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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Justieren
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eines optisch elektronischen Fühlers, der eine laufende Warenbahn,
insbesondere eine einen Florbesatz aufweisende Bahn, entlang der Florkante oder
einer in Laufrichtung vorliegenden Kon-trastgrenze bzw einer tiefer zugeordneten
Solleitlinie, in der Laufrichtung abtastet, wofür er aus einem Lichtsender und aus
einem von der Warenbahn reflektiertes Licht messenden Empfänger besteht, der weitere
Einrichtungen zum Steuern des Warenbahnlaufs oder Hilfseinrichtungen betätigbar
sind, sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung.
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Das Einjustieren von optisch elektronischen Fühlern zur Überwachung
laufender Warenbahnen, insbesondere von Florkantenfühlern zu Beginn einer Überwachungsphase
wurde bisher so durchgeführt, daß die Einrichtungen zum Verschieben des Fühlers
bzw zum Korrigieren des Bahnlaufs von Hand unter Zuhilfenahme von Potentiometern
ausgesteuert werden, bis der Fühler auf die Solleitlinie ausgerichtet ist. Dann
muß der jeweils vorliegende Spannungswert dem Schaltkreis, der für die automatische
Steuerung des Fühlers bzw des Bahnlaufs sorgt, als Spannungssollwert festgelegt
werden, so daß der Schaltkreis sich anhand des Spannungssollwerts automatisch darauf
einstellen kann.
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Diese Arbeiten konnten bisher nur von Fachkräften durchgeführt werden
und bedingten eine zeitraubende Anlaufphase, sobald auf eine neue Warenbahn mit
unterschiedlicher Kontrastgrenze umgestellt werden mußte.
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Der Erfindung liegt in Kenntnis dieser Nachteile die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung zu schaffen, mit der ein automatisches Justieren der elektronischen
Florkantenfühler erfolgen kann. Dabei soll diese automatische Vorrichtung technisch
einfach zu handhaben sein und ohne
erhebliche Schwierigkeiten in
bereits vorhandene Schaltkreise integrierbar sein. Insbesondere wurde daran gedacht,
bereits vorhandene optisch elektronische Fühleinrichtungen so umzurüsten, daß sie
das Justieren des Fühlers selbsttätig vornehmen können.
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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung der
eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß durch den auf eine in Laufrichtung
vorliegende Kontrastgrenze zwischen Bereichen unterschiedlicher Reflektion ansprechenden
Fühler, der die Intensität des reflektierten Lichts als elektrischen Spannungswert
einem Schaltkreis zuführt, der aufgrund von seitlichen Verschiebungen der Kontrastgrenze
auftretende, von einem einstellbaren Sollwert abweichende Spannungsänderungen in
Stellimpulse für die Einrichtungen umwandelt und durch eine den Schaltkreis beaufschlagende
Handsteuerung für die Einrichtungen, mittels der mit dem Beginn der Überwachung
der laufenden Warenbahn der Fühler oder die Warenbahn in eine einen festgelegten
Spannungssollwert im Schaltkreis erbringende Sollage bringbar ist. Mit dieser Vorrichtung
kann durch kurzes Betätigen der Handsteuerung der Fühler auf die Kontrastgrenze
ausgerichtet werden und gleichzeitig damit dem Schaltkreis sozusagen ein Spannungssollwert
mitgeteilt werden, den sich dieser merkt und auf den er die weitere Überwachung
ausrichtet. Dieser Abgleichvorgang kann vorteilhafterweise während des Anfahrens
der Warenbahn erfolgen, so daß keinerlei Verzögerung zum Ausrichten der optisch
elektronischen Fühleinrichtung mehr notwendig sind.
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In der Praxis hat sich insbesondere eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bewährt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Empfänger im Schaltkreis
einen
Analogkonverter beaufschlagt, der zur Abgleichung bei Betätigung der Handsteuerung
ausgangsseitig mit einem Fensterkomperator mit einstellbarem Fenster verbunden ist,
welcher mit zwei Ausgängen einerseits direkt und andererseits über ein NAND-Glied
einen Impulszähler mit einer Vielzahl von digitalen Ausgängen für einen nachgeschalteten
und den Analogkonverter beaufschlagenden Digitalanalogwandler ansteuert, wobei der
zweite Eingang des NAND-Gliedes mit einem Impulsgenerator verbunden ist, dessen
Impulse in Anzahl und Zählsinn vom Fensterkomperator freigegeben werden und dem
Digitalanalogwandler zugeführt werden, der daraus eine Referenzspannung erzeugt,
welche die Ausgangsspannung des Analogkonverters so beeinflußt, daß sie nach Ende
des A14eichvorganges innerhalb des Fensters des Fensterkomperators liegt. Diese
elektronischen Bauteile geährleisten nicht nur ein schnelles Ansprechen der gesamten
Vorrichtung, sondern justieren den Fühler so genau auf die jeweilige Kontrastgrenze
ein, daß der weitere Überwachungsablauf vollständig automatisch und zuverlässig
durchgeführt wird. Diese elektronischen Bausteine sind äußerst betriebssicher und
trotzdem können sie im Fall von Störungen der Vorrichtung mit wenigen Handgriffen
ausgetauscht werden. Die Vorrichtung benötigt sehr wenig Platz, was im Hinblick
auf die beengten Platzverhältisse im Bereich des Warenbahnseitenrandes ein wichtiger
Vorteil ist.
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Für eine einwandfreie Funktion der Vorrichtung ist es günstig, wenn
die infolge der Verschiebung der Kontrastgrenze auftretenden Spannungswertänderungen
an den Schaltkreis in Form einfach abzugreifender bzw. dazustellender Impulse weitergeleitet
werden. Diese Forderung wird dann erfüllt, wenn wie bei einem weiteren, bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung vorgesehen ist, daß
der Lichtsender
an einen Generator für rechteckmodulierten Strom angeschlossen ist und der Empfänger
eine Fotodiode enthält, die das reflektierte Licht in eine Wechselspannung umwandelt,
welche verstärkt und in einem an den Fühler angeschlossenen Gleichrichter gleichgerichtet
wird, derart, daß vom Gleichrichter anoden Schaltkreis geführte Spannungswertänderungen
einen stetigen Verlauf aufweisen. Die Spannungswertänderungen haben dann die Gestalt
eines Z als Folge der Rechteckmodulation des Ausgangsstroms.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin wichtig, wie das Verfahren zum Umwandeln
der abgegriffenen Bewegungen der Kontrastgrenze vorgenommen wird. Wichtig ist dabei,
daß die Spannungswertänderungen in ihrem Ausmaß genau abgegriffen und in entsprechende
Stellimpulse umgewandelt werden. Das kann mit einfachen elektronischen Bauelementen
dann erfolgen, wenn jede vom Gleichrichter an den Analogkonverter geführte, stetige
Spannungswertänderung symmetrisch zwischen einem oberen und einem unteren Spannungswert
einjustiert wird. Auf diese Weise kann jede einzelne Spannungswertänderung im Schaltkreis
exakt bewertet und mit den vorherigen verglichen werden, so daß eine logische Folge
von Stellimpulsen daraus abzuleiten ist.
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Dazu hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn wie beim erfindungsgemäßen
Verfahren so vorgegangen wird, daß der Analogkonverter die am Gleichrichter abgegriffene
Spannungswertänderung in der Mitte eines zwischen 0 Volt und 20 Volt liegenden Bandbereiches
einjustiert. Diese Spannungsrichtwerte zwischen 0 und 20 Volt stellen einen Bereich
dar, in dem die elektronischen Bauteile mit gutem Wirkungsgrad und ohne spezielle
Zusatzeinrichtungen arbeiten können.
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Zur Verdeutlichung der abgegriffenen Spannungswertände rungen hat
es sich der Erfindung folgend weiterhin als zweckmäßig erwiesen, wenn der Fensterkomperator
den Bandbereich zwischen 0 und 20 Volt in der Bandbreite auf einen 2 12-Breiteneinheiten
aufweisenden Bereich spreizt, von dem jede Breiteneinheit einem Generatorimpuls
gleichgesetzt ist und daß der Zähler mit 12 digitalen Ausgängen für je einen vorhandenen
(1) oder fehlenden (0) Generatorimpuls den Digitalanalogwandler zu beaufschlagen
vermag. Durch den gespreizten Bandbereich werden die Spannungswertänderungen nach
Art einer Lupe vergrößert und deutlicher in Stellimpulse umwandelbar, Zwölf digitale
Ausgänge schaffen die Möglichkeit, die Breite des gespreizten Bandes in 212 Einheiten
zu unterteilen, so daß kleinste Unterschiede der Spannungswertänderungen deutlich
abgreifbar werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus,
daß bei Betätigung der Handsteuerung Stellimpulse an die Einrichtungen geleitet
werden, bis der Fühler auf die Kontrastgrenze ausgerichtet ist. Damit wird eindeutig
sichergestellt, daß bei Beginn der eigentlichen automatischen Überwachungsphase
in der Vorrichtung ein Spannungssollwert festgelegt ist, nach dem sich diese solange
richten kann, bis bei neuer Bedienung der Handsteuerung ein neuer Sollwert eingestellt
wird.
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Da bei nicht vorhersehbaren Zwischenfällen die seitliche verlaufende
Kontrastgrenze in einem so starken Maße erfolgen kann, daß der Fühler bzw. die Einrichtungen
zum Korrigieren nicht mehr folgen können und dann eventuell Beschädigungen an der
Warenbahn bzw. dem Warenflor auftreten könnten, wird nach einem abschließenden Verfthrensmerkmal
vorgeschlagen, daß bei über eine einstellbare
Anzahl an Zählimpulsen
anhaltenden und den Spannungsbereich zwischen 0 und 20 Volt überschreitenden Spannungswertänderungen
seitens des Empfängers der Warebahnlauf selbsttätig abgeschaltet wird. In solchen
Fällen wird dann die Anlage abgestellt, so daß der aufgetretene Fehler in Ruhe gesucht
und beseitigt werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, in
der die Vorrichtung anhand eines Schaltschemas dargestellt ist.
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Die mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Überwachen einer Warenbahn
2, und zwar des exakten Laufes einer zwischen einem Florbesatz 3 und einer glatten
Trägerbahn 5 vorliegende Kontrastgrenze 4. Die Kontrastgrenze 4 wird hier von einer
Florkante gebildet. Genauso kann eine solche Kontrastgrenze 4 jedoch auch durch
Bereiche unterschiedlicher Farbe, unterschiedlicher Rauigkeit oder unterschiedlicher
Reflektion gebildet sein. Mit der nachstehend beschriebenen Vorrichtung 1 können
somit beispielsweise auch gedruckte Papier- oder Kunststoffbahnen, Schichtstoffbahnen,
gewebte Stoffbahnen, beschichtete Folien od.dgl. in ihrem Lauf überwacht werden.
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Die Kontrastgrenze 4 wird dazu mit Hilfe eines optisch elektronischen
Fühlers 6, bestehend aus einem Sendeteil 7 und einem Empfängerteil 8, betrachtet.
Der Fühler 6 sendet zu diesem Zweck Lichtstrahlen 6a, z.B. eines infraroten Lichts
aus, die als reflektierte Lichtstrahlen 6b vom Empfänger 8 registriert werden. Der
Empfänger 8 kann dazu als Fotodiode ausgebildet sein, welche die empfangene Lichtintensität
einen Spannungswert umwandelt.
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Wie nicht näher dargestellt ist, wird der Sender 7 mit einem rechteckmodulierten
Strom gespeist, so daß der
Empfänger 8 eine Wechselspannung erzeugt,
deren Spannungswertänderungen in einem Verstärker 9 verstärkt und an einem Schaltkreis
20 weitergeleitet werden. Der Fühler 6 ist in einem selbständigen Gehäuse 10 untergebracht,
das über der Kontrastgrenze 4 angeordnet ist.
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Zum Ausrichten des Fühlers 6 auf die Kontrastgrenze 4 kann dieser
mit Hilfe von nicht dargestellten Einrichtungen bewegbar aufgehängt sein. Genauso
ist jedoch denkbar, daß die Einrichtungen den Bahnlauf derart beeinflussen, daß
sie ein Korrigieren der seitlichen Verschiebungen der Kontrastgrenze 4 zum Ausrichten
auf eine Sollleitlinie beeinflußt werden.
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Die Höhe der vom Empfänger 8 registrierten Spannungswerte ist von
mehreren Faktoren abhängig, nämlich dem Abstand der Warenbahn 2 vom Fühler 6, dem
Höhenunterschied zwischen der Trägerbahn 5 und dem Florbesatz 3 (Florhöe; bzw. dem
Farbkontrast bzw. Reflektionsunterschied zwischen dem Trägergewebe und Flor. Genauso
ist es jedoch möglich, eine gedachte Solleitlinie in Warenlaufrichtung zur Ausrichtung
des Fühlers 6 heranzuziehen, die dann seitlich von der Florkante verläuft und der
Linie entsp-richt, in der nachfolgend zum Fühler 6 beispielsweise ein Schneidorgan
oder Besäumsorgan auf die Warenbahn 2 zur Einwirkung gebracht wird. Die erstegenannten
Faktoren lassen sich durch die Anbringung des Fühlers 6 bzw. Einstellung der Empfindlichkeit
des Fühlers 6 auf die jeweilige Warenart berücksichtigen, während der letztgenannte
Faktor das Kriterium ist, welches der Fühler 6 erfassen und kontrollieren muß Dazu
benötigt er jedoch einen stabilen Arbeitspunkt bzw eine Sollwerteinstellung die
er sich sozusagen merkt" und in die er stets zurückzukehren versucht. Dazu ist die
Vorrichtung mit einer
automatischen Abgleicheinrichtung, die später
erläutert wird, insbesondere einer Handsteuerung 30 ausgerüstet, mit deren Hilfe
ein Selbstabgleich des Fühlers 6 auf die jeweilige Warenart bzw. Solleitlinie stattfinden
kann.
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Der Verstärker 9 ist ausgangsseitig mit einem in dem Schaltkreis 20
angeordneten Gleichrichter verbunden, der die erhaltenen Impulse gleichrichtet und
in Form von stetigen und elektronisch lesbaren Impulsen an einen Analogkonverter
12 weiterführt. Dieser ist über seine Ausgangsleitung 13 mit einer Kontaktstelle
14d eines Doppel schalters 14 verbunden, wobei sich von der Leitung 13 ein zwei
zu einer weiteren Kontaktstelle 14a des Doppel schal ters 14 erstreckt. Dem Doppel
schalter 14 sind weiterhin Kontakte 14c und 14b zugeordnet, wobei der Kontakt 14b
mit einer Spannungsquelle 15 in ständiger Verbindung steht, die einen Spannungssollwert
liefert, der den stabilen Arbeitspunkt der Vorrichtung im Betrieb bestimmt, nach
dem sich diese auf die Solleitlinie ausrichtet. Ein fester Kontaktpunkt des Doppelschalters
14 ist über eine Zuleitung 16 mit einer durch den Pfeil 34 angedeuteten Reglerendstufe
verbunden, welche die Einrichtungen zum Verfahren des Fühlers 6 bzw Korrigieren
des Warenlaufes beaufschlagt. Der Kontaktpunkt 14c ist an eine Leitung 17 angeschlossen,
welche von einer mit 30 bezeichneten Hand steuerung kommt und durch Drücken der
Tasten 18 bzw. 19 der Hand steuerung erzeugte, elektrische Fühlersignale leiten
kann. Mit der Handsteuerung 30 ist durch den Pfeil 31 eine Automatik 21 verbunden,
welche auf den Doppel schal ter 14 einwirkt.
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In der Betriebsstellung der Vorrichtung verbindet der Doppel schal
ter 14 den Kontakt 14a vom Analogkonverter
mit der Leitung 16 zu
den Einrichtungen und gleichzeitig den Kontakt 14b, der an die Spannungsquelle 15
angeschlossen ist, mit einer Leitung 22.
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Während die Handsteuerung 30 betätigt wird, verbindet die Automatik
21 den Kontakt 14c mit der Leitung 16, so daß die Fühlersignale der Handsteuerung
30 der Leitung 17 unmittelbar zur Reglerendstufe 34 leiten, während gleichzeitig
der Kontakt 14d am Ende des Ausgangs 13 des Analogkonverters 12 mit der Leitung
22 verbunden ist. Die zuletzt beschriebene Stellung entpsricht der Abgleichphase
der Vorrichtung, während der diese auf einen Spannungssollwert ausgerichtet wird.
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Die Aufgabe des Analogkonverters 12 besteht darin, durch Uberlagerung
bzw Addition des Spannungswertes aus dem Gleichrichter 11 einen festgelegten Arbeitspunkt
z.B.
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10 Volt + 0,4 Volt in seiner Ausgangsleitung 13 zu erzeugen.
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Der Fensterkomperator 23 besitzt ein einstellbares "Spannungsfenster",
das beispielsweise eine Breite zwischen 0 und 20 Volt überdeckt. Der Fensterkomperator
23 hat die Fähigkeit, die erhaltenen Spannungswertänderungsimpulse auf die Breite
des Fensters aufzuspreizen.
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Der Fensterkomperator 23 besitzt zwei parallele Ausgänge 24a und 24b,
wovon der Ausgang 24a zum einen Eingang eines NAND-Gliedes 25 führt, dessen zweiter
Eingang 26 eine Zuleitung von einem Impulsgenerator 27 ist, durch welche das NAND-Glied
25 kontinuierliche Zählimpulse erhält. Das NAND-Glied 25 besitzt einen Ausgang 28,
der bei 29a einen Zähler 29 ansteuert. Der zweite Ausgang 24b des Fensterkomperators
23 führt zum zweiten Eingang
29b des Zählers 29. Die vom Fensterkomperator
23 an den Eingang 29b des Zählers 29 gegebenen Impulse bestimmen den Zählsinn, d.h.
entweder aufwärts zählen oder abwärts zählen, für den Zähler, während die vom Impulsgenerator
27 ausgesandten Zählimpulse in Abhängigkeit vom am Ausgang 24a anstehenden Impulse
vom NAND-Glied 25 an den Zähler 29 weitergegeben werden.
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Der Zähler 20 verfügt über eine Anzahl, z.B. zwölf digitale Ausgänge
311 bis 3112, die entweder ein positives Signal (I) oder ein negatives Signal (0)
an einen Digitalanalogwandler 32 leiten können. Der Digitalanalogwandler 32 formuliert
aus den über die zwölf Ausgänge 311 bis 3112 gegebenen Signale einen Auftrag, den
er in ein Analogsignal umwandelt, das über die Leitung 33 dem Analogkonverter 12
zuführt.
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Bei Betätigung der Hand steuerung 30 zum Abgleichen der Vorrichtung
1 wird das Fühlersignal an der Reglerendstufe 34 von Hand beeinflußt, wodurch die
Einrichtungen entweder den Fühler 10 bzw. den Bahnlauf mit einer Bewegung in die
gewünschte Richtung verstellen. Durch diese Bewegung ändert sich die vom Empfänger
8 weitergegebene Spannung je nach Position der Kontrastgrenze 4 stetig.
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Während die die Handsteuerung 30 bedienende Person den Fühler 10 so
einstellt, daß dessen optische Mitte auf die Solleitlinie ausgerichtet ist, registriert
der Fensterkomperator 23 eine Spannung, die entweder größer oder kleiner als 10
+ o,4 Volt ist. Er gibt daraufhin über das NAND-Glied 25 eine bestimmte Anzahl von
Impulsen für den Zähler 29 frei, während er über seinen Ausgang 24b dem Zähler die
Anweisung gibt, ob dieser aufwärts oder abwärts zählen muß. Die abif Ausgänge 311
bis 3112 des Zählers 29 führen ein digitales Wort
bzw. eine digitale
Zahl auf den Digitalanalogwandler 32, der dieses Wort in ein Analogsignal umwandelt
und an den Analogkonverter 12 gibt. Dieser beeinflußt nun wiederum den Fensterkomperator
23 solange im Sinne eines Aufwärts-bzw. Abwärtszählens, bis am Ausgang 13 des Analogkonverters
12 tatsächlich eine Spannung von 10 Volt i 0,4 Volt ansteht. Damit ist jedoch eine
Arbeitspunkteinstellung für die Vorrichtung 1 gefunden, die trotz Loslassen der
Handsteuerung 30 ein selbsttätiges Ausrichten des Fühlers 6 auf die Kontrastgrenze
4 bzw. die Solleitlinie gestattet. Die Arbeitspunkteinstellung geschieht praktisch
so schnell, daß in jedem Fall der richtige Arbeits-punkt in der Vorrichtung 1 vorgemerkt
wurde.
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Sobald die Handsteuerung 30 losgelassen wird, erhält der Fensterkomperator
23 von der Spannungsquelle 15 stets die Arbeitspunkteinstellung von 10 Volt, wobei
bei Abwichungen der Analogkonverter 12 über seine Zweigleitung 13 und den Kontakt
14a eine unmittelbare Steuerung der Reglerendstufe 34 vornimmt, so daß der Fühler
6 auf die Sollwerteinstellung zurückkehrt, sobald die Kontrastgrenze 4 bzw. Solleitlinie
seitlich zu verlaufen sucht.
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Für den Fall, daß die Florkante bzw die Kontrastgrenze 4 zu extrem
verläuft und der Fühler 6 nicht mehr folgen kann und dieser Zustand über eine bestimmte
Anzahl von Impulsen des Pulsgenerators 27 hinweg anhält, so wird über ein nicht
dargestelltes Relais die gesamte Schaltung unterbrochen und der Warenlauf stillgelegt.
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Ohne diese automatische Handsteuerung müßte von Hand mittels Potentiometer
eine Einstellung des gewünschten Arbeitspunktes der Vorrichtung vorgenommen werden,
das
sehr zeitraubend und ungeau ist. Mit Hilfe des Fensterkomperators,
Zählers und des Digitalanalogwandlers sorgt die Vorrichtung jedoch in Zusammenarbeit
mit der Handsteuerung für einen automatischen Abgleich.