DE3833752A1 - Beleuchtungsanordnung fuer eine vorrichtung zur kontrolle von flaechengebilden, insbesondere gewebebahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung für eine Vorrichtung zur Kontrolle von Flächengebilden, insbesondere Gewebebahnen, mit einer Lichtquelle und mit Mitteln zur Erzeu­ gung eines Beleuchtungsfeldes für die zu kontrollierende Gewe­ bebahn.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise für die soge­ nannte Warenschau oder Gewebeinspektion verwendet, bei welcher das Gewebe auf eventuelle Webfehler kontrolliert wird. Dabei wird das Gewebe über eine Schautafel oder einen Schautisch geführt, wobei es beleuchtet und von einer Bedienungsperson kontrolliert wird. Wenn die Warenschau automatisiert werden soll, dann muß die Bedienungsperson durch eine entsprechende Abtasteinheit, wie beispielsweise einen Scanner und/oder eine Kamera, und eine mit dieser verbundenen Auswertestufe ersetzt werden, wie dies in der EP-A-1 15 573 beschrieben ist.

Eine der bei einer derartigen Automatisierung der Warenschau zu lösenden Aufgaben stellt die Beleuchtungsanordnung dar, mit der ein möglichst homogenes Beleuchtungsfeld mit möglichst ho­ her Leuchtdichte (= Lichtstrom pro Flächeneinheit) erzeugt werden soll. Wenn man bedenkt, daß sich das Beleuchtungsfeld über die gesamte Gewebebreite erstreckt, welche drei Meter und mehr betragen kann, dann wird klar, daß die geforderte Aus­ leuchtung nicht mittels einer einfachen Beleuchtungsanordnung realisiert werden kann.

Durch die Erfindung soll nun eine Beleuchtungsanordnung ange­ geben werden, mit deren Hilfe über eine beliebige Länge eine homogene Beleuchtung mit hoher Beleuchtungsstärke bei geringem Energiebedarf und geringer Wärmeerzeugung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß min­ destens zwei in parallelen Reihen hintereinander angeordnete Leuchtstofflampen vorgesehen und daß die genannten Mittel zur Erzeugung des Beleuchtungsfeldes durch zwischen diesen Reihen angeordnete Lichtumlenkmittel gebildet sind.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Beleuch­ tungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Leuchtstofflampen vorgesehen und abwechselnd in einer der bei­ den Reihen angeordnet sind.

Mit dieser Einrichtung können durch die erfindungsgemäße An­ ordnung der Leuchtstofflampen und der Umlenkmittel für das von den Lampen ausgesandte Licht praktisch beliebig breite Gewebe­ bahnen homogen ausgeleuchtet werden und man erreicht eine aus­ reichende Beleuchtungsstärke bei geringem Energieverbrauch und geringer Wärmeentwicklung. Die gestaffelte und versetzte An­ ordnung der Lampen ermöglicht es, diese in Längsrichtung über­ lappend anzuordnen, so daß nur der homogene Leuchtbereich der Lampen verwendet wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels und der Zeichnungen näher erläutert; dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anlage zur Gewebeinspektion,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Be­ leuchtungsanordnung der Anlage von Fig. 1, und

Fig. 3, 4 je einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Beleuchtungsanordnung von Fig. 2 in Richtung der Längsachse der zu kontrollierenden Gewebebahn.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zur automatischen Gewebein­ spektion oder Warenschau enthält darstellungsgemäß eine In­ spektionsstation IS, welche vom zu kontrollierenden Gewebe 1 durchlaufen wird, und eine außerhalb der Gewebebahn angeordne­ te Beleuchtungsanordnung 2, eine als Abtasteinheit ausgebilde­ te Kamera 3, eine Auswerteelektronik 4 und ein Bedienungster­ minal BT aufweist. An der in der Figur rechten Einlaufseite der Anlage ist ein geeigneter Wagen WA mit einem Warenbaum mit dem zu kontrollierenden Gewebe, und an der linken Auslaufseite ist ein entsprechender Wagen (nicht dargestellt) mit einem Baum für die Aufwicklung des kontrollierten Gewebes angeord­ net. Der Antrieb für den Gewebetransport erfolgt vorzugsweise auf den letztgenannten Baum.

In der durch Pfeile bezeichneten Transportrichtung des Gewebes 1 ist nach der Beleuchtungsanordnung 2 ein beleuchtetes Feld FE für die Betrachtung des Gewebes von Auge angeordnet und an­ schließend an dieses ist eine Markiereinrichtung ME vorgese­ hen, welche einer der Gewebekanten automatisch folgt und in deren Bereich die Fehlerstellen durch Aufbringen einer ent­ sprechenden Markierung kennzeichnet.

Derartige Markiereinrichtungen sind an sich bekannt und als Zubehör zu Warenschautischen erhältlich und werden daher hier nicht näher erläutert. Die Kamera 3 tastet das Gewebe 1 zei­ lenweise ab; bezüglich der Auswertung des Ergebnisses dieser Abtastung durch die Elektronik 4 wird auf die EP-A-1 15 573 verwiesen.

Die Beleuchtungsanordnung 2 dient dazu, ein möglichst licht­ starkes und homogenes Beleuchtungsfeld zu erzeugen, innerhalb welchem die zeilenförmige Abtastung durch die Kamera 3 er­ folgt. Dabei sind insbesondere die Anforderungen an die Homo­ genität sehr hoch, weil ja lokale Abweichungen von dieser von der Auswerteelektronik 4 als Gewebefehler interpretiert werden könnten. Selbstverständlich muß die Beleuchtungsanordnung 2 nicht unbedingt unterhalb der Gewebeebene angeordnet sein, die Beleuchtung also im Durchlicht erfolgen, sondern es könnte das Gewebe 1 auch von oben beleuchtet werden, wobei sich am Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Beleuchtungsanordnung 2 nicht än­ dern würde.

Beide Verfahren, Durchlicht und Auflicht, haben ihre Vorteile:

Durchlicht führt zu einer Kontrasterhöhung und daraus resul­ tiert eine Verringerung des Aufwands zur Fehlerdetektion und/ oder eine größere Fehlererkennungssicherheit. Mit Auflicht können Glanzfehler in Geweben sichtbar gemacht werden, was beispielsweise bei der Inspektion von Filamentgeweben interes­ sant sein kann.

Die geforderte homogene Ausleuchtung des über die Gewebebreite verlaufenden Beleuchtungsfeldes wird gemäß Fig. 2 durch Leuchtstofflampen 5 erreicht, welche hintereinander in zwei Reihen angeordnet sind, und deren Licht über zwischen den Reihen liegende Lichtumlenkmittel LU in Richtung auf das Ge­ webe 1 gelenkt wird. Darstellungsgemäß sind zwei Leuchtstoff­ lampen 5 vorgesehen, aber es können je nach Gewebebreite auch mehr als zwei sein, die dann abwechselnd zu beiden Seiten der Lichtumlenkmittel LU angeordnet sind. Die Lampen 5 überlappen einander an ihren Stirnseiten, so daß für die Erzeugung des Beleuchtungsfeldes nur derjenige Leuchtbereich der Lampen 5 zur Wirkung kommt, der eine homogene Lichtverteilung aufweist.

Gemäß Fig. 3 sind die Lichtumlenkmittel LU (Fig. 2) durch eine Spiegelanordnung SA gebildet, welche aus entsprechend den Lampen 5 hintereinander angeordneten schrägen Planspiegeln 6 besteht, die zu der die Längsachse der Lampen 5 enthaltenen Ebene E unter 45° geneigt sind. Aufeinanderfolgende Plan­ spiegel 6 der Spiegelanordnung SA sind zueinander gekreuzt, wobei ihr Kreuzungspunkt in der genannten Ebene E liegt. Die Spiegel 6 können auch als Konkavspiegel ausgebildet sein und das Licht der Lampen 5 entsprechend konzentrieren.

Der Kreuzungsbereich zweier Spiegel, an welchem diese mit ihren Stirnseiten aneinanderstoßen, stellt naturgemäß eine potentielle Störstelle der Homogenität der Beleuchtung dar. Dieser Bereich ist nun so ausgebildet, daß einer der beiden betreffenden Spiegel an seiner Stirnseite eine Nut aufweist, in welche der andere Spiegel gesteckt ist, so daß die beiden Spiegel einander übergreifen. Die einzige noch verbleibende Unstetigkeitsstelle ist dann der punktförmige Lichtübergang zwischen den beiden Spiegeln und dieser liegt unterhalb des Auflösungsvermögens der Kamera 3 und wird somit von dieser nicht erkannt. Die Kamera 3 "sieht" praktisch nur einen Strich, dessen in elektrische Signale umgeformte Leuchtstär­ kewerte in der Auswertestufe 4 ausgewertet werden.

Die Beleuchtungseinheit 2 ist in einem zweiteiligen Gehäuse angeordnet, welches aus einem festen Unterteil 7 und aus einem mit diesem über Scharniere 8 verbunden aufklappbaren Ober­ teil 9 besteht. Das Gehäuse 7, 9 ist an der Warenschauanlage von Fig. 1 quer zur Längsrichtung des zu überwachenden Gewebes 1 angeordnet.

Auf dem Unterteil 7 ist über Zwischenstücke 10 ein U-förmiger Träger 11 angeschraubt, auf welchem Halterungen 12 und 13 für die beiden Reihen von Leuchtstofflampen 5 beziehungsweise die Spiegelanordnung SA befestigt sind. Die Halterungen 12 sind zur genauen Justierung der Lampen 5 höhenverstellbar. Der Oberteil 9 enthält einen oberhalb der Beleuchtungseinheit 2 angeordneten Spalt, welcher durch eine Glasschiene 14 ausge­ füllt ist. Die Glasschiene 14 ist von zwei länglichen, mit dem Oberteil 9 über Zwischenstücke 15 verbunden, L-förmigen Ab­ schirmelementen 16 getragen, welche auf der Glasschiene 14 einen relativen schmalen Spalt 5 begrenzen und diesen gegen direktes Licht von den Lampen 5 abschirmen. Der Spalt 5 ist somit zum größten Teil nur durch via die Spiegelanordnung SA als mehr oder minder paralleles Strahlenbündel zum Spalt 5 umgelenktes Licht der Lampen 5 beleuchtet. Das direkte Licht fällt intensitätsmäßig nicht ins Gewicht. Die Glasschiene 14 dient einerseits als Abdeckung und Staubschutz für die Be­ leuchtungseinheit 2 und anderseits als Führung und Umlenkung für das Gewebe 1 und glättet dabei eventuelle Falten im Ge­ webe.

Gemäß Fig. 4 sind die Lichtumlenkmittel LU (Fig. 2) durch eine Lichtleiteranordnung LA gebildet, welche aus in einer Reihe hintereinander angeordneten länglichen Lichtleitern 6′ besteht. Zwischen jeder Leuchtstofflampe 5 und der Lichtlei­ teranordnung LA ist jeweils eine Abschirmung 17 mit einem rechteckigen Lichtfenster 18 vorgesehen, dessen Länge so be­ messen ist, daß auch im Überlappungsbereich zweier Lampen 5 jeweils nur Licht von einer Lampe zur Lichtleiteranordnung LA gelangt.

Die Lichtleiter 6′ weisen einen rechteckigen, an der den Lam­ pen 5 zugewandten Schmalseite einseitig abgeschrägten Quer­ schnitt auf. Die andere, in der Figur obere Schmalseite bildet das Beleuchtungsfeld für das Gewebe. Die Abschrägung befindet sich jeweils an der von der zugehörigen Lampe 5 abgewandten Seite und der Winkel der Abschrägung ist so gewählt, daß das in den Lichtleiter 6′ eintretende Licht an der Abschrägung to­ talreflektiert und nach oben zum Beleuchtungsfeld geleitet wird. Bei der in Fig. 4 gezeigten Darstellung wird der ge­ schnittene Lichtleiter 6′ von der in der Figur linken Leucht­ stofflampe 5 mit Licht beaufschlagt und der für den Betrachter anschließend weiter hinten liegende Lichtleiter von der rech­ ten Leuchtstofflampe 5. Analog zur wechselweisen Anordnung der Lampen 5 in zwei Reihen sind auch die Abschrägungen abwech­ selnd an einer der beiden Seitenflächen des jeweiligen Licht­ leiters 6′ angeordnet, wobei gilt, Lampe links - Abschrägung rechts, Lampe rechts - Abschrägung links.

Bei einer in der Praxis erprobten Ausführungsform der Beleuch­ tungsanordnung 2 beträgt die Länge der Leuchtstofflampen 5 je 115 cm und die Länge der Lichtleiter 6′ und der Lichtfenster 18 je 70 cm. Die Lichtleiter sind an ihren Stirnseiten ge­ schliffen, wodurch zwischen den Lichtleitern ein ungestörter Lichtübergang gewährleistet ist. Die Lichtleiter 6′ sind aus Plexiglas und der Winkel an der Spitze an dem in der Figur un­ teren Ende der Lichtleiter beträgt entsprechend dem Grenzwin­ kel der Totalreflexion für Plexiglas 40°. Die übrigen Abmes­ sungen können Fig. 4 entnommen werden, welche eine Darstellung im Maßstab von 1 : 1 zeigt.

Analog zum Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist die Beleuch­ tungsanordnung 2 in einem zweiteiligen Gehäuse angeordnet, welches aus einem festen Unterteil 7 und aus einem mit diesem über Scharniere (nicht dargestellt) verbundenen aufklappbaren Oberteil 9 besteht. Auf dem Unterteil 7 ist über entsprechende Träger 19 eine U-förmige Halterung 11′ für die beiden Reihen von Leuchtstofflampen 5 und für die Abschirmungen 17 montiert.

Der Oberteil 9 weist im Bereich der Beleuchtungsanordnung 2 einen quer über die Maschinen- und damit quer über die Gewebe­ breite verlaufenden Spalt auf, in welchen zwei Halteschienen 20 eingesetzt sind. Diese bestehen vorzugsweise aus Leuchtme­ tall und bilden einen über die Maschinenbreite verlaufenden Vertikalspalt zur Halterung der Lichtleiteranordnung LA. Die Lichtleiter 6′ sind an ihren beiden Seitenflächen mit je einer Längsrippe 21 versehen, welche zum Einschieben in entsprechen­ de Nuten 22 der Halteschienen 20 vorgesehen sind. Die Längs­ rippen 21 sind auf die Lichtleiter 6′ aufgeklebt und sind an ihrer dem Grund der Nuten 22 zugewandten Seitenfläche mit einer Schaumstoffauflage 23 versehen, wodurch ein spielfreier Sitz der Lichtleiteranordnung LA in den Halteschienen 20 ge­ währleistet ist.

Die Halteschienen 20 sind mit dem Gehäuseoberteil 9 ver­ schraubt und bilden eine abgerundete Auflagefläche für das Gewebe mit einem im Bereich des Beleuchtungsfeldes planen Mittelteil. In diesen Mittelteil ist in entsprechende Abstu­ fungen der Halteschienen 20 eine Glasschiene 14′ eingeklebt, welche als Abdeckung für die Lichtleiteranordnung LA dient. Ohne diese Abdeckung müßten wegen der Abnützung durch das Gewebe vermutlich Lichtleiter 6′ aus einem härteren Material als Plexiglas, beispielsweise aus Glas, verwendet werden, was mit entsprechenden Mehrkosten verbunden wäre. Die Glasschiene 14′ bildet zusammen mit den Halteschienen 20 eine Führung und Umlenkung für das Gewebe. Diese Führung dient nicht zuletzt zur Glättung eventueller Falten im Gewebe.

Durch die dargestellte Beleuchtungsanordnung 2 ist gewährlei­ stet, daß das Beleuchtungsfeld ausschließlich von der Licht­ leiteranordnung LA ausgeleuchtet wird und kein direktes Licht von den Leuchtstofflampen 5 erhält. Zur Erhöhung der Leucht­ dichte des Beleuchtungsfeldes können die das Licht totalre­ flektierenden Abschrägungen der Lichtleiter 6′ gegebenenfalls verspiegelt sein, bisher hat sich aber die ohne Verspiegelung erzielbare Leuchtdichte als ausreichend erwiesen.

Trotz der geschilderten Vorteile stellt sowohl die Lichtlei­ teranordnung LA als auch die Spiegelanordnung SA einen Kosten­ faktor dar und es wäre wünschenswert, wenn eine einzige Leuchtstofflampe ohne zusätzliche Lichtumlenkmittel LU als Lichtquelle verwendet werden könnte. Dies würde eine zusätz­ liche Einsparung an Vorschaltgeräten, den sogenannten Star­ tern, bedeuten und außerdem würden sich konstruktive Ver­ einfachungen ergeben.

Es wurde gefunden, daß eine einzige Leuchtstofflampe aus­ reicht, wenn folgende Randbedingungen erfüllt sind:

• - Die Leuchtstofflampe ist eine Hochspannungsröhre mit einer Brennspannung von vorzugsweise 1000 bis 1200 Volt und einer Zündspannung von etwa 1500 Volt. Die Leistung kann von 100 Watt bis gegen einige hundert Watt, beispielsweise 400 Watt betragen.
• - Der Betrieb der Leuchtstofflampe erfolgt mit Hochfrequenz, wodurch mögliche Interferenzen mit der Abtastfrequenz der Kamera ausgeschaltet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lampenbetriebsfrequenz ein Mehrfaches der Kamera­ abtastfrequenz beträgt. So beträgt vorzugsweise bei einer Kameraabtastfrequenz von 4 Kilohertz die Lampenbetriebsfre­ quenz 32 Kilohertz. Die Grundspannung für die Hochfrequenz (Lampenbetriebsfrequenz) wird möglichst gut gesiebt, um mögliche Einflüsse von Netzstörungen und Netzwechselspan­ nungen zu vermeiden.

Wesentlich an diesem Ausführungsbeispiel ist, daß eine über die ganze Gewebebahn reichende Leuchtstofflampe vorgesehen ist. Selbstverständlich könnten auch zwei derartige parallel zueinander angeordnete Leuchtstofflampen verwendet werden, was insbesondere bei Beleuchtung des Gewebes von oben (Auflicht) vorteilhaft sein kann.

Claims (18)

1. Beleuchtungsanordnung für eine Vorrichtung zur Kontrolle von Flächengebilden, insbesondere Gewebebahnen, mit einer Lichtquelle und mit Mitteln zur Erzeugung eines Beleuch­ tungsfeldes für das zu kontrollierende Gewebe, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei in parallelen Reihen hintereinander angeordnete Leuchtstofflampen (5) vorgese­ hen und daß die genannten Mittel zur Erzeugung des Be­ leuchtungsfeldes durch zwischen diesen Reihen angeordnete Lichtumlenkmittel (LU) gebildet sind.

2. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehr als zwei Leuchtstofflampen (5) vor­ gesehen und abwechselnd in einer der beiden Reihen ange­ ordnet sind.

3. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Stirnseiten aufeinanderfolgender Lampen (5) überlappen.

4. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtumlenkmittel (LU) durch eine Spiegelanordnung (SA) gebildet sind.

5. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spiegelanordnung (SA) durch schräg zu der die Achsen der Lampen (5) enthaltenden Ebene (E) an­ geordnete Umlenkspiegel, vorzugsweise Planspiegel (6), zur Umlenkung des von den Lampen ausgesandten Lichts auf einen Beleuchtungsspalt (S) gebildet ist.

6. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aufeinanderfolgende Planspiegel (6) zuein­ ander gekreuzt sind, wobei ihr Kreuzungspunkt in der ge­ nannten Ebene (E) liegt.

7. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aufeinanderfolgende Planspiegel (6) an ihren Stirnseiten einander geringfügig übergreifend aus­ gebildet sind.

8. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beleuchtungseinheit (2) in einem zweiteiligen Gehäuse mit einem Unterteil (7) und einem aufklappbaren Oberteil (9) angeordnet ist.

9. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gehäuseunterteil (7) einen Träger (11) mit Halterungen (12, 13) für die beiden Reihen von Lampen (5) und die Lichtumlenkmittel (LU) aufweist.

10. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gehäuseoberteil (9) eine in Längsrich­ tung der Beleuchtungseinheit (2) verlaufende und oberhalb von dieser angeordnete Ausnehmung aufweist, in welche eine transparente Abdeckschiene (14) eingesetzt ist.

11. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abdeckschiene (14) gegen die Beleuch­ tungseinheit (2) hin teilweise durch zwei den Beleuch­ tungsspalt (S) begrenzende und das direkte Licht von den Lampen (5) abschirmende Abschirmelemente (16) abgedeckt ist.

12. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtumlenkmittel (LU) durch eine Lichtleiteranordnung (LA) gebildet sind.

13. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (LA) die Form einer flachen, hochkant zur Gewebebahn (1) angeordneten Schiene aufweist, deren der Gewebebahn (1) zugekehrte eine Kante das Beleuchtungsfeld bildet und welche im Bereich ihrer anderen Kante vom Licht der Leuchtstofflampen (5) beaufschlagt ist.

14. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (LA) an ihrer vom Licht beaufschlagten Kante Abschrägungen zur Totalrefle­ xion des von der jeweiligen Leuchtstofflampe (5) ausge­ sandten Lichtes aufweist.

15. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (LA) aus einzelnen Lichtleitern (6′) zusammengesetzt ist, von denen jeder einer anderen Leuchtstofflampe (5) zugeordnet ist.

16. Beleuchtungsanordnung nach den Ansprüchen 8 und 12, da­ durch gekennzeichnet, daß in den Gehäuseoberteil (9) eine vorzugsweise durch zwei Halteschienen (20) gebildete Hal­ terung für die Lichtleiteranordnung (LA) eingesetzt ist.

17. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine die Lichtleiteranordnung (LA) gegen die Gewe­ bebahn (1) hin abdeckende transparente Abdeckschiene (14′).

18. Beleuchtungsanordnung für eine Vorrichtung zur Kontrolle von Flächengebilden, insbesondere Gewebebahnen, mit einer Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle durch eine einzige, mit Hochfrequenz betriebene Hochspan­ nungs-Leuchtstofflampe gebildet ist.