DE3711276A1

DE3711276A1 - Optical detector

Info

Publication number: DE3711276A1
Application number: DE19873711276
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Kinast; Peter Dipl Ing Steinbrueck
Original assignee: Melab Medizintech & Lab
Current assignee: Melab Medizintech & Lab
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1988-10-13

Abstract

The invention relates to an optical detector for detecting surfaces using the reflexed light method. Because the detector simultaneously detects two juxtaposed tracks and correlates the signals, it has no distance sensitivity. Detecting error signals via a presettable limit value at the electronic evaluation circuit is therefore very convenient.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Detektor mit einem Beleuchtungselement und mehreren Empfangselementen zum Prüfen von Flächen und Strukturen.The invention relates to an optical detector with a Lighting element and several receiving elements for testing of surfaces and structures.

Zum Prüfen von Flächen und Strukturen werden Oberflächen unter anderem optische abgetastet; das heißt, das von einem Prüfobjekt reflektierte Licht wird erfaßt und in seiner Menge von licht empfindlichen Empfänger gemessen. Zum Vermeiden von Stör einflüssen wird die Prüfstelle in vielen Anwendungen mit einer speziellen Beleuchtung beaufschlagt.Surfaces are used to check surfaces and structures other optical scanned; that is, from a test object reflected light is detected and in its amount of light sensitive receiver measured. To avoid sturgeon in many applications, the test center will influence with a special lighting.

Die lichtführenden und lichterfassenden Bauteile optischer Detektoren haben in Blickrichtung eine bestimmte Empfangscharak teristik. Die Höhe des Grundsignals ist abhängig von Einstrahl winkel und Objektabstand. Die Einstellung des Arbeitssignal- Sollwertes auf ein zu prüfendes Objekt wird an der elektroni schen Verstärkerschaltung vorgenommen. Voraussetzung für eine Detektion von signifikanten Veränderungen ist ein genaues Ausrichten des Prüfobjektes in einen konstanten Abstand zum Detektor über den Abtastbereich.The light-guiding and light-sensing components are more optical Detectors have a certain reception charac- ter in the direction of view teristics. The level of the basic signal depends on the single beam angle and object distance. The setting of the working signal Setpoints for an object to be checked are recorded on the electronic rule amplifier circuit made. Prerequisite for one Detection of significant changes is accurate Align the test object at a constant distance from the Detector over the scanning area.

Ob großflächig detektiert und grobe Strukturen festzustellen sind, oder ob kleinflächig detektiert und feine Strukturen festzustellen sind, erhält man in beiden Fällen ein Arbeits signal, welches mit seiner Amplitude mehr oder weniger weit vom Grundrauschen des Detektors entfernt ist. Für einfache Anwen dungen liegt ein großes Arbeitssignal vor, welches auch deutlich über die durch Abstandsänderungen verursachten Schwankungen des Grundsignals herausragt. In vielen Anwendungsfällen ist das Arbeitssignal in der Amplitude zwar signifikant gegenüber dem Grundsignal-Rauschen, erreicht aber nicht eine voreingestellte Schaltschwelle, wenn es in einem Tal des Grundsignal-Rauschens auftritt. Technische Teile können aber oftmals aufgrund ihrer fertigungstechnisch bedingten geometrischen Form der Prüffläche oder aufgrund ihrer Materialeigenschaften (z. B. Gummi) nicht in einen sehr konstanten Abstand zum Detektor ausgerichtet werden.Whether detected over a large area and determining rough structures are, or whether small areas are detected and fine structures you can find a job in both cases signal, which with its amplitude more or less far from Noise is removed from the detector. For simple users there is a large work signal, which is also clear about the fluctuations of the Basic signal protrudes. In many applications this is Working signal in amplitude significantly compared to that Basic signal noise, but does not reach a preset one Switching threshold when there is a valley of basic signal noise occurs. However, technical parts can often due to their production-related geometric shape of the test surface or due to their material properties (e.g. rubber) not in a very constant distance from the detector.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Detektor auf Reflexlichtbasis bereitzustellen, welcher die Nachteile der Abstandsempfindlichkeit nicht aufweist.The invention has for its object an optical To provide a detector based on reflected light, which the Disadvantages of the distance sensitivity does not have.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Detektor mindestens zwei Empfangselemente aufweist, deren elektrische Signale elektronisch dergestalt zueinander ins Verhältnis gesetzt werden bzw. Subtraktion zweier Signale, daß die auf Abstandsfehlern beruhenden Grundsignalschwankungen unterdrückt werden. Der Detektor kann aus bekannten, handels üblichen Komponenten, z. B. Lichtleitkabel, aufgebaut werden.The object is achieved in that the Detector has at least two receiving elements, the electrical signals to each other electronically Ratio are set or subtraction of two signals that the basic signal fluctuations based on distance errors be suppressed. The detector can be from known, commercial usual components, e.g. B. fiber optic cables are built.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein genaues Ausrichten des Prüfobjektes nicht er forderlich ist. Die beiden Empfangselemente detektieren, da sie nebeneinander angeordnet sind, jeweils eine Spurbreite. Eine signifikante Abweichung in nur einer Spur führt auch beim ange wandten Subtraktionsverfahren zum Arbeitssignal. Durch das gleichzeitige Detektieren von zwei nebeneinanderliegenden Spuren wird die Prüfzeit deutlich verkürzt.The advantages achieved with the invention are in particular in that an exact alignment of the test object is not he is required. Detect the two receiving elements because they are arranged side by side, one track width each. A significant deviation in only one lane also leads to the applied subtraction methods to the working signal. By the simultaneous detection of two adjacent tracks the test time is significantly reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar gestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. It shows

Fig. 1 Detektor, bestehend aus Tragkörper 1, Beleuchtungselement 2 (Leuchtdiode, Glühlampe o. a.), und Empfangselementen 3 und 4 (Fotodioden, Fototransistoren o. a.). Das vom Beleuchtungselement ausgestrahlte Licht wird vom Prüfkörper 5 reflektiert und trifft auf die Empfangselemente 3 und 4. Der Signalverlauf ist in der Fig. 2 dargestellt. Fig. 1 detector, consisting of support body 1 , lighting element 2 (light-emitting diode, light bulb or the like), and receiving elements 3 and 4 (photodiodes, phototransistors or the like). The light emitted by the illuminating element is reflected by the test specimen 5 and strikes the receiving elements 3 and 4 . The signal curve is shown in FIG. 2.

Fig. 2 die Grundsignale 6 und 6′ der Empfangselemente 3 und 4 sind wegen zunehmendem Detektionsabstand abfallend. Die Differenz beider Grundsignalamplituden ergibt ein konstant hohes Differenzsignal 7. Beim Durchlaufen eines Fehlers 8 z. B. durch das Sichtfeld des Empfangselementes 3 wird das Arbeitssignal 8 bei der Differenzbildung voll übernommen und tritt als signifikante Größe 8′ aus der Kennlinie hervor. Weitere Aufbaumöglichkeiten des Detektors sind in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Fig. 2, the basic signals 6 and 6 'of the receiving elements 3 and 4 are decreasing due to increasing detection distance. The difference between the two basic signal amplitudes results in a constantly high difference signal 7 . When going through an error 8 z. B. by the field of view of the receiving element 3 , the working signal 8 is fully adopted in the difference formation and appears as a significant size 8 ' from the characteristic curve. Further construction options of the detector are shown in FIGS. 3 to 5.

Fig. 3 Detektor, bestehend aus Tragkörper 1′, Lichtleitkabel für die Beleuchtung 2′ und Lichtleitkabel 3′ und 4′ für den Empfang. Die Lichtleitkabel sind unter einem winkel von z. B. 30 Grad und z. B. 120 Grad versetzt zueinander angeordnet. Die Empfangs signale und Wirkungsweise entsprechen der Fig. 2. Fig. 3 detector, consisting of support body 1 ' , fiber optic cable for lighting 2' and fiber optic cable 3 ' and 4' for reception. The light guide cables are at an angle of z. B. 30 degrees and z. B. 120 degrees offset from each other. The received signals and mode of operation correspond to FIG. 2.

Fig. 4 Detektor, bestehend aus Lichtleitfaserbündeln, welche stirn seitig in mehreren Segmenten 9 bis 11 gefaßt sind. Diese Anordnung ist besonders kompakt und günstig anzubauen. Die Beleuchtungs- und Empfangselemente sind am gegenüberliegenden Ende der Lichtleitfaserbündel angeordnet. Fig. 4 detector, consisting of optical fiber bundles, which are summarized end face in several segments 9 to 11 . This arrangement is particularly compact and inexpensive to grow. The lighting and receiving elements are arranged at the opposite end of the optical fiber bundle.

Fig. 5 Detektor, bestehend aus drei Lichtleitkabeln, welche gemeinsam in einer Hülse eingebaut sind. Für diese Ausführung stehen handelsübliche Lichtleitkabel zur Verfügung. Fig. 5 detector, consisting of three light guide cables, which are installed together in a sleeve. Standard fiber optic cables are available for this version.

Claims

1. Optical detector, characterized in that ripples of the individual basic signals are compensated for by simultaneous detection of at least two adjacent tracks and correlation of the two signals.

2. Optical detector according to claim 1, characterized in that that the tracks through one or more lighting elements be evenly lit.

3. Optical detector according to claim 1, characterized in that that as receiving elements photosensitive semiconductor construction elements are arranged in a support body so that these Detect two adjacent tracks.

4. Optical detector according to claim 1, characterized in that that light guide cables are installed in a supporting body so that detect these two adjacent tracks.

5. Optical detector according to claim 4, characterized in that in a support body fiber optic cable at an angle to Longitudinal axis are installed.

6. Optical detector according to claim 4, characterized in that that in a support body fiber optic cables parallel to the longitudinal axis are installed.

7. Optical detector according to claim 1 and 4, characterized records that light guide is segmented in a sleeve are arranged and two adjacent segments as Receiving elements are used.

8. Optical detector according to claim 1 and 4, characterized records that several fiber optic cables are contained in a sleeve and two adjacent fiber optic cables as Receiving elements are used.