DE2808359B2 - Suchgerät für Löcher in Bahnen - Google Patents

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)

Patentansprüche:

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.