DE2934603A1

DE2934603A1 - Verfahren und vorrichtung zur photoelektrischen positionierung eines gegenstands unter bezug auf eine ausrichtmarkierung

Info

Publication number: DE2934603A1
Application number: DE19792934603
Authority: DE
Inventors: Yukio Nishikawa; Yoshio Ono
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1979-08-27
Publication date: 1980-03-06
Also published as: FR2435080A1; GB2034025A; JPS5533146A; FR2435080B1

Description

Dainippon Screen ... ΓΗ/HP 891

- 7 Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Positionierung eines mit einer Ausrichtmarkierung versehenen Gegenstands und richtet sich insbesondere auf ein automatisches elektrooptisches System zur Positionierung eines Gegenstands, wie etwa eines Druckfilms oder einer Druckplatte,durch Nachweis einer darauf befindlichen Ausrichtmarkierung unter Verwendung photoelektrischer Elemente.

Bei einem herkömmlichen elektrooptisches Positioniersystem (US-PS 3 207 904 und US-PS 3 544 801) wird ein erster Gegenstand mit einer ersten Ausrichtmarkierung bezüglich eines zweiten Gegenstands mit einer zweiten Ausrichtmarkierung dadurch ausgerichtet, daß die Unterschiede von Ausgangssignalen eines Photodetektors festgestellt werden, der vier photoelektrische Elemente 1, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, aufweist, von denen jedes eine von vier Teilflächen des Photodetektors einnimmt, wobei sie durch ein kreuzförmiges Element 2 unterteilt in Kreuzform angeordnet sind. Dies erzeugt ein gleiches Ausgangssignal, wenn gleiehe Flächen des Elements 1 gleiche Lichtmengen von der Lichtquelle empfangen.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es notwendig, photoelektrische Elemente zur Verfügung zu haben, die untereinander die gleichenFunktionskennwerte haben, was in der Praxis nicht angenehm ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein zuverlässiges und einfaches Verfahren zur elektrooptischen Positionierung eines Gegenstands und eine Vorrichtung hierzu zu schaffen, die einfach im Aufbau und in der Lage ist, den Gegenstand leicht und genau zu positionieren.

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Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren zur Positionierung eines mit einer Ausrichtmarkierung versehenen Gegenstands, wobei der Gegenstand lichtdurchlässig und die Ausrichtmarkierung lichtundurchlässig ist oder umgekehrt, nach welchem Licht auf zwei photoelektrische Detektorelementteile eingestrahlt und dann der Gegenstand in den Strahlengang vor die Elementteile bewegt und in einer Richtung so vorgerückt wird, daß, wenn die Markierung das eine der Elementteile immer mehr überdeckt,sie das andere der Elementteile immer weniger überdeckt und die Bewegung angehalten wird, wenn die Ausmaße, in denen die Ausrichtmarkierung die beiden Elementteile überdeckt, gleich sind.

Ferner schafft die Erfindung zur Lösung obiger Aufgabe eine elektrooptische Vorrichtung zur Positionierierung eines Gegenstands längs einer Linie, wobei der Gegenstand mit einer Ausrichtmarkierung versehen ist, die einen gegenüber dem Gegenstand unterschiedlichen Grad an Lichtdurchlässigkeit hat, die aufweist: ein photoelektrisches Detektorelement, welches in zwei Elementteile unterteilt ist derart, daß der Gegenstand an diesen unter Unterbrechung von auf diese einfallendem Licht vorbeibewegt werden kann; eine Einrichtung zur Bewegung des Gegenstands längs der Linie an den Elementteilen vorbei derart, daß die Markierung unter abnehmender Uberdeckung eines der Eleraentteile das andere zunehmend abdeckt; einen Differenzverstärker, der das Ausgangssignal der Elementteile erhält und abhängig vom Unterschied zwischen diesen ein positives oder negatives Signal ausgibt; einen Komparator, der das Ausgangssignal des Differenzverstärkers erhält und abhängig von dessen Vorzeichen die durch die Bewegungseinrichtung bewirkte Bewegungsrichtung steuert; und einen Fenster-

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komparator, der ebenfalls das Signal des Differenz Verstärkers erhält und die Bewegungseinrichtung anhält, wenn der Wert dieses Signals in einem bestimmten Bereich liegt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen

Photodetektors,
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Fig. 2 eine Aufrißansicht eines erfindungsgemäß gestalteten Detektorelements zur Positionierung eines Gegenstands, die der Erläuterung des Prizips dient, wobei vier Stadien gezeigt sind, 15

Fig. 3 ein erfindungsgemäß ausgeführtes System unter Verwendung zweier Detektorelemente zur Positionierung eines Gegenstands in zwei Dimensionen, wobei der Gegenstand richtig positioniert ist, 20

Fig. 4 das gleiche System wie Fig. 3, wobei jedoch der Gegenstand falsch positioniert ist,

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 3, aber unter Verwendung von drei Detektorelementen, wodurch ein Gegen

stand richtig angeordnet wird, und

Fig. 6 ein schematisches Schaltbild einer elektrischen

Schaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung. 30

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In Fig. 2 ist ein photoelektrisches Detektorelement 3 gezeigt, das in zwei Teile 3a und 3b unterteilt ist, von denen jedes sein eigenes photoelektrisches Signal ausgibt. Diese werden im folgenden erstes und zweites Elementteil genannt. Sie haben die gleiche rechteckige Form und im wesentlichen die gleiche Ausgangscharakteristik. Das in der gezeigten Weise angeordnete Element ist dafür eingerichtet, einen Gegenstand, der eine Ausrichtmarkierung 4 trägt, im Y-Richtung bzw. der Vertikalrichtung in den Figuren zu positionieren.

Das Kriterium für die Beendigung der Y-Bewegung des Gegenstands ist, daß die abgeschattete bzw. schraffierte Fläche des ersten Elementteils 3a die gleiche wie die des zweiten Elementteils 3b sein sollte. Es ist also, unter der Annahme, daß sich der Gegenstand in negativer Y-Richtung, nach unten in der Figur,bewegt, in Fig. 2a nur das erste Elementteil 3a abgeschattet, so daß, wenn man die abgeschatteten Flächen des ersten und des zweiten Elementteils 3a bzw. 3b mit S1 und S2 bezeichnet, S1 positiv und S2 Null ist. Wenn sich der Gegenstand weiter nach unten bewegt, wird das zweite Elementteil, wie man in Fig. 2b sieht, mehr und mehr abgeschattet, wobei S1 immer noch größer als S2 ist, so daß der Gegenstand seine Bewegung nach unten fortsetzt. Wenn jedoch die Bewegung überschießt, so daß S2 größer als S1 ist, wobei beide positiv sind, wie dies in Fig. 2c zu sehen ist, oder so weit, daß S1 Null wird, wie in Fig. 2d gezeigt, dann wird die Bewegungsrichtung des Gegenstands umgekehrt und er bewegt sich wieder nach oben. Wenn S1 und S2 gleich sind, wird die Bewegung angehalten. Die Relativwerte von S1 und S2 können aus der Verminderung der durch die Elementteile 3a und 3b abgegebenen Signale im Vergleich zu ihren Maximal-

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werten bei nichtabgeschatteten Elementteilen abgeschätzt bzw. berechnet werden.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung zur Positionierung eines Gegenstands sowohl in X- als auch in Y-Richtung. Zwei EIemente 3 und 5, die jeweils Elementteile 3a und 3b bzw. 5a und 5b umfassen, sind in der oben beschriebenen Form vorgesehen, wobei eines in X-Richtung und das andere in Y-Richtung arbeitet. Aus vorstehender Beschreibung ist für den Fachmann klar, wie sie funktioniert. Diese Vorrichtung hat jedoch einen Nachteil. In vielen Anwendungsfällen ist es wohl so, daß die Ausrichtmarkierungen 6 in der richtigen Weise orientiert sind. Wenn jedoch ihre Orientierung veränderbar ist, kann ein solches Gerät nicht zwischen der gewünschten Endlage und einer solchen, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist und bei der die Ausrichtmarkierungen schräg verlaufen, unterscheiden. Dies kann unter Umständen von Wichtigkeit sein.

Zur Überwindung dieses Problems wird vorgeschlagen, ein zusätzliches, mit 7 bezeichnetes, Detektorelement, das die Elementteile 7a und 7b umfaßt, und eine zusätzliche Ausrichtmarkierung 8 zu verwenden, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Ausvorstehender Beschreibung ergibt sich klar, daß bei geeigneter Betätigung von Antriebsmotoren längs der X-Richtung des die Ausrichtmarkierung tragenden Gegenstands 9 und längs jeder Kante in seiner Y-Richtung die richtige Lage für den Gegenstand 9 durch diese Detektorelemente sicher gefunden werden kann.

In Fig. 6 ist eine elektrische Schaltung für eine automatische Gegenstandspositioniereinrichtung nach der Erfindung gezeigt, die drei Differenzschaltungen 10X, 10Y und 10Θ, drei Komparatoren 13X, 13Y und 13Θ, drei Fensterkomparatoren 14X, 14Y und 14Θ sowie drei Steuereinheiten

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15X, 15Y und 15Θ für den Antrieb von drei Motoren 16X, 16Y und 16Θ, die den Gegenstand 9 in X-Richtung und in Y-Richtung bewegen bzw. ihn durch Bewegen an einer Kante drehen, umfaßt.

Jede Differenzschaltung 1OX, 10Y und 10Θ umfaßt einen Differenzverstärker 11 und einen Inverter 12. Da die Arbeitsweise aller drei Positioniersysteme im wesentlichen gleich ist, wird nur eines beschrieben. Es sollte richtig verstanden werden, daß der X-Motor den Gegenstand 9 in X-Richtung und der Y-Motor ihn in Y-Richtung als Ganzen bewegt, d. h., seine beiden Kanten um den gleichen Betrag in der gleichen Richtung bewegt, und daß der sogenannte Θ-Motor eine der Y-Kanten des Gegenstands bewegt, während die andere abgesehen von einer leichten Drehung fest bleibt, so daß der Gegenstand leicht gedreht wird. Bei einigen Ausführungsformen könnte dies durch den Y-Motor geschehen, der in Wirklichkeit zwei Motoreinheiten, die gemeinsam betrieben werden, umfaßt, während der Θ-Motor nur eine dieser Motoreinheiten aufweist. Bei anderen Ausführungsformen könnte der Θ-Motor eine Motoreinheit sein, die eine der Kanten des Gegenstands bewegt, die freigegeben ist, wenn der Y-Motor, der eine Motoreinheit ist, die die andere Kante des Gegenstands (in Y-Richtung) bewegt, zur Bewegung in Tätigkeit gesetzt ist. Solche Abwandlungen stehen dem Fachmann zur Verfügung.

Die Ausgangssignale AX und BX des ersten Elementteils 3a und des zweiten Elementteils 3b werden auf den invertierenden bzw. nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 11 gegeben. Dieser Differenzverstärker 11 gibt ein positves oder ein negatives Ausgangssignal auf den Komparator 13X und den Fensterkomparator 14X. Der Komparator 13X stellt das positive oder negative Ausgangssignal fest und

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gibt abhängig vom Vorzeichen dieses Signals ein Steuersignal auf die Steuereinheit 15X zur Ansteuerung des Motors 16X in der gewünschten Richtung, d. h. in +X- oder -X-Richtung der Fig. 5, aus. Der Fensterkomparator 14X gibt ein weiteres Steuersignal auf die Steuereinheit 15X für das Anhalten des Motors 16X aus, wenn der Wert des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 11 in einem bestimmten Bereich liegt, und liefert dieses Steuersignal ferner auf ein UND-Glied 17.

Wenn die Ausrichtmarkierung des Gegenstands als Negativ aufgebracht ist, d. h. der Gegenstand im wesentlichen lichtundurchlässig und die Ausrichtmarkierung lichtdurchlässig ist, wird der Schalter W aus der positiven Stellung P auf die negative Stellung N umgelegt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 11 wird dann vor dem Komparator 13X im Inverter 12 invertiert, um die richtige Bewegungsrichtung des Gegenstands, wie sie durch den Motor 16X geliefert wird, auch für diese umgekehrten Verhältnisse zu erhalten. Dann wird in Bezug auf die Y-Achse und die Θ-Richtung die Positionierung in gleicher Weise wie oben beschrieben, durchgeführt. Wenn sich der Gegenstand schließlich in richtiger Lage befindet, gibt das UND-Glied 29 ein Signal für die Durchführung des nächsten Arbeitsschritts der Maschine aus, was immer dieser sein mag.

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Claims

Verfahren und Vorrichtung zur photoelektrischen Positionierung eines Gegenstands unter Bezug auf eine Ausrichtmarkierung Priorität: 30. August 1978 - Japan - 53-106534 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Positionierung eines mit einer Ausrichtmarkierung versehenen Gegenstands, wobei der Gegenstand lichtdurchlässig und die Ausrichtmarkierung weniger lichtdurchlässig ist oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet , daß Licht auf ein photoelektrisches Detektorelement, welches in zwei Elementteile unterteilt, eingestrahlt wird, daß der Gegenstand dann in den Strahlengang vor die Elementteile bewegt und in einer Richtung unter zunehmender überdeckung eines der

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Elementteile und abnehmender Uberdeckung des anderen der Elementteile durch die Ausrichtmarkierung vorgerückt wird, und daß die Bewegung angehalten wird, wenn das Ausmaß, in dem die Ausrichtmarkierung die beiden Elementteile überdeckt, gleich ist.

2. Verfahren zur Positionierung eines Gegenstands, der eine Ausrichtmarkierung, die aus einem X-Steuerabschnitt und einem Y-Steuerabschnitt gebildet ist, aufweist, längs zweier gerader Linien, die einander unter einem Winkel kreuzen, wobei der Gegenstand lichtdurchlässig und die Ausrichtmarkierung weniger lichtdurchlässig ist oder umgekehrt und wobei die Lage des Gegenstands längs beider gerader Linien in der gleichen Weise gesteuert wird, dadurch g ekennzeichnet, daß Licht auf ein photoelektrisches Detektorelement, welches in zwei Elementteile unterteilt ist, eingestrahlt wird, daß dann der Gegenstand in den Strahlengang vor die Elementteile bewegt und in einer Richtung unter zunehmender Uberdeckung eines der Elementteile und abnehmender Uberdeckung des anderen der Elementteile durch den Steuerabschnitt vorgerückt wird, und daß die Bewegung angehalten wird, wenn das Ausmaß, in dem der Steuerabschnitt die beide Elementteile überdeckt, gleich ist.

3. Verfahren zur Positionierung eines Gegenstands, welcher eine erste Ausrichtmarkierung, die aus einem X-Steuerabschnitt und einem Y-Steuerabschnitt gebildet ist, und eine zweite Ausrichtmarkierung, die aus einem Y-Steuerabschnitt gebildet ist, aufweist, längs dreier gerader Linien, von denen eine die beiden anderen Linien, die im Abstand parallel zueinander angeordnet sind, in einem Winkel kreuzt, wobei der Gegenstand lichtdurchlässig und die Ausrichtmarkierung weniger lichtdurchlässig ist oder umgekehrt und wobei

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die Lage des Gegenstands längs aller drei geraden Linien in der gleichen Weise gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet , daß Licht auf ein photoelektrisches Detektorelement, welches in zwei Elementteile unterteilt ist, eingestrahlt wird, daß dann der Gegenstand in den Strahlengang vor die Elementteile bewegt und in einer Richtung unter zunehmender Überdeckung eines der Elementteile und abnehmender überdeckung des anderen der Elementteile durch den Steuerabschnitt vorgerückt wird, und daß die Bewegung angehalten wird, wenn das Ausmaß, in dem der Steuerabschnitt die beiden Elementteile überdeckt, gleich ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Linien einander in rechtem Winkel kreuzen.

5. Elektrooptische Einrichtung zur Positionierung eines Gegenstands längs einer Linie, wobei der Gegenstand mit einer Ausrichtmarkierung versehen ist, die einen gegenüber dem Gegenstand unterschiedlichen Grad an Lichtdurchlässigkeit hat, gekennzeichnet durch ein photoelektrisches Detektorelement (3), welches in zwei Elementteile (3a, 3b) unterteilt und so eingerichtet ist, daß der Gegenstand an diesem unter Unterbrechung von darauf einfallendem Licht vorbeibewegt werden kann; eine Einrichtung zur Bewegung des Gegenstands längs der Linie an den Elementteilen vorbei derart, daß die Markierung unter abnehmender Uberdeckung des einen Elementteils das andere Elementteil zunehmend überdeckt; einen Differenzverstärker (11), der Ausgangssignale der Elementteile erhält und abhängig vom Unterschied zwischen diesen ein positives oder negatives Signal ausgibt; einen Komparator (13X), der

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das Ausgangssignal des Differenzverstärkers erhält und abhängig von seinem Vorzeichen, die durch die Bewegungseinrichtung bewirkte Bewegungsrichtung steuert; und einen Fensterkomparator (14X), der ebenfalls das Signal des Differenzverstärkers erhält und die Bewegungseinrichtung anhält, wenn der Wert dieses Signals in einem bestimmten Bereich liegt.

6. Elektrooptische Einrichtung zur Positionierung eines Gegenstands in einer Ebene, wobei der Gegenstand mit einer Ausrichtmarkierung versehen ist, die aus einem X-Steuerabschnitt und einem Y-Steuerabschnitt gebildet ist, wobei diese Abschnitte einen gegenüber dem Gegenstand unterschiedlichen Grad an Lichtdurchlässigkeit haben, g e k e η η zeichnet durch zwei Positionierer, von denen jeder ein photoelektrisches Detektorelement (3; 5), welches in zwei Elementteile (3a, 3b; 5a, 5b) unterteilt und so eingerichtet ist, daß der Gegenstand unter Unterbrechung von darauf einfallendem Licht an diesen vorbeibewegt werden kann; eine Einrichtung zur Bewegung des Gegenstands längs der Linie an den Elementteilen vorbei derart, daß die Markierung unter abnehmender Uberdeckung des einen Elementteils das andere zunehmend überdeckt; einen Differenzverstärker (11), welcher Ausgangssignale der Elementteile erhält und abhängig vom Unterschied zwischen diesen ein positives oder negatives Signal ausgibt; einen Komparator (13X; 13Y), welcher das Ausgangssignal des Differenzverstärkers erhält und abhängig von seinem Vorzeichen die durch die Bewegungseinrichtung bewirkte Bewegungsrichtung steuert; und einen Fensterkomparator (14X; 14Y), der ebenfalls das Signal des Differenzverstärkers erhält und die Bewegungseinrichtung anhält, wenn der Wert dieses Signals

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in einem bestimmten Bereich liegt, umfaßt, wobei die beiden geraden Linien längs derer die beiden Positionierer arbeiten unter rechtem Winkel zueinander liegen und der X-Steuerabschnitt der Ausrichtmarkierung für ein Zusammenwirken mit dem einen der Positionierer und der Y-Steuerabschnitt der Ausrichtmarkierung für ein Zusammenwirken mit dem anderen Positionierer eingerichtet ist.

7. Elektrooptische Einrichtung zur Positionierung eines Gegenstands in einer Ebene, wobei der Gegenstand mit einer ersten Ausrichtmarkierung, die aus einem X-Steuerabschnitt und einem Y-Steuerabschnitt gebildet ist, und einer zweiten Ausrichtmarkierung, die aus einem Y-Steuerabschnitt gebildet ist, versehen ist, wobei diese Ausrichtmarkierungen einen gegenüber dem Gegenstand unterschiedlichen Grad an Lichtdurchlässigkeit haben, gekennzeichnet durch einen ersten, einen zweiten und einen dritten Positionierer, von denen jeder ein photoelektrisches Detektorelement (3, 5, 7), welches in zwei Elementteile unterteilt und so eingerichtet ist, daß der Gegenstand unter Unterbrechung von darauf einfallendem Licht an diesem vorbei bewegt werden kann; eine Einrichtung zur Bewegung des Gegenstands längs der Linie an den Elementteilen vorbei derart, daß die Markierung unter abnehmender Uberdeckung des einen Elementteils das andere Elementteil zunehmend überdeckt; einen Differenzverstärker (11), der Ausgangssignale der Elementteile erhält und abhängig vom Unterschied zwischen diesen ein positives oder negatives Signal ausgibt; einen Komparator, welcher das Ausgangssignal des Differenzverstärkers erhält und abhängig von seinem Vorzeichen die durch die Bewegungseinrichtung bewirkte Bewegungsrichtung steuert; und einen Fensterkomparator,

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der ebenfalls das Signal des Differenzverstärkers erhält und die Bewegungseinrichtung anhält, wenn der Wert des Signals in einem bestimmten Bereich liegt, umfaßt, wobei die geraden Linien längs welcher der zweite und der dritte Positionierer arbeiten, parallel aber im Abstand voneinander liegen und die gerade Linie, längs der der erste Positionierer arbeitet, einen Winkel mit diesen Linien einschließt, und wobei der X-Steuerabschnitt der ersten Ausrichtmarkierung für ein Zusammenwirken mit dem ersten Positionierer, der Y-Steuerabschnitt der ersten Ausrichtmarkierung für ein Zusammenwirken mit dem zweiten Positionierer und der Y-Steuerabschnitt der zweiten Ausrichtmarkierung für ein Zusammenwirken mit dem dritten Positionierer eingerichtet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Positionierer längs Linien arbeiten, die in rechtem Winkel zueinander liegen.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Linie, längs der der erste Positionierer arbeitet, und die Linie, längs der der zweite Positionierer arbeitet in rechtem Winkel zueinander liegen.

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