DE3222629A1 - Vorrichtung zur einstellung der lage einer kante - Google Patents

Description

- 4 BESCHREIBUNG:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einstellung der Lage einer Kante zwischen zwei Oberflächen mit unterschiedlicher Abhängigkeit ihrer Reflexionskoeffizienten von der Wellenlänge, wobei beide Oberflächen in einer Ebene eines geförderten Bandes liegen, das quer zu seiner. Förderrichtung in der Ebene seiner Oberfläche verschieblich ist.

Eine Lageeinstellung dieser Art kann für sehr unterschiedliche tech-. nische Zwecke von Nutzen sein. Beispielsweise muß oft entlang der Kante einer der beiden Oberflächen eine Bearbeitung vorgenommen werden, während das Band durchläuft. Vielfach muß auch eine Bearbeitung entlang einer vorgezeichneten Linie vorgenommen werden, die ihrerseits zumeist eine im Interesse der ausreichenden Wahrnehmbarkeit eine bestimmte Mindestbreite derart hat, daß sie dadurch eine von zwei Kanten begrenzte Oberfläche mit von der übrigen Oberfläche abweichendem Reflexionskoeffizienten bildet. Die unterschiedlichen Abhängigkeiten der Reflexionskoeffizienten von der Wellenlänge müssen deshalb vorliegen, damit eine Wahrnehmbarkeit auf optischem Wege möglich ist. Diese optische Erkennbarkeit des Unterschiedes der beiden Oberflächen liegt somit der technischen Gattung der Erfindung zugrunde.

Steuerungen der vorstehend erörterten Art sind jedoch dann nicht mehr möglich, wenn die aneinander angren;
mehr hinreichend signifikant sind.

möglich, wenn die aneinander angrenzenden Oberflächen des Bandes nicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art so auszuführen, daß die Erkennbarkeit des optischen Unterschiedes zwischen den aneinander angrenzenden Oberflächen erheblich verbessert ist. Dadurch soll eine größere Unabhängigkeit von Oberflächenveränderungen, wie Verschmutzungen und dergleichen, bei der Steuerung der Lage der genannten Kante erzielt werden.

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Diese Aufgabenstellung wird durch den Vorschlag gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 gelöst, für welchen Vorschlag die Unteransprüche 2 bis 6 vorteilhafte weitere Ausgestaltungen darstellen.
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Bei der neuen Vorrichtung kommt man also zur Beleuchtung eines Bereiches der Ebene des Bandes, der teilweise zur einen und teilweise zu anderen Oberfläche gehört. Dabei führt auch die optische Abbildung eines Teil dieses Bereiches zu einer Beaufschlagung in der die Fotodiodenempfänger aufweisenden Fokalebene, die aus Anteilen zweier unterschiedlich reflektierender Oberflächen gemischt und hierfür signifikant ist. Da für die Steuerungszwecke der Quotient der beiden Fotodiodenspannungen verwendet wird, besteht im übrigen auch eine weitgehende Unabhängigkeit von Kratzern, Fingerabdrücken oder ähnlichen Verschmutzungen aer aneinander angrenzenden Oberflächen. Das reflektierte Mischlicht muß, wenn die optische Achse der Abbildungsoptik auf die Kante der aneinander angrenzenden Oberflächen fällt, in den beiden, von den Filtern durchgelassenen Wellenlängenbereichen genau vorgegebene, relative Intensitäten aufweisen. Reflexionsmindernde Verschmutzungen treten mit Rücksicht auf die nur geringe räumliche Ausdehnung der Meßebene in der Regel bei beiden Oberflächen in gleicher Weise auf. Der ermittelte Quotient ist damit ein geeignetes Mittel, um die zur Querverschiebung des Bandes vorgesehenen Organe zu steuern.

° Für die von dem anvisierten Bereich der Ebene ausgehende Strahlung ist es ausreichend, wenn sie auf irgendeine Weise verursacht wird, sei es durch Anregung oder durch Reflexion. Für den letztgenannten Fall findet eine ßeleuchtungslampe mit einer Strahlung in wenigstens denjenigen Wellenlängenbereichen Verwendung, welche von den beiden

Filtern durchgelassen wird.

Es ist zweckmäßig, sowohl die BeleuchtungsTampe als auch die Abbildungsoptik in einem gemeinschaftlichen Gehäuse anzuordnen, wobei die beiden Teile zueinander geneigte optische Achsen aufweisen, deren Winkelhalbierende senkrecht auf die von den Oberflächen gebildete Ebene ausrichtbar ist. Auf diese Weise ist einerseits eine feste

Beziehung zwischen der Beleuchtungslampe und der Abbildungsoptik geschaffen, so daß sich auch die ßeleuchtungslampe mit einer geeigneten Optik fokussieren läßt. Andererseits ermöglicht die genannte Ausrichtbarkeit in der Regel einen besonders hohen Anteil an reflektierter Strahlung.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind beidseitig von mittleren Fotodiodenempfängern die übrigen Fotodiodenempfänger jeweils paarweise angeordnet, auf deren jeweils einem ausschließlich ein Bild der einen Oberfläche und auf deren jeweils anderem ausschließlich ein Bild der anderen Oberfläche fokussiert ist, wenn die Kante auf dem mittleren Fotoempfänger fokussiert ist. Wenn es dann zu einer Lageveränderung der Kante kommt, so daß sie aus dem Bereich der Mittel lage des mittleren Fotodiodenempfängers herausgelangt, kommt es zu einer signifikanten Diodenspannung, die'man für die Steuerung in Richtung auf die eine oder in Richtung auf die andere Seite verwenden kann.

Im Sinne der Erfindung sind die Divisionsschaltungen nicht nur für die mittleren Fotodiodenempfänger, sondern auch für die seitlich derselben befindlichen Fotodiodenempfänger vorgesehen, an die sie angeschlossen sind. Dabei gelangen jeweils diejenigen Diodenspannungen auf eine Divisionsschaltung, die von den auf gleichen Seiten des mittleren Fotodiodenempfängers liegenden Fotodiodenempfängern ausgehen. Bei dieser Division sind also die zugrunde liegenden Fokussierungen einander komplementär, und zwar derart, daß die Spannung eines Fotodiodenempfängers, auf den die eine Oberfläche fokussiert ist, durch die Spannung eines zum gleichen Teilstrahlsystem gehörenden Fotodiodenempfängers dividiert wird, auf den die gleiche Oberfläche fokussiert ist.

Im besonderen Maße eignet sich für die Steuerung ein mit den vorstehend erzeugten Quotientensignalen betriebener Operationsverstärker. In diesen wird das Quotientensignal der beiden mittleren Fotodiodenempfänger mit doppelter negativer Wichtung eingesteuert,

während die beiden weiteren Quotientensignale mit jeweils einfacher positiver Wichtung eingeführt sind. Der Regelkreis ist derart ausgebildet, daß die Organe für die Querverschiebung des Bandes bei NuIlausgang unverändert bleiben, während sie bei positivem bzw. netativem Ausgang das Band in der einen oder anderen Richtung innerhalb seiner Ebene verschieben. Im Operationsverstärker wird also der Mittelwert der Quotienten der Spannungen der beiden äußeren Fotodiodenempfängerpaare mit dem Quotienten der Spannungen des mittleren Fotodiodenempfängerpaares vergleichen.

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Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 die schematische Darstellung des optischen oder elektronisehen Teils der Vorrichtung und

Fig. 3 dem mechanischen Aufbau der optischen und elektronischen Einrichtung.

Nach Fig. 1 unterliegt das in Richtung des Pfeiles 57 durchlaufende Band 56 der Lagesteuerung bezüglich der Kante 58, die die Oberfläche 4 und die Oberfläche 3 voneinander trennt. Beidseitig der Kante 58 liegt der Kantenbereich 55, der von der Lampe T bestrahlt wird. Auf die Sollstelle der Kante 58 ist die Abbildungsoptik 5 eingestellt, wobei der Abbildungsbereich innerhalb des bestrahlten Kantenbereichs 55 beider Oberflächen liegt.

Aus dem Gehäuse 50 führen die Diodenspannungen in den noch zu beschreibenden Schaltungsteil 59, dessen Ausgang auf den Regler 60 geschaltet ist. über den

Stellmotor 62 kann der Führungstisch 63 in Richtung des Doppelpfeiles 64 quer zur Förderrichtung 57 verschoben werden. Von den Führungs-

rollen 65 liegen auf jeder Seite des Bandes 56 einige am Band, an so daß die Verschiebung des Führungstisches zur Querverschiebung des Bandes führt.

Fig. 2 zeigt senkrecht zur Blickrichtung von Fig. 1 einen vergrößerten Ausschnitt des Bandes, so daß die Oberflächen 4 und 3 sowie die sie trennende Kante 58 deutlicher erkennbar sind. Die von der Lampe 1 ausgehende Strahlung wird mittels der Linse 2 parallel ausgerichtet, wobei ihre optische Achse 52 geneigt auf die Ebene der Oberflächen 3 und 4 fällt. Die Abbildungsoptik 5 ist unter einem entsprechenden, entgegengesetzten Winkel mit ihrer optischen Achse 51 auf die Kante 58 eingestellt. Der Strahlenteiler 6 zerlegt hinter der Abbildungsoptik 5 die empfangenen Strahlen in zwei Teilstrahlen 66, 67, von denen jeder durch ein optisches Filter 7, 8 fällt, welche Filter

¹^ jeweils Durchlässigkeiten in Bereichen aufweisen, in denen der jeweils andere Filter nicht durchlässig ist. Die Fokussierung erfolgt dann, wenn die optische Achse 51 genau auf die Kante 58 gerichtet ist, in der Mitte der Fotodiodenempänger 13 bzw. 23. Wenn infolge einer Verschiebung des Bandes oder infolge eines nicht geraden Verlaufes der Kante 58 die Fotodiodenempfänger 13 bzw. 23 ausschließlich die eine Oberfläche 4 oder die andere Oberfläche 3 "sehen", gelangt das Mischbild beider Oberflächen 3 und 4 auf dem Fotodiodenempfänger 21 bzw. IV oder dem Fotodiodenempfänger 22 bzw. 12 zur Abbildung.

° Die Diodenströme der mittleren Fotodiodenempfänger 13, 23 werden der Divisonsschaltung 33 zugeführt, woraufhin der Quotient 43 mit doppelter negativer Wichtung auf den Operationsverstärker 9 geschaltet ist. Auf letzteren sind auch noch die Quotienten der Diodenströme der Fotodiodenempfänger 11 und 21 einerseits sowie 12 und 22 andererseits

mit jeweils einfacher positiver Wichtung geschaltet. Die Ausgangsspannung der Schaltung ist Null, wenn das Abbild der Kante 58 der Oberfläche 4 in der Mitte der Fotodiodenempfänger 13 und 23 liegt. Verschiebt sich das Abbild, so daß diese Fotodiodenempfänger

13 und 23 zum überwiegenden Teil die Oberfläche 4 sehen, so wird die 35

Spannung 10 negativ. Nimmt hingegen der Bildanteil der Oberfläche 3 zu, so wird die Spannung 10 positiv. Die Spannung 10 wird als Ausgang der Schaltung 59 dem Regler 60 gemäß Fig. 1 zugeführt, so daß

der Führungstisch 63 eventuelle Lageabweichungen der Kante 58 ausgleichen kann.

Den mechanischen Aufbau zeigt Fig. 3. Danach sind sowohl die Lampe mit ihrer Linse 2 als auch die Abbildungsoptik 5 fest in einem Gehäuse 50 angeordnet. Die otpischen Achsen 51 bzw. 52 schneiden sich in der Ebene des Bandes und sind normalerweise so eingestellt, daß die Winkelhabierende 54 senkrecht auf der Ebene 53 des Bandes steht. Der Auftreffpunkt ist dabei die Kante 58. Im Gehäuse 50 sind weiterhin der Strahlenteiler 6 untergebracht; ferner die Filter und 8 und die dahinter befindlichen Fotodiodenempfänger.

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Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Einstellung der Lage einer Kante zwischen zwei Oberflächen mit unterschiedlicher Abhängigkeit ihrer Relexionskoeffizienten von der Wellenlänge, wobei beide Oberflächen in einer Ebene eines geförderten Bandes liegen, das quer zu seiner Förderrichtung in seiner Oberflächenebene verschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine auf den Kantenbereich (55) der Ebene (53) einstellbare Beleuchtungslampe (1, 2) aufweist, und daß eine Abbildungsoptik (5) für den bestrahlten Kantenbereich (55) beider Oberflächen (3, 4) vorgesehen ist, in deren Fokusstrahl ein Strahl teil er (6) liegt, im Anschluß an welchen zwei Teilstrahlen (66, 67) durch je ein Filter (7, 8) das Bild der Kante (58) auf in zur Oberfläche (3, 4) parallelen Ebenen liegende Fotodiodenempfänger fokussieren, wobei jedes Filter (7, 8) den Durchgang des Wellenlängenberei.ches sperrt, in dem das

jeweils andere Filter (7, 8) durchlässig ist, und daß die den beiden Teilstrecken entsprechenden Diodenspannungen als Quotient die zur Querverschiebung des Bandes (56) vorgesehenen Organe steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungskörper (1,2) eine Lichtstrahlung in wenigstens denjenigen Wellenlängenbereichen aufweist, in denen die Filter (7, 8) durchlässig sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungslampe (1,2) und die Abbildungsoptik (5) in einem gemeinschaftlichen Gehäuse (50) mit zueinander geneigten optischen Achsen (51, 52) angeordnet sind, deren Winkelhalbierende (54) senkrecht auf die von den Oberflächen (3, 4) gebildete Ebene {53) ausrichtbar ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig von mittleren Fotodiodenempfängern (13, 23) je paarweise Fotodiodenempfänger (11, 12 bzw. 21, 22) liegen, auf deren jeweils einem ausschließlich das Bild der einen Oberfläche (3, 4) und auf deren jeweils anderem ausschließlich das Bild der anderen Oberfläche (3, 4) fokussiert ist, wenn die Kante (58) auf dem mittleren Fotodiodenempfänger (13, 23) fokussiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder weitere Fotodiodenempfänger (11, 12 bzw. 21, 22) des einen, fokussierenden Teil strahl s (66 bzw. 67) mit dem bezüglich des fokussieren Bereiches entsprechenden komplementären Fotodiodenempfänger (11, 12 bzw. 21, 22) des gleichen fokussierenden Teilstrahls (66 bzw. 67) an je eine Divisionsschaltung (31, 32) angeschlossen ist, und daß die Quotienten der Diodenspannungen gleichfalls die Organe der Querverschiebung des Bandes (56) steuern.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Quotientensignale (43) der beiden mittleren Fotodiodenempfänger (13, 23) mit doppelter negaitiver Wichtung auf einen Operations-

Verstärker (9) geschaltet ist, auf den weiterhin die beiden weiteren Quotientensignale (41, 42) mit jeweils einfacher positiver Wichtung geschaltet sind, und daß die Quotientensignale (41, 42, 43) im Operationsverstärker (9) derart addiert werden, daß die Organe für die Quersverschiebung des Bandes (56) beim Nuliausgang des Operationsverstärkers unverändert bleiben, während sie bei positivem bzw. negativem Ausgangs die Bandverschiebung nach der einen bzw. nach der anderen Seite hin auslösen.