DE3601443A1

DE3601443A1 - Device for guiding and optically scanning flat objects

Info

Publication number: DE3601443A1
Application number: DE19863601443
Authority: DE
Inventors: Gebhard Birkle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-01-20
Filing date: 1986-01-20
Publication date: 1987-07-23

Abstract

The invention relates to a device for guiding and optically scanning a flat object, in particular for detecting surface defects, inside an optical scanning device. On the receiver and/or transmitter side, the device has at least one light-transmitting lens whose extent corresponds to the object width to be scanned and which forms, in conjunction with being spaced from the object, a guide element for the latter with the surface facing the object as sliding surface. <IMAGE>

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Führen und optischen Abtasten eines flächigen Objektes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a device for guiding and optical Scanning a flat object according to the preamble of claim 1.

Um Objekte optisch zu erkennen oder zu messen, sind mechanische Lichtablenker mit Winkelablenkung und lineare Lichtablenker bekannt. Dabei ist eine Lichtablenkung zwingend erforderlich, wenn in der x-y-Ebene eine Wirkung oder eine Veränderung vorgenommen werden soll. Zum Stand der Technologie der Ablenksysteme für Licht sei auf die Veröffentlichungen von Klaus Tradowsky: Stand der Technologie der Ablenksysteme für Licht, Berlin November 1980 und: Möglichkeiten zukünftiger Entwicklungen von Lichtablenksystemen in Industrie und Forschung, Berlin Juni 1981, VDI-Technologie-Zentrum Physikalische Technologien, 4000 Düsseldorf, verwiesen.Mechanical light deflectors with angular deflection and linear light deflectors are known for optically recognizing or measuring objects. A light deflection is mandatory if an effect or a change is to be made in the xy plane. For the status of the technology of the deflection systems for light, see the publications by Klaus Tradowsky: Status of the technology of the deflection systems for light, Berlin November 1980 and: Possibilities for future developments of light deflection systems in industry and research, Berlin June 1981, VDI Technology Center Physical Technologies , 4000 Dusseldorf.

In der Technik der rotierenden Spiegelsysteme mit elektromotorischem Antrieb sind Polygonspiegel bekannt, die eine höhere Ablenkgeschwindigkeit und einen größeren Ablenkwinkel bei guter optischer Qualität und hohen Lichtleistungen erlauben gegenüber anderen Ablenksystemen. In einer bekannten Ausführung eines derartigen Laser-Scanners zum Lesen und Erkennen von Fehlern auf Oberflächen von Bahn- und Platten-Materialien, wie Folien, Textilien, Papieren, Gläsern oder Filmen, besteht der Scanner aus einer Laser-Lichtquelle, die einen feingebündelten Lichtstrahl erzeugt, der mit hoher Laufgeschwindigkeit die Bahnoberfläche des zu prüfenden Materials zeilenweise abtastet. Der Lichtstrahl gelangt über eine Aufweitungs- bzw. Spaltoptik auf ein Objektiv und wird dort auf ein schnell laufendes, mehrflächiges Spiegelrad projiziert. Durch die Drehung des Spiegelrades wird der Lichtstrahl bewegt und auf einen Planspiegel geworfen. Dieser lenkt den wandernden Lichtstrahl in einen Hohlspiegel um. Alle in den Hohlspiegel eintretenden Lichtstrahlen verlassen diesen achsparallel und werden durch eine Zylinderlinse auf die Materialbahn focusiert. Als Lichtempfänger für Reflektion und Transmission wird ein Lichtleitstab benützt, der aus lichtleitendem Material besteht. Das Licht tritt aus dem Lichtleitstab an einer Stirnfläche aus und wird auf einem lichtelektrischen Wandler geleitet. Ebenso ist es bekannt, bei dieser optischen Materialabtastung das Autokollimationsprinzip anzuwenden, bei dem der von der Materialbahn reflektierte Lichtstrahl über dieselben optischen Systeme auf den im Scanner integrierten lichtelektrischen Wandler oder Empfänger rückgeleitet wird. In the technique of rotating mirror systems with electromotive Polygon mirrors are known to drive a higher one Deflection speed and a larger deflection angle with good optical quality and high light output allow compared to others Deflection systems. In a known embodiment of such Laser scanners for reading and recognizing defects on surfaces of Web and plate materials, such as foils, textiles, papers, glasses or filming, the scanner consists of a laser light source which is a finely bundled beam of light generated with high running speed scans the web surface of the material to be tested line by line. The The light beam enters through an expansion or slit lens Objective and is there on a fast-running, multi-surface mirror wheel projected. The light beam is moved by the rotation of the mirror wheel and thrown on a plane mirror. This guides the wanderer Beam of light into a concave mirror. All entering the concave mirror Beams of light leave this axis parallel and are through a Cylinder lens focused on the material web. As a light receiver for A light guide rod is used for reflection and transmission light-conducting material. The light emerges from the light guide rod one end face and is on a photoelectric converter headed. It is also known that with this optical material scanning Apply the autocollimation principle, in which the material web reflected light beam over the same optical systems on the im Scanner integrated photoelectric converter or receiver is returned.

Derartigen rotierenden Spiegelsystemen haften die Nachteile an, daß die Herstellung der Spiegel selbst ein außerordentlich aufwendiges Verfahren der Metallbearbeitung benötigt, um die nötige Genauigkeit und Güte der Oberfläche zu erreichen. Die entsprechenden Antriebsmotoren zusammen mit den Spiegeln haben in nahezu allen Fällen den Nachteil, daß sie durch geringste Unwucht in den Lagern stark abgenutzt werden und damit die Geradlinigkeit der Ablenkung und die Gleichmäßigkeit der Bewegung erheblich gestört wird. Darüber hinaus sind mittels der Drehspiegel keine höhere Geschwindigkeiten als ca. 100 U/s zu erreichen, da bei höheren Geschwindigkeiten des Spiegelrades schon Verformungen der Spiegelflächen auftreten. Denn die Spiegelflächen müssen während der Rotation ungefähr im Bereich von 1/10tel der Wellenlänge eben gehalten werden. Die Ebenheitsforderung der Spiegelfläche begrenzt die Rotation bzw. erfordert eine mechanische Korrektur am Spiegel oder eine optische Nachkorrektur der sich durch die Fliehkraft wölbenden Glasfläche. Daneben sind die Auswuchtung von Antrieb und Spiegel höchst problematisch, um auch geringste Taumelbewegungen zu vermeiden. Hinzu kommt, daß derartige Systeme aufgrund der notwendigen großen Spiegeldimensionsehr teuer sind, weshalb eine breite Anwendung derartiger Abtastsysteme nicht gegeben ist.Such rotating mirror systems have the disadvantages that the Production of the mirror itself is an extremely complex process The metalworking needed to have the necessary accuracy and quality To reach surface. The corresponding drive motors together with the mirrors have the disadvantage in almost all cases that they by the slightest imbalance in the bearings are severely worn and thus the Straightness of distraction and smooth movement is significantly disturbed. In addition, there are none by means of the rotating mirror to achieve higher speeds than approx. 100 U / s, because at higher Mirror wheel speeds already deformed the Mirror surfaces occur. Because the mirror surfaces must during the Rotation kept approximately flat in the range of 1 / 10th of the wavelength will. The flatness requirement of the mirror surface limits the rotation or requires a mechanical correction on the mirror or an optical one Correction of the glass surface that bulges due to the centrifugal force. Besides are the balancing of drive and mirror highly problematic to to avoid even the slightest wobble. In addition, that such systems because of the large mirror dimensions required are expensive, which is why a wide application of such scanning systems is not given is.

Mit den bekannten linearen Antrieben eines Spiegels lassen sich nur mit großem Aufwand x-y-Antriebe erzeugen, wobei die Lichtablenkung ebenfalls begrenzt ist. Erschwerend tritt hinzu, daß die Geschwindigkeit der Ablenkung bedeutend kleiner als bei rotierenden Systemen ist.With the known linear drives of a mirror, xy drives can only be produced with great effort, the light deflection likewise being limited. To make matters worse, the speed of the deflection is significantly lower than in rotating systems.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit der ein derartiges flächiges Objekt geführt und abstandsgehaltert werden kann und bei dem darüberhinaus bei einem derartigen Objekt Oberflächenfehler, beispielsweise Material- oder Farbfehler, bei erhöhter Abtastfrequenz und hoher Genauigkeit und Auflösung optisch erkannt werden können; daneben soll die Vorrichtung für große Abtastflächen, insbesondere lange Abtastbreiten, geeignet sein; ebenso soll die Vorrichtung in ihrer mechanischen Ausführung wesentlich vereinfacht und dadurch preisgünstiger sein.The invention is therefore based on the object of a device to create the genus of claim 1 with which such flat object can be guided and kept at a distance and where moreover, with such an object surface defects, for example material or color defects, with increased sampling frequency and high accuracy and resolution can be optically recognized; Besides should the device for large scanning areas, especially long Scan widths, be suitable; the device should also be in its mechanical design significantly simplified and thereby be cheaper.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. According to the invention, this object is achieved in the features of Claim 1. Further embodiments of the invention are in the Subclaims marked.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt den hervorstechenden Vorteil, daß mit ihr flächige Objekte, auch großdimensionierte, abgetastet werden können, wobei die Linse erfindungsgemäß gleichzeitig Führungselement und Abstandshalterung in einem darstellt. Dadurch ist für das Objekt zur Linse immer ein konstanter Abstand gewährleistet. Darüberhinaus ist durch das Hinweggleiten des Objektes, beispielsweise einer Stoffbahn, über die Führungslinse gewährleistet, daß diese ständig gereinigt wird, wodurch sich auf der Oberfläche der Linse keine Materialteilchen ablagern können, was zur Verfälschung des virtuellen Bildes des Objekts innerhalb der Auswerteeinrichtung führen könnte. Eine derartige, erfindungsgemäße Führungslinse kann allgemein sowohl sender- als auch empfängerseitig einfach oder mehrfach eingesetzt sein.The device according to the invention has the salient advantage that flat objects, even large ones, are scanned with it can, the lens according to the invention at the same time guide element and spacer in one. This is for the object Lens always ensures a constant distance. Beyond that by sliding the object, for example a fabric, via the guide lens ensures that it is constantly cleaned, whereby no material particles are deposited on the surface of the lens can what can distort the virtual image of the object within could lead to the evaluation device. Such an inventive Guide lens can generally both on the transmitter and receiver side be used one or more times.

Desweiteren besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Verwendung innerhalb einer optischen Abtasteinrichtung gemäß dem Unteranspruch 4 den hervorstechenden Vorteil, daß damit große Abtastflächen mittels eines Lichtstrahls abgetastet werden können, wobei die Dimensionierung der abzutastenden Fläche gegenüber den abgetasteten Flächen bekannter Systeme erheblich größer sein kann. Insbesondere besitzt dabei die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß hinsichtlich der abgetasteten Oberflächenfehler des Objektes zwischen direkten Oberflächenfehler, zum Beispiel Webfehlern, und zwischen Farbfehlern, zum Beispiel Moir´efehlern, unterschieden werden kann, was bis heute bei Systemen des Standes der Technik nicht möglich ist. Die hohe Genauigkeit der Abtastung und somit die hohe Fehlerauflösung wird insbesondere dadurch erreicht, daß die Linse gleichzeitig Führungselemente für das Objekt ist und dadurch immer ein konstanter Abstand gewährleistet ist. Desweiteren ist in vorteilhafter Weise auch eine Mustererkennung bei gemusterten Objekten möglich, so daß Fehler im weitesten Sinne oder Änderungen oder Abweichungen von Mustern erkannt werden können.Furthermore, the device according to the invention has in use within an optical scanning device according to subclaim 4 the salient advantage that large scanning areas of a light beam can be scanned, the dimensioning the area to be scanned compared to the scanned areas Systems can be significantly larger. In particular, the Device according to the invention has the advantage that in terms of scanned surface defects of the object between direct Surface defects, for example weaving defects, and between color defects, For example, moiré errors, a distinction can be made, which is still the case today Prior art systems are not possible. The high accuracy the scanning and thus the high error resolution is particularly thereby achieved that the lens guide elements for the Is an object and thus a constant distance is always guaranteed. Furthermore, pattern recognition is also advantageous patterned objects possible, so that errors in the broadest sense or Changes or deviations from patterns can be detected.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Abstände zwischen der Lichtquelle und dem Empfänger und dem Objekt bzw. zwischen dem Empfänger und dem Objekt sehr klein sein können, so daß eine hohe Intensität bei großer Auflösung erreicht wird. Desweiteren besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß diese relativ klein ausgeführt sein kann und insbesondere die Verwendung der großen, teuren Hohlspiegel des Standes der Technik vermeidet. Deshalb kann die erfindungsgemäße Vorrichtung um ein Vielfaches billiger bei erhöhter Leistung als bekannte Systeme sein, weshalb die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abtastung und Erkennung von Material-Oberflächen breit eingesetzt werden kann. Another advantage is that the distances between the Light source and the receiver and the object or between the Receiver and the object can be very small, so high Intensity is achieved at high resolution. Furthermore, the The device according to the invention has the advantage that it is relatively small can be carried out and in particular the use of large, expensive Avoid concave mirror of the prior art. Therefore, the Device according to the invention many times cheaper with increased Performance as known systems, which is why the invention Device for scanning and recognizing material surfaces wide can be used.

Insbesondere ist der Vorteil hervorzuheben, daß die Vorrichtung sender- und empfängerseitig nahe der abzutastenden Oberfläche angeordnet sein kann, wobei die optische-elektronische Auswerteschaltung von der erfindungsgemäßen Vorrichtung räumlich getrennt sein kann.In particular, the advantage that the device can transmit and be arranged on the receiver side near the surface to be scanned can, the optical-electronic evaluation circuit from the device according to the invention can be spatially separated.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in Anwendung des Autokollimationsprinzips arbeiten; bei Verwendung von Lichtleitfasern kann es jedoch vorteilhaft sein, jeder Lichtleitfaser für den einfallenden Lichtstrahl eine oder mehrere Lichtleitfasern für den reflektierten oder sonstwie rückgeleiteten Lichtstrahl zuzuordnen. Insbesondere ist vorteilhaft, daß die Vorrichtung im Aufbau empfänger- und senderseitig gleich ausgeführt sein können, so daß der Empfängerteil mit dem Senderteil und umgekehrt austauschbar sind. Erfindungsgemäß kann als Lichtempfänger oder Lichtsender bezüglich der Linse oder Linsen, sowohl für Reflektion als auch für Transmision, ein Lichtleitfaserbündel eingesetzt werden, das das eintretende Licht zu einer lichtelektrischen Auswerteeinrichtung leitet bzw. das von der Lichtquelle herrührende Licht auf die Senderlinse wirft. Die Ablenkung des Lichtstrahls kann in diesem Fall sowohl mittels Ausblendung, als auch mittels der Vorrichtung der Patentanmeldung P 36 01 442, Bezeichnung "Vorrichtung zum optischen Abtasten von Objekten" desselben Anmelders vom heutigen Tage bewerkstelligt werden.The device according to the invention can be used in the Autocollimation principle work; when using optical fibers however, it may be advantageous to use any optical fiber for the incident Light beam one or more optical fibers for the reflected or otherwise assigned to the returned light beam. In particular is advantageous that the device under construction on the receiver and transmitter side can be executed the same, so that the receiver part with the Transmitter part and vice versa are interchangeable. According to the invention can as Light receiver or light transmitter with respect to the lens or lenses, both for reflection as well as for transmission, an optical fiber bundle be used, the incoming light to a photoelectric Evaluation device guides or the light originating from the light source throws on the transmitter lens. The deflection of the light beam can be done in this Case both by means of blanking, as well as by means of the device Patent application P 36 01 442, designation "Device for optical Scanning objects from the same applicant from today be accomplished.

Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigen:Examples of the invention are shown in the drawing and subsequently described. Show:

Fig. 1 eine Darstellung einer Vorrichtung, bestehend aus einem Senderteil und einem Empfängerteil, zwischen denen das abzutastende Objekt geführt ist, wobei das Senderteil im Schnitt dargestellt ist Fig. 1 shows a device consisting of a transmitter part and a receiver part, between which the object to be scanned is guided, the transmitter part being shown in section

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Empfängerteil bei entfernter Rückwand Fig. 2 is a plan view of the receiver part with the rear wall removed

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Vorrichtung zur vertikalen Abtastung eines Objekts Fig. 3 is a perspective view of another device for vertical scanning of an object

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Vorrichtung zur horizontalen Abtastung der Oberfläche des Objekts und Fig. 4 is a perspective view of another device for horizontal scanning of the surface of the object and

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Linse, in deren Hohlraum benachbart der inneren Begrenzungsfläche der Linse die Enden von Lichtleitfasern angeordnet sind, die zu einem Lichtleitfaserbündel zusammengefaßt sind. Fig. 5 is a perspective view of a section of a lens, in the cavity of which the ends of optical fibers are arranged adjacent to the inner boundary surface of the lens, which are combined to form an optical fiber bundle.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, ebenso ist in sämtlichen Figuren der Einfachheit halber die Lichtquelle und die opto-elektronische Auswerteschaltung nicht dargestellt.In the figures, the same parts have the same reference numbers is also marked in all figures for the sake of simplicity the light source and the opto-electronic evaluation circuit are not shown.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum optischen Abtasten eines flächigen Objekts, insbesondere zur Fehlererkennung von Oberflächenfehlern desselben, wobei die Vorrichtung prinzipiell ein Senderteil 1 und ein Empfängerteil 2 aufweist. Sender- wie Empfängerteil 1, 2 bestehen dabei aus einem Gehäuse 4, 9. Das Gehäuse 4 des Senderteils 1 weist eine Linse 5 auf, wobei der Begriff "Linse" allgemein auch für ein Linsensystem oder ein optisches System steht. In das Gehäuse 4 führt von außerhalb eine elektrische Zuführungsleitung 6, die, was später erklärt wird, auch ein Lichtleitfaserbündel sein kann. Fig. 1 shows an example of a device for the optical scanning is a planar object, in particular for error detection of surface defects of the same, wherein the apparatus basically comprises a transmitter portion 1 and a receiving section 2. The transmitter and receiver parts 1, 2 consist of a housing 4, 9 . The housing 4 of the transmitter part 1 has a lens 5 , the term “lens” generally also meaning a lens system or an optical system. An electrical feed line 6 leads into the housing 4 from the outside, which, which will be explained later, can also be an optical fiber bundle.

Innerhalb des Gehäuses 4 des Senderteils 1 wird ein Lichtstrahl erzeugt oder über das Lichtleitfaserbündel 6 von außen zugeführt und auf die Linse 5 aufgegeben, die lichtdurchlässig ist, so daß der Lichtstrahl durch die Linse 5 nach außen tritt.Within the housing 4 of the transmitter part 1 , a light beam is generated or supplied from the outside via the optical fiber bundle 6 and applied to the lens 5 , which is translucent, so that the light beam passes through the lens 5 to the outside.

Das Gehäuse 9 des Empfängerteils 2 weist ebenfalls eine lichtdurchlässige Linse 8 auf, die innerhalb einer Halterung 7 gehaltert ist, die ihrerseits innerhalb einer Öffnung des Gehäuses 9 angeordnet ist. Auch empfängerseitig umfaßt der Begriff "Linse" ein Linsensystem oder allgemein ein optisches System.The housing 9 of the receiver part 2 also has a translucent lens 8 , which is held within a holder 7 , which in turn is arranged within an opening of the housing 9 . On the receiver side too, the term “lens” encompasses a lens system or generally an optical system.

Die Linsen 5, 8 oder auch nur eine der beiden, vorzugsweise die empfängerseitige Linse 8, ist länglich ausgebildet mit einer Länge, die der Breite a des abzutastenden Objekts entspricht, was beispielsweise aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht. Dabei liegt das Objekt 3 auf der Begrenzungsfläche der Linse auf und wird relativ zum Empfängerteil 2 über die Linse hinwegbewegt, so daß die dem Objekt 3 zugewandte Oberfläche der Linse 8 eine Gleitfläche für das Objekt 3 bildet und zwar vorzugsweise über die gesamte Länge der Linse. Dadurch ist eine genaue Abstandshalterung des Objektes 3 von der Linse 8 gewährleistet, wobei dieser Abstand bei gleitender Hinwegbewegung des Objektes 3 auf der Begrenzungsfläche der Linse 8 absolut konstant gehalten wird.The lenses 5, 8 or just one of the two, preferably the receiver-side lens 8 , is elongated with a length that corresponds to the width a of the object to be scanned, as can be seen, for example, from FIGS. 3 and 4. Here, 3 is the object on the boundary surface of the lens, and is moved away relative to the receiving section 2 via the lens so that the object 3 facing surface of the lens 8 forms a sliding surface for the object 3 and preferably over the entire length of the lens. This ensures an accurate spacing of the object 3 from the lens 8 , this distance being kept absolutely constant on the boundary surface of the lens 8 when the object 3 moves smoothly away.

Vorzugsweise besitzt die Begrenzungsfläche, die die Gleitfläche für das Objekt bildet, einen geraden Linsenscheitel 30 über die Länge der Linse, was insbesondere auch den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist. Die Krümmung der Begrenzungsfläche der Linse in einer Ebene ist den optischen Abbildungserfordernissen angepaßt, vorzugsweise kann die Krümmung der Begrenzungsfläche zylindrisch sein, die Linse kann eine Zylinderlinse sein. In Fig. 1 ist die Linse 8 eine derartige Zylinderlinse, die dort im Querschnitt dargestellt ist.The boundary surface which forms the sliding surface for the object preferably has a straight lens apex 30 over the length of the lens, which can also be seen in particular from FIGS. 3 and 4. The curvature of the boundary surface of the lens in one plane is adapted to the optical imaging requirements, preferably the curvature of the boundary surface can be cylindrical, the lens can be a cylindrical lens. In Fig. 1, the lens 8 is such a cylindrical lens, which is shown there in cross section.

Hinter der Linse 8, in Richtung des einfallenden Lichtes gesehen, befindet sich ein Kollimator, der aus einzelnen Lichtleitfasern 12 bestehen oder in bekannter Weise als Lichtleitstab ausgestaltet sein kann. Bei Verwendung von Lichtleitfasern 12 sind dieselben zu einem Lichtleitfaserbündel 13 zusammengefaßt, wobei die linsenseitigen Enden der Lichtleitfasern 12 in einer Halterung 11 dergestalt gehaltert sind, daß diese Enden nebeneinanderliegend in einer Ebene linienmäßig enden, wobei in dem hier gezeigten Beispiel zusätzlich die Enden der Lichtleitfasern 12 auf einer Geraden liegen. Diese Gerade erstreckt sichl parallel der Längsachse der Linse 8 bzw. dem Linsenscheitel 30 und in einem solchen Abstand vom Linsenscheitel 30, daß eine optimale optische Abbildung des Objektes in der Abbildungsebene der Linse 8 gewährleistet ist.Behind the lens 8 , as seen in the direction of the incident light, there is a collimator which consists of individual optical fibers 12 or can be designed in a known manner as a light guide rod. When using optical fibers 12 , the same are combined to form an optical fiber bundle 13 , the lens-side ends of the optical fibers 12 being held in a holder 11 such that these ends end next to one another in a plane in a plane, the ends of the optical fibers 12 additionally being shown in the example shown here lie on a straight line. This straight line extends parallel to the longitudinal axis of the lens 8 or the lens apex 30 and at such a distance from the lens apex 30 that an optimal optical imaging of the object in the imaging plane of the lens 8 is ensured.

Innerhalb des Gehäuses 9 des Empfängerteils 2 ist eine Platte 10 angeordnet, die mittels Schrauben 18 am Gehäuse geeignet gehaltertist, wobei innerhalb dieser Platte 10 die Halterung 11 mit den Enden der Lichtleitfasern 12 gehaltert ist. Desweiteren besitzt die Platte 10 einen sich nach unten erstreckenden, verjüngten Fortsatz 19, der einen Elektromotor 15 trägt, auf dessen Achse eine Scheibe 16 dergestalt montiert ist, daß die Scheibe 16 mit ihrer Schmalseite zwischen der Linse 8 und den Enden der Lichtleitfaser 12 angeordnet ist, wobei die Scheibe 16 sämtliche Enden der Lichtleitfasern 12 und somit die Linie der Lichtleitfaserenden abdeckt, was aus Fig. 2 zu ersehen ist. Ebenso ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß die Scheibe 16 radial angeordnete Schlitze 17 aufweist, die vorzugsweise peripher beginnen und vorzugsweise auf Durchmessern der Scheibe liegen. Der Elektromotor 15 kann nun die Scheibe 16 in Rotation versetzen, wobei diese mit hoher Winkelgeschwindigkeit umzulaufen im Stande ist.A plate 10 is arranged within the housing 9 of the receiver part 2 and is suitably held on the housing by means of screws 18 , the holder 11 with the ends of the optical fibers 12 being held within this plate 10 . Furthermore, the plate 10 has a downwardly extending, tapered extension 19 which carries an electric motor 15 , on the axis of which a disc 16 is mounted such that the disc 16 is arranged with its narrow side between the lens 8 and the ends of the optical fiber 12 , wherein the disc 16 covers all ends of the optical fibers 12 and thus the line of the optical fiber ends, which can be seen from Fig. 2. It can also be seen from FIG. 2 that the disk 16 has radially arranged slots 17 , which preferably start peripherally and preferably lie on diameters of the disk. The electric motor 15 can now set the disk 16 in rotation, which is able to rotate at high angular velocity.

Die Lichtleitfasern 12, die zum Lichtleitfaserbündel 13 zusammengefaßt sind, können über eine Kabelhalterung 14, die an dem Gehäuse 9 befestigt sein kann, nach außen zu einer nicht gezeigten opto-elektrischen Auswerteschaltung geführt sein. The optical fibers 12 , which are combined to form the optical fiber bundle 13 , can be guided to the outside via a cable holder 14 , which can be fastened to the housing 9 , to an opto-electrical evaluation circuit, not shown.

Die innerhalb des Senderteils 1 angeordnete Lichtquelle erzeugt einen Lichtstrahl, der mittels einer Einrichtung zum Bewegen desselben über die gesamte Länge der Linse 5 geführt oder auf die gesamte Länge der Linse 5 geworfen wird. Dabei kann die Lichtquelle ein Lichtband erzeugen und dieses auf die Linse 5 aufgeben. Oder, wie oben angedeutet, können auch der Linse 5 längs deren Linsenscheitel die Enden von Lichtleitfasern angeordnet sein, die als Lichtleitfaserbündel 6 dem Senderteil 1 zugeführt sind. Die Erzeugung eines sich bewegenden Lichtstrahls kann in diesem Falle auch mit dem Gegenstand der Patentanmeldung P 36 01 442 vom heutigen Tage desselben Anmelders mit der Bezeichnung "Vorrichtung zum optischen Abtasten von Objekten" erzeugt werden.The light source arranged within the transmitter part 1 generates a light beam which is guided over the entire length of the lens 5 by means of a device for moving the same or is thrown onto the entire length of the lens 5 . The light source can generate a light band and apply this to the lens 5 . Or, as indicated above, the ends of optical fibers can also be arranged along the lens apex of the lens 5, which ends are supplied to the transmitter part 1 as an optical fiber bundle 6 . In this case, the generation of a moving light beam can also be produced with the subject of patent application P 36 01 442 by the same applicant today with the designation "device for optically scanning objects".

Das Licht fällt von der Linse 5 auf das abzutastende Objekt 3 und fällt danach, beispielsweise nach Transmision durch das Objekt 3, auf die Linse 8 des Empfängerteils 2. Gleichzeitig streichen die Schlitze 17 der Scheibe 16 bei Rotation derselben mit hoher Geschwindigkeit an den Enden der Lichtleitfasern 12 innerhalb der Halterung 11 vorbei, wobei die Projeltion der Schlitz 17 sich mit der Linie oder Geraden der Enden der Lichtleitfasern schneiden, so daß aus dem die Linse 8 durchdringenden Licht durch die Schlitze 17 jeweils ein Lichtstrahl ausgeblendet wird, der auf das dahinter liegende Ende der entsprechenden Lichtleitfaser 12 fällt, wobei bei Rotation der Scheibe 16 die Schlitze 17 über sämtliche Enden der Lichtleitfasern 12 hinweggleiten. Auf diese Weise wird eine fortlaufende Bewegung des Lichtstrahls durch Ausblendung erzeugt, die einem Hinwegstreichen des Lichtstrahls über das Objekt entspricht.The light falls from the lens 5 onto the object 3 to be scanned and then falls, for example after transmission through the object 3 , onto the lens 8 of the receiver part 2 . At the same time, the slots 17 of the disk 16 sweep past the ends of the optical fibers 12 within the holder 11 when the disk 16 rotates at high speed, the projection of the slot 17 intersecting with the line or straight line of the ends of the optical fibers so that the lens emerges from them 8 penetrating light through the slits 17 , a light beam is blocked out, which falls on the end of the corresponding optical fiber 12 lying behind, the slits 17 sliding over all ends of the optical fibers 12 when the disk 16 rotates. In this way, a continuous movement of the light beam is generated by blanking, which corresponds to a sweeping of the light beam over the object.

Natürlich kann die Bewegung des Lichtstrahls auf verschiedene Art und Weise erzeugt werden, beispielsweise durch Ausblendung oder durch tatsächliches Hinwegführen über das Objekt.Of course, the movement of the light beam can be done in different ways and Be generated, for example by fading out or by actually leading over the object.

Desweiteren kann die Auswertung des Lichtes nach Reflektion oder nach Transmision desselben durch das Objekt erfolgen. Ebenso können der Senderteil und der Empfängerteil gleich ausgestaltet sein. Durch das gestrichelt gezeichnete Objekt 3′ in Fig. 1 ist angedeutet, daß das Objekt 3′ auch an der senderseitig angeordneten Linse 5 vorbeibewegt werden kann. Generell können somit die Funktionen von Senderteil und Empfängerteil vertauscht werden.Furthermore, the light can be evaluated after reflection or after its transmission through the object. Likewise, the transmitter part and the receiver part can be configured identically. The object 3 'shown in broken lines in FIG. 1 indicates that the object 3' can also be moved past the lens 5 arranged on the transmitter side. In general, the functions of the transmitter part and receiver part can thus be interchanged.

Fig. 3 zeigt eine schematische Abbildung einer Vorrichtung, bei der das Objekt 3 vertikal abgetastet wird. Die Vorrichtung besteht wiederum aus einem Senderteil 20 und einem Empfängerteil 22, die je eine längliche, zylindrische Linse 21, 23 aufweisen, wobei das Objekt 3 auf der Begrenzungsfläche der Linse 23 des Empfängerteils 22 entlanggleitet. Dabei kann das Objekt 3 über die gesamte Abtastbreite a auf der Linse 23 aufliegen und abgetastet werden. Mit den Bezugsziffern 37, 37′ sind elektrische Zuführ- und Abführleitungen gekennzeichnet, die auch Lichtleitfaserbündel darstellen können. Fig. 3 is a schematic illustration shows a device in which the object 3 is scanned vertically. The device again consists of a transmitter part 20 and a receiver part 22 , each of which has an elongated, cylindrical lens 21, 23 , the object 3 sliding along the boundary surface of the lens 23 of the receiver part 22 . The object 3 can rest on the lens 23 over the entire scanning width a and can be scanned. With the reference numerals 37, 37 ' electrical supply and discharge lines are marked, which can also represent optical fiber bundles.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei hier ein Objekt 28 horizontal abgetastet wird. Die Vorrichtung 24 besteht aus einem Gehäuse 25, an welches seitlich je ein Senderteil 26 und ein Empfängerteil 27 angeflanscht sind, die je eine längliche Linse 35, 36 haltern, die parallel zueinander angeordnet sind. Die anderen Enden des Sender- und Empfängerteils 26, 27 sind mittels eines Ständers 29 gehaltert, so daß die gesamte Vorrichtung 24 auf einen Tisch montiert werden kann und das abzutastende Objekt 28, beispielsweise eine Stoffbahn, die Vorrichtung 24 in horizontaler Richtung durchläuft. Dadurch ist eine höchst kompakte Bauweise einer derartigen Vorrichtung gewährleistet. FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a device according to the invention, an object 28 being scanned horizontally here. The device 24 consists of a housing 25 , to each side of which a transmitter part 26 and a receiver part 27 are flanged, each holding an elongated lens 35, 36 , which are arranged parallel to one another. The other ends of the transmitter and receiver part 26, 27 are held by means of a stand 29 , so that the entire device 24 can be mounted on a table and the object 28 to be scanned, for example a fabric web, passes through the device 24 in the horizontal direction. This ensures a highly compact design of such a device.

Fig. 5 zeigt prinzipiell die mögliche Anordnung von Lichtleitfasern unmittelbar benachbart einer Linse, vorzugsweise einer Zylinderlinse. Eine Zylinderlinse 31 umschließt aufgrund ihrer Krümmung einen Hohlraum 32, in welchen Lichtleitfasern 33 eines Lichtleitfaserbündels 34 dergestalt ragen, daß die der inneren Begrenzungsfläche 38 der Linse 31 zugewandten Enden der Lichtleitfasern 33 in einer Ebene und auf einer Geraden liegend parallel dem Linsenscheitel angeordnet sind. Dieses Beispiel demonstriert auch die mögliche prinzipielle Ausgestaltung der Vorrichtung unter Einsatz der Patentanmeldung P . . . . . . . . . . . . . . . ., mit der Bezeichnung "Vorrichtung zum optischen Abtasten von Objekten", desselben Anmelders vom heutigen Tage. Dazu können beispielsweise derartige Lichtleitfasern sowohl der Sender- als auch der Empfängerlinse benachbart angeordnet sein, wobei die senderseitigen Lichtleitfasern gemäß der genannten Patentanmeldung optisch angesteuert werden. Dadurch entsteht jeweils ein über die Breite des Objektes hinwegwandernder Lichtstrahl, der empfängerseitig von einem Kollimator aufgefangen wird, wobei dieser Kollimator ebenfalls als ein derartiges Lichtleitfaserbündel ausgeführt sein kann. Fig. 5 shows in principle the possible arrangement of optical fibers immediately adjacent a lens, preferably a cylindrical lens. Due to its curvature, a cylindrical lens 31 encloses a cavity 32 in which optical fibers 33 of an optical fiber bundle 34 protrude such that the ends of the optical fibers 33 facing the inner boundary surface 38 of the lens 31 are arranged in a plane and lying on a straight line parallel to the lens apex. This example also demonstrates the possible basic design of the device using patent application P. . . . . . . . . . . . . . . ., with the designation "Device for optically scanning objects", by the same applicant from today. For this purpose, for example, optical fibers of this type can be arranged adjacent to both the transmitter and the receiver lens, the optical fibers on the transmitter side being optically controlled in accordance with the patent application mentioned. This results in a light beam traveling across the width of the object, which is received by a collimator on the receiver side, this collimator also being able to be designed as such an optical fiber bundle.

Das erfindungsgemäße Linsensystem ist an die Art und Weise der Abtastung nicht gebunden, sondern vielfältig immer dann einsetzbar, wenn ein abzutastendes, flächiges Objekt in flächiger Ausdehnung über einen Abstandshalter oder ein Führungselement hinweggleitet, wobei in diesem Falle mindestens eine Linse als Abstandshalter, Gleitfläche und Führungselement unter gleichzeitiger optischer Abbildung des Objektes einsetzbar ist. Ebenso kann das Objekt frei über die Linse bewegt werden, beispielsweise von einem Abwickel abgewickelt, über die Linse geführt und auf einem weiteren Aufwickel aufgewickelt werden, wobei das Objekt über die Linse unter gleitender Auflage auf derselben hinwegbewegt wird.The lens system according to the invention is in the way of Sampling not bound, but can be used in a variety of ways whenever a flat object to be scanned in a planar extension over one Spacer or a guide element slides, being in this Trap at least one lens as a spacer, sliding surface and Guide element with simultaneous visual representation of the object can be used. The object can also be moved freely over the lens, for example, unwound from an unwound, guided over the lens and be wound up on another reel, the object is moved over the lens with a sliding support thereon.

List of reference numerals 1 transmitter part
2 receiver part
3 product to be scanned
4 transmitter housings
5 lens
6 electrical supply line or optical fiber bundle
7 bracket
8 receiver lens
9 housing
10 plate
11 bracket
12 optical fibers
13 optical fiber bundles
14 cable holder
15 electric motor
16 disc
17 slots
18 screws
19 extension
20 transmitter part
21, 23 lenses
22 receiver part
24 scanning device
25 housing
26 transmitter part
27 receiver part
28 object
29 stands
30 lens crests
31 lens
32 cavity
33 optical fibers
34 optical fiber bundles
35, 36 lenses
37, 37 ′ optical fiber bundle
38 boundary surface

Claims

1. A device for guiding and optical scanning of a flat object, in particular in the detection of surface defects of the same, within an optical scanning device, characterized in that the device consists of a translucent lens ( 5, 6, 21, 23, 31, 36 ) for optical Illustration exists, the extent of which corresponds to the width of the object to be scanned ( 3, 3 ', 28 ) and which forms a guide element for the same with the surface facing the object as a sliding surface while keeping the object at a distance.

2. Device according to claim 1, characterized in that the lens ( 5, 8, 21, 23, 31, 35, 36 ) has a length which corresponds to the width to be scanned of the object ( 3, 3 ', 28 ) and at least that Boundary surface of the lens, which forms the sliding surface for the object, has a straight lens apex ( 30 ) over the length of the lens.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the boundary surface of the lens ( 5, 8 ), which forms the sliding surface for the object ( 3, 3 ' ), is cylindrical.

4. Device according to one or more of the preceding claims, wherein the scanning device consists of a light source with a device for moving the light beam, wherein the object and the light beam are movable relative to each other and the same is thrown onto the object to be scanned and then the light beam after reflection or transmission through the object is evaluated in a photoelectric evaluation device, characterized in that the light beam is projected over the entire extent of the lens ( 5, 6, 21, 23, 31, 36 ) and the device for moving the light beam from a moving one Aperture ( 16 ) exists, which hides the light beam over the object ( 3, 3 ', 28 ) and after reflection or transmission through the same to the evaluation device.

5. The device according to claim 4, characterized in that the moving diaphragm of the disc ( 16 ), which has radially directed slots ( 17 ) and which can be driven in rotation, the disc on the receiver and / or transmitter side behind or in front of Lens ( 5, 8 ) is arranged.

6. The device according to claim 4, characterized, that for sending and / or receiving light over the entire Extension of the lens arranged adjacent to the same optical fibers are the ends of which face one of the boundary surfaces of the lens.

7. Device according to claims 3 and 6, 2 and 6 or 3 and 6, characterized in that the optical fibers ( 12, 33 ) with their ends along the length of the lens ( 8, 31 ) are arranged side by side.

8. Device according to claims 5 and 7, characterized in that the disc ( 16 ) between the lens ( 8 ) and the ends of the optical fibers ( 12 ) is arranged such that when the disc rotates, the slots ( 17 ) on the facing Swipe the ends of the optical fibers.

9. Apparatus according to claim 4 or 7, characterized in that the optical fibers ( 33 ) end directly inside the cavity ( 32 ) of the lens ( 31 ) in the immediate vicinity of the facing inner boundary surface ( 38 ) of the lens.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the same is designed on the receiver side and the transmitter side.

11. The device according to claims 6 or 7, characterized, that each sending optical fiber in the optical direction towards the object at least one receiving optical fiber in opposite directions Direction of light away from the object and towards the evaluation device assigned or the sending and receiving optical fibers are autocollimatically identical.

12. The device according to claim 11, characterized, that the receiving optical fibers to the sending optical fibers immediately adjacent and alternating in succession are arranged.

13. The apparatus according to claim 4, characterized, that the light source is a laser light source.

14. The apparatus according to claim 4, characterized, that the device for moving the light beam across the width of the Object sender and receiver side according to claim 8 in the area of Lenses are arranged optical fibers, the transmitter side Optical fibers at their opposite ends continuously with one Light beam are applied.

15. Device according to claims 1 and 4, characterized in that the lens ( 5, 6, 21, 23, 31, 36 ) is at least simply available on the receiver and / or transmitter side.

16. The device according to claims 1, characterized in that two lenses ( 21, 23, 35, 36 ) are arranged at a distance and parallel to each other to form a slot, wherein one of the lenses ( 23, 35 ) as a guide element with the surface as a sliding surface is designed for the object ( 28 ) which runs through the slot.