DE2904435B2 - Lochsuchgerät für Materialbahnen - Google Patents
Lochsuchgerät für MaterialbahnenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lochsuchgerät für Materialbahnen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
Als Lichtempfangs-Anordnung wird im allgemeinen
ein sich parallel zur Abstastbahn des Abtastlichtflecks erstreckender Lichtleitstab verwendet, an dessen einer
Stirnseite sich ein Fotoempfänger befindet, während die andere Stirnseite entweder verspiegelt ist oder ebenfalls
einen Fotoempfänger aufweist Weist die ansonsten
60
65 lichtundurchlässige Bahn ein Loch auf, so gelangt beim Hinweglaufen des Abtastlichtflecks Ober das Loch Licht
durch die Bahn hindurch zum Lichtleitstab, innerhalb dessen das Licht in bekannter Weise durch TotaJreflexjon
zum Fotoempfänger gelangt Eine an den Fotoempfänger angeschlossene Auswerteeiektronik
gibt somif, jeweils ein Signal ab, wenn der Abtastlichtfleck
ein Loch in der Bahn überstreicht Die Bahn selbst
bewegt sich in ihrer Ebene senkrecht zur Abtastbahn des Abtastlichtfleckes kontinuierlich mit einer solchen
Geschwindigkeit, daß der Abtastlichtfleck bei den sich kontinuierlich wiederholenden Abtastzyklen die gesamte
Bahnfläche erfaßt
Ein Problem bei derartigen Lochsuchgeräten besteht darin, daß an den Kanten zwischen zwei ebenen Flächen
des Spiegelrades Licht innerhalb einer Streukeule in von den Reflexionsrichtungen der benachbarten Spiegelflächen
abweichenden Richtungen gestreut wird, wenn das Lichtbündel teilweise auf eine derartige Kante auftrifft
Dies ist nun gerade dann der Fall, wenn sich das Spiegelrad in einer Winkelposition befindet, bei der
gerade die Ränder der Bahn vom Abtastlichtfleck erfaßt werden. Um den eigentlichen Abtastlichtfleck herum
entsteht somit ein durch die Lichtstreuung an der Kante bedingter Lichthof, was bedeutet, daß eine gewisse
Lichtmenge seitlich am Rand der Bahn vorbeigeht und die Lichtempfangs-Anordnung erreicht Dadurch besteht
die Gefahr, daß beim Abtasten der Bahn in der Nähe ihrer Ränder ein Fehlersigna] ausgelöst wird,
obwohl gar kein Loch am Rand der Bahn vorhanden ist
Die Aufgabe der Erfindung ist somit ein Lochsuchgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei
dem dieser Nachteil vermieden ist und von den Kanten des Spiegelrades herrührendes Streulicht bei Abtastung
der Bahn im Bereich von deren beiden Rändern vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Spiegelrad aus zwei konzentrisch aneinanderliegenden,
gleich ausgebildeten Teiispiegelrädern besteht
die in Umfangsrichtung uir eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind, daß der Lichtfleck beide
Spiegelräder erfaßt und in Umfangsrichtung eine geringere Ausdehnung als die halbe Umfangslänge
einsr Spiegelfläche hat und daß der Lichtfleck in Umfangsrichtung nur eine solche Ausdehnung hat, daß
er erst dann eine Kante des Spiegelrades berühr'., wenn
der Abtastlichtfleck auf der Bahn einen außerhalb der Streukeule der Kaate liegenden Abstand vom Rand der
Bahn hat Die maximale Abtastlänge ist somit durch diejenigen maximalen Reflexionswinkel des Lichtbündels
an den Spiegelflächen des Spiegelrades bestimmt, bei denen der Lichtfleck keine der Kanten des
Spiegelrades berührt
Auf diese Weise wird einerseits eine ununterbrochene Folge von Abtastzyklen erzielt, ohne daß beim Abtasten
der beiden Ränder der Bahn Licht auf eine der Kanten der beiden Spiegelräder fällt Vielmehr liegt der auf den
Spiegelrädern befindliche Lichtfleck während des Abtastens der Bahn im Bereich von deren Rändern
ausschließlich innerhalb der ebenen Spiegelflächen zwischen den Kanten. Streulicht von den Kanten kann
also in diesen Bereichen des Abtastzyklus überhaupt nicht auftreten. Zwar treten während der Abtastung der
Bahn in sicherem Abstand von den Rändern die Kanten des einen oder anderen Spiegelrades in den Lichtfleck
bzw. das ihn erzeugende Lichtbündel ein, so daß dann von diesen Kanten Streulicht ausgeht Dieses Streulicht
erreicht jedoch nur Bereiche der Materialbahn und geht
nicht Ober die in sicherem Abstand befindlichen Ränder
hinaus. Das Streulicht wird also von der Materialbahn zurückgehalten, es sei denn, daß sich im Bereich des
Streulichts ein Loch befindet Sollte das Streulicht hier hindurchgehen und ein Fehlersignal auslösen, so ist dies
nur erwünscht
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung
eines Spiegelrades als Doppelspiegetrad besteht darin, daß ohne Durchmesser- und Drehzahlerhöhung
die doppelte Spiegelflächenanzahl erhalten wird. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung wird also ein
sehr kompakter Aufbau erzielt, und die durch die
Zentrifugalkräfte hervorgerufene Belastung des Spiegelrades wird herabgesetzt
Die Lichtempfangsanordnung ist vorzugsweise ein sich quer zur Bahn erstreckender Lichtleitstab ggf. mit
vorgeschalteter Zylinderlinse. Der Querschnitt des Lichtleitstabes soll dabei rund sein. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn der Lichtleitstab auf seiner von der Lichteinfallsmantelfläche diametral angewandten Mantelfläche
eine Stufenspiegelanordnung trägt welche das radial auftreffende Licht unter Winkeln der Totalreflexion
in den Lichtleitstab reflektiert Ein derartiger Lichtleitstab ist beispielsweise in der DE-OS 25 08 366
beschrieben.
Ein weiteres Problem bei derartigen Lochsuchgeräten besteht darin, daß der auf dem Spiegelrad erzeugte
Lichtfleck durch rund um ihn herum angeordnete Beugungsbilder unscharf und verschwommen ist und
insbesondere eine solche Ausdehnung erreicht daß die jo Berührung der Kanten des Spiegelrades selbst dann
nicht vermieden werden kann, wenn der Lichtfleck sehr klein gewählt wird.
Um deshalb auf dem Spiegelrad einen Lichtfleck zu erzeugen, welcher eine exakte Geometrie insbesondere
bezüglich seiner Breite in Umfangsrichtung aufweist ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, daß die Spaltblende eine Modenblende ist welche lediglich die nullte Ordnung auf das Objektiv
gelangen läßt und alle anderen Ordnungen ausblendet Derartige Modenblenden werden auch als Ortsfrequenzfilter
bezeichnet Ihre öffnung liegt in der Größenordnung eines Vielfachen der Wellenlänge des
vorzugsweise verwendeten kohärenten Lichtes, wodurch am Ort des Objektivs eine Bpugungsfigur erzeugt
wird, deren nullte Ordnung das Objektiv gerade voll ausfüllt Die übrigen Ordnungen gehen am Objektiv
vorbei und werden gemäß in dem Strahlengang des Lochsuchgeräts nicht genutzt Auf diese Weise entsteht
auf der Oberfläche des Spiegelrades ein scharf abgegrenzter Lichtfleck, welcher besonders gut in der
oben beschriebenen Weise derart innerhalb der Spiegelradflächen angeordnet werden kann, daß beim
Abtasten der Ränder der Bahn keine Kante eines der beiden Spiegelräder sich innerhalb des Lichtfleckes
befindet
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Lochsuchgerätes,
Fig.2 eine teilweise geschnittene Draufsicht des
Gegenstandes der Fig. 1 und
F i g. 3 eine zu F i g. 1 analoge Ansicht bei einer etwas anderen Winkelposiiion des Spiegelrades.
Die Darstellung in de beigefügten Zeichnung ist rein
schematisch und keineswegs maßstäblich zu verstehen. Die Wahl der Darstellung erfolgte unter dem Gesichtspunkt,
daß sämtliche Elemente des erfindungsgemäßen Lochsuchgerätes in zwei Figuren vollständig wiedergegeben
werden können,
Nach den F i g, 1 und 2 wird das Licht eines Lasers 11
durch ein Mikroobjektiv 12 auf einer spaltförmigen Modenblende 13 konzentriert Die Spaltbreite der
Modenblende beträgt beispielsweise etwa 10 μ.
Die Modenblende erzeugt am Ort eines Objektivs 14, in dessen Brennpunkt sie angeordnet ist, ein Beugungsbild, dessen nullte Ordnung gerade die öffnung des
Objektivs 14 erfaßt Die Ordnungen I, II, III usw. gehen am Objektiv 14 vorbei und werden beispielsweise durch
eine geeignet angeordnete Zwischenwand absorbiert
Vom Objektiv 14 gelangt das Licht zur Oberfläche eines Spiegelrades 15, dessen Drehachse 25 parallel zum
Spalt der Modenblende 13 verläuft
Gemäß F i g. 2 steht das Spiegelrad etwas schräg zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlenganges, so
daß das von der Oberfläche des Spiegelrades 15 reflektierte Licht zu einem nebeu dem Objektiv 14
angeordneten Hohlspiegel 17 gelangt welcher Streifenform hat und zusammen mit dem Objektiv 14 den Spalt
der Blende 13 auf der Oberfläche einer Materialbahn 18 abbildet Die Materialbahn wird in F i g. 1 senkrecht zur
Zeiche.iebene und in F i g. 2 in Richtung des Pfeiles f
kontinuierlich bewegt Von der Bahnführungsvorrichtung ist in Fig.2 lediglich eine Umlenkwalze 26
dargestellt
Erfindungsgemäß besteht das Spiegelrad 15 aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten, eng aneinander
liegenden, identischen Teilspiegelrädern 15a, XSb,
weiche jedoch gemäß den F i g. 1 und 2 um eine halbe Teilung in Umfangsrichtung gegeneinander verdreht
sind. Die beiden Teilspiegeiräder 15a, 15b sitzen fest auf
der Drehachse 25 und laufen mit gleicher Drehzahl um.
Der auf dem Spiegelrad 15 entworfene Lichtfleck soll in der Darstellung der F i g. 2 die beiden Teilspiegelräder
15a, iSb in Axialrichtung voll ausleuchten. In
Umfangsrichtung hat der Lichtfleck 16 gemäß F i g. 1 eine Länge b, welche kleiner als die Hälfte der
Umfangslänge einer der Spiegelflächen der beiden Spiegelräder 15a, 15Z>ist
Hinter der Materialbahn 18 ist parallel zur Abtastrichtung ein Lichtleitstab 19 angeordnet, welcher an der
der Materialbahn abgewandten Mantelseite eine Stufenspiegelanordnung 29 trägt und an einer Stirnseite
einen Fotoempfänger 27 aufweist Die andere Stirnseite 28 ist mit einer Verspiegelung 28 versehen.
Der auf der Oberfläche der Materialbahn 18 erzeugte scharfe Abtastlichtfleck 21 tastet die Materialbahn 18
kontinuierlich und periodisch in unmittelbar aufeinanderfolgenden Schritten quer zu ihrer Bewegungsrichtung
/ ab. Die Abtastrichtung ist in F i g. 1 durch den Doppelpfeil Fangedeutet
Der Abtastlichtileck 21 bewegt sich dabui von einer
der aus F i g. 3 ersichtlichen Positionen am Rand 22 der Bahn bis zur Mitte (Fig. 1) und von dort aus weiter bis
zum anderen Rund 22.
In der Bahn sind an verschiedenen Stellen Löcher 24 gezeigt Trifft der Abtastlichtfleck 21 auf ein derartiges
Loch, so gelangt Licht durch die Bahn hindurch in den Lichtleitstab 19 und von dort aus zu dem Fotoempfänger
27. Jedes Loch ergibt somit ein elektrisches Fehlersignal am Ausgang des Fotoempfängers 27.
Dei gesamte Abtastlänge ist in Fig.3 mit L
bezeichnet
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung berührt der Lichtfleck 16 bei der in F i g. 3 veranschaulich-
ten Winkelposition des Spiegelrades 15 keine der Kanten 20 der Spiegelräder 15a, 156. In dieser
Winkelposition gelangt das an den ebenen Spiegelflächen reflektierte Licht über den Hohlspiegel 17 zu den
Rändern 22 der Bahn 18.
Beim weiteren Drehen des Spiegelrades 15 aus der Position der F i g. 3 in die Position nach Fig.! gelangt
jedoch in einem gewissen Abstand des Abtastlichlflecks 21 vom Rand 22 der Bahn 18 eine der Kanten 20 in den
Lichtfleck 16. Hierdurch entsteht Streulicht, welches in F i g. I durch die Streukeule 23 schematisch wiedergegeben
ist Wird jedoch gemäß der Erfindung dafür gesorgt, daß dieses Streulicht erst dann entsteht, wenn der
Abtastlichtfleck einen ausreichenden Abstand von den Rändern 22 hat, so kann das Streulicht nicht an den
Rändern 22 der Bahn vorbeitreten, und die sichere Lochfeststellung bleibt auch im Bereich der Ränder 22
der Bahn gewährleistet. Hierzu trägt auch wesentlich bei, daß der Lichtfleck 16 wegen der Ausblendung aller
Beugungsbilder eine exakt definierte geometrische Form hat.
Mit 30 sind in F i g. 1 reflektierte Lichtbündel bezeichnet, die außerhalb des Meßbereiches L liegen
und somit die Lochfeststellung in keiner Weise beeinflussen.
Claims (5)
1. Lochsuchgerit für bewegtes blattförmiges
Material und Materialbahnen kurs Bahnen genannt,
mit einer Lichtquelle, vorzugsweise einem Laser, einem Mikroobjektiv, welches das Laserlicht im
Spalt einer Spaltblende konzentriert, einem Objektiv,
welches auf einem Spiegelrad, dessen Drehachse parallel zum Spalt der Spaltblende verläuft, einen
Lichtfleck erzeugt, einem streifenförmigen Hohlspiegel,
in dessen Brennpunkt sich der Lichtfleck befindet und welcher das vom Spiegelrad reflektierte
Licht empfängt und zusammen mit dem Objektiv die Spaltblende auf der Materialbahn abbildet, und
einer hinter der Materialbahn angeordneten licht- is
empfangs-Anordnung, wobei der Abtastlichtfleck die Materialbahn periodisch von einem Rand bis
zum anderen quer zur Bewegungsrichtung abtastet und die Iyrhtempfangs-Anordnung sich entlang der
Bahn des Abtastlichtfleckes erstreckt dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelrad (15) aus
zwei konzentrisch aneinanderliegenden, gleich ausgebildeten
Teilspiegelrädern (15a, iSb) besteht, die
in Umfangsrichtung um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind, daß der Lichtfleck (16) beide
Spiegelräder (15a, 15b) erfaßt und in Umfangsrichtung eine geringere Ausdehnung (b) als die halbe
Umfangslänge (a) einer Spiegelfläche hat und daß der Lichtfleck (16) in Umfangsrichtung nur eine
solche Ausdehnung (b) hat, daß er erst dann eine
Kante (20) des Spiegelrades (15) berührt, wenn der Abtastlichtfleck (21) auf tiu Bahn (18) einen
außerhalb der Streuk-su'e (23) der Kante (20)
liegenden Abstand vom Rand (S:) der Bahn (18) hat
Z Lochsuchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtfleck (16) in Umfangsrichtung
nur eine solche Ausdehnung (b) hat, daß er erst dann eine Kante (20) des Spiegelrades (16)
berührt, wenn der Abtastlichtfleck (21) einen Abstand vom Rand der Bahn hat, der 2 bis 10% und
vorzugsweise 4 bis 6%, insbesondere 5% der Abtastlänge (Ljbeträgt.
3. Lochsuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils
zehn Flächen aufweisende Spiegeiräder (15a, \5b)
verwendet werden.
4. Lochsuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfangsanordnung
ein sich quer zur Bahn (18) erstreckender Lichtleitstab (19) gegebenenfalls mit so
vorgeschalteter Zylinderlinse ist
5. Lochsuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltblende
eine Modenblende (13) ist, welche lediglich die nullte Ordnung auf das Objektiv (14) gelangen ss
läßt und alle anderen Ordnungen ausblendet
Priority Applications (4)
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DE2904435A DE2904435C3 (de) | 1979-02-06 | 1979-02-06 | Lochsuchgerät für Materialbahnen |
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DE2904435C3 DE2904435C3 (de) | 1981-11-12 |
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ID=6062278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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