% zurück. Bei Halbabdekkung von Lichtempfänger 1 (Sollage) gibt Empfänger 1 also nur 40 % des Ausgangssignals ab. Da bei Empfänger 2 die Ausgangssignale auch um 20 % absinken, ergibt sich hier ebenfalls ein Ausgangssignal von 40 %. Die Differenz der Ausgangssignale von Empfänger 1 und 2 ist somit ausgeglichen, d. h. Null.

Schwankungen der Lampenhelligkeit durch Netzspannungsschwankungen und Temperaturänderungen hervorgerufen sowie Verschmutzungen der Lampenoberfläche haben also keine Auswirkungen auf die Sollage des Bandes. Lediglich die Steilheit der Messung ändert sich mit der Helligkeitsänderung der Lichtquelle und verändert somit geringfügig die Ausregelzeit. Die Sollage des Bandes bleibt jedoch unbeeinflußt. Wollte man die Steilheitsänderung ausschließen, müßte man eine Quotientenbildung von Signal 1 und 2 durchführen, die aber, da sie für diese Anwendung nicht erforderlich ist, eine unnötige Verteuerung der Einrichtung zur Folge hätte.

Um die Messung gegen Fremdlicht möglichst unempfindlich zu machen, wird nur der Wechsellichtanteil der Leuchtstofflampe ausgewertet.

Hier/u 1 Blatt Zcichntinccn

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Fotoelektrische Einrichtung zur Erfa^nng der Sollage einer Kante einer gegenüber ihr .imgebung kontrastierenden Fläche in Foun eines undurchsichtigen Bandes, mit einer die Kante und deren Umgebung beleuchtenden Lichtquelle und zwei außerhalb auf einer Seite von der undurchsichtigen Fläche in festem Abstand voneinander und in iu fester räumlicher Orientierung zueinander angeordneten fotoelektrischen Empfängern, die auf zwei rnterschiedliche Bereiche einer die undurchsichtige Fläche enthaltenden Ebene gerichtet sind und bei der durch ein vorgebbares Verhältnis zwischen den Ausgangssignalen der fotoelektrischen Empfänger die Sollage der Kante festiegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) langgestreckt ist und die in festem Abstand voneinander angeordneten fotoelektrischen Empfänger (f, 2) derart parallel zur Längsrichtung der Lichtquelle sowie zur Lichtquelle selbst verschiebbar und ausgerichtet sind, daß sich einerseits die wirksamen Empfangsrichtungen beider fotoelektrischer Empfänger (1, 2) am Ort der Lichtquelle (3) if, schneiden, und daß andererseits das Band (4) mit der Kante (6) nur in das Empfangslichtbündel eines der beiden fotoelektrischen Empfänger (1) hineinragen kann.

2. Fotoelektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckte Lichtquelle (3) durch einen Reflektor ersetzt ist.