DE3544871C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Fehlersuchgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Ermitteln von Fehlstel­ len eines Bandes bekannt (DE-OS 14 73 743), bei der relativ nahe an der von einem Kondensor, einer Zylinderlinse und einer Lichtquelle erzeugten Lichtzeile eine Photodiodenzeile angeordnet ist, welche das von der Lichtzeile normal reflek­ tierte Licht empfängt. Sofern sich auf der Materialbahn, auf der die Lichtzeile erzeugt ist, Staub oder andere Verunreini­ gungen befinden, erhält die Diodenzeile an der betreffenden Stelle weniger Licht, was zur Erzeugung eines Fehlersignals genutzt werden kann.

Eine derartige Vorrichtung eignet sich jedoch nicht für die Fehlersuche bei Spinnvliesen oder nicht gewebten filzartigen Bahnen. Ein Spinnvlies oder eine nicht gewebte filzartige Stoffbahn kann nämlich verschiedene Dicken und Zusammen­ setzungen aufweisen. Von dünnsten gazeartigen Lagen bis zu dicken fließpapierähnlichen Bahnen aus Kunstfasern, Zellulo­ se oder auch Glasfasern sind sämtliche Ausbildungen mit da­ zwischenliegenden Dicken möglich. Allen derartigen filzarti­ gen Stoffbahnen ist jedoch ihre deutlich unregelmäßige Struk­ tur gemeinsam.

Diese von Haus aus unregelmäßige Struktur derartiger filzar­ tiger Gewebe erschwert die optische Fehlersuche, da selbst fehlerfreies Material ein hohes Grundrauschen aufweist. Dieses Grundrauschen beeinträchtigt in hohem Maß die Auffin­ dung einzelner Fehler bei der Oberflächeninspektion auf her­ kömmliche Art, d. h. bei Transmissionsmessung oder Beurtei­ lung der Änderung des reflektierten Lichtes durch Fehler im Material. Der weitaus größte Teil der Fehler sind Verdickun­ gen, aufliegende Fäden und/oder Kleberanhäufungen.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (DE-OS 14 73 743) zum Ermitteln von Fehlstellen mit zu geringer Stärke einer aus viskoser, auf einer Oberfläche eines Streifens aufgetra­ gener Behandlungsflüssigkeit bestehenden Schicht, die mit­ tels einer auf den längs einer Bahn geführten Streifen ausge­ richteten Düse auf diesen aufgeschichtet ist, wird die Bahn gekrümmt angeordnet, wobei eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahlenbündels auf der im gekrümmten Bahnteil be­ findlichen Oberfläche der Flüssigkeitsschicht vorgesehen ist. Zwischen dem von einer Schicht richtiger Stärke reflek­ tierten Lichtstrahlenbündel und der Bahn des Streifens befin­ det sich ein lichtempfindlicher Detektor, der bei einwand­ freier Oberflächenbeschaffenheit kein Licht empfängt. Beim Erscheinen von Fehlstellen mit zu geringer Dicke verschiebt sich das reflektierte Bündel in Richtung auf den Photoempfän­ ger, wodurch ein Alarmsignal ausgelöst werden kann. Diese be­ kannte Vorrichtung eignet sich aber nur für die Überwachung relativ schmaler Bahnbereiche und ist insbesondere nicht für die Überwachung von Spinnvliesen oder nicht gewebten filzar­ tigen Stoffbahnen geeignet, weil sie bei dieser Anwendung ent­ weder zur Unzeit Fehlersignale auslösen würde und auch nicht sowohl Erhöhungen als auch Vertiefungen in der Materialbahn anzeigen kann.

Aus der Schrift der Firma Sick "Mit dem Sick Scan System die Qualität steigern", Bestell-Nr. 800456831, S. 3, 4 ist ein gattungsgemäßes optisches Fehlersuchgerät bekannt, bei dem neben einem photoelektrischen Empfänger, der regulär reflek­ tiertes Licht empfängt, zwei weitere photoelektrische Empfän­ ger außerhalb des Winkels der regulären Reflexion vorgesehen sind, wobei einer davon unter einem steileren Winkel ange­ ordnet ist. Diese Vorrichtung, die somit zwei im Dunkelfeld und einen im Hellfeld arbeitenden photoelektrischen Empfän­ ger aufweist, dient ausschließlich der Oberflächenuntersu­ chung eines Bahnmaterials. Hierbei geht es jedoch nicht um die Abbildung eines beleuchteten Querschlitzes einer durchscheinenden Materialbahn auf zwei eng benachbarte zei­ lenförmige Lichtempfangsvorrichtungen.

Ferner ist aus der DE-OS 26 11 514 eine Oberflächen-Abtast­ prüfvorrichtung bekannt, bei der zwei unter verschiedenen Winkeln zu einer Materialbahn auf einer Walze angeordnete zeilenförmige Lichtdetektoren vorgesehen sind. Diese beiden Lichtdetektoren erfassen jedoch nur unter dem regulären Reflexionswinkel von der Bahnoberfläche zurückgeworfenes Licht. Zu diesem Zweck sind zwei Spiegel vorgesehen, die das Einfallslicht unter zwei verschiedenen Winkeln auf die Bahn auftreffen lassen. Es wird somit auch bei dieser bekannten Vorrichtung nur das regulär reflektierte Licht für die Mes­ sung benutzt. Für eine Untersuchung von durchscheinendem Bahnmaterial ist diese bekannte Vorrichtung daher nicht ge­ eignet, weil eine derartige Materialbahn keine optisch genau definierte Oberfläche aufweist.

Schließlich ist aus der DE-OS 21 56 638 ein Verfahren zur Feststellung von Oberflächenfehlern eines durchlaufenden Ma­ terials bekannt, bei dem ein Abtastlichtstrahl auf die re­ flektierende Oberfläche des durchlaufenden Materials geworfen wird. Die photoelektrische Empfangsvorrichtung wird für dieses Verfahren außerhalb des Winkels der regulären Refle­ xion, also im Dunkelfeld angeordnet, um das Signal-Rauschver­ hältnis für eine bestimmte Form von Oberflächenfehlern, näm­ lich von auf der Oberfläche befindlichen Kratzern oder Splittern zu verbessern, so daß diese von anderen Oberflä­ chenfehlern, nämlich Flecken, einwandfrei unterschieden werden können. Auch hierbei handelt es sich nicht um die Ab­ bildung eines beleuchteten Querschnitts einer durchscheinen­ den Bahn auf eine Lichtempfangsvorrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Fehlersuchgerät der eingangs genann­ ten Art zu schaffen, welche bei betriebssicherer Arbeitswei­ se besonders geeignet ist, bei von Haus aus sehr unregelmäßi­ gen, durchscheinenden Materialbahnen, wie z. B. filzartigen Stoffbahnen, eine einwandfreie Fehleranzeige zu liefern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung arbeitet in erster Linie mit einem optischen Scanner als Lichtabtastvorrichtung, welche ein Spiegelrad, einen Hohlspiegel und Mittel zur Lichtstrahlfokussierung auf­ weist. Der Scanner erzeugt eine ständige Folge von Licht­ strahlen, die vorzugsweise als paralleler Lichtvorhang auf die geradlinig in ihrer Längsrichtung geführte Materialbahn auftreffen und dabei eine bandförmige Lichtzeile bilden.

Dabei wird das nahe dem regulären Reflexionswinkel von der Materialbahn remittierte Licht von zwei in einem definierten Abstand senkrecht zur Lichtstrahlrichtung und zur Lichtzeile angeordneten Lichtzeilen-Empfangsvorrichtungen aufgenommen. Hierdurch werden die walzennahen Bereiche der Materialbahn auf die eine und die walzenfernen Bereiche der Materialbahn auf die andere Lichtzeilen-Empfangsvorrichtung abgebildet. Von einem Zwischenbereich in der Mitte der Materialbahn re­ mittiertes Licht fällt zwischen die beiden Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtungen, so daß dieses Licht keinen Ein­ fluß auf die Messung hat. Entfernt sich die Oberfläche der Materialbahn aufgrund einer Aufwölbung im Bereich des auf­ treffenden Lichtstrahls von der Walze, so verschiebt sich auch das entsprechende, von der Zylinderlinse entworfene Abbild der Lichtzeile auf der zugeordneten Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtung. Die dadurch hervorgerufene Signalän­ derung am Ausgang des zugehörigen photoelektrischen Empfän­ gers ist dann ein Maß für die Aufwölbung der Materialbahn an der betreffenden Stelle.

Liegt an den walzennahen Bereichen der Materialbahn eine Ver­ tiefung vor, so erfolgt eine entsprechende Verschiebung des von der Zylinderlinse entworfenen Abbildes auf die andere Lichtzeilen-Empfangsvorrichtung.

Durch die Differenzmessung der von den beiden Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtungen stammenden elektrischen Signale kann eine besonders empfindliche Anzeige von Dickenänderun­ gen der Materialbahn an vom Abtastlichtstrahl beaufschlagten Stellen erzielt werden.

Eine erste praktische Ausführungsform der Erfindung, die ins­ besondere eine örtliche Differenzierung zwischen über die Quererstreckung der Materialbahn auftretenden einzelnen Feh­ lern gestattet, kennzeichnet sich dadurch, daß die Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtungen aus im Abstand angeordneten Dioden­ zeilen bestehen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Mate­ rialbahn um eine auf ihrem Außenumfang matt-schwarze Walze geführt, um die Remission des einfallenden Abtastlicht­ strahls an der Walzenoberfläche weitgehend auszuschließen, wodurch die Empfindlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.

Eine besonders empfindliche, gleichwohl aber keine Fehlanzei­ gen auslösende praktische Ausführungsform ist so ausgebil­ det, daß der Einfallswinkel zur Oberfläche 10° bis 30° und insbesondere etwa 20° beträgt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines optischen Fehlersuchgerätes,

Fig. 1a eine schematische Ansicht nach Linie Ia-Ia in Fig. 1,

Fig. 1b eine analoge Ansicht wie Fig. 1a einer mit zwei Lichtleitstäben arbeitenden Ausführungsform,

Fig. 1c eine ausschnittsweise Seitenansicht analog Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der Lichtempfangsvorrichtung,

Fig. 1d eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1c,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht schräg von oben auf einen Teil des Fehlersuch­ gerätes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Bahn nach Linie III-III in Fig. 1 zur Veranschaulichung der durch die Beleuch­ tung gebildeten Lichtzeile und der abgebildeten Bereiche 11′, 11′′,

Fig. 4 eine Ansicht analog den Fig. 1a, 1b einer weiteren mit nur einem Lichtleitstab, aber zwei Spiegelrastern arbeitenden Ausführungs­ form,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 4 in richtung der Achse des Lichtleit­ stabes,

Fig. 5a einen Schnitt nach Linie Va-Va in Fig. 5,

Fig. 5b einen Schnitt nach Linie Vb-Vb in Fig. 5,

Fig. 6 einen Ausschnitt aus einer weiteren Aus­ führungsform eines optischen Fehlersuchgerätes, bei dem mit einer Zwischen­ abbildung der Lichtzeile gearbeitet wird, und

Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines optischen Fehlersuchgerätes, wobei von der Ausführungsform nach den Fig. 4, 5 ausgegangen wird.

Nach Fig. 1 erzeugt eine mit einem Laser arbeitende Licht­ abtastvorrichtung 21 einen senkrecht zur Zeichnungsebene parallel zu sich selbst verschobenen Fahrstrahl 12, der auf der Oberfläche 13 einer teilweise um eine rotierende Walze 19 herumgeführten Materialbahn 18 an einer Stelle auf­ trifft, wo sie sicher und gut geführt in deutlich konvex gekrümmter Form auf der Oberfläche der Walze 19 aufliegt. In Richtung der Walzenachse 22, d. h. senkrecht zur Trans­ portrichtung f der Materialbahn 18 führt der Fahrstrahl 12 eine periodische Abtastbewegung aus, so daß gemäß Fig. 2 auf der Materialbahn 18 eine quer zu ihrer Längserstreckung verlaufende Lichtzeile 11 von vorbestimmter Breite erzeugt wird. Der Einfallswinkel a des Fahrstrahls 12 auf die Ober­ fläche der Materialbahn 18 beträgt nach den Fig. 1 und 2 20°. Die Materialbahn 18 ist durchscheinend und lichtstreuend, so daß sie auch außerhalb der normalen Reflexion 23 z. B. zu einer daneben angeordneten Zylinderlinse 16 ein Streu­ lichtbündel 10 schickt.

Unter dem Winkel der normalen Lichtreflexion tritt bei spiegelnd reflektierend angenommenem Material ein re­ flektierter Lichtstrahl 23 aus, der nach Fig. 1 unterhalb von zwei in einem Abstand A angeordneten Lichtzeilen- Empfangsvorrichtungen 14, 14′ hindurchläuft. Die beiden Lichtzeilen-Empfangsvorrichtungen 14, 14′ befinden sich also geringfügig oberhalb des normal reflektierten Licht­ strahls 23. Eine sich senkrecht zur Zeichnungsebene er­ streckende Zylinderlinse 16 bildet die Auftreffstelle des Fahrerstrahls 12 auf der Materialbahn 18 auf die beiden Lichtzeilen-Empfangsvorrichtungen 14, 14′ in der darge­ stellten Weise ab. Die optische Achse oder besser die optische Ebene 9 der Zylinderlinse 16 weist gegenüber der Richtung des spiegelnd reflektierten Strahls 23 einen Winkel Δα von etwa 5° auf, wobei es von Bedeutung ist, daß der Winkel Δα zum Reflexions­ winkel α hinzugezählt wird, die optische Achse 9 also steiler auf der Oberfläche der Materialbahn 18 steht als der normal reflektierend gedachte Strahl 23.

Nach Fig. 1a bestehen die Lichtzeilen-Empfangsvorrich­ tungen 14, 14′ aus zwei im Abstand A parallel zueinander angeordneten Diodenzeilen, die aus einzelnen Photodioden 28 a bis 28 l bzw. 29 a bis 29 l bestehen. Die Längserstreckung der Diodenzeilen verläuft senkrecht zum normal reflektier­ ten Strahl 23 und parallel zur auf der Materialbahn er­ zeugten Lichtzeile 11.

Aufgrund der Anordnung werden die walzen­ nahen Bereiche der Materialbahn 18 im Bereich der Auftreff­ stelle des Fahrstrahls 12 in der gestrichelt angedeuteten Weise auf die Lichtzeilen-Empfangsvorrichtung 14 abgebil­ det, während die walzenförmigen Bereiche der Materialbahn durch die Zylinderlinse 16 auf der unteren Lichtzeilen- Empfangsvorrichtung 14′ abgebildet werden.

Fig. 1b zeigt zwei als Lichtleitstäbe ausgebildete Licht­ zeilen-Empfangsvorrichtungen 14, 14′, welche an der dem Lichteintritt entgegengesetzten Mantelseite Spiegelraster 17 aufweisen, die das auf sie konzentrierte Licht unter Winkeln der Totalreflexion in den Lichtleitstab 15 re­ flektieren, so daß es zu an einer Stirnseite vorgesehenen Photoempfängern 28, 29 gelangen kann. Die entgegengesetzte Stirnseite der Lichtleitstäbe 15 ist in der in Fig. 1b angedeuteten Weise verspiegelt.

Sollte der Abstand A so klein sein, daß die beiden Licht­ leitstäbe 15 nicht eng genug angeordnet werden können, so empfiehlt es sich, gemäß Fig. 1c einen streifenförmigen Dachkantspiegel 8 zu verwenden, der auf der optischen Achse 9 der Zylinderlinse 16 angeordnet ist und auf dem die Oberfläche der Materialbahn 18 abgebildet wird. Das um 90° reflektierte Licht wird über weitere Zylinderlinsen 7 auf zwei Lichtleitstäbe 15 konzentriert, die so wie in Fig. 1b dargestellt ausgebildet sind.

Nach Fig. 1d kann statt des streifenförmigen Dachkant­ spiegels 8 auch ein unter 45° zur optischen Achse 9 an­ geordneter, sich senkrecht zur Zeichnungsebene erstrecken­ der Streifenspiegel 6 verwendet werden, auf welchem ledig­ lich die walzennahen Bereiche der Materialbahn 18 abgebil­ det werden. Das unter 90° reflektierte Licht wird wieder über eine Zylinderlinse 7 auf das Spiegelraster 17 eines darüber angeordneten Lichtleitstabes 15 konzentriert.

Die walzenfernen Bereiche der Materialbahn 18 werden unter­ halb des Streifenspiegels 6 abgebildet, und das von diesem Bild ausgehende Licht wird durch eine Zylinderlinse 7 und einen Lichtleitstab 15 auf ein an ihm angeordnetes Spiegel­ raster 17 konzentriert. Die Zylinderlinse 7 und der Licht­ leitstab 15 sind etwas unterhalb der optischen Achse 9 angeordnet.

In den Fig. 2 und 3 ist gezeigt, wie sich die Lichtleitzeile 11 beim Vorliegen eines erhabenen Fehlers 24 auf der Ober­ fläche 13 der Materialbahn verformt. Da dieser erhabene Fehler 24 vor dem Erreichen des Zenits der Bewegung um die Walze 19 herum beleuchtet wird, wird das in diesem Bereich auftreffende Licht schon früher und schließlich von einer walzenferneren Stelle reflektiert als das an den fehler­ freien Stellen der Materialbahnoberfläche gestreute Licht. Das Lichtbündel 23′ wird also durch den Fehler 24 zu­ nehmend auf der unteren Lichtzeilen-Empfangs­ vorrichtung 14′ konzentriert. Umgekehrt würde eine Ver­ tiefung in der Bahnoberfläche zu einer Versetzung des reflektieren Lichtstrahls nach oben führen, so daß das Licht nunmehr von der Lichtzeilen- bzw. -streifen-Empfangs­ vorrichtung 14′ herunterfällt.

Ist eine Aufwölbung 24 der Bahn mit einer entsprechenden Vertiefung im walzennahen Bereich der Bahn verbunden, wie das in Fig. 3 angedeutet ist, so wird auch das von den walzennahen Bereichen der Bahn remittierte Lichtbündel 23′′ zu­ nehmend auf die obere Lichtzeilen-Empfangsvorrichtung 14 konzentriert.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, bildet also die Zylinderlinse 16 zwei streifenförmige Bereiche 11′, 11′′ auf die Lichtzeilen- Empfangsvorrichtungen 14, 14′ ab, die einen Abstand B auf­ weisen und gerade so breit sind, daß sie jeweils einen Teil der Lichtzeile 11 erfassen.

Wesentlich für diese Wirkung ist, daß der Lichtstrahl 12 unter einem relativ spitzen Winkel von etwa 20° oder gering­ fügig darunter auf die Oberfläche auftrifft, damit die Aus­ bauchung der Lichtzeile 11 durch eine Fehlerstelle 24 möglichst ausgeprägt ist. In vorteilhafter Weise trägt zur Erzeugung einer ausgeprägten Ausbeulung der Lichtzeile 11 an einer Fehlerstelle 24 auch die Führung der Materialbahn 18 über die gekrümmte Umfangsfläche der Walze 19 bei.

In Fig. 1 ist auch unter einem Winkel von 60° zum Einfalls­ lichtstrahl 12 eine weitere Lichtzeilen-Empfangsvorrich­ tung 14′′ angeordnet, welche unter dem betreffenden Winkel von der Materialbahn rückgestreutes Licht empfangen und messen kann, um auf diese Weise eine zusätzliche Aussage über die lichtstreuenden Eigenschaften der Materialbahn zu erhalten.

In Fig. 3 ist veranschaulicht, welche Abbildungseigen­ schaften das Fehlersuchgerät bezüglich der Lichtzeile 11 aufweisen soll. Dargestellt ist in Fig. 3 die der Materialbahndicke entsprechende, vergleichsweise breit ausgebildete Lichtzeile 11 mit einer Ausbeulung 24′ an der Stelle eines erhabenen Fehlers 24 (Fig. 2). Auf die Lichtstreifen-Empfangsvor­ richtungen 14, 14′ abgebildet werden zwei streifenförmige Bereiche 11′, 11′′, welche einen Abstand B aufweisen und relativ zur Lichtzeile 11 in entgegengesetzten Richtungen parallel verschoben sind. Die Breite jedes streifenförmigen Bereiches 11′, 11′′ ist im wesentlichen gleich der Breite der Lichtzeile 11, während die seitliche Versetzung derart ist, daß sich jeder der streifenförmigen Bereiche 11′, 11′′ noch deutlich mit der Lichtzeile 11 überlappt. Die Bereiche 11′, 11′′ sind walzennah (11′′) bzw. walzenfern (11′) und so breit, daß sich die durch Materialfehler be­ dingten Dickenänderungen in diesen Bereichen abspielen. Die Bereiche 11′, 11′′ können vom Fahrstrahl 12 voll ausge­ leuchtet sein. Die Breite der Lichtzeile 11 entspricht der Materialbahndicke.

Der streifenförmige Bereich 11′ wird von der Lichtstreifen-Empfangsvorrichtung 14′, der streifenför­ mige Bereich 11′′ von der Lichtstreifen-Empfangsvorrichtung 14 empfangen. Die den beiden Lichtstreifen-Empfangsvorrich­ tungen 14, 14′ zugeordneten Photoempfänger 28, 29 sind nach Fig. 7 an einen Differenzverstärker 30 angeschlossen, welcher eine Auswerteelektronik 31 speist.

Normalerweise sind die beiden streifenförmigen Bereiche 11′, 11′′ derart gegenüber der Lichtzeile 11 in entgegen­ gesetzten Richtungen verschoben, daß die beiden von den Photoempfängern 28, 29 erzeugten elektrischen Signale am Eingang des Differenzverstärkers 30 gleich sind, so daß am Ausgang des Differenzverstärkers 30 das Signal Null entsteht.

Tritt jedoch beispielsweise eine Aufwölbung 24′, wie sie in Fig. 3 angedeutet ist, auf, so erhält der Photoempfänger 28 von der betreffenden Stelle mehr Licht als der Photo­ empfänger 29, und es kommt am Eingang des Differenzver­ stärkers 30 zu einem Ungleichgewicht, welches ein Fehler­ signal am Ausgang des Differenzverstärkers 30 zur Folge hat, das in der Auswerteelektronik 31 verwertet werden kann.

Wird nach Fig. 1a eine Diodenzeile verwendet, so könnte jedes Photodiodenpaar 28 a, 29 a; 28 b, 29 b usw. jeweils an einen eigenen Differenzverstärker angeschlossen sein, so daß über die Breite der Bahn eine individuelle Fehleraus­ wertung möglich ist.

Im allgemeinen genügt es jedoch, wenn lediglich angezeigt wird, daß sich irgendwo über die Breite der Bahn an einer bestimmten Stelle der Längserstreckung ein Fehler befindet. In diesem Fall werden als Lichtstreifen-Empfangsvorrich­ tungen 14, 14′ zwei im Abstand A parallel zueinander ange­ ordnete Lichtleitstäbe 15 verwendet, welche nach Fig. 1b an der dem Lichteinfall diametral gegenüberliegenden Seite mit einem Spiegelraster 17 versehen sind, welches eintretendes Licht unter Winkeln der Totalreflexion zu den an den Stirnseiten befestigten Photoempfängern 28 bzw. 29 leitet. An der entgegengesetzten Stirnseite können die Lichtleitstäbe 15 verspiegelt sein. Die Abbildungsver­ hältnisse sind in diesem Fall so, daß das von den strei­ fenförmigen Bereichen 11′, 11′′ stammende Licht auf den Spiegelrastern 17 der beiden Lichtleitstäbe 15 konzentriert wird. Weitere Abbildungsmöglichkeiten zeigen die oben beschriebenen Fig. 1c und 1d.

Nach den Fig. 4, 5, 5a und 5b können auch zwei Spiegel­ raster 17 in einem Abstand A an der dem Lichteinfall im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Seite eines einzigen Lichtleitstabes 15 vorgesehen sein. In Fig. 5 sind schematisch die Lichtzeile 11 und die streifenför­ migen Bereiche 11′, 11′′ angedeutet, welches über eine Zylinderlinse 16 und einen kreiszylindrisch ausgebildeten Lichtleitstab 15 auf die beiden streifenförmigen Spiegel­ raster 17 bzw. 17′ abgebildet werden.

Nach Fig. 5a wird das auf das untere Spiegelraster 17 auftreffende Licht durch eine geeignete Neigung der beaufschlagten Spiegelflächen des Spiegelrasters 17 in Richtung zum an einer Stirnseite vorgesehenen Photo­ empfänger 28 gelenkt. In Fig. 5a trifft der reflektierte Lichtstrahl direkt auf den Photoempfänger 28. Befindet sich jedoch der Fahrstrahl gerade am anderen Ende der Materialbahn, so gelangt das reflektierte Licht eventuell erst nach ein- oder mehrfacher Totalreflexion zum Photoempfänger 28.

Das auf das Spiegelraster 17′ auftreffende Licht wird auf­ grund einer entgegengesetzt gerichteten Sägezahnanordnung des Spiegelrasters 17′ gemäß Fig. 5b in entgegengesetzter Richtung auf den Photoempfänger 29 abgelenkt. Auf diese Weise ist es möglich, daß mit einem einzigen Lichtleitstab 15 zwei von unterschiedlichen Stellen auf der Materialbahn kommende Lichtstrahle zu unterschied­ lichen Photoempfängern 28 bzw. 29 gelenkt werden.

Fig. 6 zeigt eine ähnliche Ausführungsform, bei der je­ doch durch die Zylinderlinse 16 an der Stelle einer quer zur optischen Achse 27 verschieblichen Blende 26 zunächst eine Zwischenabbildung der Lichtzeile 11 erfolgt. Die Blende 26 deckt das Zwischenbild bis auf die für die Auswertung heranzuziehenden Randzonen und ab, so daß nur diese Randzonen auf den Spiegelrastern 17 bzw. 17′ des Lichtleitstabes 15 abgebildet werden. Die Randzonen bzw. sind Zwischenbilder der strei­ fenförmigen Bereiche 11′ bzw. 11′′ auf der Materialbahn.

Durch Verschiebung der Blende 26 senkrecht zur optischen Achse 25 kann eine Justierung des Nullpunktes des Aus­ gangs des Differenzverstärkers 30 erfolgen, während durch geeignete Wahl der Breite der Blende 26 auf die Breite der abgebildeten streifenförmigen Bereiche 11′, 11′′ Einfluß genommen werden kann.

Der Abstand A der Lichtstreifen- Empfangsvorrichtungen 14, 14′ ist derart gewählt, daß die von der normalen Struktur des überwachten Materials aus­ gehenden Lichtablenkungen bzw. Lichtverschiebungen noch nicht das Gleichgewicht am Differenzverstärker 30 verändern, sondern erst solche Erhöhungen oder Vertiefungen auf der Materialbahn, wie sie für eine Fehlstelle charakte­ ristisch sind. Es wird also ermöglicht, eine Fehlerschwelle zu berücksichtigen, welche ein zu empfind­ liches Ansprechen auf Oberflächenveränderungen verhindert. Besonders vorteilhaft ist es dabei, daß die Fehlerschwelle durch geeignete Wahl der Anordnung der Lichtstreifen- Empfangsvorrichtungen 14, 14′ oder auch der Zwischen­ blende 26 beeinflußt werden kann.

In Fig. 7 ist die Auswerteschaltung am Beispiel eines Lichtleitstabes 15 wiedergegeben, wie er anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben wurde.

Claims (19)

1. Optisches Fehlersuchgerät für einen Fehler in einer durchscheinenden Materialbahn, insbesondere aus Vlies-Ma­ terial, mit einer Lichtabtastvorrichtung zur Erzeugung einer bandförmigen Lichtzeile auf einer in ihrer Längs­ richtung kontinuierlich bewegten und über eine Walze konvex geführten Materialbahn, wobei die Lichtzeile sich quer zur Längsrichtung im Scheitel der Krümmung der Mate­ rialbahn erstreckt und wobei das die Lichtzeile erzeugen­ de Licht flach auf die Materialbahn auftrifft, mit minde­ stens einer aus photoelektrischen Empfängern zum Empfang des von der Materialbahn remittierten Lichtbündels beste­ henden Lichtempfangsvorrichtung, die außerhalb des Win­ kels der regulären Reflexion unter einem steileren Winkel angeordnet ist, und mit einer Auswerteelektronik, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ empfangsvorrichtung durch zwei jeweils wenigstens einen photoelektrischen Empfänger (28, 29) aufweisende Licht­ zeilen-Empfangsvorrichtungen (14, 14′) gebildet ist, die parallel zur Lichtzeile (11) in einem Abstand (A) vonein­ ander derart angeordnet sind, daß die eine Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtung (14) einen walzennahen streifen­ förmigen Bereich (11′′) und die andere Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtung (14′) einen walzenfernen strei­ fenförmigen Bereich (11′) der Materialbahn (18) erfaßt, wobei die beiden streifenförmigen Bereiche (11′, 11′′) re­ lativ zur bandförmigen Lichtzeile (11) senkrecht zu deren Längserstreckung um ein vorbestimmtes Stück (B) in entgegengesetzte Richtungen parallel versetzt sind.

2. Fehlersuchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den photoelek­ trischen Empfängern (28, 29) der beiden Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtungen (14, 14′) stammenden elektri­ schen Signale über einen Differenzverstärker (30) an die Auswerteelektronik (31) angeschlossen sind.

3. Fehlersuchgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtzeile (11) so breit ausgebildet ist, daß sie die durchscheinende Mate­ rialbahn (18) bis zu den höchsten vorkommenden Aufwölbun­ gen (24) erfaßt.

4. Fehlersuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem re­ mittierten Lichtbündel (10) parallel zur Lichtzeile (11) eine Zylinderlinse (16) oder ein Zylinderspiegel ange­ ordnet ist, die bzw. der die beiden streifenförmigen Be­ reiche (11′, 11′′) auf jeweils eine der beiden Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtungen (14, 14′) abbildet.

5. Fehlersuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die streifen­ förmigen Bereiche (11′, 11′′) in entgegengesetzten Rich­ tungen nur so weit gegenüber der ungestörten Lichtzeile (11) versetzt sind, daß sie sich mit dieser noch deut­ lich überlappen.

6. Fehlersuchgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Bereiche (11′, 11′′) sich mit der Lichtzeile (11) zur Hälfte überlappen.

7. Fehlersuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtungen (14, 14′) aus im Abstand (A) an­ geordneten Diodenzeilen (28 a bis 28 l; 29 a bis 29 l) be­ stehen.

8. Fehlersuchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtungen (14, 14′) aus jeweils einem Lichtleitstab (15) mit einem streifenförmigen Spiegelra­ ster (17) an der dem Lichteinfall diametral gegenüberlie­ genden Mantelseite bestehen, wobei wenigstens an einer Stirnseite jedes Lichtleitstabes (15) ein photoelektri­ scher Empfänger (28, 29) angeordnet ist.

9. Fehlersuchgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlinse (16) die beiden streifenförmigen Bereiche (11′, 11′′) auf die beiden Flächen eines sich parallel zur Lichtzeile (11) erstreckenden dachförmigen Streifenspiegels (8) ab­ bildet, wobei unter 90° zur optischen Achse (9) der Zy­ linderlinse (16) weitere Zylinderlinsen (7) angeordnet sind, die die Bilder der streifenförmigen Bereiche (11′, 11′′) auf dem Dachkantspiegel (8) auf die Spiegelraster (17) von dahinter angeordneten Lichtleitstäben (15) kon­ zentrieren.

10. Fehlersuchgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite der optischen Achse (9) der Zylinderlinse (16) ein Auslenk­ spiegel (6) vorgesehen ist, auf den der eine streifenför­ mige Bereich (11′′) abgebildet ist, wobei dessen Licht über eine unter 90° zur optischen Achse (9) angeordnete Zylinderlinse (7) auf den einen Lichtleitstab (15) und das an diesem angeordnete Lichtraster (17) konzentriert ist, und daß der zweite streifenförmige Bereich (11′) neben dem Auslenkspiegel (6) abgebildet ist und über eine weitere Zylinderlinse (7) und einen kreisrunden Lichtleitstab (15) auf dessen Spiegelraster (17) konzen­ triert ist.

11. Fehlersuchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lichtzei­ len-Empfangsvorrichtungen (14, 14′) durch zwei im Ab­ stand (A) angeordnete streifenförmige Spiegelraster (17, 17′) eines einheitlichen Lichtleitstabes (15) gebildet sind, die auf der dem Lichteinfall diametral gegenüber­ liegenden Mantelseite des Lichtleitstabes (15) vorgese­ hen sind, wobei das eine Spiegelraster das einfallende Licht in Richtung zum an der einen Stirnseite vorgesehe­ nen photoelektrischen Empfänger (28) unter Winkeln der Totalreflexion und das zweite Spiegelraster (17′) das einfallende Licht in entgegengesetzter Richtung zum ande­ ren photoelektrischen Empfänger (29) unter Winkeln der Totalreflexion reflektiert.

12. Fehlersuchgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlinse (16) zusammen mit dem im Querschnitt kreisrunden Licht­ leitstab (15) die streifenförmigen Bereiche (11′, 11′′) auf jeweils eines der beiden Spiegelraster (17, 17′) ab­ bildet.

13. Fehlersuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die streifen­ förmigen Bereiche (11′, 11′′) so breit sind, daß beim Auf­ treten von Fehlern in der Materialbahn die sich dann ver­ formende Lichtzeile (11) noch auf einen der beiden strei­ fenförmigen Bereiche (11′, 11′′) auftrifft.

14. Fehlersuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (19) auf ihrem Außenumfang mattschwarz ausgebildet ist.

15. Fehlersuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfalls­ winkel ( α ) zur Oberfläche 15° bis 30° und insbesondere etwa 20° beträgt.

16. Fehlersuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse (9) der das remittierte Lichtbündel (10) aufnehmen­ den Zylinderlinse (16) unter einem Winkel von 3° bis 7°, insbesondere 4° bis 6° und vorzugsweise 5° zur Richtung der regulären Reflexion angeordnet ist.

17. Fehlersuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Lichtzeilen-Empfangsvorrichtung (14′′) in Rückwärts­ streuung, vorzugsweise im Winkelabstand von 50° bis 70°, insbesondere 60° zum eingestrahlten Licht angeordnet ist.

18. Fehlersuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildung der gegenüber der Lichtzeile (11) seitlich versetzten streifenförmigen Bereiche (11′, 11′′) durch eine streifen­ förmige Blende (26) verwirklicht ist, die am Ort eines durch die Zylinderlinse (16) erzeugten Zwischenbildes so angeordnet ist, daß lediglich die streifenförmigen Berei­ che (11′, 11′′) durch die Lichtzeilen-Empfangsvorrichtun­ gen (14, 14′) empfangen werden.

19. Fehlersuchgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmige Blende (26) zur Anpassung an die Materialart und Empfind­ lichkeit des Systems senkrecht zur Lichtzeile (11) und zur optischen Achse (9) verstellbar und/oder in ihrer Breite veränderbar ist.