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Fotometrischer Rotationssensor für durchscheinende
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Vorlagen Die Erfindung betrifft einen Fotometrischen Rotationssensor
zur selbsttätigen, punkt- und rasterformigen Meßwertaufnahme aller durchscheinenden
Vorlagen.
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Bekannt sind Meßwertaufnehmer, die eine punktförmige Messung des projizierten
Bildes der Vorlage erlauben, wobei die einzelnen Messungen von Hand durchzuführen
sind. Es sind auch Methoden bekannt, die zur Abtastung der Vorlagenfläche eine Kathodenstrahlröhre
verwenden - wie in der Patentschrift DE 32 o4 581 A 1 beschrieben.
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Die erstgenannte Meßmethode ermöglicht keine automatische Meßwerterfassung
und eine vollständige Auswertung der gesamten Bildfläche. Die einzelnen Meßpunkte
überschneiden sich, dadurch wird das gesamte Meßergebnis verfälscht dargestellt.
Die andere dargestellte Meßmethode erfordert einen großen technischen Aufwand. Das
rechtfertigt den Einsatz nur in Großanlagen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fotometrischen Sensor
vorzuschlagen, der in der Lage ist, eine punkt- und rasterförmige automatische Meßwerterfassung
der gesamten Bildfläche zu ermöglichen, bei einem minimalen technischen Aufwand.
Außerdem soll der Sensor so preisgünstig gestaltet sein, daß eine Verwendung auch
in einfachen Kopiergeräten möglich wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß z.B. mehrere
Lichtsensoren auf der gekrümmten Mantelfläche: eines Rotationszylinders angebracht
sind und die elektrischen Signale über Schleifringe zu einer elektronischen Speichereinrichtung
gelangen. Der Rotationszylinder mit den montierten Sensoren bewegt sich in der oberen
Hälfte innerhalb einer Anordnung aus Lichtleitstäben. Ein Ende der Lichtleitstäbe
endet dicht unterhalb der Vorlage, das andere Ende der Lichtleitstäbe mündet rechtwinklig
auf die Peripherie des Rotationszylinders bzw. der Sensorenmeßfläche. Der Abstand
zwischen dem unteren Ende des Lichtleitstabes und der Sensorenmeßfläche soll möglichst
gering sein, um die Lichtverluste klein zu halten. Das Profil der strahlungsempfindlichen
Fläche der Sensoren sollte dem Profil der Lichtleitstäbe entsprechen. Die einzelnen
Sensoren können je nach der fotometrischen Aufgabenstellung ausgewählt werden. Schleifringe
ermöglichen die problemlose übergabe der elektrischen Signale zwischen dem rotierenden
Zylinder und der fest stehenden Kabelzuführung. An einem Zylinderende befindet sich
eine Kodierscheibe. Jeder Lichtsensor hat seine feste Zuordnung auf der Kodierscheibe.
Die Markierungen auf der Kodierscheibe lösen bei jeder Umdrehung über den Gabelkoppler
einen elektrischen Impuls aus, der wiederum im elektronischen Speicher die vorbestimmte
Speicherzelle zur Signalaufnahme frei gibt. Da jeder Sensor einer bestimmten Markierung
auf der Kodierscheibe zugeordnet ist, entspricht der Meßzyklus der Sensoren einem
festen Meßpunkt auf der Vorlage.
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Weitere Sensoren, die außerhalb des Rotationszylinders angebracht
sind, tasten die Vorwärtsbewegung oder die seitliche Bewegung des Rotationszylinders
ab und geben somit Aufschluß über die Lage der Meßpunkte innerhalb des Koordinatensystems.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Vorlage in ein Koordinatensystem einzuteilen
und die jeweiligen Meßergebnisse dem entsprechenden Meßpunkten zuzuordnen.
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Der Rotationszylinder wird halbkreisförmig von Lichtleitstäben umgeben.
Die Lichtleitstäbe bilden die Lichtführung zwischen der Vorlagenfläche und den Lichtsensoren
des Rotationszylinders. Um die unterschiedlich langen Lichtwege zu kompensieren,
müssen die innen liegenden Lichtleitstäbe z.B. mit Lichtfiltern ausgerüstet werden,
damit alle Sensoren die gleichen Meßbedingungen haben, unabhängig von der jeweiligen
räumlichen Lage.
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Der Rotationszylinder dreht sich bei jeden Meßzyklus einmal um die
eigene Achse, dabei wird eine Fläche der Vorlage meßtechnisch erfaßt, die der Länge
der aneinandergereihten Lichtleitstäbe und der Materialdicke der Lichtleitstäbe
entspricht.
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Nach jedem Meßzyklus bewegt sich der Rotationszylinder um den Betrag
der Materialdicke der Lichtleitstäbe nach vorne.
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Dadurch kann die gesamte Vorlagenfläche von den Sensoren erfaßt werden.
Die Umdrehungszahl und die Vorschubgeschwindigkeit des Rotationszylinders bestimmen
die Dauer der Meßwertaufnahme einer Vorlage. Das Ausmessen einer Vorlage von 6o
x 60 mm erfordert einen Zeitaufwand von ca. 3 Sekunden.
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Bei großen Vorlagen muß der Rotationszylinder auch eine seitliche
Bewegung durchführen, um die Vorlage in zwei oder mehreren Meßabschnitten ausmessen
zu können. Desahlb wird der Meßzylinder z.B. auf einem Kreuzschlitten montiert und
durch kleine Elektromotoren angetrieben.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß mit
einem geringen technischen Aufwand eine automatische und rasterförmige Meßwerterfassung
der Vorlage möglich ist. Durch die Anordnung der einzelnen Komponenten kann der
Einfluß von Streulicht auf das Meßergebnis vernachlässigt werden. Somit steht eine
unverfälschte Meßwertermittlung zur Verfügung bei einem minimalen Zeitaufwand. Die
Meßergebnisse werden in einem elektronischen Speicher festgehalten, so daß eine
anschließende individuelle Auswertung möglich wird und die Belichtung des Bildes
den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden kann.
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Bedingt durch den geringen technischen Aufwand kann der Fotometrische
Rotatinssensor wegen seines günstigen Preises auch in einfachen Kopiergeräten Verwendung
finden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der
Zeichnung erläutert.
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Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des Fotometrischen
Rotationssensors in Vorderansicht Fig. 2 eine schematische Draufsicht nach Fig.
1 jedoch ohne Darstellung der Lichtleitstäbe Fig. 3 die schematischen Ablaufbewegungen
des Fotometrischen Rotationssensors die erforderlich sind zur Ausmessung einer großen
Voriagenbreite Fig. 4 schematischer Bewegungsablauf des Fotometrischen Rotationssensors
bei der Meßwerterfassung einer schmalen Vorlage Fig. 5 eine schematische Zusammenstellung
aller Komponenten in der Draufsicht dargestellt
Die Fig. 1 und 2
zeigen den prinzipellen Aufbau des Fotometrischen Rotationssensors. Auf einer drehbar
gelagerten Achse (7) befindet sich ein Rotationszylinder (5) mit Aussparungen für
die verschiedenen Sensoren (11).
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Auf der selben Achse (7) wurden auch die Schleifringe (6) mit dazwischen
liegenden Isolierscheiben (4) und die Kodierscheibe (8) aufgebracht. Jeder Sensor
(11) ist mit einem Schleifring (6) verbunden. Die elektrischen Signale fließen über
den Stromabnehmer (lo) und über das Kabel (9) zur Speicherschaltung.
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Der obere Teil des Rotationszylinders (5) wird von Lichtleitstäben
(12) umgeben. Die in der Mitte liegenden Lichtleitstäbe haben noch eingebaute Filter
(3), um die unterschiedlichen Wegelängen zu kompensieren. Dicht über den Lichtleitstäben
(12) befindet sich die große Vorlage (1) bzw. die kleine Vorlage (2) In der Darstellung
der Vorlage (1) werden die einzelnen Menabschnitte (38, 39) schematisch dargestellt.
Vorlage (2) hat eine geringere Breite, somit reicht ein Meßvorgang aus, um die Vorlage
zu erfassen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, werden zum Ausmessen der schmalen Vorlage
(2) nicht alle Lichtleitstäbe (12) benötigt.
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Eine elektronische Steuerschaltung berücksichtigt die dargestellte
Situation. Den elektrischen Impuls für die soeben genannte Steuerschaltung ldst
immer der erste Sensor aus, das heißt lichtführende Lichtleitstäbe (:12) erzeugen
Impulse, so daß die elektronische Auswerteschaltung immer die richtige Zahl der
aktiven Lichtleitstäbe in der Auswerteschaltung berücksichtigt. Der Rotationssensor
kann ohne Umrüstung für verschiedene Vorlagenbreiten Verwendung finden.
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In Fig. 3 und 4 werden die schematischen Abläufe verschiedener Filmbreiten
dargestellt. In Fig. 3 wurden noch die einzelnen Meßpunkte (31) angedeutet.
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Fig. 5 stellt den gesamten Aufbau eines kompletten Fotometrischen
Rotationssensor dar, einschließlich mit Kreuzschtittenaufbau.
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Zwei Distanzhalter (29) halten eine gezahnte Längsführung (14) und
eine ungezahnte Längsführung (13) im parallelen Abstand zueinander fest. Auf den
Längsführungen (13, 14) wurden vier Längsführungselemente (17) befestigt. Je eine
gezahnte Querführung (15) und eine ungezahnte Querführung (16) sind mit den Längsführungselementen
(17) fest verbunden. Zwei Rahmenplatten (28) bilden zusammen mit den Querführungselementen
(18) einen beweglichen Rahmen.
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Innerhalb des Rahmens werden die einzelnen Komponenten befestigt.
Im einzelnen handelt es sich dabei um einen Antriebsmotor (21) mit Ritzel (23) für
den Quervorschub, Antriebsmotor (20) mit Ritzel (22) für den Längsvorschub, Antriebsmotor
(19) für den Fotometrischen Rotationssensor (34) sowie zwei Reflexkoppler (24, 26)
zur Lageindifikation des Fotometrischen Rotationssensors (34).
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Auf dem Bodenblech (35) befindet sich die Längsmarkierungsleiste (25).
An der Rahmenplatte (28) wird die Quermarkierungsleiste (27) befestigt.
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Die Meßwertaufnahme der fotometrischen Rotationssensoreinheit (36)
läuft wie folgt ab: Der Rotationszylinder (5) befindet sich in der Ausgangsstellung.
Nach dem Einschalten des Antriebsmotors (19) beginnt der Rotationszylinder sich
zu drehen. Dabei passieren die Sensoren (11) die Lichtleitstäbe (12). Jeder Lichtleitstab
gibt z.B. je nach der Vorlagendichte eine bestimmte Lichtmenge ab, die vom Lichtsensor
(11) in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Das Signal fließt über die Schleifringe
(6) zum Stromabnehmer (1o) weiter zum Kabel (9) und zuletzt in die Speichereinheit
zur Abspeicherung.
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Antriebsmotor (20) wird nun eingeschalten und treibt das Ritzel (22)
an. Dadurch bewegt sich der Rotationssensor (34) nach vorne. Der zurückgelegte Weg
des Rotationssensors wird vom Reftexkoppler (24) mit Hilfe der Markierungsleiste
(25) überwacht. Nach der zurückgelegten Sollweglänge schaltet der Vorschub ab. Der
Rotationssensor beginnt wieder mit der Meßwertaufnahme. Nachdem die gesamte Vorlage
ausgemessen wurde, wertet eine Rechnerschaltung die Meßpunkte aus und ermittelt
daraus z.B.
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die Belichtungszeit.
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Große Vorlagenbreiten werden nach dem Prinzip wie in Fig. 3 dargestellt
streifenförmig ausgemessen. Der Antriebsmotor (21) bewegt den Rotationssensor (34)
über das Ritzel (23) seitlich. Der weitere Ablauf erfolgt nach dem bereits beschriebenen
Vorgängen.
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1 Vorlage ( breit) 2 Vorlage (schmal) 3 Filter 4 Isolierscheibe 5
Rotationszylinder 6 Schleifring 7 Achse 8 Kodierscheibe 9 Kabel 1o Stromabnehmer
11 Sensor 12 Lichtleitstab 13 Längsführung 14 Längsführung gezahnt 15 Querführung
gezahnt 16 Querfürung 17 Längsführungselement 18 Querführungselement 19 Antriebsmotor
für Rotationssensor 20 Antriebsmotor für Längsvorschub 21 Antriebsmotor für Quervorschub
22 Ritzel für Längsvorschub 23 Ritzel für Quervorschub 24 Reflexkoppler längs 25
Längsmarkierungsleiste 26 Reflexkoppler quer 27 Quermarkierungsleiste 28 Rahmenplatte
29 Distanzhalter 30 Gabelkoppler 31 Meßpunkte 32 Meßabschnitt 33 Bildbühne 34 Fotometrischer
Rotationssensor kompl.
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35 Bodenblech 36 Fotometrische Rotationssensoreinheit 37 Lichtquelle
38 1. Meßabschnitt 39 2. Meßabschnitt