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Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung des Arbeits-
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punkts bei einer Schaltungsanordnung zur Abtastung von optisch festetellbaren
Markierungen
Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Einstellung des Arbeitspunkts bei einerSchaltungsanordnung
zur Abtastung von optisch feststellbaren Markierungen auf bewegten Aufzeichnnngsträgern,
deren Oberflächen unterschiedliche Reflexionseigenschaften haben können.
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Zur Abtastung von Markierungen auf bewegten Aufzeichnungsträgern wird
eine Lichtquelle durch ein optisches System auf dem Aufzeichnungsträger abgebildet,
von dem das Licht reflektiert wird. Ein Teil des reflektierten Lichts gelangt in
einen lichtelektrischen Empfänger, dessen Ausgangssignal sich ändert, wenn während
der Bewegung de 4 dejAufzeichnungsträgers von einer Markierung mehr oder weniger
Licht reflektiert bzw. absorbiert wird als von den Stellen der Umgebung der Xarkierung.
Bei den Markierungen kann es sich z.B. um Druckmarken auf Papierbahnen handeln.
Das Ausgangssignal des Empfängers dient dabei zur Auslösung eines Steuervorgangs
z.B.
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für eine Registerregelung.
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Das Reflexions- bzw. Absorptionsvermögen und die Farben des Aufzeichnungsträgers
und der Markierungen können verschieden sein. Die lichtelektrische Abtastvorrichtung
muß den verschiedenen Farben und Reflexions- bzw. Absorptionsverhältnissen angepaßt
werden.
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Bei einer bekannten Anordnung zur Einstellung des Arbeitspunkts eines
dem lichtelektrischen Empfänger nachgeechalteten Verstärkers enthält das optische
System eine
Blende, der eine Strahlenteilereinrichtung nachgeschaltet
ist, die den zf den Aufzeichnungsträger gerichteten Lichtstrom auf zwei getrennte
Flächen gleicher Ausleuchtung aufteilt. Die eine Fläche muß auf die dunklere und
die andere Fläche auf die hellere Seite einer einen Kontrast hervorrufenden Stelle,
z.B. auf die Druckmarke und den Untergrund des Aufzeichnungsträgers, eingestellt
werden. Der Lichtstrom wird an-c schließend mittels der Blende verändert, bis der
Verstärker im mittleren Bereich seiner Kennlinie arbeitet.
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Die Strahlenteilereinrichtung wird vor der Ingangsetzung der Maschine
wieder aus dem Strahlengang entfernt (DT-AS 12 o8 097). Die Einstellung von Hand
ist langwierig und zeitraubend.
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Es ist weiterhin eine Anordnung zur Einstellung des günstigsten Arbeitspunkts
für einen an einen lichtelektrischen Empfänger angeschlossenen Verstärker bekannt,
bei der eine Kontrollschaltung die dem günstigsten Arbeitspunkt entsprechende Ausgangsspannung
anzeigt. Während der Abtastung einer Markierung durch den photoelektrischen Empfänger
wird die Beleuchtungsstärke verändert, bis die Anzeige erfolgt (DT-OS 19 62 388).
Auch bei dieser Anordnung muß der Arbeitspunkt von Hand eingestellt werden.
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Der Erfindung liegt ditAufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs erwähnten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß eine selbsttätige
Arbeitspunkteinstellung möglich ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der
Abtastung der Markierungen die vom Aufzeichnungsträger
erzeugte
Rauschspannung gemessen und der Spitzenwert der Rauschspannung gespeichert wird,
durch die ein vorgebbarer Abstand zu einer Diskriminatorschwelle fiir die Erkennung
der Markierungssignale in dem auf den Meßzyklus folgenden Zyklus der Abtastung eingestellt
wird.
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Mit diesem Verfahren kann die Ansprechschwelle in Abhängigkeit von
der Rauschspannung verändert werden, die durch den Untergrund des Aufzeichnungsträgers
hervorgerufen wird. Eine umständliche Ilandeinstellung entfällt. Der Zeitaufwand
fr die Einrichtung der Abtastanordnung wird deshalb geringer.
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Wenn sich die Reflexionseigenschaften in verschiedenen Abschnitten
einer Materialbahn ändern, können bei den bekannten Anordnungen Abtastfehler entstehen.
Mit dem vorstehend erläuterten Verfahren findet eine automatische Anpassung der
Ansprechschwelle statt, so daß nicht nur unterschiedliche Materialien sondern auch
solche mit Abschnitten von unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften ohne Schwierigkeit
verarbeitet werden können.
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Vorzugsweise wird die Einstellung des Abstands zur Diskriminatorschwelle
durch eine Erhöhung um einen vorbestimmten Wert gegenüber den Spitzenwert der Rauschspannung
vorgenommen.
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Es ist auch günstig, die Einstellung des Abstands zur Diskriminatorschwelle
durch Veränderung der Verstärkung des dem lichtelektrischen Empfänger nachgeschalteten
Verstärkers vorzunehmen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß durch Signale
zwischen aufeinanderfolgenden Markenabtastungen Zeitabschnitte festgelegt werden,
in denen jeweils das Spannungsmaximum gemessen wird, daß die in den Zeitabschnitten
gemessenen Spannungsmaxima miteinander verglichen werden und daß das kleinste Spannungsmaximum
als Spitzenwert der Rauschspannung ausgewählt wird.
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Mit dieser Ma@uahme kann bei der Abtastung @@ Marken und des S@@zspi@gels
auf @infa@@ @a@@@ die dem Untergrund @ntsprechende @a@imale Raus@hspa@@ung er@ittelt
erden.
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Eine Verrichtung zur Dur@@fährung de@ erfindungsgemäß@n Verf@hren@
beste@t derin, daß das @@n einem lichtel@ktrischer Empfäng@@ bei der Abta@tung des
Aufzei@lnungsträgers erzeugte Ausgang@@ig@al einerseit@ ei@e@ @mpl@tudendisk@iminater
und ander@r@eit; über einen Gl@@ @richter einem ersten Speicher zufü@rba@ ist, d@ssen
Inbalt in Takt des Zeitabse@nitte zu @rst über @inen z@eiten. gegenüber dem er len
umgekehrt gepolten Glei@@riehter einen zieiten Speiebei zufübrbar und anschlicßend
l@se@bar lst. daß dar Lbal@ des Z@eite@ Speichers in Takt der Abtast@@gi @de zuer@t
einem dritten Speicher zuführbar und unsehließend auf einen vergebbaren Wer@ einstellung
ist und daß der Ausgang des dritten Spdeichers an des zweiten Singang des Diskriminat@@s
angeschlossen ist. Die Anordnung kaun auch bei Schal@ungen verwendet werden, die
ein@ mit des Ausgang des lichtel@ktrischen Empfängers verbundene Anklemschaltung
enthalten. Die von einem dem Empfänger nachgeschaltenen Verstärket über einen Kondensator
gespeist Anklemmschaltung verhindert, daß unterschiedliche Signalpolarititen auftreten
können.
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Eine zweckmäßige Ausgührungsform bosteht darin, daß die Ausgangsimpulse
eines Taktgenerators einem voreinstellbaren Zililer zufiihrbar sind, denen Ausgang
mit einem ersten monostabilen Multivibrator verbunden ist, durch den ein zwischen
dem Ausgang des ersten Speichers und dem zweiten Gleichrichter angeordnetes Schaltelement
betätigbar ist und daß mit dem ersten monostabilen Multivibrator ein zweiter monostabiler
Multivibrator verbunden ist, von dem ein parallel zum Speicher liegendes Schaltelement
betätigbar ist. Diese An-Ordnung eignet sich insbeeendere bei Registerreglern, wenn
eine Codierscheibe verfügbar ist, die eine bestimmte Anzahl Impulse je Umdrehung
des Druckzylinders erzeugt. Die Impulse dieser Codierscheibe lassen sich als Taktimpulse
verwenden.
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Bei einer giinstigen Ausfiihrungsform ist vorgeschen, daß ein Bezugsitnpulsgeber
zur Abgabe eines Synchronisierimpulses vorgesehen ist, durch den ein zwischen dem
zweiten und dem dritten Speicher angeordnetes Schaltelement betätigbar und ein dritter
monostabiler Multivibrator anstoßbar ist, durch den ein Schaltelement betätigbar
ist, iiber das dem zweiten Speicher ein Bezugspotential zuführbar ist. Wenn diese
Anordnung in Verbindung mit einem Registerregler benutzt wird, können die Impulse
des ohnehin vorhandenen Zylindertasters ausgenutzt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten
Avsführungsbeispiels naher erlautet, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile
ergeben.
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In der Zeichnung ist teilweise schematisch eine Anordnung zur Abtastung
von optisch feststellbaren Marken l auf einem bewegten Aufzeichnungsträgers 2 dargestEllt.
Während der Bewegung des Aufzeichnungsträgers 2 kreuzen die Marken 1 ein Lichtbündel
3, das von einer Lichtquelle 4 und einer Optik 5 erzeugt wird. An der vom Lichtbündel
3 getroffenen Stelle des Aufzeichnungsträgers l, beispielsweise einer Papierbahn,
wird Licht reflektiert und gelangt über die Optik 5 zu einem halbdurchlässigen Spiegel
6, der gegenüber der Achse des Lichtbündels 3 um 450 geneigt ist. Das vom Spiegel
6 reflektierte Licht wird einem lichtelektrischen Empfänger 7 zugeführt, bei dem
es sich um eine Photodiode handeln kann.
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An die Photodiode 7 ist über einen Kondensator 8 ein Wechselspannungsverstärker
9 angeschlossen, der z. B. mehrere, über Kondensatoren aneinandergekoppelte Verstärkerstufen
aufweisen kann. Der Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 9 ist mit einem Eingang
eines Amplitudendiskriminators 10 verbunden. Weiterhin speist der Ausgang des Wechsel
spannungsverstärkers 9 über einen Gleichrichter Ii einen ersten Speicher 12, bei
dem es sich um einen Kondensator handelt,
dessen zweiter Anschluß
am Massepotential gelegt ist. Die Kathode des Gleichrichters 11 steht mit dem ersten
Anschluß des Kondensators 11 in Verbindung. Mit dem ersten Anschluß des Kondensators
11 ist ein Verstärker 13 und ein Schaltelement 14 verbunden, das parallel zum Kondensator
11 geschaltet ist.
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Der Ausgang des Verstärkers 13 speist über ein Schalteleaent 15 die
Kathode eines zweiten Gleichrichters 16, der bezügsich1 der vom Wechselspannungsverstärker
9 abgegebenen Signale zum ersten Gleichrichter 11 umgekehrt gepolt ist. Der Anode
des Gleichrichters 16 ist der erste Anschluß eines zweiten Speichers 17 nachgeschaltet,
bei dem es sich ebenfalls um einen Kondensator handelt, dessen zweiter Anschluß
an Massepotential gelegt ist. Mit der Anode des Gleichrichters 16 ist weiterhin
der Eingang eines Verstärkers 18 verbunden. Zwischen einen Pol 19 einer Bezugsspannungsquelle
und dem ersten Anschluß des Kondensators 17 ist ein Schaltelement 20 angeordnet.
Der Ausgang des Verstärkers 18 steht einer ein weiteres Schaltelement 21 mit einem
dritten Speicher 22 in Verbindung. Dieser Speicher 22, ein Kondensator, ist mit
seinem zweiten Anschluß wiederum an Massepotential gelegt. Dem Speicher 22 ist ein
Pegeleinstellelement 23 nachgeschaltet, das aus einem Differentialverstärker und
einem Spannungsteiler besteht.
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Der Ausgang des Pegeleinstellelements 23 speist den negierenden Eingang
eines Differenzverstärkers 2, der zusammen mit dem Pegeleinstellelement 23 den Amplitudendiskriminator
10 bildet.
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Das Schaltelemtnt 14, bei dem es sich um einen Schalttransistor handeln
kann, ist an einen monostabilen Multivibrator 25 angeschlossen, der von einem monostabilen
Multivibrator 26 gespeist wird. Der monostabile Multivibrator 26 wird vom Ausgang
eines voreinstellbaren Zählers 27 gespeist. Die Zählimpulse für den Zähler 27 werden
von einem Taktgeber 28 erzeugt.
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Der Taktgeber 28 kann eine mit einem flastermaßstab versehene Scheibe
sein, die mit einer nicht dargestellten Welle einer Maschine formschlüssig verbunden
ist. Auf der Scheibe können eine über den Umfang gleic1)mäßig verteilte Anzahl von
optisch, elekttisch oder magnetisch abtastbaren Elementen angebracht sein. Eine
derartige Scheibe ist beispielsweise bei Druckmaschinen mit Registerreglern vorhanden.
Die Verwendung eines gesonderten Taktgebers ist in diesem Fall nicht mehr erforderlich.
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An den Ausgang des monostabilen Multivibrators 26 ist das Schaltelement
15 angeschlossen, das ebenfalls ein Schalttransistor sein kann.
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Ein Bezugsimpulsgeber 29 speist einen monostabilen Multivibrator 30,
dem das Schaltelement 20, z. B. ein Schalttransistor, nachgeschaltet ist. Unmittelbar
vom Bezugsimpulsgeber 29 wird das Schaltelement 21 betätigt. Als Bezugsimpulsgeber
29 kann bei Druckmaschinen mit Registerregelung der Zylindertaster verwendet werden.
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An den Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 9 ist weiterhin eine
Anklemmschaltung angeschlossen, die der Einfachheit halber durch eine Diode 2 dargestellt
ist, deren Anode an Massepotential gelegt ist. Diese Anklemmschaltung 12 verhindert
das Auftreten von Spannungen mit negativer Polarität am Ausgang des Wechselspannungsverstärkers
9.
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Das von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 2 reflektierte Licht
erzeugt auch dann, enn keine Marke 1 abgetastet wird, eine Spannung am Ausgang des
lichtempfindlichen Empfängers 7, die bis zu einer gewissen höhe einen regellos schwankenden
Verlauf hat. Die Spannung kann deshalb als Rauschspannung bezeichnet werden.
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Bei ansteigender Spannung wird der Speicher 12 iiber den Gleichrichter
11 aufgeladen. Die Einstellullg des Zählers 27 legt dabei den Zeitabschnitt fest,
innerhalb dem der Speicher 12 auf die maximale Spannung aufgeladen wird. Nach Beendiging
des Zeitabscjinitts gibt der Zähler 27 ein Signal ab, mit dem der monostabile Multivibrator
26 angestoßen wird.
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Das Ausgangssignal des Multivibrators 26 schließt das Schaltelement
15 kurzzeitig. Dabei wird der Gleichrichter 16 mit dem gespeiclierten Signal beaufschlagt.
Wenn der Inhalt des Speichers 17 kleincr ist als der Inhalt des Speichers 12, sperrt
der Gleichrichter 16, so daß der Inhalt des Speichers 17 erhalten bleibt. Ist jedoch
der Inhalt des Speichers 12 kleiner als der Inhalt des Speichers 17, dann entlädt
sich der Speicher 17 über den Gleichrichter 16 auf den im Specher 12 enthaltenen
Wert.
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Die Einstellung des Zählers 27 und damit der Zeitabschnitt richtet
sich nach der Abtastperiode zwischen zwei aufeinanderfolgenden Marken oder Markengruppen,
sofern mehrere Marken einen Code bilden. Vor den Marken bzw. Markengruppen befindet
sich jeweils ein druckfreier Raum. Die Marken können auch auf einem druckfreien
Randstreifen des Aufzeichnungsträgers angeordnet sein. Der Zeitabschnitt wird dann
so gewählt, daß er die Abtastung eines möglichst großen, aber von den Marken oder
dem Satzspiegel nicht beeinflußten Bahnbereichs ermöglicht. Wenn die Marken zwischen
dem Satzspiegel angeordnet sind, muß der Zeitabschnitt einem Bereich des druckfreien
Raums vor der Marke bzw. Markengruppe angepaßt sein.
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Der monostabile Multivibrator 25 wird über den monostabilen Multivibrator
26 angestoßen, nachdem dieser das Schaltelement 15 wieder geöffnet hat. Durch das
Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 25 wird das Schaltelement 14 kurzzeitig
geschlossen, so daß sich der Speicher 12 entlädt.
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Mit dem Beginn eines neuen Zeitabschnitts kann sich der Speicher 12
wiederum auf die maximale, wjhrend vlieses Abschnitts auftretende Spannung, aufladen.
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Durch die vorstehend beschriebene nctiitigung der Schaltelemente 14
15 stellt sich im Speicher 17 eine Spannung ein, die dem in den verschiedenen Zeitabschnitten
gemessenen kleinsten Spannungemaximum entspric11t. Da die Zeitabschnitte in Uezug
auf die Erfassung eines von Marken und vom Satzspiegel freien Bahnabschnitts ausgewählt
sind, handelt es sich bei diesem Spannungsmaximum um die höchste Rauschspannung.
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Durch den einem je Abtastperiode zweier Marken bzw. Markengruppen
auftretenden Bezugsimpuls wird das Schaltelement 21 betätigt und die höchste Rauschspannung
in den dritten Speicher 22 eingegeben. Anschließend öffnet sich das Schaltelement
21 wieder, während der monostabile Multivibrator 30 das Schaltelement 20 kurzzeitig
schließt. Dabei wird der Speicher 19 auf eine Bezugsspannung aufgeladen. Diese Bezugsspannung
ist so eingestellt, daß sie hoher als die maximal zu erwartende Rauschspannung ist.
Die flezugsapannung kann zur Sicherheit sogar größer als die bei der Markenabtastung
auftretenden Ausgangsspannungen am Verstärker 9 sein. Diese Bezugsspannung vermindert
sich dann in den verschiedenen Abtastzeiten auf die oben erläuterte Weise.
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Das Pegeleinstellelement 23 gibt eine Ausgangsspannung ab, die um
eine voreingestellte Schwelle höher als die Spannung des Kondensators 22 ist. Die
Scbwelle ist durch die Stellung des Spannungsteilers festgelegt, der dem Verstärker
nachgeschaltet ist. Die Anspreohschwelle des Differenzverstärkers 24 wird somit
laufend dem Spitzenwert der Rauschspannung angepaßt. Sobald die Spannung am nichtinvertierenden
Eingang des Differenzverstärkers 24 eine
iiber der Ausgangsspannung
des Pegeleinstellelements liegende Spannung feststellt, entsteht am Ausgang ein
Signal, das eine Marke anzeigt.
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Eine Einstellung der Schwelle bei wechselnder Färbung des Untergrunds
ist daher bei der vorstehend erläuterten Anordnung nicht mehr erforderlich. Daher
entfallen umständliche und zeitraubende Einstellarbeiten.
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L e e r s e i t e