DE2808359B2 - Suchgerät für Löcher in Bahnen - Google Patents
Suchgerät für Löcher in BahnenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Suchgerät für Löcher in Bahnen mit einer vor der Bahn angeordneten, einen sich
über die Bahnbreite erstreckenden Lichtvorhang erzeugenden, einen Laser umfassenden Sendevorrichtung
und einer hinter der Bahn, dem Lichtvorgang gegenüber angeordneten, aus einer sich in Bahnbreitenrichtung
erstreckenden Reihe von Linsen mit dahinter befindlichen fotoelektrischen Wandlern gebildeten
Empfangsvorrichtung, wobei die Linsen das auf sie fallende Licht auf die fotoelektrischen Wandler
konzentrieren, deren elektrischen Ausgangssignale einer elektronischen Auswertevorrichtung zugeführt
sind.
Es ist bereits eine optische Vorrichtung zur Verbreiterung eines Lichtvorhanges bekannt (DE-OS
32 602), bei der seitlich versetzte Stufenspiegelleisten verwendet v/erden, um den nur das Frontobjei'Ctiv
erfassenden Abtastbereich wesentlich zu verbreitern. Die bekannte Vorrichtung eignet sich jedoch nicht ohne
weiteres zur Lochsuche, weil sie mit einem Retreflektor in Autokollimation arbeitet und so beispielsweise der
Kontrast zwischen von der zu untersuchenden Materialbahn reflektiertem Licht und Licht, das durch ein Loch
den Retreflektor erreicht hat und von diesem durch das Loch zurückgeworfen wird, unter Umständen nicht
ausreichend groß ist.
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein Lochsuchgerät der eingangs genannten Gattung zu
schaffen, welches sich bei einfachem und unkompliziertem Aufbau besonders für die sichere und fehlerfreie
Lochfes Stellung in undurchsichtigen Materialbahnen eignet.
Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die Erfindung durch die Vereinigung der Merkmale, daß die
Sendevorrichtung aus einer Reihe seitlich versetzter, geneigter Stufenspiegelleisten besteht, auf die in
Richtung der Reihe ein Abtastlichtstrahl auftrifft, der gerade sämtliche Einzelspiegel der Stufenr.piegelleisten,
die mit parallel zum Abtastlichtstrahl verlaufenden unverspiegelten Bereichen abwechseln und den Abtastlichstrahl
um 90° in den Vorhangbereich ablenken, nacheinander erreicht, wobei durch geeignete Abmessungen
der Sendevorrichtung oder durch optische Mittel zur geringfügigen Divergenz des Abtastlicht-Strahls
für eine lückenlose Bahnabtastung gesorgt wird, und daß die Linsenreihe der Empfangsvorrichtung aus
einer parallel zur Leistenreihe verlaufenden Fresnellinsenreihe besteht, welche aus rechteckig geschnittenen,
mit ihren Schmalseiten unmittelbar aneinanderstoßenden Fresnellinsen besteht, deren Breite mindestens so
groß wie die seitliche Versetzung der ersten und letzten Stufenspiegelleisten ist.
Für die Einzelmerkmale des so gekennzeichneten Gegenstandes wird kein Elementenschutz beansprucht,
da unter anderem aus der DE-AS 25 33 214 Fresnellinsen ebenfalls an sich bekannt sind. Für die Zwecke des
Lochsuchens eignet sich jedoch die erfindungsgemäße Fresnellinsenanordnung besonders, weil ihre Aufgabe
lediglich darin besteht, das durch Löcher auf sie auftreffende Licht zu einem der fotoelektrischen
Wandler weiterzuleiten. Hierbei sind keine besonderen Abbildungsqualitäten erforderlich.
Um den scharfgebündelten Lichtstrahl nacheinander s auf die verschiedenen Stufenspiegelleisten ;:u richten, ist
das Spiegelrad nach einer ersten Ausführungsform ein Weilersches Spiegelrad, dessen einzelne Spiegelflächen
derart unterschiedlich gegen die Drehachse geneigt sind, daß die Stufenspiegelleisten nacheinander abgetastet
werden. Diese Ausführung eignet sich besonders für ein messendes Lochsuchgerät, weil der Sendelichtstrahl
zu jedem Zeitpunkt lediglich einen einzelnen Spiegel der Stufenspiegelleisten beaufschlagt, so daß durch
geeignete Koordination zwischen der Drehbewegung des Spiegelrades und der Auswerteelektronik der Ort
des Abtastlichtstrahls in jedem Augenblick feststeht und so im Falle der Anzeige eines Loches dessen Ort in
Abtastrichtung festgestellt werden kann.
Eine besonders einfache, für die Lochsuche besonders M
geeignete Ausführungsform kennzeichnet sich jedoch dadurch, daß unmittelbar hinter dem Spiegelrad ein
Zylinderlinsenraster mit senkrecht auf der Drehachse stehenden Zylinderlinsen angeordnet ist, welches den
scharf gebündelten Lichtstrahl nur in der die Drehachse 2s
enthaltenden Ebene zu einem alle Leisten gleichzeitig erfassenden Lichtband auffächert. Bei dieser Ausführungsform
liegt also ein praktisch ebenes Lichtband vor, welches gleichzeitig sämtliche Stufenspiegelleisten
periodisch abtastet. Es werden somit über so viel M Einzelbereiche der abzutastenden Bahn, wie Stufenspiegelleisten
vorhanden sind, periodisch Abtastlichtstrahlen gleichzeitig geführt Die einzelnen Abtastzonen sind
also relativ kurz, so daß bei einer vorbestimmten, durch die Drehzahl des Spiegelrades gegebenen Abtastgeschwindigkeit
die einzelnen Bereiche der Bahn häufiger vom Abtaststrahl überstrichen werden. Die im allgemeinen
mit einer bestimmten Geschwindigkeit an dem Lichtvorhang vorbeigeführte Bahn kann somit mit
größerer Geschwindigkeit bewegt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß ein Loch in der Bahn unerkannt
durch den Lichtvorhang hindurchläuft.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn jeder Stufenspiegelleiste eine Fresnellinse zugeordnet ist Bei dieser
Ausführungsform könnte jede Fresnellinse in ihrer Breite genau der zugeordneten Stufenspiegelleiste
angepaßt werden, wobei dann die aufeinanderfolgenden Fresnellinsen analog wie die Stufenspiegelleisten
versetzt anzuordnen wären.
Von besonder em Vorteil ist es, wenn pro Meter 5 bis 20 und vorzugsweise 10 aneinandergereihte Fresnellinsen
vorgesehen sind.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt
F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Lochsuchgerätes
mit im Lichtvorhang vorgesehener Bahn,
F i g. 2 eine schematische Draufsicht des Gegenstandes der F i g. 1 und
F i g. 3 eine Draufsicht der Fresnellinsenreihe gemäß Fig. 1. μ
Nach der Zeichnung erzeugt ein bei 26 in Fig.2 schematisch dargestellter Laserstrahl über ein Spiegelrad
17, das um eine Achse 29 drehbar ist, einen Abtastlichtstrahl 13, der durch eine Sendelinse 18
parallel gerichtet wird und im Sinne des Doppelpfeiles f in F i g. 1 einen vorbestimmten, relativ schmalen
Abtastbereich periodisch abfährt. In Richtung des Sendelichtstrahls 13 sind hintereinander und gemäß
Fig.2 seitlich versetzt Stufenspiegelleisten 11a, b,c,d
angeordnet, welche aus den Sendestrahl 13 um 90° ablenkenden Einzelspiegeln 12 und parallel zum
Abtastlichtstrahl 13 verlaufenden unverspiegelten Bereichen 27 bestehen. Vorzugsweise handelt es sich um
eine regelmäßig abwechselnde Anordnung von Spiegeln 12 und unverspiegelten Bereichen 27.
Die unverspiegelten Bereiche 27 dürfen in Richtung des Abtastlichtstrahls 13 nur so lang sein, daß im Bereich
der im Lichtvorhang 14 befindlichen, auf Löcher zu untersuchenden Bahn 23 ein lückenloser Lichtvorhang
erzeugt wird. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, erhält man
den lückenlosen Lichtvorhang im Bereich der Bahn 23 aufgrund der natürlichen Streuung des Laserstrahls 13.
Zu diesem Zweck muß allerdings die auf Löcher 24,25 zu untersuchende Bahn 23 in einem ausreichenden
Abstand von den Stufenspiegelleisten 11 entfernt sein,
wie das in F i g. 1 angedeutet ist
Unmittelbar hinter der auf Löcher zu untersuchenden Bahn 23, welche senkrecht zur Zeichenebene in F i g. 1
bewegt zu denken ist befindet sich eine Reihe 15 von Fresnellinsen 16a, b, c, d, welche gemäß Fig.3
rechteckig geschnitten sind und mit ihren Schmalseiten unmittelbar aneinanderstoßen. Die Fresnellinsen 16a, b,
c, d konzentrieren das beispielsweise durch Löcher 24 oder 25 auf sie fallende Licht auf fotoelektrische
Wandler 28a, b, c, d. Die fotoelektrischen Wandler 28a, b, c. d sind an eine elektronische Auswerteschaltung 22
angeschlossen.
Um die einzelnen Stufenspiegelleisten 11a, b, c d
nacheinander mit dem Sendelichtstrahl beaufschlagen zu können, ist das Spiegelrad 17 nach einer ersten
Ausführungsform ein sogenanntes Weilersches Spiegelrad. Bevorzugt ist jedoch unmittelbar hinter dem
Spiegelrad 17 gemäß F i g. 2 ein Zylinderlinsenraster 20 angeordnet welches den scharfgebündelten Laserstrahl
26 in der Ebene der F i g. 2 derart auffächert daß hinter der Linse 18 ein Lichtband 21 entsteht, welches gemäß
F i g. 1 im Sinne des Doppelpfeiles f gleichzeitig sämtliche Stufenspiegelleisten 11 periodisch abtastet
Das Lichtband 21 ist in F i g. 2 in gestrichelten Linien angedeutet.
Die elektronische Auswerteschaltung 22 kann die elektrischen Ausgangssignale der fotoelektrischen
Wandler 28a, b, c, d entweder getrennt oder gemeinsam auswerten. Bei gemeinsamer Auswertung entfällt eine
Ortsanzeige für ausfindig gemachte Löcher 24, 25. Das Gerät erhält jedoch in diesem Fall einen sehr einfachen
elektronischen Aufbau.
Bevorzugt werden die Totzonen 27 zwischen den Einzelspiegeln 12 dadurch überbrückt, daß gemäß
F i g. 1 statt eines Lichtpunktes ein in der dargestellten Weise ausgedehnter Lichtfleck auf dem Spiegelrad 17
erzeugt wird. Dadurch tritt aus der Sendelinse 18, welche vorzugsweise ein Objektiv ist, kein exaktes
Parallelbündel aus, sondern ein durch gestrichelte Linien angedeutetes leicht divergentes Bündel, welches
zur Erfassung der gesamten Bahn 23 durch Sendelicht führt.
Eine andere Möglichkeit, eine lückenlose Überwachung
der Bahn 23 zu gestatten, ist im Bereich / veranschaulicht, wo die Stufenspiegelleiste 116 mit
leicht konvex gekrümmtem Einzelspiegeln 12 versehen ist. Statt des etwas streuenden Eingangslichtbündels
könnte auch diese Anordnung bei allen Stufenspiegelleisten 11abis !!^verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Suchgerät für Löcher in Bahnen mit einer vor der Bahn angeordneten, einen sich über die
Bahnbreite erstreckenden Lichtvorhang erzeugenden, einen Laser umfassenden Sendevorrichtung und
einer hinter der Bahn, dem Lichtvorgang gegenüber angeordneten, aus einer sich in Bahnbreitenrichtung
erstreckenden Reihe von Linsen mit dahinter befindlichen fotoelektrischen Wandlern gebildeten
Empfangsvorrichtung, wobei die Linsen das auf sie fallende Licht auf die fotoelektrischen Wandler
konzentrieren und die elektrischen Ausgangssigiiale der fotoelektrischen Wandler einer elektronischen
Auswertevorrichtung zugeführt sind, gekennzeichnetdurchdie
Vereinigung der Merkmale, daß die Sendevorrichtung aus einer Reihe seitlich versetzter, geneigter Stufenspiegelleisten (11a, b, c,
d) besteht, auf die in Richtung der Reihe ein Abtastlichtstrahl (13) auftrifft, der gerade sämtliche
Einzelspiegel (12) der Stufenspiegelleisten (11a, b, c, d), die mit parallel zum Abtastlichtstrahl (13)
verlaufenden unverspiegelten Bereichen (27) abwechseln und den Abtastlichtstrahl (13) um 90° in
den Vorhangbereich (14) ablenken, nacheinander erreicht, wobei durch geeignete Abmessungen der
Sendevorrichtung oder durch optische Mittel zur geringfügigen Divergenz des Abtastlichtstrahls (13,
14) für eine lückenlose Bahnabtastung gesorgt wird, und daß die Linsenreihe der Empfangsvorrichtung
aus einer parallel zur Leistenreihe (Ua, b, c. d) verlaufenden Fresnellinsenreihe (15) besteht, welche
aus rechteckig geschnittenen, mit ihren Schmalseiten unmittelbar aneinanderstoßenden Fresnellinsen
(16a, b, c, c/^besteht, deren Breite mindestens so groß
wie die seitliche Versetzung der ersten und letzten Stufenspiegelleisten (11 a, 11 d) ist
2. Suchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der scharf gebündelte Laserstrahl auf eine periodische Lichtablenkvorrichtung, insbesondere
ein Spiegelrad (17) gelenkt ist, dessen reflektierende Oberfläche sich im Brennpunkt einer
Sendelinse (18) befindet, deren Durchmesser der Erstreckung der Stufenspiegelleisten (11) in Richtung
der Abtastbewegung des Ser.destrahls (13) entspricht
3. Suchgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Spiegelrad ein Weilersches
Spiegelrad (17) ist dessen einzelne Spiegelflächen derart unterschiedlich gegen die Drehachse (19)
geneigt sind, daß die Stufenspiegelleisten (11) nacheinander abgetastet werden.
4. Suchgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter dem Spiegelrad (17)
ein Zylinderlinsenraster (20) mit senkrecht auf der Drehachse (19) stehenden Zylinderlinsen angeordnet
ist, welches den scharf gebündelten Lichtstrahl nur in der die Drehachse (19) enthaltenden Ebene zu
einem alle Leisten (11) gleichzeitig erfassenden Lichtband (21) auffächert.
5. Suchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Leiste (Ha, b, c, d) eine Fresnellinse (16a, b, c, d)
zugeordnet ist.
6. Suchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Meter
5 bis 20 und vorzugsweise 10 aneinandergereihte Fresnellinsen (16) vorgesehen sind.
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