DE2714647A1 - Vorrichtung zur messung der seitlichen position einer bahn - Google Patents

Vorrichtung zur messung der seitlichen position einer bahn

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DE2714647A1 DE19772714647 DE2714647A DE2714647A1 DE 2714647 A1 DE2714647 A1 DE 2714647A1 DE 19772714647 DE19772714647 DE 19772714647 DE 2714647 A DE2714647 A DE 2714647A DE 2714647 A1 DE2714647 A1 DE 2714647A1
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Description

Vorrichtung zur Messung der seitlichen Position einer Bahn
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der seitlichen Position einer Bahn, die über einen bestimmten Weg geführt wird, mit einem Positionsdetektor, der an einem Rand des Bewegungswegs der Bahn angebracht ist und eine Lichtquelle auf einer Seite der Bahnebene und einen photoelektrischen Empfänger auf der anderen Seite der Bahnebene enthält, wobei der Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem photoelektrischen Empfänger normalerweise zum Teil von der Bahn unterbrochen ist.
Bei einer bekannten Vorrichtung zur Messung der seitlichen Position von Bahnen schwenkt ein beweglicher Lichtstrahl in den
wird Weg der Bahnkante und aus diesem heraus. Das Licht von einem lichtempfindlichen Detektor empfangen, solange dieser nicht von der Bahn bedeckt ist. Bei jeder Schwenkbewegung des Strahls gibt es eine Periode der Verdunkelung, die durch ihre Länge die seitliche Position der Bahn andeutet. Dies spiegelt sich im entsprechenden elektrischen Signal des photoelektrischen Empfängers wider.
Bei einem anderen bekannten System der seitlichen Mittelführung von Bahnen befindet sich eine Lichtquelle oberhalb jeder Bahnkante und ein photoelektrischer Empfänger unterhalb jeder Bahnkante. Die photoelektrischen Empfänger empfangen eine Lichtmenge, die von der seitlichen Position der Bahn abhängt. Die Signale
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der beiden photoelektrischen Empfänger werden verglichen und die Bahn wird seitlich so lange eingestellt, bis die Gleichheit der Signale hergestellt ist. Bei dem letzten System besteht eine Schwierigkeit darin, daß das automatische Führungssystem die Bahn in eine andere seitliche Stellung bringt, wenn sich die Lichterzeugung einer Lampe von derjenigen der anderen Lampe, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Alterung, verändert.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Empfänger einen innersten photoelektrischen Detektor enthält, der so angeordnet ist, daß der Lichtweg von der Lichtquelle zum innersten Empfänger unterbrochen wird, wenn die seitliche Position der Bahnkante innerhalb eines bestimmten Einstellbereiches liegt; daß ein mittlerer photoelektrischer Detektor so angeordnet ist, daß der Lichtweg von der Lichtquelle zu dem mittleren Detektor zum Teil von der Bahn unterbrochen ist, wenn sich die Bahnkante innerhalb des bestimmten Einstellbereiches befindet, und daß ein äußerster photoelektrischer Detektor so angeordnet ist, daß der Lichtweg von der Lichtquelle zum äußersten Detektor nicht unterbrochen ist,wenn sich die Bahnkante innerhalb des bestimmten Einstellbereichs befindet; und daß eine Einrichtung vorhanden ist, die auf die Detektorsignale anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, welches die seitliche Stellung der Bahn darstellt und gemäß den Ausgangssignalen des äußersten und innersten Detektors gegen Variationen der Lichtintensität und der Durchlässigkeit der Bahn korrigiert ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erhaltene Signal kann direkt zur Steuerung der seitlichen Position einer Bahn verwendet werden, welche durch eine Bahnbeförderungsanlage geleitet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch an jeder Kante der Bahn ein solcher Positionsdetektor verwendet. Durch Vergleich der beiden Signale kann die seitliche Positionierung der Bahn aus ihrer Mittellinie kontrolliert werden. Da die Messungen gegen Lichtquellenintensität korrigiert sind, hat eine unterschiedliche Alterung der Lichtquellen keinen Effekt. Alternativ kann durch Verwendung von dem einen oder dem anderen Positionsdetektor die seitliche Position der Bahn auch vom linken oder rechten Rand aus kontrolliert werden.
Zusätzlich ist es durch Verwendung der Signale vom innersten und äußersten Detektor an jeder Bahnkante möglich, Korrekturen zu verhindern, wenn ein Abschnitt aus der Bahn auf einer Seite herausgerissen wurde und wenn keine Bahn, beispielsweise wegen eines Bahnbruchs oder weil das Ende der Bahn erreicht ist, vorhanden ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Weise.
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In der Zeichnung fallen Lichtstrahlen aus einer Lichtquelle 1 auf ein Linsensystem an der Ebene 2. Aus diesem tritt das Licht als paralleler Strahl aus. Das Linsensystem kann eine Fresnel-Linse enthalten.
In ihrer korrekten Position verläuft die Bahn 3 halb durch den Lichtstrahl, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist. Die Linie der Detektoren L, E und D ist unmittelbar unterhalb des Linsensystems angeordnet. Demzufolge liegt die Bahn, wenn sie korrekt positioniert ist, zwischen dem Detektor D und der Lichtquelle und außerdem zwischen dem rechten Abschnitt des Detektors E und der Lichtquelle. Jedes Licht, das vom Detektor D oder dem rechten Abschnitt des Detektors E empfangen wird, muß die Bahn passieren. Der linke Abschnitt des Detektors E und der Detektor L werden direkt von der Lichtquelle bestrahlt. Zur Errechnung der seitlichen Position der Bahnkante sei gleiche Lichtempfindlichkeit der Zellen angenommen, d sei das Signal pro Längeneinheit der Zelle D, 1 sei das Signal pro Längeneinheit der Zelle L, e das Signal der Zelle E und Y die Länge der Zelle E (diese Längen sind quer zur Längserstreckung der Bahn gemessen).
Das gesamte Signal aus der Zelle E besteht aus dem Signal, das auf der Länge χ unterhalb der Bahn beruht, und dem Signal, das auf der Länge y - χ beruht, die direkt beleuchtet ist. Das Licht, das auf die Länge χ des mittleren Detektors fällt, besitzt dieselbe Intensität, wie das Licht, welches auf den Detektor D fällt. Licht, welches auf den Rest des Detektors E fällt, besitzt dieselbe Intensität wie dasjenige, das auf den Detektor L
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fällt.
Demzufolge ist das Signal e des Detektors E gleich dem Produkt aus d und x, zuzüglich dem Produkt von 1 und (y - x); d.h.
e = xd + (x - x) 1
und damit χ = yl - e
1 - d.
Dieser Ausdruck gibt die Länge des verdunkelten Abschnitts des Detektors E an. Der Wert von χ wird im Rechner 4 errechnet. Dieser ist ein Rechnerchip bekannter Art, mit dem ein Signal erhalten wird, welches das Produkt der Größen χ und 1, die Subtraktionen und die Division des Zählers durch den Nenner darstellt.
Die gemessene Position der Bahnkante hängt offensichtlich nicht von der Lichtintensität, der Bahndurchlässigkeit und der Entfernung der Bahn von den Zellen ab. Da die Messung lichtintensitätskorrigiert ist, führt ein unterschiedliches Altern der Lichtquellen und verschiedene Staubmengen auf den Lichtquellen zu keinem Fehler, wenn zwei solche Systeme an gegenüberliegenden Bahnkanten verwendet werden.
In der Zeichnung werden das Signal χ und ein Signal x1 vom Detektor am gegenüberliegenden Rand an einen Komparator 5 gelegt. Die Differenz der Längen des jeweils verdunkelten Abschnitts der beiden mittleren Detektoren, die durch χ und x' dargestellt werden, wird dazu verwendet, die seitliche Führung der Bahn aus ihrer
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Mittellinie zu steuern. Wenn an nur einer Bahnkante ein Positionsdetektor angeordnet ist, empfängt der Komparator das Signal χ sowie ein Referenzsignal, das gestrichelt in der Zeichnung dargestellt ist. Gleichzeitig wird die Verstärkung des Kreises geändert, da zur seitlichen Führung von der Mittellinie die Einstellung, die erforderlich ist, nur die Hälfte der Differenz von χ und x1 beträgt.
Das Ausgangssignal des Komparators, welches den Seitenfehler darstellt, wird zur Steuerung eines Geräts verwendet, welches die Bahn in einer solchen Richtung verschiebt, daß der Fehler verringert wird. Verschiebvorrichtungen für die Bahn, die zu diesem Zweck geeignet sind, sind wohlbekannt und werden hier nicht näher erläutert.
Schließlich werden bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Signale aus den Detektoren L und D dazu verwendet, sicherzustellen, daß eine Bahn richtiger Breite in Position ist und daß die beiden Detektorsysteme sich in der richtigen zeitlichen Stellung befinden. Dies geschieht dadurch, daß man das Signal eines voll beleuchteten Detektors eine logische Eins darstellen läßt, so daß dieser logische Wert erhalten wird, wenn keine Bahn den Detektor abschattet. In Anwesenheit einer Bahn wird das resultierende niedrige Signal des Detektors als logische Null angesehen. Die folgende Tabelle zeigt dann den Zustand an, der von den verschiedenen Kombinationen der logischen Signale representiert wird, sowie die zu ergreifende Maßnahme.
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Linker Meßkopf Rechter Meßkopf ■L'-Zelle 1D1ZeIIe 1D1ZeIIe 'L'-Zelle 1 0 0 1
' 27U647
Zustand Maßnahme
Alle Systeme
in Ordnung		 normal
Bahn zu weit
rechts		 Bahn nach
links bewejen
Bahn zu weit
links		 Bahn nach
rechts bewegen
Bahnbrei te
nicht korrekt		 Halt
Korrektur
Bahnbreite
nicht korrekt		 Halt
Korrektur
keine Bahn
vorhanden		 Halt
Korrektur
Die Kombinationen der Einsen und Nullen wird in einem einfachen logischen Kreis herkömmlicher Bauweise erfaßt, der durch den Kasten 6 dargestellt ist.
Der Signalsatz in der vierten und fünften Zeile der Tabelle zeigt an, daß die Bahnbreite nicht korrekt ist. Dies kann darauf beruhen, daß ein Randabschnitt der Bahn abgerissen ist. In einem solchen Falle sollten keine Korrekturen erfolgen, da die erhaltenen Signale zu unrecht andeuten würden, daß die Bahn seitlich so verschoben werden muß, daß der abgerissene Abschnitt in Richtung auf die normale Seitenstellung der Bahn verschoben wird. Demzufolge werden die Korrekturen angehalten, bis die Ausgangssignale der vier Zellen und L und D nicht mehr dreimal den Wert Eins zeigen.
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Wenn alle vier Zellen L und D den logischen Wert Eins aufweisen,
zeigt dies im allgemeinen die Abwesenheit einer Bahn an. Wiederum sollten die Korrekturen aufhören, um eine Verschiebung zu vermeiden, wenn die nächste Bahn durchgefädelt wird.
Vorzugsweise sind die drei Detektoren Teil eines einzigen Detektors, der in drei Untereinheiten nach der Herstellung aufgespalten wurde. Dadurch soll ein gleichmäßiges Ansprechen aller Detektorabschnitte sichergestellt werden.
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Claims (7)

  1. Patenta
    Dipt. Ing. H. Hauck 2 I I U D 47
    Dipl. Fhys. W. Cchmitz
    Dipl. Ing. E. Graalfs
    Dipl. Ing. W. Wehnert
    Dipl. Fhvri. W. Carstens
    8 München 2
    Crosfield Electronics Limited
    Holloway Road
    London N19 3JG Anwaltsakte M-4236
    England 29. März 1977
    Patentansprüche
    1j Vorrichtung zur Messung der seitlichen Position einer Bahn, die über einen bestimmten Weg geführt wird, mit einem Stellungsdetektor, der an einem Rand des Bahnwegs angeordnet ist und eine Lichtquelle auf einer Seite der Bahnebene sowie einen photoelektrischen Empfänger auf der anderen Seite der Bahnebene umfaßt, wobei der Lichtweg von der Lichtquelle zum photoelektrischen Empfänger normalerweise zum Teil von der Bahn blockiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Empfänger einen innersten photoelektrischen Detektor (D) umfaßt, der so angeordnet ist, daß der Lichtweg von der Lichtquelle zum innersten Detektor (D) von der Bahn (3) unterbrochen wird, wenn die seitliche Position der Bahnkante innerhalb eines bestimmten Einstellbereich liegt; daß ein mittlerer photoelektrischer Detektor (E) so angeordnet ist, der der Lichtweg von der Lichtquelle (Ί) zum mittleren
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    Detektor (E) zum Teil von der Bahn (3) unterbrochen wird, wenn sich die Bahnkante in dem bestimmten Einstellbereich befindet; und daß ein äußerster photoelektrischer Detektor (L) so angeordnet ist, daß der Lichtweg von der Lichtquelle (1) zum äußersten Detektor (L) nicht unterbrochen ist, wenn sich die Bahnkante innerhalb des bestimmten Einstellbereichs befindet; und daß außerdem eine Einrichtung (4,5,6) vorhanden ist, die auf die Detektorsignale gemeinsam anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, welches die seitliche Position der Bahn (3) darstellt und gemäß den Ausgangssignalen des äußersten (L) und des innersten Detektors (D) gegen Intensitätsschwankungen der Lichtquelle (1) und Schwankungen der Durchlässigkeit der Bahn (3) korrigiert ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche auf die Detektorsignale anspricht, die seitliche Position der Bahn (3) nach der folgenden Formal errechnet:
    yl - e
    χ = ,
    1 - d
    wobei χ die Länge in Querrichtung der Bahn (3) desjenigen Teils des mittleren Detektors (E) ist, der von der Bahn (3) verdunkelt ist, und wobei κ die Gesamtlänge des mittleren Detektors (E) ist, und e das Ausgangssignal des mittleren Detektors (E), 1 das Signal pro Längeneinheit des äußersten Detektors (L) und d das Signal pro Längeneinheit des
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    innersten Detektors (D) ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (5) vorhanden ist, der das Ausgangssignal und ein Referenzsignal empfängt und ein Fehlersignal erzeugt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des mittleren Detektors (E) in Querrichtung zur Bahn (3) größer als diejenige sowohl des innersten (D) als auch des äußersten (L) Detektors ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreis (6) vorhanden ist, der auf die Verdunkelung sowohl des innersten (D) als auch des äußersten (L) Detektors anspricht und ein Signal "Stop-Korrekturen" erzeugt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorhanden ist, welche die Bahn (3) je nach dem empfangenen Fehlersignal in einer solchen Richtung führt, daß das Fehlersignal verringert wird.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Bewegungsweges der Bahn (3) ein Satz von Detektoren (L,E,D) angeordnet ist, daß ein Komparator vorgesehen ist, der die Fehlersignale der beiden Sätze vergleicht, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, welche die Bahn (3) seitlich je nach dem empfangenen Ausgangssignal
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    des Komparators in einer solchen Richtung führt, daß das Ausgangssignal des Komparators verringert wird.
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