DE2720196A1

DE2720196A1 - Diskriminierschaltung

Info

Publication number: DE2720196A1
Application number: DE19772720196
Authority: DE
Inventors: John Bedford; Graham Morley Clarke
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1976-05-07
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1977-11-17
Also published as: US4155012A; SE421038B; SE7705254L; IT1115919B; GB1580195A; JPS52149179A

Description

Patentanwälte Dipl. Ing. Hans-Jürgen Müller J

Ur.-Ing. Hand Leyh \

Lucile-Grahn-Slreße 38 D8M6nd)enM

Unser Zeichen: A H

Lh/S

PEBRANTI LIMITED

Hollinwood, Lancashire (England)

Diskriminierschaltung

709846/107/.

Die Erfindung betrifft eine Diskriminiersehaltung zum Trennen von Signalen in Form von Grundsignalen und diesen überlagerten Störsignalen.

Eine solche Diskriminierung bzw. Trennung wird z.B. bei Abtastsystemen oder Prüfsystemen verwendet, bei denen ein Strahl einer optischen Strahlung wiederholt über eine bewegte Bahn eines Materials quer zu dessen Bewegungsrichtung geführt wird, wobei die von der Bahn reflektierte oder durchgelassene Strahlung aufgefangen und an einen Photodetektor gegeben wird, derart, daß jede Änderung des Pegels der aufgefangenen Strahlung infolge Veränderungen der Reflektion und/oder der Durchlässigkeit eine Störung in einem vom Photodetektor erzeugten Ausgangssignal erzeugt.

Veränderungen der Eigenschaften der Bahn können infolge von Fehlern auf oder im Material oder Dickenänderungen des Materials auftreten. Wenn die Breite der bewegten Bahn kleiner ist als die Abtastlänge, kann der Unterschied in den Eigenschaften zwischen der Bahn und der Transporteinrichtung zu Unregelmäßigkeiten im Ausgangssignal des Photodetektors an den Rändern der Bahn führen, derart, daß das Signal des Photodetektors als eine Reihe von Gleichspannungs-Grundsignalen oder Sockelsignalen erscheint, denen Fehlersignale in der Form von Störspannungen überlagert sind. Diese Sockelsignale können positiv oder negativ gehend sein, abhängig davon, ob die Strahlung abnimmt oder zunimmt, wenn der Strahl die Bahn verläßt. Um die Fehlersignale bewerten zu können, ist es notwendig, zwischen den Störsignalen und den Sockel-

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Signalen zu unterscheiden bzw. diese zu trennen.

Derartige Fehlersignale können erforderlich sein, um sowohl zeitliche oder dauernde Änderungen der Charakteristiken des Materials anzuzeigen als auch eine absolute Änderung oder eine prozentuale Änderung gegenüber einer gewünschten Norm.

Im allgemeinen sind die Sockelsignale nicht sauber, d.h. sie weichen von einem Rechteckprofil durch nichtvertikale Flanken und durch Höhenveränderungen ab, wobei diese Änderungen in derselben Größenordnung sein können wie die überlagerten Störsignale.

Es wurde schon eine Anzahl Verfahren vorgeschlagen, um Störsignale und Sockelsignale oder Grundsignale zu trennen. In einem Fall wird das Eingangssignal differenziert, um die Gleichspannungskomponente des Grundsignales zu entfernen, wobei jedoch ein abklingender Impuls am Beginn und am Ende sowie hochfrequente Störungen verbleiben. Die vordere Flanke des Impulses wird benutzt, um einen Schaltkreis zu triggern, der für jedes Grundaignal eine Nachahmung des Abklingimpulses erzeugt, die frei von Störungen ist (duroh Differenzierung einer Stufe, deren Größe gleich dem Grundsignal ist), und diese Nachbildung wird mit dem differenzierten Eingangssignal verglichen, so daß nur Störungen, die im Eingangssignal vorhanden sind, der weiteren Schaltung zugeführt werden. Eine andere Methode nach den britischen Patentschriften 1 303 041 und 1 303 042 besteht darin, daß jedes Grundsignal des Eingangssignale durch ein Filter geleitet wird, das als Hochpassfilter arbeitet, während die Unregelmäßig-

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keiten der vorderen und hinteren Planken in Tiefpaseweise verarbeitet werden, wobei aus dem übrigen Teil des Grundsignals die Unregelmäßigkeiten entfernt werden. Für jedes Grundsignal des Eingangssignales wird ein Doppel des Grundsignales erzeugt, aus dem die Störungen herausgefiltert sind und das mit dem ungefilterten Eingangssignal verglichen werden kann, um nur die Störungssignale zu erhalten.

Bei der ersten Methode, die im Wechselstrombetrieb arbeitet (wobei Gleichspannungskomponenten und niederfrequente Komponenten effektiv aus dem Signal entfernt sind), können Probleme bei langdauernden Störungen auftreten, die, wenn sie mit dem Grundsignal differenziert werden, Signale erzeugen, deren Amplitude in kürzerer Zeit abklingt als die Dauer der Störung, wodurch die korrekte Bestimmung von Fehlern, die Ursache der Störungen sind, unzuverlässig wird.

In der zweiten Methode, die auf Gleichstrombetrieb beruht, (durch Verdopplung jedes Grundsignales), können Störungen jeder Dauer hinsichtlich der Größe gemessen werden; es ergeben sich jedoch Schwierigkeiten bei der Begrenzung der Filtercharakteristiken auf die Flanken des Grundsignaleβ, was dazu führen kann, daß Störungen benachbart zu diesen Flanken in dem verdoppelten Signal auftreten und so im Vergleich eliminiert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Diekriminiersohaltung und ein Verfahren zum Diskriminieren bzw. Trennen eines Grundsignals und eines diesem

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überlagerten Störsignals zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile vermeidet, sowie eine Abtasteinrichtung, die mit einer solchen Schaltung arbeitet.

Der erfindungsgemäße Schaltkreis umfaßt Eingangseinrichtungen zum Empfangen von Eingangssignalen in Form von Grundsignalen, denen Störsignale überlagert sein können, Einrichtungen, um ein Bezugssignal zu speichern, das von einem Grundsignal abgeleitet ist, das frei von Störungen ist, und um das Bezugssignal an eine Vergleichsschaltung zu legen, synchron mit Signalen, die von nachfolgenden Eingangssignalen abgeleitet werden, wobei die Vergleichsschaltung ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Abweichung des Eingangssignals von dem Bezugssignal anzeigt.

Die Einrichtungen zum Speichern des Bezugssignales können einen Analog-Digital-Umformer aufweisen, um ein Bezugssignal zu digitieren, das an die Schaltung in Form einer vorgegebenen Anzahl von Worten gelegt wird, ein Schieberegister zum Empfangen und Speichern jedes gebildeten Wortes, Schalteinrichtungen, die wirksam werden, wenn ein Bezugssignal digitiert worden ist, um den Eingang des Schieberegisters mit dem Analog-Digital-Umformer zu verbinden und die ferner wirksam werden, wenn Eingangssignale von der Schaltung empfangen werden, um den Eingang des Schieberegisters mit dem Ausgang des Schieberegisters zu verbinden, um ein Umlaufregister zu bilden, ferner Digital-Analog-Umformer zum Empfangen jedes Wortes, wenn es aus dem

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Register hinausgeschoben worden ist, um aus der vorgegebenen Anzahl von Worten ein Analogsignal entsprechend dem Bezugssignal zu erzeugen, sowie Steuereinrichtungen zum Steuern der Verschiebung im Register synchron mit jedem Grundsignal des Eingangssignales.

Die Diskriminierschaltung kann einen logarithmischen Verstärker aufweisen, über den die Eingangssignale sowohl an die Speichereinrichtung als auch an die Vergleichseinrichtung gelegt werden, derart, daß das von der Vergleichsschaltung erzeugte Signal das Verhältnis der Größe des Eingangssignales zur Größe des Bezugssignales anzeigt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Trennen eines Eingangssignales in Form eines Grundsignales und diesem überlagerten Störsignalen wird eine vorgegebene Anzahl von Worten digital gespeichert, die dem Profil eines Grundsignales, das frei von Störungen ist, entspricht, die gespeicherten Worte werden synchron mit jedem Grundsignal eines Eingangssignales gelesen, danach in ein störungsfreies Bezugs-Grundsignal umgeformt und dieses mit einem Grundsignal verglichen, das vom Eingangssignal abgeleitet worden ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das im wesentlichen nur Abweichungen vom Bezugssignal aufweist, die auf Störungen des Eingangseignales zurückzuführen sind.

Das Bezugs-Grundsignal kann in den mit ihm verglichenen Eingangssignalen in logarithmischer form gespeichert werden, so daß das Ausgangssignal die proportio-

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nale Abweichung des Eingangssignales vom Grundsignal angibt.

Zur Anpassung an Änderungen der Form des Grundsignales des Eingangssignales kann das gesamte Bezugs-Grundsignal periodisch ersetzt werden oder alternativ progressiv erneuert werden durch Ersetzen eines jeweils anderen Teiles des Grundsignales in periodischer Weise bis nach einer vorgegebenen Anzahl von Perioden das gesamte Grundsignal ersetzt worden ist. Die jeweiligen Teile können bezüglich des gesamten Grundsignales und irgendwelcher Störungen so klein sein, daß ein Teil irgendeiner Störung, der in dem ersetzten Teil erscheint, das gespeicherte Signal nicht merklich beeinflußt.

Vorzugsweise ist ferner ein Abtastsystem vorgesehen, das eine Strahlungsquelle für eine optische Strahlung aufweist, ferner Abtasteinrichtungen, um einen Strahl wiederholt über die Fläche eines relativ bewegten Objektes zu führen, einen Detektor für die reflektierte oder von dem Objekt durchgelassene Strahlung, einen Diskriminierschaltkreis, an den Signale, die repräsentativ für den Pegel der festgestellten Strahlung sind, als Bezugssignale und Eingangssignale gelegt werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert, in denen

Fig. 1 schematisch ein Abtastsystem zeigt, das in

Durchlaß-Methode arbeitet, sowie ein Blockdiagramm einer Diekriminiersohaltung, und die Wellenformen von Signalen, die an angezeigten Punkten der Schaltung auftreten.

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Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer modifizierten Form einer Diskriminierschaltung.

Gemäß Fig. 1 wird eine Bahn 10 an der Abtast- und Prüfeinrichtung in einer Ebene, die sich aus der Zeichenebene herauserstreckt, vorbeigeführt, wobei die Bahn durchlässig für eine optische Strahlung ist, die in Form eines Strahlers von einem Laser 11 ausgesendet wird, wobei der Strahl über die Bahn quer zu deren Bewegungsrichtung zwischen den Abtastgrenzen und 12' geführt wird mit Hilfe eines drehbaren, mit einer Vielzahl von Facetten versehenen Spiegels 13» der durch einen Motor 14 angetrieben wird.

Die von der Bahn durchgelassene optische Strahlung wird von einem Empfänger 15 aufgefangen, der einen Photodetektor 16 aufweist, der ein Detektorsignal erzeugt.

Das Detektorsignal (dessen Wellenform bei A für drei aufeinanderfolgende Abtastungen gezeigt ist) wird über eine Amplitudensteuereinrichtung 17 geführt, und das auf diese Weise abgeleitete Signal wird an einen Eingang 18 einer Vergleichsschaltung 19 gelegt.

Das Signal A umfaßt eine Folge von Grund- oder Sockelspannungen 20, wobei die Dauer jeder Sockelspannung einer Abtastung der Bahn entspricht. Bei Betrieb in Durchlaß-Methode, bei der das Licht durch die Bahn hindurchgeht, liegt der Signalpegel auf einem Maximum bei direktem Empfang (außerhalb des Bandes), fällt jedoch für eine Strahlung, die über die Bahn empfangen wird, so daß man negativgehende Grundsignale erhält. Irgend-

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welche Änderungen in der Menge bzw. Stärke der Strahlung, die vom Photodetektor während der Abtastung aufgefangen wird und die charakteristisch für die Durchlässigkeit des Materiales oder der Licht-Auffang-Anordnung sind, zeigen sich als relativ niederfrequente Wellen in der Amplitude jedes Grundsignals, wobei die Grundsignale bei jeweils bestimmten gegebenen Bedingungen im wesentlichen dasselbe Profil haben. Änderungen in der Stärke des aufgefangenen Lichtes infolge unregelmäßiger Änderungen der Bahndurchlässigkeit, d.h. infolge von Oberflächenfehlern oder inneren Fehlern oder Änderungen der Dicke, erscheinen als relativ hochfrequente Störungen 21, die den Grundsignalen überlagert sind.

Das Eingangssignal A der Diskriminierschaltung wird an den Eingang 18 der analogen Vergleichsschaltung gelegt, wobei ein Bezugs-Grundsignal B, das frei von Störungen ist, jedoch die charakteristischen niederfrequenten Wellen aufweist, an einen zweiten Eingang 22 der Vergleichsschaltung gelegt wird.

Das Bezugs-Grundsignal B wird in der Schaltung gespeichert, indem ein störungsfreies Grundsignal eingeführt wird, das durch Abtasten eines Bahnmateriales erzeugt wird, von dem bekannt ist, das es frei von Fehlern ist, wobei erhaltene Signale an einen Analog-Digital-Umformer 23 gelegt werden, wo es in L Worte zu M bits digitiert wird. Bei einem homogenen Material kann dies durch eine einzige Abtastung über einen Teil der Bahn erreicht werden oder durch eine Durchschnitts-

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bildung von mehreren solcher Abtastungen« so daß bei dem einen erzeugten Grundsignal der Sockelanteil effektiv durch die Steuereinrichtung in L Segmente aufgespalten wird, wobei jedes Segment durch eines der L Worte repräsentiert wird und die Amplitude des Signales in jedem Segment ihrerseits durch die Länge des entsprechenden Wortes gegeben ist.

Bei einem inhomogenen Material wird eine Speicherung eines Bezugs-Grundsignals erreicht, indem ein kleines, im wesentlichen homogenes Muster des Materials längs der Abtastlinie geführt wird. In diesem Fall ist der Ort des Musters längs der Bahn auf ein entsprechendes Wort der L Worte bezogen, so daß, während das Muster über die Bahn geführt und kontinuierlich abgetastet wird, das an irgendeiner Stelle empfangene Signal digitiert wird als die Größe der Zahl, die durch ein Wort an dieser Stelle gegeben ist, und es wird kontinuierlich aufdatiert, bis das Muster in den nächsten Ort oder Bereich eintritt, wenn das empfangene Signal das letzte Wort liefert. Ein Analog-I>igital-Umformer gibt jedes Wort, wenn es gebildet wird, an eine Schalteinrichtung 24, die gesteuert durch die Steuereinrichtung 25 das Wort in eine Schieberegister 26 überträgt, wo es gespeichert wird. Die Steuereinrichtung umfaßt einen Takt-Oszillator, der an das Schieberegister und an den Analog-Digital-Umformer angeschlossen ist, um beide synchron zu betätigen. Der Takt-Oszillator ist ferner mit einem Frequenzteiler verbunden, um die Abtastgeschwindigkeit des Motors 14 zu steuern, um die Abtastung mit der Übertragung der digitalen Information zu synchronisieren. Jedes der L Worte, die

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aus dem Grundsignal gebildet werden, wird der Reihe nach gespeichert, und die Worte werden durch das Register geschoben durch Signale der Steuereinrichtung.

Wenn die L Worte des digitierten Grundeignais oder Sockelsignals gespeichert sind, wird die Schalteinrichtung betätigt, um einen Signalweg 27 vom Schieberegisterausgang zum Schieberegistereingang anzuschliessen, um einen Umlaufspeicher zu bilden, und sowie jedes Wort aus dem Register hinausgeschoben wird, tritt es wieder in das Register ein, so daß, nachdem L Worte verschoben worden sind, diese L Worte dieselben Positionen im Register einnehmen.

Jedes Wort wird, nachdem es aus dem Register ausgelesen wird, an einen Digital-Analog-Umformer 28 gelegt, der ein Signal mit einer Amplitude liefert, die dem entsprechenden Teil des Bezugs-Grundsignales äquivalent ist, das in den Schaltkreis eingegeben wird, und alle L Worte bilden eine analoge Darstellung des Bezugs-Grundsignales, das bei B gezeigt ist. Wenn somit das Register synchron mit jedem Grundanteil des Eingangssignales getriggert wird, so daß die L Worte aus den Schieberegister innerhalb einer Zeit hinausgeschoben werden, die der Dauer des Grundsignales entspricht, so wird dann ein analoges Bezugssignal erzeugt, das frei von hochfrequenten Störungen ist zum Vergleich mit dem Eingangssignal.

Bei einem Abtastsystem, das einen wiederholt abtastenden Strahl verwendet, ist es zweckmäßig, den Motor 13 der Ab-

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tasteinrichtung unter der Steuerung der Steuereinrichtung 25 anzutreiben, so daß die Oberfläche abgetastet wird und jeder Grundanteil des Eingangssignales synchron mit der Reproduktion des Bezugs-Grundsignales B erzeugt wird.

Eine Amplitudenübereinstimmung zwischen den laufend empfangenen Signalen und den Bezugs-Grundsignalen wird erreicht durch Abklemmen der empfangenen Signale bezüglich des maximalen und des minimalen Durchgangs durch das Material in der Pegel-Steuereinrichtung 17» wobei die Amplitude der empfangenen Signale bezüglich dem Pegel des Bezugs-Grundsignales gesteuert wird. Die Pegel-Steuereinrichtung 17 umfaßt einen Verstärker 30, der eine negative Rückkupplung über ein Netzwerk empfängt» um das Signal mit Bezug auf den schwarzen Pegel, d.h. wenn kein Durchlaß vorhanden ist, zu kappen bzw. abzuklemmen. Das Ausgangasignal des Verstärkers 30 wird ebenfalls rückgekuppelt über einen Spitzen-Pegel-Detektorkreie 32, um die Verstärkung des Photodetektore 16 zu steuern, um den maximalen Pegel des Detektoreignales für ein Material, das eine perfekte Durchlässigkeit hat, einzustellen.

Der Erfolg hinsichtlich der Feststellung solcher Störungen kängt von der augenblicklichen Übereinstimmung zwischen den Profilen des wiedererzeugten Bezugs-Grundeignales und des Grundsignales des Eingangssignales ab.

Irgendein Analogsignal, wie z.B. B, das aus digital gespeicherter Information erzeugt wird, hat Unregelmäßigkeiten infolg· diskreter Spannungapegel, die das

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Signal bilden (in der Zeichnung übertrieben dargestellt) und die augenblickliche Genauigkeit des Profils kann, selbst wenn das Signal geglättet ist, die Wahl des Schwellwert-Pegels begrenzen, die durch das Potentiometer 22 eingeführt wird. Die Amplitude der Diskontinuitäten ist bestimmt durch die Zahl der Bits in jedem Wort des digitierten Signales. Um das Bezugs-Grundsignal mit der maximalen Auflösung zu reproduzieren, ist eine große Anzahl von Bits für jedes Wort erforderlich. Da die Worte jedoch der Reihe nach durch das Register geschoben werden, begrenzt die Geschwindigkeit, mit der alle L Worte gelesen werden können, entweder die Abtastgeschwindigkeit (Dauer der Grundsignale) oder die Länge jedes Wortes.

Bei einem Abtastsystem mit einer Abtastzeit von 200 Mikro-Sekunden wurde gefunden, daß 8 Bit-Worte mit einer Rate von 1000 Worten je Abtastung geschoben werden können und ein analoges Bezüge-Grundsignal liefern mit annähernd 0,25 #iger Genauigkeit der Amplitude.

Um die Integrität der Vergleichsmessungen aufrechtzuerhalten, sollten Veränderungen in der Stärke der empfangenen Strahlung wegen der Speicherung des Bezugssignales berücksichtigt werden. Veränderungen infolge schneller Veränderungen des Umgebungslichtes, die Wechselspannungskomponenten in das Signal einführen würden, werden soweit wie möglich reduziert durch Abschirmen des Empfängers und durch Einführung einer

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λ!

Vorwärts-Verstärkungs-Steuerschleife (nicht gezeigt) in die Pegel-Steuereinrichtung 17. Veränderungen über eine relativ lange Zeitperiode, die das Profil des empfangenen Signales verändern, würden dazu führen, daß von der Vergleichsschaltung für jede Abtastung ein Differenzsignal erzeugt wird, und solche Veränderungen werden in ihrer Wirkung reduziert durch Aufdatieren des gespeicherten Signales nach einer geeigneten Anzahl von Abtastungen.

Wo die abgetastete Oberfläche ein gleichförmiges Reflexionsvermögen hat, wird eine Aufdatierung der gespeicherten Information erreicht durch Betätigung der Schalteinrichtung während einer Abtastung der Oberfläche, so daß, da für die Abtastung die zuvor gespeicherte Profilinformation aus dem Register hinausgeschoben und in ein Analogsignal zum Vergleich mit dem Eingangssignal umgeformt worden ist, der Grundanteil des Eingangssignales digitiert und in das Register eingegeben wird. Bei einem solchen Ersatz des Bezugs-Grundsignales ist es wesentlich, daß das digitierte Grundsignal frei von Störungen ist. Dies kann erreicht werden, indem ein Stück eines fehlerfreien Materials an der Abtaststation vorbeigeführt und/oder das Ausgangesignal der Vergleichsschaltung über mehrere Abtastungen überprüft wird, nachdem das Bezugssignal ersetzt worden ist, da offensichtliche Störsignale an derselben Stelle in jeder Abtastung erscheinen, wobei diese Störsignale ein Anzeichen für eine Störung im Bezugs-Grundsignal sind. Eine solche Feststellung kann benutzt werden, um einen Ersatz des

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Bezugs-Grundaignals in einer nachfolgenden Abtastung anzuzeigen. Die Möglichkeit einer Speicherung eines fehlerhaften Bezugs-Grundsignals kann verringert werden durch Überprüfen des Ausganges des Komparators über mehrere Abtastungen, ehe es beabsichtigt ist, das Bezugs-Grundsignal zu ersetzen, um sicherzustellen, daß ein fehlerfreier Bereich der Fläche geprüft wird.

Alternativ und insbesondere, wenn die Oberfläche kleine reflektierende Ungleiohförmigkeiten aufweist, kann das Bezugs-Grundsignal progressiv erneuert werden durch Betätigung des Schalters, um jedes Wort über eine vorgegebene Anzahl von Abtastungen zu erneuern, bis das gesamte Bezugs-Grundsignal ersetzt ist. Das Signal kann ersetzt werden, indem ein Wort je Abtastung bei L Abtastungen ersetzt wird. Wird diese Methode angewendet, so ist es möglich, das gespeicherte Signal um einen kleinen Betrag je Abtastung aufzudatieren, so daß, wenn der ersetzte Teil des Signales einen Teil eines Störsignales enthält, dieser Teil zu klein ist, um irgendeine merkliche Auswirkung auf das gesamte gespeicherte Signal zu haben.

Wo die Breite der Bahn groß ist, mag es erwünscht sein, den Abstand der Abtasteinrichtung von der Bahn zu vergrößern, weshalb der Empfänger sweokmäßigerweise nahe der Bahn angeordnet wird, um das Auffangen des Lichtes zu maximieren. Der Empfänger kann dann aus einer Hehrzahl separater Einheiten bestehen, die aneinander angrenzend über die Breite der Bahn angeordnet sind, um das von jedem Teil der Bahn durchgelassen Licht auf-

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zufangen. Sas Profil des bei jeder Abtastung empfangenen Grundsignales wird durch die Wirkung der Übergänge zwischen den einzelnen Einheiten etwas komplizierter, da jedoch das gespeicherte Bezugs-Grundsignal aus dem Lichtempfang der separaten Einheiten resultiert, wird dieser Übergangseffekt beim Vergleich eliminiert.

Insbesondere im Falle der Messung des durchgelassenen Lichts, wenn es erwünscht ist, Dickenänderungen des Materiales festzustellen, kann es vorteilhaft sein, die Änderungen in bezug auf einen Mittelwert der Dicke eines Torgegebenen Musters festzustellen und zu messen. Der Zusammenhang von Durchlässigkeit und Dicke von Materialien ist im wesentlichen exponentiell, d.h. eine durchgelassene Strahlung fällt exponentiell mit der Dicke, so daß ein logarithmischer Zusammenhang zwischen Signalen, die aus dem durchgelassenen Licht erzeugt werden, linear auf die Änderungen der Dicke bezogen ist.

In Fig. 2 enthält das Blockdiagramm der Diskriminierschaltung zahlreiche Komponenten der Schaltung nach Fig. 1, und diese Komponenten haben dieselben Bezugszeiohen.

Signale, die vom Photodetektor 16 erzeugt werden, werden an die Vergleichsschaltung 19 gelegt und (falls zweckmäßig) an den Analog-Digital-Umformer 23 über einen logarithmischen Verstärker 35.

Das Bezugesignal wird in den Speioher geladen, in-dem eine Musterabtastung über einen Musterabschnitt der Bahn,

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die vorgegebene Eigenschaften hat, vorgenommen wird, d.h., die einen Mittelwert der Dicke hat, oder indem ein schmales Muster mit dem Mittelwert der Dicke längs der Abtastlinie geführt wird, wie oben beschrieben. Die Verstärkung der Eingangssignale wird gesteurt bezüglich einer Einheitsdurchlässigkeit, d.h., ohne Materialbahn, sowie bezüglich des Materials, das von dem Muster empfangen worden ist, so daß ein Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 17 die Größe log (Eingangssignal) - log (Bezugssignal) repräsentiert, die gleich der Größe ist log (Eingangsaignal/Bezugssignal) und proportional zum Verhältnis der Dicke des abgetasteten Materials zu der des Musters sowie der prozentualen Änderung vom Mittelwert. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung kann, wie gezeigt, über einen Pufferspeicher 36 und ein Koordinaten-Zeichengerät 37 verwendet werden, oder auch als Alarmoder Korrektursignal bei einem weiteren Bearbeitungsprozeß.

Der exponentielle Zusammenhang zwischen Dicke und Durchlässigkeit hängt weitgehend von der Fähigkeit ab, das gesamte durchgelassene Licht aufzufangen. Wo dies nicht möglich ist, kann irgendeine Abweichung vom wirklichen exponentiellen Zusammenhang minimalisiert werden durch Korrektureichungen der Abweichungen vom Mittelwert des Musters.

Die zweite Ausführungsform kann ebenfalls mit einem breiten Empfänger betrieben werden, der aus mehreren separaten Einheiten aufgebaut ist, wobei SignalVeränderungen an den Übergangsstellen zwischen benachbarten

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Einheiten beim Vergleich mit dem gespeicherten Bezugssignal eliminiert werden.

Bei Anwendungen mit hohen Genauigkeiten ist es erwünscht, bei jeder Abtastung einen Teil einer Einheits-Durchlässigkeit zu haben, weshalb ständig ein Muster des Materials vorgesehen werden kann, um bei jeder Abtastung den mittleren Signalwert für das Material zu liefern. Ein separates Muster, das denselben mittleren Signalwert liefert, ist erforderlich, da es längs der Abtastlinie geführt wird, um das gespeicherte Bezugssignal zu bilden oder zu ersetzen, damit infolge der Zeit, die es benötigt, die Position der Bahn zu überqueren, keine Abwanderung der Schaltung vom mittleren Signalwert, der durch das ständige Muster geliefert wird, zuläßt.

Die Erfindung wurde in Verbindung mit einer durch die Bahn durchgelassenen Strahlung beschrieben, sie ist aber ebenso ausführbar, wenn die Strahlung von der Bahn reflektiert wird.

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Claims

Patentansprüche

1.J Diskriminierschaltung zum Trennen von Signalen in Form von Grundsignalen und diesen überlagerten Störsignalen, gekennzeichnet durch Eingangseinrichtungen zum Empfang von Eingangssignalen in Form von Grundsignalen, denen Störungen überlagert sein können, Einrichtungen, um ein Bezugssignal zu speichern, das von einem störungsfreien Grundsignal abgeleitet wird, und Einrichtungen, um das Bezugssignal an eine Vergleichsschaltung synchron mit Signalen zu legen, die von nachfolgenden . Eingangssignalen abgeleitet worden sind.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Speichern des Bezugssignales einen Analog-^igital-Umformer aufweisen, um ein Bezugssignal, das an die Schaltung gelegt worden ist, in eine vorgegebene Anzahl von Worten zu digitieren, ein Schieberegister zum Empfang und Speichern jedes Wortes, wenn es gebildet wird, Schalteinrichtungen, die, wenn ein Bezugssignal digitiert worden ist, den Schieberegistereingang mit dem ^nalog—^Uigital-Umformer verbinden und die, wenn Eingangssignale von der Schaltung empfangen worden sind, den Schieberegistereingang mit dem Schieberegisterausgang verbinden, um ein Umlaufregister zu bilden, Digital-Analog-Umformer, um jedes Wort zu empfangen, wenn es aus dem Schieberegister hinausgeschoben worden ist, um aus der vorgegebenen Anzahl von Worten ein Analogsignal zu bilden, das dem Bezugssignal entspricht, sowie Steuereinrichtungen zum Steuern der Verschiebung im Register synchron mit jedem Grundanteil des Eingangsignales.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen logarithmischen Verstärker, über den die Eingangssignale sowohl an die Speichereinrichtung als auch an die Vergleichsschaltung angelegt werden, derart, daß das von der Vergleichsschaltung erzeugte Signal das Verhältnis der Größe des Eingangssignales zur Größe des Bezugssignales anzeigt.

4. Verfahren zum Diskriminieren eines Eingangssignales, das in Form eines Grundsignales und eines diesem überlagerten Störsignales vorliegt, dadurch gekennzeichnet , daß eine vorgegebene Anzahl von Worten, die dem Profil eines störungsfreien Grundsignales entspricht, digital gespeichert wird, und daß die Worte synchron mit jedem Grundanteil eines Eingangssignal^ gelesen werden, daß die gespeicherten Worte in ein störungsfreies Bezugs-Grundsignal umgeformt und dieses mit einem Grundsignal verglichen wird, das vom Eingangssignal abgeleitet wird, um ein Ausgangssignal zu bilden, das im wesentlichen nur Abweichungen vom Bezugssignal infolge der Störungen des Eingangssignal enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bezugs-Grundsignal entsprechenden Worte gespeichert werden und daß die damit verglichenen Eingangssignale in logarithmischer Form vorliegen, so daß das Ausgangssignal die proportionale Abweichung des Eingangssignales vom Bezugssignal anzeigt.

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6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Anzahl von gespeicherten Worten von einem Eingangssignal abgeleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das gespeicherte Bezugs-Grundsignal periodisch ersetzt wird durch eines, das vom Eingangssignal abgeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das gespeicherte Bezugs-Grund signal progressiv ersetzt wird durch Ersetzen jeweils eines anderen gespeicherten Wortes, das für jede einer Folge von Eingangssignalen abgeleitet wird.

9. Abtastvorrichtung mit einer optischen Strahlungsquelle, einer Einrichtung, um einen Strahl wiederholt über die Oberfläche eines relativ bewegten Objektes zu führen und mit einem Detektor zum Auffangen von Strahlen, die von dem Objekt reflektiert oder durchgelassen werden, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Diskriminierschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, an die Signale als Bezugssignale und Eingangssignale gelegt werden, die repräsentativ für den Pegel der vom Detektor aufgefangenen Strahlung sind.

10. Verfahren zur optisohen Überprüfung eines Objektes, wobei ein Strahl einer optischen Strahlung wiederholt über das Objekt geführt wird, das von diesem reflektierte oder durchgelassene Licht aufgefangen wird,

um ein elektrisches Signal mit einer Amplitude zu erzeugen, die auf die Intensität des aufgefangenen Lichtes bezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal in ein Grundsignal und ein Störsignal entsprechend dem Verfahren der Ansprüche 4 bis 9 getrennt wird.

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