DE3714324A1 - Optischer sensor fuer eine automatische naehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Erfassen von Binärkodes, die mit einer automatischen Nähmaschine zu nähende Werkstücke identi­ fizieren. Insbesondere betrifft die Erfindung das optische Erfassen von Binärkodes, die auf Werkstückhaltern ausgebildet sind, die automatisch zu vernähende Werkstücke enthalten.

In der US-PS 44 79 446 ist ein automatisches Nähmaschinen­ system beschrieben, welches das im System verarbeitete Werk­ stück automatisch identifizieren kann. Diese automatische Identifizierung setzt die Fähigkeit des Systems voraus, binäre Kodierungen auf den die zu verarbeitenden Werkstücke enthalten­ den Werkstückhaltern optisch zu erfassen. Diese Kodierungen bestehen dabei aus reflektierenden und nicht-reflektierenden Kodeelementen, die das automatische Nähmaschinensystem als binäre 1′en bzw. binäre 0′en bewertet, und zwar mit einem Paar optischer Sensoren, die fest und so angeordnet sind, daß die Kodeelemente auf den Werkstückhaltern unter ihnen in eine Sol­ lage gebracht werden können. Die derart angeordneten optischen Sensoren sprechen auf die von den Kodierungen reflektierte Lichtmenge an und stellen fest, ob die unter ihnen befindlichen Kodeelemente reflektieren oder nicht.

Es hat sich herausgestellt, daß die Fähigkeit der Sensoren, die unter ihnen erscheinende Kodierung korrekt zu identifizieren, vom Abstand der Kodeelemente vom jeweiligen optischen Sensor abhängt. Dabei bieten Werkstückhalter etwa der gleichen Dicke den Sensoren die Kodeelemente in etwa gleichem Abstand zu den Sensoren dar. Dieser angenähert gleiche Abstand zwischen den Kodeelementen und den Sensoren erlaubt, die den Sensoren zuge­ ordnete Sensorschaltung so abzugleichen, daß sie auf die von einem nicht-reflektierenden Kodeelement - im Vergleich zu einem reflektierenden Kodeelement - kommende Lichtmenge richtig reagiert. Die so angeordneten optischen Sensoren im System nach der US-PS 44 79 446 erfassen also auf diese Weise die von den Kodeelementen reflektierte Lichtmenge so, daß die auf den dar­ gebotenen Werkstückhaltern erscheinenden Kodierungen identifi­ ziert werden können.

Es ist jedoch einzusehen, daß die Dicke der in automatischen Nähmaschinensystemen verwendeten Werkstückhalter abhängig von den in der Nähmaschine zu verarbeitenden Werkstücken stark unterschiedlich sein kann. In dieser Hinsicht kann ein Werk­ stückhalter aus einem oder mehreren Blättern bestehen, die jeweils eine Auflage enthalten, die auf ein unter ihnen ange­ ordnetes bestimmtes Werkstück aufgenäht werden soll. Ein Bei­ spiel für einen solchen Werkstückhalter ist in der US-PS 39 88 993 erläutert. Infolge der unterschiedlichen Dicke der Verbund- Werkstückhalter in dieser Patentschrift kommen die obersten Kodeelemente in unterschiedlichen Abständen zu den fest ange­ ordneten Sensoren nach der US-PS 44 79 447 zu liegen. Es hat sich herausgestellt, daß die von diesen unterschiedlich beab­ standeten Kodeelementen reflektierte Lichtmenge die fest an­ geordneten Sensoren der US-PS 44 79 446 zu Fehlanzeigen ver­ anlassen kann. Insbesondere kann das von einem an sich nicht reflektierenden Kodeelement auf einem minimalen Abstand von einem Sensor zurückgeworfene Licht zuweilen dazu führen, daß die dem Sensor zugeordnete Schaltung dieses Kodeelement als reflektierend erfaßt, wenn sie vorher abgeglichen worden war, so daß sie auf etwa die gleiche Lichtmenge von einem re­ flektierenden Kodeelement in der Maximalentfernung zum Sensor anspricht. War die Sensorschaltung weiter so eingestellt, auf diese Lichtmenge nicht anzusprechen, reicht die von einem in der Maximalentfernung liegenden reflektierenden Kodeelement abgegebene Lichtmenge zuweilen nicht mehr aus, um der Sensor­ schaltung zu erlauben, das Kodeelement einwandfrei als re­ flektierend zu erkennen.

Ein Gegenstand der Erfindung ist eine optische Sensor- bzw. Fühlanordnung für ein automatisches Nähmaschinensystem, mit dem sich Binärkodierungen auf Werkstückhaltern zuverlässig erkennen lassen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine optische Fühl­ anordnung für die Verwendung in einem automatischen Nähma­ schinensystem, das Kodierungen auf Werkstückhaltern in unter­ schiedlichen Abständen von der Fühlanordnung einwandfrei er­ faßt.

Diese und andere Gegenstände lassen sich erfindungsgemäß er­ reichen mit einem optischen Sensorsystem mit einem Paar Phototransistoren, die über der Stelle angeordnet sind, an welcher sich die Kodierung eines Werkstückhalters in einem automatischen Nähmaschinensystem befindet. Die Phototran­ sistoren sind Teil einer Fühlerschaltung, die auch ein Paar Licht emittierender Dioden enthält, die sequentiell ein­ geschaltet werden, um die Kodeelemente der Werkstückhalter mit eine vorbestimmten Schrittschnelligkeit zu beleuchten. Die von den so beleuchteten Kodeelementen reflektierte Licht­ menge bewirkt eine Änderung des Leistungszustands der Photo­ transistoren. Eine den Photogransistoren zugeordnete Schal­ tung weist dem Leitungszustand jedes der Photogransistoren während der Beleuchtung der Kodeelemente durch eine Leucht­ diode einen Binärwert zu. Dadurch erhält man binäre Ausgangs­ signale der Schaltung, die anzeigen, ob ein auf dem Werk­ stückhalter erscheinendes Kodeelement reflektiert oder nicht.

Erfindungsgemäß beleuchten zwei Vor- bzw. Grundlichtlampen die Kodierung auf dem Werkstückhalter, um auf diese Weise eine vorbestimmte zu den Phototransistoren zurückreflektierte Lichtmenge festzulegen. Diese vorbestimmte Reflexionslichtmenge legt für die Phototransistoren einen Schwellwert fest, infolge­ dessen die diesen zugeordnete Schaltung weiter auf das von den Kodeelementen als Ergebnis der hochfrequenten Beleuchtung durch die Leuchtdioden reflektierte Licht ansprechen kann. Die Empfind­ lichkeit der Schaltung reicht aus, um über einen breiten Be­ reich von Abständen der Kodeelemente von den Phototransistoren ein nicht-reflektierendes von einem reflektierenden Kode­ element zu unterscheiden.

Diese und andere Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 perspektivisch einen Werkstückhalter mit auf einen optischen Fühler in einem automatischen Nähmaschinensystem ausgerichteten Kodeelementen,

Fig. 2 den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Teilen der optischen Fühleranordnung nach Fig. 1 und den Kodeelementen auf dem Werkstückhalter,

Fig. 3 eine der optischen Fühleranordnung nach Fig. 2 zugeordnete Schaltungsanordnung, und

Fig. 4 Signale in der Schaltungsanordnung der Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Ecke eines Werkstückhalters 10 in der Zu­ ordnung zu einer Fühleranordnung 12 gezeigt, die nahe einem Näh­ kopf 16 an einem Maschinenteil 14 befestigt ist. Der Werkstück­ halter 10 enthält normalerweise ein (nicht gezeigtes) Werkstück, das der Nähkopf 16 selbsttätig vernähen soll. Das auf das Werk­ stück aufzunähende Muster wird aus einem elektronischen Spei­ cher abgerufen, wenn die Fühleranordnung einen den jeweiligen Werkstückhalter identifizierender Kode 18 erfaßt und liest, der auf dem Werkstückhalter 10 angebracht ist. Diese Kodierung 18 kann aus zwei separaten Kodeelementen 20, 22 bestehen; das Kodeelement 20 reflektiert, das Kodeelement 22 nicht. Bei den Kodeelementen handelt es sich um rückseitig mit Klebstoff be­ schichtete Materialien mit einer geeigneten harten Oberfläche, die dem üblichen Verschleiß und dem Einsatz in einer Schuhpro­ duktionsanlage gewachsen ist. Das in dem Ausführungsbeispiel verwendete Material ist ein "60 lbs. Fasson Crack and Peel Plus" - Hochglanzweiß der Fa. Fasson Specialty Materials Division, Papinesville, Ohio, V.St.A. Das reflektierende Kodeelement 20 besteht aus dem vorgenannten Material in unveränderter Form; das reflektierende Kodeelement 22 ist vorzugsweise das gleiche Weißmaterial, aber mit einem Überzug aus schwarzer Farbe, wie sie als "Sonagloss-VS374 Process Black" von der Firma Vanson Holland Ink Corporation of America, Mineola, New York, V.St.A. erhältlich ist.

Es sei hervorgehoben, daß innerhalb des einen bestimmten Werk­ stückhalter identifizierenden Kodes 18 verschiedene Kombinatio­ nen von Kodeelementen auftreten können. Jede Kombination von Kodeelementen kann einen bestimmten Werkstückhalter eindeutig kennzeichnen. Die US-PS 44 79 446 offenbart ein System, das die verschiedenen Kombinationen von Kodeelementen ablesen und aus dem Speicher ein Stichmuster abrufen kann, das vorher die­ ser bestimmten Kombination von Kodeelementen zugeordnet worden ist.

Die Kodeelemente 20, 22 sind mit den optischen Fühlern innerhalb der Fühleranordnung 12 durch eine Kantenführung 24 und einen hinteren Anschlag 26 genau ausgerichtet. Die Kantenführung 24 kann Teil einer tragenden Auflage sein, die den Werkstückhalter 10 an einer Stelle über dem Nähort aufnimmt. Diese Aufnahme­ stelle kann verwendet werden, um die Kodeelemente 20, 22 vor dem Transportieren des Werkstückhalters in die Nähstellung in der automatischen Nähmaschine optisch zu erfassen. Eine solche Aufnahmestelle mit der tragenden Auflage ist ausführlich in der US-PS 44 79 446 angegeben. Dabei kann die optische Erfassung der Kodierung des Werkstückhalters auch an deren Stellen inner­ halb eines automatischen Nähmaschinensystems erfolgen. Sie erfordert nur ein genauer Ausrichten des Werkstückhalters 10 mit der optischen Fühleranordnung.

Die Fig. 2 zeigt die Kodeelemente 20, 22 in der Zuordnung zu einem Paar von Phototransistoren 28, 30. Eine dem Phototran­ sistor 28 zugeordnete Leuchtdiode 32 befindet sich über dem Kodeelement 20, eine dem Phototransistor 30 zugeordnete Leucht­ diode 34 über dem Kodeelement 22. Die Phototransistoren und die ihnen jeweils zugeordneten Dioden sind vorzugsweise je­ weils eine Einheit des Typs OPB 706B der Fa. TRW Optron Electronic Division der Firma TRW Inc., Carrollton, Texas, V.St.A. Dabei sind die Phototransistoren 28, 30 sowie die Leuchtdioden 32, 34 in der Fühleranordnung 12 fest angeordnet. Die Fühleranordnung 12 ihrerseits ist über dem Werkstückhalter 10 mit der in Fig. 1 gezeigten Haltekonstruktion 14 befestigt. Andererseits ist der Werkstückhalter 10 in einer Ebene ge­ halten, die vom untersten Teil der Auflage 24 in Fig. 1 sowie der weiteren tragenden Auflagestruktur bestimmt ist. Dabei hängt der Abstand D der Kodeelemente 20, 22 (vergl. Fig. 2) von den Phototransistoren 28, 30 von der Dicke des Werkstück­ halters 10 ab. In der bevorzugten Ausführungsform kann dieser Abstand zwischen 9,53 mm und 19,05 mm liegen. Es ist einzusehen, daß die Leuchtdioden 32, 34 in der Lage sind, die Kodeelemente 20, 22 unter den Phototransistoren 28, 30 über den gesamten Abstandsbereich voll auszuleuchte. Es wird weiterhin darauf verwiesen, daß die Breite W jedes Kodeelements vorzugsweise 15,75 mm und dessen Länge vorzugsweise 25,4 mm betragen.

Die Kodeelemente 20, 22 werden weiterhin von Vor- bzw. Grund­ lichtlampen 36, 38 beleuchtet, die innerhalb der Fühlvor­ richtung 12 fest angeordnet sind. Diese Vorlichtlampen sind vorzugsweise vom Typ No. 737OPS der Firma Sylvania Miniature Lighting Products, Inc., Hillsboro, New Hampshire, V.St.A. Diese Lampen sind in Reihe an eine Versorgungsgleichspannung von 15 V gelegt, so daß sich pro Lampe 7,5 V ergeben. Die Vorlichtlampen 36, 38 leuchten die Kodeelemente 20, 22 bei mit der Fühlvorrichtung 12 ausgerichtetem Werkstückhalter 10 vollständig aus.

In Fig. 3 ist die Schaltung gezeigt, welche die Leuchtdioden 32, 34 steuert und ihrerseits durch die Phototransistoren 28, 30 angesteuert wird. Die Leuchtdioden werden über einen basis­ gesteuerten Transistor 42 mit einer Frequenz angesteuert, die ein 9-kHz-Oszillator 40 bestimmt; den Steuerstrom bestimmt eine Spannungsquelle 44 sowie ein Widerstand 46 vor den bei­ den Leuchtdioden. Jeder Leuchtdiode wird dieser Steuerstrom über einen wahlweise durchgeschalteten Transistor 48, 50 eingeprägt. Der Negationsausgang der Flipflop-Schaltung wird zum D-Eingang zurückgeführt, so daß die Flipflop-Schaltung 52 in Ansprechen auf ein 5 Hz-Signal aus einem Kreis 54 schaltet. Die Basen der beiden Schalttransistoren sind je­ weils an einen Ausgang eines D-Flipflops 52 gelegt; es liegt also an der Basis des Transistors 48 oder an der des Tran­ sistors 50 jeweils ein H-Signal. Die beiden Leuchtdioden schalten folglich unter der Steuerung durch den Oszillator mit einer Frequenz von 9 kHz abwechselnd durch.

Die so geschalteten Leuchtdioden 32, 34 setzen die zuge­ ordneten Phototransistoren 28 bzw. 30 einem Reflexionslicht­ zustand aus. Die Art und Weise, wie die Phototransistoren jeweils auf das Reflexionslicht ansprechen, hängt von dem Stromkreis ab, in dem sich der jeweilige Transistor befin­ det. Dieser Stromkreis für jeden Phototransistor beginnt mit einer positiven Spannungsquelle an einem Anschluß 56 ober­ halb des Transistors. Der untere Kreisteil des Phototran­ sistors 28 führt über einen Widerstand 58 nach Masse sowie an die Basis eines Verstärkertransistors 60, der über einen Widerstand 62 sowie einen Widerstand 64 mit Abgriff eben­ falls an Masse gelegt ist. Der untere Kreisteil des Photo­ transistors 30 läuft über einen Widerstand 66 nach Masse sowie an die Basis eines Transistors 68, der über einen Wider­ stand 71 und einen Widerstand 72 mit Abgriff an Masse ge­ legt ist.

Es ist einzusehen, daß der Leitwert bzw. Widerstand eines je­ den Phototransistors jeweils einen gegebenen Schwellwert auf­ weist für den Fall, daß Licht von einem reflektierenden Kode­ element im maximalen Abstand zum Phototransistor einfällt. Die­ ser Schwellwert muß unterscheidbar höher als derjenige Leit­ wert des Phototransistors sein, wenn er reflektiertes Licht von einem gegenüberliegenden nicht-reflektierenden Kodeelement im minimalen Abstand vom Phototransistor aufnimmt. Es hat sich herausgestellt, daß die Empfindlichkeit der Phototransistoren auf die oben angegebenen Situationen sich erheblich verbessern läßt, wenn man aus den Vorlichtlampen 36, 38 für eine Grund- bzw. Vorbeleuchtung sorgt. Diese Vorlichtlampen schaffen einen konstanten Grundleitwert, von dem aus die vom Reflexionslicht aus den Leuchtdioden beigesteuerten Wechselanteile im kritischen Bereich der Leitreaktion sich auf die unterschiedlichen Re­ flexionslichtzustände zurückführen lassen. Bei Speisung der Grundlichtlampen mit 7,5 V reicht diese Grundbeleuchtung aus, daß sich über den Abstandsbereich für die Kodeelemente relativ zu den Leuchtdioden und den Phototransistoren im Mittel etwa ungerichtet 0,007 cd ("0,007 spherical candle power") erge­ ben.

Was weiterhin die Widerstände 64, 72 mit Abgriff anbetrifft, ist darauf hinzuweisen, daß die an den Abgriffen anstehenden Spannungen für die oben erwähnten Schwellwerte des Leitwerts des zugehörigen Phototransistors im wesentlichen gleich sein müssen; auf diese Weise läßt sich der Leitzustand jedes Photo­ transistors mit einer nun zu beschreibenden Schaltung sinnvoll abfragen. Ein Paar Schalter 74, 76 legen die Spannungen an die Abgriffe der Widerstände 64, 72 an ein RC-Glied aus einem Kon­ densator 78 und einem Widerstand 80. Bei den Schaltern 74, 76 handelt es sich vorzugsweise um Schalter des Typs DG-202 der Firma Analog Devices, Norwood, Massachusetts, V.St.A. Es ist indessen jede steuerbare Schaltanordnung einschließlich von Relaiskontakten ausreichend. Diese Schalter sprechen auf die beiden gepaarten Ausgangssignale des Flipflops 52 an. Dabei aktivieren die Ausgangssignale des Flipflops 52 auch separat die unteren Schalttransistoren 48, 50 für die Leuchtdiode 32, 34. Der Schalter 74 schaltet also die Spannung am Abgriff des Widerstands 64 genau dann durch, wenn die Leuchtdiode 32 mit dem hochfrequenten Steuerstrom beaufschlagt wird. Anderer­ seits schaltet der Schalter 76 die Spannung am Abgriff des Wi­ derstands 72 genau dann durch, wenn die Leuchtdiode 34 mit dem hochfrequenten Steuerstrom beaufschlagt wird. Auf diese Weise geben die Schalter 74, 76 nur die Spannung weiter, die der zugehörige Phototransistor erzeugt, wenn die zugehörige Leucht­ diode angeschaltet ist.

Der Kondensator 78 legt gemeinsam mit dem Widerstand 80 den Wechselstromanteil des so aufgenommenen Signals an ein Band­ filter mit einem Differenzverstärker 82 mit einem kapazitiven Gegenkopplungszweig 84 und einem induktiven Gegenkopplungs­ zweig 86, das nur den 9 kHz-Anteil des Eingangssignals durch­ läßt. Dieses gefilterte Signal geht an eine Diode 88, die als Halbwellengleichrichter arbeitet. Das gleichgerichtete Signal wird auf einen Kondensator 90 und einen Widerstand 92 gegeben. Dieses RC-Glied integriert das halbwellengleich­ gerichtete Signal aus der Diode 88 zu einem Gleichspannungs­ signal, das in einem Differenzverstärker 94 mit einer vorbe­ stimmten Spannung verglichen wird. Diese letztere Spannung wird eingestellt durch Herabteilen der positiven Spannung am Anschluß 96 mittels der Widerstände 98, 100 und 102. Das hochverstärkte Ausgangssignal des Differenzverstärkers 94 wird über einen Widerstand 104 auf den nicht-invertierenden Eingang zurückgeführt. Das Ausgangssignal des Differenzver­ stärkers 94 ist verhältnismäßig niedrig, wenn die Eingangs­ spannung einen hohen Leitwert des jeweils gerade bewerteten Phototransistors anzeigt. Die Ausgangsspannung nimmt zu, wenn die Eingangsspannung des Differenzverstärkers 94 niedrig ist und einen niedrigen Leitwert des gerade ausgewerteten Tran­ sistors anzeigt. Die Ausgangsspannung wird in beiden Fällen mit den Widerständen 106, 108 herabgeteilt, so daß sich ein geeigneter Logikpegel für einen Zwischenspeicher 110 oder einen Zwischenspeicher 112 ergibt.

Zusätzlich zu einer Spannung mit geeignetem Logikpegel nimmt jeder Zwischenspeicher ein Eingangssignal aus einem zugehörigen UND-Glied auf. Dabei erhält die Speicherstufe 110 ein Eingangs­ signal aus einem UND-Glied 114 und die Speicherstufe 112 ein Eingangssignal aus einem UND-Glied 116. Jedes UND-Glied lie­ fert an die zugehörige Speicherstufe ein nach (+) gehendes Ein­ gangssignal, wenn es von der Flipflop-Schaltung 52 aufgeschaltet wird. Dabei ist jeweils nur ein UND-Glied durchgeschaltet und schaltet einen nach (+) gehenden Taktimpuls aus der Taktschal­ tung 54 durch. Die den so geschalteten, nach (+) gehenden Im­ puls empfangenden Speicherstufe übernimmt dann die angelegte Logikspannung. Es ist einzusehen, daß die Freischaltsignale für die UND-Glieder 114, 116 die gleichen wie die an die Schalter 74, 76 gelegten sind. Es ist daher einzusehen, daß die Zwi­ schenspeicherstufe 110 bei geschlossenem Schalter 74 auf die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 94 anspricht. An­ dererseits spricht die Speicherstufe 112 letztlich auf die Aus­ gangsspannung des Differenzverstärkers 94 an, wenn der Schal­ ter 76 geschlossen ist. Der festgehaltene Logikpegel ist na­ türlich log. L für eine niedrige und log. H für eine hohe Ausgangs­ spannung des Differenzverstärkers. Da die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 94 bei einem verhältnismäßig hoch leitfähigen Phototransistor niedrig ist, wird die dem Schalter für diesen Phototransistor zugeordnete Speicherstufe auf log. L gesetzt. Für einen verhältnismäßig niedrig leitfähigen Photo­ transistor geschieht das Umgekehrte.

Das aus der Taktschaltung 54 an die vorerwähnten UND-Glieder 114, 116 gelegte Taktsignal geht auch auf eine monostabile Kippstufe 118, die mit der Vorderflanke des nach (+) gehenden Taktimpulses getriggert wird und einen Impuls vorbestimmter Dauer abgibt, der auf die Basis eines Transistors 120 gelegt wird. Der so durchgeschaltete Transistor entlädt den Konden­ sator 90 über den Widerstand 112, so daß die Spannung vor dem Eingang des Differenzverstärkers erheblich abfällt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers nimmt dann den Zu­ stand H an als Vorbereitung auf das Ansprechen auf das nächste Eingangssignal über das Durchschalten des Schalters 74 oder 76.

Die Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten Schaltung wird anhand des Verlaufs bestimmter in ihr auftretender Signale erläutert. Diese Signale sind in Fig. 4, beginnend mit dem Taktsignal aus der Taktschaltung 46, aufgetragen. Das Taktsignal ist vor­ zugsweise ein periodischer Impulszug mit einer Frequenz von 5 Hz. Die vom Flipflop 52 ansprechend auf das Taktsignal erzeug­ ten Signale sind dann als die Signale Q und gezeigt. Die Vorderkanten der Signale Q und sind gegenüber den entspre­ chenden Vorderkanten des Taktsignals geringfügig versetzt, da in der Flipflopstufe eine gewisse Verzögerung auftritt. Das Signal Q schaltet wahlweise den Schalter 48, so daß die Leuchtdiode 32 Licht mit einer vom Oszillator 40 bestimmten Frequenz abgibt. Das 9 kHz-Licht aus der Leuchtdiode 32 wird vom reflektierenden Kodeelement 20 reflektiert und bewirkt, daß der Phototransistor 28 stark leitend wird. Dadurch ent­ steht ein gleichgerichtetes hochfrequentes Signal A (Fig. 4) am Ausgang der Diode 88, wenn der Schalter 74 von t_o bis t₁ geschlossen ist. Die Amplitude des hochfrequenten Signals A übersteigt die vorbestimmte Schwellspannung (gestrichelte Linie) am positiven Eingang des Differenzverstärkers 94, so daß dessen Ausgangssignal von t_o bis t₁ auf einem niedrigen Pegel bleibt. Dieser Signalzustand setzt schließlich die Speicherstufe 110 auf L, wenn die Vorderkante des mit P ₁ be­ zeichneten Taktimpulses über das UND-Glied 114 auftritt. Der resultierende Signalzustand der Speicherstufe 110 ist in Fig. 4 gezeigt. Weiterhin triggert die Vorderflanke des Taktimpulses P ₁ die monostabile Kippstufe 118, die den in Fig. 4 gezeigten Impuls P′₁ abgibt. Dieser Impuls P′₁ schaltet den Transistor 120, der die Spannung am negativen Eingang des Differenzver­ stärkers 94 initialisiert. Das Ausgangssignal des Differenz­ verstärkers 94 schaltet daher auf H-Pegel, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Schaltung in Fig. 3 kann nunmehr auf das Reflexionslicht vom nicht-reflektierenden Kodeelement 22 an­ sprechen, wobei das Signal vom Flipflop 52 die Leuchtdiode 34 aktiviert. Das Kodeelement 22 wirft eine verhältnismäßig geringe Lichtmenge zum Phototransistor 30 zurück. Dadurch wird ein gleichgerichtetes Hochfrequenzsignal B (Fig. 4) erzeugt, das am Ausgang der Diode 88 als Ergebnis des Schließzustandes des Schalters 76 von t ₁ bis t ₂ auftritt. Die Amplitude des Hochfrequenzsignals B übersteigt nicht die vorbestimmte Span­ nung (mit der gestrichelten Linie relativ zum Signal B ge­ zeigt), am positiven Eingang des Differenzverstärkers 94; daher bleibt das Ausgangssignal des Differenzverstärkers auf H-Pegel. Dieses Ausgangssignal des Differenzverstärkers bewirkt schließ­ lich, daß die Speicherstufe 112 auf log. H gesetzt wird, und zwar dann, wenn die Vorderkante des nach (+) gehenden Takt­ impulses P ₂ über das UND-Glied 116 auf den Triggereingang der Speicherstufe 112 geht. Dieser Fall wird damit angezeigt, daß der Schaltersignalzustand im Ausgangssignal für die Speicher­ stufe 112 in Fig. 4, der kurz nach der Vorderflanke des Impulses P ₂ auftritt, auch die Kippstufe 112 triggert, die einen Impuls P′₂ erzeugt. Die Vorderkante des Taktimpulses P ₂ triggert auch die monostabile Kippstufe 122, die einen Impuls P′₂ er­ zeugt, der die Eingangsspannung zum Differenzverstärker 94 ini­ tialisiert. Zu dieser Zeit lassen sich die Ausgangswerte der Speicherstufen 110, 112 als die dem reflektierenden bzw. nicht­ reflektierenden Kodeelement 20 bzw. 22 zugeordneten Binärwerte lesen. In dieser Hinsicht bezeichnet die Speicherstufe 110 eine binäre 0 für das reflektierende Kodeelement 20, die Spei­ cherstufe 112 eine binäre 1 für das nicht-reflektierende Kode­ element 22. Dies ist die binäre Kodezuweisung für nicht-re­ flektierende und reflektierende Kodeelemente, wie sie das System zum automatischen Identifizieren und Verarbeiten von Werkstücken nach der US-PS 44 79 446 verwendet. Die in Fig. 3 dargestellte Kodeerfassung ließe sich also unmittelbar mit dem System der US-PS 44 79 446 verwenden.

In Fig. 4 soll die in allen Signalen nach der Zeit t ₂ auftre­ tende Unterbrechung den Ablauf einer Zeitspanne bezeichnen, bevor der nächste Werkstückhalter dem automatischen Nähma­ schinensystem der Fig. 1 zugeführt wird. Die Kodierung dieses nächsten Werkstückhalters ist der der Kodeelementen 20, 22 genau entgegengesetzt. Mit anderen Worten: das Kodeelement entsprechend dem Kodeelement 20 ist nun nicht-reflektierend, das Kodeelement entsprechend dem Kodeelement 22 nun reflektie­ rend. Dadurch entstehen die verschiedenen Signalzustände, die in Fig. 4 nach der Zeit t ₂ auftreten.

Die folgenden Kennungen bzw. Bauteilewerte gelten bevorzugt für die Bauteile in Fig. 3:

Transistor 422N3020 Spannungsquelle 44+15 V₌ Widerstand 4650 Ohm Transistoren 48, 50ULN 2003A Flipflop-Baustein 5274LS74 Spannungsquelle 56+15 V₌ Widerstände 58, 6627 kOhm Widerstände 62, 708,2 kOhm Widerstände 64, 7210 kOhm Kondensator 780,01 µF Widerstand 8022 kOhm Kondensator 840,033 µF Induktivität 8610 mH Diode 881N456 Kondensator 900,47 µF Widerstand 9222 kOhm Differenzverstärker 94LM 358 Spannungsquelle 86+15V₌ Widerstand 9812 kOhm Widerstand 1003 kOhm Widerstand 1021 kOhm Widerstand 104100 kOhm Widerstand 10622 kOhm Widerstand 10815 kOhm Flipflop-Baustein 110, 11274LS74 monost. Kippstufe 118NE555 Transistor 1202N3904 Widerstand 122100 Ohm ki

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß eine bevorzugte Ausführungs­ form einer optischen Fühlanordnung zur Verwendung mit einer automatischen Nähmaschine offenbart worden ist. Es läßt sich im System anstelle der Bauelemente nach der bevorzugten Aus­ führungsform eine alternative Logik einsetzen, ohne sich da­ bei vom Kern der Erfindung zu entfernen.

Claims (19)

1. System zum optischen Erfassen von Kodeelementen auf Werkstückhaltern, die von einer automatischen Nähmaschine be­ arbeitet werden, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (36, 38) zum kontinuierlichen Beleuch­ ten der Kodeelemente, wenn sie der automatischen Nähmaschine zugeführt sind,
eine Einrichtung (32, 34) zum intermittierenden Beleuch­ ten der Kodeelemente mit einer vorbestimmten Frequenz,
eine Einrichtung (28, 30) zum Erfassen der Stärke des reflektierten Lichtes von den Kodeelementen, und
eine Einrichtung (110, 112), die auf die erfassende Ein­ richtung ansprechend der von jedem der Kodeelemente her er­ faßten Reflexionslichtstärke einen Binärwert zuweist.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (26), um einen Werkstückhalter in Bezug auf die die Menge des reflektierten Lichtes von den Kodeelementen er­ fassende Einrichtung in die Sollage zu bringen, wobei die Kodeelemente auf dem Werkstückhalter einen unterschiedlichen Abstand zu diesem aufweisen können.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum intermittierenden Beleuchten der Kodeelemente mit einer vorbestimmten Frequenz mindestens eine Lichtquelle (36, 38) umfaßt, die Licht der vorbestimmten Frequenz auf ein unmittelbar unter ihr liegendes Kodeelement schickt, und daß die Einrichtung (32, 34) zum kontinuierlichen Beleuchten der Kodeelemente mindestens eine Lampe einschließt, die von der Lichtquelle im Abstand angeordnet ist, um Licht auf das Kode­ element unterhalb der Lichtquelle über einen vorbestimmten Bereich erlaubter Abstände zwischen der Licht emittierenden Diode und dem jeweiligen Kodeelement zu projizieren.

4, System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (48, 50), um die Einrichtung zum intermittierenden Beleuchten der Kodeelemente und die Einrichtung zum Erfassen der von den Kodeelementen kommenden Reflexionslichtmenge wahlweise zu aktivieren, so daß jeweils nur ein Kodeelement intermittierend beleuchtet und das von ihm reflektierte Licht erfaßt wird.

5. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (74, 76) zum wahlweisen Verbinden der das von den Kodeelementen reflektierte Licht erfassenden Einrichtung mit der Einrichtung, welche der erfaßten Lichtmenge von jedem der Kodeelemente einen Binärwert zuweise.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die der erfaßten Menge des von jedem der Kodeelemente reflektierten Lichts einen Binärwert zuweist, eine Einrichtung (94) einschließt, die auf die Verbindungsein­ richtung ansprechend ein den zugewiesenen Binärwert anzeigen­ des binäres Signal erzeugt, unmittelbar bevor die die Ver­ bindung wahlweise herstellende Einrichtung diese unterbricht.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Binärwert zuweisende Einrichtung eine Einrichtung (60, 68), welche auf die die Menge des von den Kodeelementen reflektierten Lichts erfassende Einrichtung ansprechend einen Spannungszustand herstellt, der die erfaßte Lichtmenge an­ zeigt, und eine Einrichtung (64, 72) einschließt, die den er­ zeugten Spannungszustand so einstellt, daß ein erster Span­ nungszustand, der die von einem Kodeelement erster Art in ei­ nem Minimalabstand von der erfassenden Einrichtung reflektier­ te Lichtmenge anzeigt, und ein zweiter Spannungszustand fest­ gesetzt werden, der die von Kodeelementen einer zweiten Art in einem Maximalabstand von der erfassenden Einrichtung re­ flektierte Lichtmenge anzeigt.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Binärwert zuweisende Einrichtung
eine Einrichtung (96), die einen zwischen dem ersten und dem zweiten Spannungszustand liegenden Spannungsschwell­ wert festlegt,
eine Einrichtung (94), welche den erzeugten Spannungszu­ stand aus der auf die erfassende Einrichtung ansprechenden Einrichtung mit dem Spannungsschwellwert vergleicht, und
eine Einrichtung (110, 112) umfaßt, die auf die ver­ gleichende Einrichtung anspricht und einen ersten Binärwert zu­ weist, wenn die erzeugte Spannung niedriger als die Schwell­ spannung ist, und einen zweiten Binärwert zuweist, wenn die erzeugte Spannung höher als der Schwellwert ist.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die von den Kodeelementen reflektierte Lichtmenge erfassende Einrichtung eine Vielzahl einzelner Fühlereinrichtungen (28, 30) einschließt, die jeweils beabstandet über einem Kodeelement angeordnet sind, das auf einem der automatischen Nähmaschine zugeführten Werkstückhalter erscheint, und daß der Abstand jeder Erfassungseinrichtung zu einem entsprechenden Kode­ element innerhalb eines vorbestimmten Bereichs schwanken kann.

10. System nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (74, 76), um die einzelnen Fühlereinrichtungen wahl­ weise mit der Einrichtung zu verbinden, welche der Menge des von den Kodeelementen jeweils reflektierten Lichtes einen Binärwert zuweist.

11. System nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Viel­ zahl von Einrichtungen (28, 30), die jeweils auf eine einzelne Fühlereinrichtung ansprechen und Spannungszustände erzeugen, die einen ersten Spannungszustand, der die von einem im Mini­ malabstand von der jeweiligen Fühlereinrichtung befindlichen Kodeelemente erster Art reflektierte Lichtmenge anzeigt, und einen zweiten Spannungszustand festlegen, der die von einem im Maximalabstand von der jeweiligen Fühlereinrichtung befind­ lichen Kodeelement zweiter Art reflektierte Lichtmenge an­ zeigt.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuweisen eines Binärwertes
eine Einrichtung (96), die einen zwischen dem ersten und dem zweiten Spannungszustand liegenden Spannungsschwell­ wert definiert,
eine Einrichtung (94), welche die erzeugten Spannungs­ zustände aus der die Spannungszustände erzeugenden Einrich­ tung mit dem vorbestimmten Spannungsschwellwert vergleicht, und
eine Einrichtung (110, 112) einschließt, die auf die vergleichende Einrichtung ansprechend einen ersten Binärwert zuweist, wenn der erzeugte Spannungszustand, der dann vergli­ chen wird, niedriger als der Spannungsschwellwert ist, und einen zweiten Binärwert zuweist, wenn der dann verglichene Spannungszustand höher als der Spannungsschwellwert ist.

13. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (74, 76), die wahlweise jede der Vielzahl von Ein­ richtungen zur Erzeugung von Spannungszuständen mit der Ein­ richtung verbindet, welche die erzeugten Spannungszustände mit der vorbestimmten Spannung vergleicht.

14. System zum optischen Erfassen von Kodeelementen, die an einem Werkstückhalter erscheinen, der einer automatischen Näh­ maschine zugeführt wird, gekennzeichnet durch
eine Vielzahl von Einrichtungen (32, 34), welche die jeweiligen Kodeelemente mit einer vorbestimmten Frequenz inter­ mittierend beleuchten,
eine Vielzahl von Fühleinrichtungen (38, 30), die je­ weils in einem Abstand über einem entsprechenden Kodeelement liegen, das auf einem der automatischen Nähmaschine zugeführten Werkstückhalter erscheint, wobei der Abstand zwischen einer jeden Fühleinrichtung und einem Kodeelement innerhalb eines vorbestimmten Bereiches schwanken kann,
eine Vielzahl von Einrichtungen (36, 38), die von der Vielzahl der Einrichtungen zum intermittierenden Beleuchten der Kodierelemente mit einer vorbestimmten Frequenz gleich­ mäßig beabstandet sind und die Kodeelemente auf einem der automatischen Nähmaschine zugeführten Werkstückhalter konti­ nuierlich beleuchten, um auf diese Weise mindestens eine der Vielzahl von Fühleinrichtungen mit einem stetigen, nicht wechselnden Grundwert zu beaufschlagen, und
Einrichtungen (110, 112), die auf die Vielzahl von Fühl­ einrichtungen ansprechend der von jedem Kodeelement reflek­ tierten und erfaßten Lichtmenge einen Binärwert zuweisen.

15. System nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (74, 76), die wahlweise jede der Vielzahl einzelner Fühleinrichtungen mit der Einrichtung verbindet, welche der von den Kodeelementen reflektierten und erfaßten Lichtmenge einen Binärwert zuweist.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuweisen eines Binärwerts an die von jedem der Kodeelemente reflektierte und erfaßte Lichtmenge eine Ein­ richtung (94) einschließt, welche auf die Verbindungseinrich­ tung ansprechend ein den zugewiesenen Binärwert anzeigendes binäres Signal erzeugt, unmittelbar bevor die Verbindungsein­ richtung die wahlweise Verbindung unterbricht.

17. System nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Viel­ zahl von Einrichtungen (60, 68), die jeweils auf eine der Fühleinrichtungen ansprechend Spannungszustände erzeugen, die durch einen ersten Spannungszustand, welcher die von einem im Minimalabstand von der jeweiligen Fühleinrichtung befindlichen Kodeelement erster Art reflektierte Lichtmenge anzeigt, und einen zweiten Spannungszustand gekennzeichnet sind, welcher die von einem im Maximalabstand von der jeweiligen Fühleinrich­ tung befindlichen Kodeelement zweiter Art reflektierte Licht­ menge anzeigt.

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuweisen eines Binärwerts
eine Einrichtung (96), welche einen zwischen dem ersten und dem zweiten Spannungszustand liegenden Spannungsschwellwert festlegt,
eine Einrichtung (94), welche die erzeugten Spannungszu­ stände von den die Spannungszustände erzeugenden Einrichtungen jeweils mit dem vorbestimmten Spannungsschwellwert vergleicht, und
eine Einrichtung (110, 112) einschließt, die auf die Ver­ gleichseinrichtung ansprechend einen ersten Binärwert zuweist, wenn der verglichene Spannungszustand niedriger als der Span­ nungswert ist, bzw. einen zweiten Binärwert zuweise, wenn der ver­ glichene Spannungszustand höher als der Spannungsschwellwert ist.

19. System nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (74, 76), welche die Vielzahl von Einrichtungen zum Erzeugen von Spannungszuständen jeweils mit der Einrichtung verbindet, die die erzeugten Spannungszustände mit der vorbe­ stimmten Spannung vergleicht.