DE4315264A1 - Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Erkennung von Kanten an Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum berührungslosen Erkennen und Auswerten von Kanten an einem Gegenstand oder Kanten von einer Vielzahl von Gegenständen.

Es ist bekannt, daß bei der Lichtstreuung an einer matten Oberfläche, bei­ spielsweise an weißem Papier, die Intensität des gestreuten Lichtes vom Ein­ fallswinkel des Lichtes und von der Beobachtungsrichtung des gestreuten Lichtes abhängig ist. Aus dieser Indikatrix kann abgeleitet werden, daß bei weißem Papier mit zwei Detektoren, die Streulicht von einem Lichtfleck auf dem Papier unter verschiedenen Winkeln empfangen, eine klare Entscheidung getroffen werden kann, ob das Papier eben auf der Unterlage liegt oder stark geneigt ist (Reflexionsspektroskopie, G. Kortüm 1969, Springer-Verlag, Ber­ lin). Bei geeignet gewählten Winkeln ist dieses Phänomen im Falle einer leicht bis recht stark glänzenden Oberfläche ähnlich. Die Streulichtintensität in Reflexionsrichtung steigt stark an, während in den übrigen Richtungen die Intensität global abnimmt. Wird die Streulichtintensität in Funktion des Be­ obachtungswinkels aufgezeichnet, ergibt dies annähernd die Form eines Krei­ ses mit einer Keule in Reflexionsrichtung. Das heißt mit anderen Worten, daß bei schief auf die Oberfläche treffendem Licht die Streulichtintensität in einem Richtungsbereich nahe der Reflexionsrichtung (Vorwärtsstreuung) größer ist als die Streulichtintensität in einem Richtungsbereich nahe der Richtung des einfallenden Lichtes (Rückwärtsstreuung). Der Unterschied im Verhältnis der Lichtintensitäten der Rückwärts- und der Vorwärtsstreuung verstärkt sich dabei mit abnehmende in Winkel zwischen Oberfläche und ein­ fallendem Licht. Für gewisse Beschaffenheiten der Oberfläche wird je nach dem eine Verschlechterung der Detektion im Vergleich zu weißem Papier eintreten, doch ist diese normalerweise klein. Nur in seltenen Fällen gibt es Oberflächen, die davon abweichen und zusätzlich zum Vorwärtsglanz in Re­ flexionsrichtung noch einen Rückwärtsglanz in Richtung Lichtstrahl aufweisen. Bei rohem oder bedrücktem Papier wird ein (störender) Rückwärtsglanz nicht auftreten.

Aus der EP-0,041,489 sind bspw. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung dieser Art Reflexion mit einer Lichtquelle und mehreren Detekto­ ren, mindestens drei, bekannt (eine Vorrichtung mit 2 Lichtquellen und 2 bis 3 Streulichtdetektoren, ist außerdem in der WO-85/05206 beschrieben). Bei­ de Geräte werden als Schuppenstromdetektoren zum berührungslosen Zählen von Drückprodukten eingesetzt und sind dementsprechend ausgestaltet. Als Lichtquelle bzw. zur Beleuchtung der Drückprodukte wird im ersteren exakt paralleles Laserlicht vorgeschlagen, mit welchem die zu messenden Objekte schräg beleuchtet werden, und eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Detekto­ ren, vorzugsweise drei Detektoren, zur möglichst umfassenden Messung des Streulichtes aus mehreren Richtungen zum möglichst fehlerfreien Zählen der Druckprodukte in einem Schuppenstrom. In der Regel wird ein recht hoher Aufwand betrieben, um die nötige Zuverlässigkeit der Messung zu gewähr­ leisten.

Sich überlappende Objekte werden gemäß dem Stande der Technik als Schuppenstrom mit den Kanten (Bund) in Laufrichtung ausgerichtet auf einer Ebene vorbeigeführt und die Kanten der Objekte in einem spitzen Winkel zur Ebene schräg mit Laserlicht angestrahlt. Da von den Objekten gestreute Laserlicht wird mit mindestens zwei Meßzellen gemessen, welche so positio­ niert sind, das sie da Streulicht entlang mindestens zweier Ausbreitungsrich­ tungen mit verschiedenen Winkeln zur Ebene, auf der die Objekte gefördert werden, messen, wobei eine Meßzelle in einem spitzen Winkel zur Ebene und von der Einstrahlrichtung des Lasers jenseits einer senkrechten Linie (durch den Lichtfleck des Lasers) auf diese Ebene angeordnet ist und die andere Meßzelle zwischen der Ausbreitungsrichtung jenseits der senkrechten Linie und dem einfallenden Laserstrahl, wodurch beim Eintreten einer Ob­ jektkante in diesen Lichtstrahl im Vergleich zum rückgeworfenen Licht zur ersten Meßzelle diese andere oder anderen Meßzelle/n mehr Licht erhalten. Diese Anordnung ist mit ein Grund, warum mit zwei Detektoren und auch mangels einer ausreichend guten Auflösung die nötige Meß-Sicherheit nicht erreicht werden kann, und deswegen versucht wird, zur Erhöhung der Infor­ mation drei und mehr Detektoren einzusetzen.

Die Erfindung zeigt, wie man schon mit der Zwei-Detektoren-Technik mit nur einer Lichtquelle zu umfassenden Meßresultaten durch Messung der Vor­ wärts- und Rückwärtsstreuung kommt, jedoch mit folgendem Unterschied zum bekannten Stand der Technik.

Ein Meßprinzip, bei dem:

• 1. die Intensität des Streulichtes gemessen wird, einerseits unter einem Win­ kel zwischen Hauptarbeitsebene (Ebene, auf der die Gegenstände liegen) und detektiertem Streulicht der gleich (entlang dem vom Gerät ausge­ sandten Lichtstrahl) oder kleiner ist als der Winkel zwischen dem ausge­ sandten Licht und der Haupt-Arbeitsebene (bspw. ein Förderband) und andererseits in einer Region über dem möglichst kleinen Lichtfleck (Lichtpunkt zur Erhöhung der Auflösung), den da ausgesandte Licht auf der Hauptarbeitsebene erzeugt, also in einem Richtungsbereich im Ge­ biet der Senkrechten durch den Lichtfleck, wahlweise mit geringer Nei­ gung von dieser Senkrechten weg jenseits oder diesseits des einfallenden Lichtstrahles und
• 2. eine optische Einrichtung derart vorgesehen ist, das ein Detektor ge­ eigneter Größe (evtl. mit vorgesetzter Maske) hinter einer fokussieren­ den Abbildungsoptik liegt (bspw. Off-Axis-Parabolspiegel, Linse), wo­ durch ein idealer Signalverlauf bei Oberflächen (Arbeitsebene) bis zur Gehäusefront des Sensors (Anordnung von Lichtquelle, Detektoren etc. in einem Gehäuse) erreicht wird, was den Meßbereich von der Auflageflä­ che der beobachteten Gegenstände (Haupt-Arbeitsebene) bis nahe zu den Fenstern in der Gehäusefront aufspannt, und
• 3. bei dem eine gemäß Erfindung vorgegebene Signalverarbeitung (bspw. Quotientensignal) durchgeführt wird,

behebt die zum Stand der Technik diskutierten Nachteile. Zu dieser Grund­ anordnung zusätzlich geschaltete Detektoren erweitern die Messung für spe­ zielle Einsätze.

Ein gemäß Erfindung ausgestaltetes Gerät unterscheidet sich somit durch die Verwendung einer abbildenden Optik (Abbildungsoptik) für einen idealen Signalverlauf und einer den ausgesandten Lichtstrahl (vorzugsweise Laser­ licht) fokussierenden Optik (Fokussierungsoptik), um den Lichtfleck so klein wie möglich, quasi zu einem Lichtpunkt zu machen, und dadurch, daß einer der Detektoren so plaziert ist, das er gestreutes Meßlicht entlang der Haupt­ achse des einfallenden Laserstrahles mißt oder in einem Winkel zur Haupt­ arbeitsebene, der kleiner ist als der Winkel zwischen der Hauptachse des ausgesandten Lichtes und dieser Ebene.

Ferner unterscheidet sich das Gerät durch Mittel für eine spezielle Signalver­ arbeitung durch eine spezielle Synchrondetektion und Regelung durch Quo­ tientenbildung. Die Anordnung eines Detektors mit einem Detektionswinkels (Winkel zwischen Streurichtung des detektierten Streulichtes und der Haupt­ arbeitsebene) gleich oder kleiner dem Einstrahlwinkel des Laserlichtes (Win­ kel zwischen von der Lichtquelle ausgesandtem Lichtstrahl und Hauptarbeits­ ebene) und die Verwendung einer abbildenden Optik, sowie eines scharfen, hellen Lichtpunktes, stellen im gesamten wohl die wesentlichsten Unterschie­ de zum Stand der Technik dar.

Eine Kante eines dünnen Objektes (bspw. eine Papierkante) hat makrosko­ pisch gesehen (im Bereich von 1/100 mm) eine bis zu 90° gegenüber der Hauptarbeitsebene geneigte Oberfläche. Ist der Lichtfleck genügend klein, das heißt, vergleichbar mit der Objektdicke, so kann eine solch feine Kante als "geneigte Oberfläche" detektiert werden. Zusätzlich kann bei schief gegen die Hauptarbeitsebene gerichtetem Lichtstrahl ein flaches Objekt diesen Strahl für den einen der Detektoren abschatten, so daß das Intensitätsverhältnis in Vorwärts/Rückwärts-Richtung erniedrigt und die Objekterkennung damit erleichtert wird. Kann man den Lichtfleck genügend klein machen, dann las­ sen sich einzelne Papierkanten eines Papiers von 0,1 mm Dicke, auch wenn diese dicht auf der Hauptarbeitsebene aufliegen, noch problemlos erkennen.

Eine weitere beispielhafte Anordnung ist derart, daß der Lichtstrahl mehr oder weniger senkrecht auf die Hauptarbeitsebene gerichtet ist und daß Streulicht auf beiden Seiten des ausgesandten Strahles mit gleichen oder verschiedenen Winkeln zwischen detektiertem Streulicht und ausgesandtem Lichtstrahl detektiert wird.

Der Sensor gemäß Erfindung eignet sich neben der allgemeinen Erkennung von Kanten an Objekten und der Auswertung von auf solche Kanten bezoge­ nen Signalen auch zur Positionserkennung und zur Zählung von Objekten, die eine Kante besitzen. In der gezeigten Ausführungsform sind diese Objekte weniger als beispielsweise 80 mm vom Beobachtungsfenster des Sensors ent­ fernt und können mit einer Geschwindigkeit von mehreren m/s vorbei bewegt werden. Die Objekte können relativ zur Hauptarbeitsebene leicht schiefe Oberflächen (angeschrägte Kanten) haben, handelt es sich um flache Objekte wie Papierblätter, so können Kanten bis 0,1 mm detektiert werden. Die Ob­ jekte können ein- oder vielfarbig sein und auch in einem bestimmten Ausmaß Glanz aufweisen. Ferner dürfen sie auch geschuppt übereinanderliegen (Schuppenformation, Schuppenstrom).

Der Sensor funktioniert auf der Basis von Licht, in der Regel mit einem La­ ser, wobei für bestimmte Applikationen auch eine Leuchtdiode oder eine andere Lichtquelle verwendet werden kann.

Bei der Ausgestaltung als Schuppenstrom-Detektor sorgt (zusätzlich) eine schaltungstechnische Totzeitfunktion dafür, das Doppelkanten wie bspw. der Vorfalz bei einem Faltblatt, als nur eine Kante ausgewertet werden. Ferner werden mit weiteren geeigneten Maßnahmen (Quotientensignalbildung) ver­ schiedene Störungen, welche die Meß-Sicherheit beeinflussen können, unter­ drückt.

In einer ersten Ausführungsform tastet ein fokussierter Laserstrahl unter einem Winkel (typisch 40°) die Oberflächen (Arbeitsebene) von auf der Hauptarbeitsebene liegenden Gegenständen ab. Zwei Detektoren fangen das von der Arbeitsebene gestreute Licht auf. Einer der Detektoren ist optisch hinter einer fokussierenden Abbildungsoptik (bspw. ein ablenkender Off-Axis- Parabolspiegel) plaziert, die koaxial, also rings um den ausgesandten Laser­ strahl, oder sehr nahe beim ausgesandten Laserstrahl angeordnet ist. Der andere Detektor ist ungefähr über dem vom ausgesandten Licht auf der Hauptarbeitsebene gebildeten Lichtpunkt angeordnet.

In einer anderen Ausführungsform ist ein Detektor in der Nähe des Brenn­ punktes einer Abbildungsoptik (bspw. eine Linse) derart angeordnet, daß er Streulicht mißt, da in einem flacheren Winkel zur Arbeitsebene abgestrahlt wird, als da von der Lichtquelle ausgesandte Licht, während der andere De­ tektor im wesentlichen senkrecht über dem Lichtfleck angeordnet ist.

Physikalische Betrachtungen zeigen, das eine statische Signalauswertung mög­ lich ist, da heißt, eine Auswertung, die unabhängig von der Bewegungsge­ schwindigkeit der Objekte ist. Sie zeigen ferner, daß das Verhältnis der von den beiden Detektoren gemessenen Lichtintensitäten, also der Quotient, die ausschlaggebende Größe ist, nicht die Intensitätsdifferenz, wie sie im oben genannten Stand der Technik allgemein verwendet wird. Die Signalauswer­ tung kann digital wie auch analog erfolgen. Der Quotient der von den beiden Detektoren gemessenen Intensitäten kann durch Division der beiden Meß­ werte direkt erhalten werden. Der Quotient kann auch gebildet werden da­ durch, das die Lichtleistung der Lichtquelle derart geregelt wird, daß der eine der Detektoren, vorteilhafterweise der die Rückwärtsstreuung detektie­ rende Detektor eine konstante Intensität mißt. Dadurch liefert der andere Detektor direkt ein Quotientensignal. Da die Regelung der Lichtquelle starke Intensitätsunterschiede unter Umständen nicht schnell genug ausgleichen kann, ist es trotzdem vorteilhaft auch bei quasi konstantem Signal des einen Detektors die Division der Meßsignale zur Erzeugung des Quotientensignales durchzuführen.

Damit die Auswertung des analogen Signals unabhängig von der Distanz zwischen dem Sensor und den Gegenständen (Arbeitsebene), also unabhängig von der Objektdicke wird, ist es nötig, die Optik anzupassen. Für ein ebenes Objekt (nicht dessen Kante) in beliebiger Höhe (weniger als bspw. 80 mm unter dem Sensorfenster) darf da Intensitätsverhältnis R/V (rückwärts zu vorwärts gestreutes Licht) der beiden Detektoren nie größer werden, als bei einem ebenen Objekt in der Hauptarbeitsebene (bspw. 80 mm unter dem Sensorfenster). Zu diesem Zweck wird einer der Detektorköpfe vorzugsweise leicht geneigt und in da Gehäuse zurückverlegt und die vorgeschaltete Optik sowie der andere Detektorkopf entsprechend optimiert.

Für die Verwendung als Schuppenstromdetektor werden zusätzliche Maß­ nahmen getroffen. Mit einer Totzeitfunktion, bspw. mit einem Pulszähler für Drehgeberpulse des Förderbandes, auf dem die abzutastenden Objekte geför­ dert werden, können Doppelkanten (z. B. der Vorfalz bei einem Faltblatt) signaltechnisch als nur eine Kante verarbeitet werden. Alle Pulse innerhalb einer gewissen Zeit, oder innerhalb einer gewissen Distanz von einem ersten Puls werden unterdrückt.

Mit einem geeigneten Hintergrundsobjekt (weißes Papier, Alublech, Reflek­ torfolie) können weitere Störungen eliminiert werden. Bei Faltblättern, die mit dem Falz oder Rücken vorne dem Laserstrahl entgegengeführt werden, können die Blattenden aufgerauht oder aufgebogen sein, auch wenn sie nicht von Folgeprodukten abgedeckt sind. Am Anfang und am Ende des Blattes wird dann eine Kante detektiert. Wird nun als Hintergrund eine Reflexions­ folie eingesetzt, werden die Signalpegel so gekehrt, das der Endpuls unter­ drückt wird. Die Umkehrung geschieht dadurch, das die Folie viel mehr Licht in Rückwärtsrichtung streut, als normales Papier dies tut. Ein solches Signal würde einer Papierkante entsprechen. Da dieses Signal konstant bleibt bis zur nächsten Papierkante, kann es mit digitaler Signalaufbereitung unter­ drückt werden.

Eine andere Möglichkeit zur Unterdrückung der unerwünschten Detektion von Endkanten besteht darin, das im Sensor ein dritter Detektor D3 (hier nicht gezeigt) angeordnet wird, der mit einem in oder unter der Hauptarbeits­ ebene liegenden, leicht geneigten Spiegel koordiniert ist. Liegt ein Produkt auf der Hauptarbeitsebene, ist der Spiegel bedeckt und trifft kein oder wenig Licht in den dritten Detektor. Liegt kein Produkt auf der Hauptarbeitsebene, reflektiert der Spiegel den ausgesandten Lichtstrahl in den dritten Detektor. Erhält der dritte Detektor unmittelbar nachdem eine Kante detektiert wurde, Licht, muß es sich um eine Hinterkante gehandelt haben, deren Zählung unterdrückt werden muß. Anstelle des Spiegels kann auch eine unter einer entsprechenden Öffnung in der Hauptarbeitsebene und von dieser beabstan­ det angeordnete Fläche verwendet werden, auf der der Lichtfleck liegt, wenn kein Gegenstand auf der Hauptarbeitsebene liegt. Der dritte Detektor ist dann derart angeordnet und mit einer abbildenden Optik versehen, das er den Lichtfleck auf dieser Fläche "sieht".

Anhand der nachfolgend aufgeführten Figuren wird das oben diskutierte Prin­ zip insbesondere am Beispiel für die Anwendung als Schuppenstromdetektor diskutiert.

Fig. 1 zeigt einen typischen Signalverlauf eines gemäß Erfindung verarbeite­ ten analogen Signales. Die Höhe Null entspricht der Höhe des Beob­ achtungsfensters im Gehäuse des Sensors, die schraffierten Bereiche stellen Zonen dar, in denen kein Meß-Signal liegen sollte,

Fig. 2 zeigt eine erste Anordnung von Lichtquelle und Detektoren über einer Arbeitsebene, bei welcher einer der Detektoren Rückwärtsstreulicht mißt, das in einem Winkel rückstrahlt, der kleiner ist als der Winkel des auf die Arbeitsebene gerichteten Lichtstrahls und

Fig. 3 zeigt eine zweite Anordnung, bei der einer der Detektoren zum Licht­ strahl koaxial rückgestrahltes Licht mißt,

Fig. 4 zeigt eine beispielsweise Schaltungsanordnung zur Auswertung der Signale aus den beiden Detektoren D1 und D2.

Fig. 5 zeigt eine beispielsweise Schaltung zur Ansteuerung der Lichtquelle, im vorliegenden Beispiel eine Laserdiode.

Fig. 6 zeigt einen Signalverlauf im Zusammenhang mit der Synchrondetektion der gepulsten Eingangsspannung.

Fig. 7 zeigt ein Detail aus der Signalverarbeitung im Zusammenhang mit der Synchrondetektion.

Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Schaltung für die Divisionsstufe, wie sie in der Schaltung gemäß Fig. 4 verwendet wird.

Methodisch betrachtet, kann von einer Grundanordnung wie folgt ausgegan­ gen werden:

• A) Ein Lichtstrahl einer Strahlungsquelle wird gut fokussiert auf die Haupt­ arbeitsebene gerichtet und trifft unter einem beliebigen Winkel schräg auf dieser Ebene auf (allenfalls auch senkrecht), einen Lichtfleck oder Licht­ punkt erzeugend. Mindestens zwei Detektoren beobachten den auf der Hauptarbeitsebene oder einem darauf stehenden Objekt erzeugten Licht­ fleck unter verschiedenen Winkeln, wobei folgende Bedingungen vorgege­ ben sind:
  • A1. der eine Detektor D1 ist (optisch) hinter einer Abbildungsoptik O (be­ spielsweise Linse oder Parabolspiegel) angeordnet, die den Lichtfleck auf der Arbeitsebene auf diesen Detektor abbildet. Detektor und Abbildungs­ optik sind relativ zur Lichtquelle derart angeordnet, das der Winkel zwischen dem von der Lichtquelle auf die Hauptarbeitsebene auftreffen­ den Licht und dem von der Hauptarbeitsebene (Lichtfleck) auf den De­ tektor treffende Licht möglichst klein ist (Fig. 2). Dieser Winkel ver­ schwindet, wenn Strahlungsquelle und Abbildungsoptik (bzw. Detektor) koaxial angeordnet sind und der Strahl durch eine Öffnung in der Optik, bspw. im Parabolspiegel, geführt wird (Fig. 3).
  • A2. der andere Detektor D2 ist so angeordnet, das der Zwischenwinkel zwi­ schen dem von der Hauptarbeitsebene (Lichtfleck) auf den Detektor D1 bzw. auf den Detektor D2 treffenden Licht möglichst groß wird.

Bemerkung zu A. Die Lichtquelle kann somit unter einem mehr oder weniger flachen Winkel oder auch senkrecht auf die Hauptarbeitsebene strahlen. Aus­ gewertet wird da Quotientensignal (D2/D1) der beteiligten Detektoren, allenfalls der Kehrwert (D1/D2) davon.

• B) Für die Erkennung feinster Papierkanten werden zur oben dargestellten Grundanordnung die folgenden zusätzlichen Bedingungen erfüllt:
  • B1. Der Lichtfleck, den die Lichtquelle auf der Hauptarbeitsebene erzeugt, soll möglichst klein sein, das heißt, er soll Abmessungen haben, die der Höhe der kleinsten, noch zu detektierenden Kanten in etwa entsprechen. Dazu muß die Fokussierung der von der Lichtquelle ausgesandten Licht­ strahlen optimiert werden.
  • B2. Die Lichtquelle strahlt mit Vorteil unter möglichst flachem Winkel auf die Hauptarbeitsebene (bspw. 40°), damit feine Objektkanten möglichst gut angestrahlt werden und nicht übersehen werden. Bei senkrechtem Lichteinfall und einer schön geschnittenen Papierkante kann dagegen nur die Abschattung des Lichtes ausgenützt werden und nicht auch noch die (variable) Abstrahlcharakteristik des Papiers in Funktion des Beleuch­ tungswinkels.
  • B3. Der zweite Detektor D2 mißt das Streulicht vom Lichtpunkt unter mög­ lichst großem Winkel zum ersten Detektor D1, der nahe an der Licht­ quelle (bzw. nahe am von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl) an­ geordnet ist. Der zweite Detektor D2 wird in etwa senkrecht über dem Lichtfleck auf der Hauptarbeitsebene plaziert oder noch weiter weg von der Lichtquelle, so das er den Lichtfleck unter einem Winkel von 90° zur Hauptarbeitsebene beobachtet bzw. unter einem spitzen Winkel entge­ gengesetzt zur Lichtquelle beobachtet.
• C) Für einen großen Meßbereich bei sehr kompakter Bauform des Sensors sind die folgenden zusätzlichen Maßnahmen nötig:
  • C1. Erzeugung eines nicht allzu großen Winkels zwischen dem vom Licht­ fleck auf den ersten Detektor D1 treffenden Licht und dem vom Licht­ fleck auf den zweiten Detektor D2 treffenden Licht, dadurch daß
  • C2. entweder die Lichtquelle nicht allzu flach, unter Umständen in etwa senk­ recht auf die Hauptarbeitsebene strahlt oder, bei ziemlich flachem Licht­ einfall, der zweite Detektor D2 mehr oder weniger direkt über dem Lichtpunkt auf der Hauptarbeitsebene angeordnet ist.

Bemerkung zu C: unter einem Gerät (Sensor) mit kompakter Bauform wird ein solches verstanden, dessen Gehäusegröße im Verhältnis zum Meßbereich nicht groß ist.

• D) Zur Vermeidung bzw. Reduktion eines Blindbereichs wird folgende Maß­ nahme getroffen:
  • D1. Die Lichtquelle wird zwischen den beiden Detektoren plaziert.

Bemerkung zu D: der Lichtfleck auf großen Objekten, die bis knapp unter das Gehäuse des Sensors reichen, wird in dieser Anordnung vom zweiten De­ tektor D2 noch am besten erkannt. Dies ist wichtig, da der Sensor ein Signal abgibt, da einer Kante entsprechen würde, sobald der Detektor D2 nur noch wenig Licht erhält im Vergleich zu Detektor D1.

Fig. 1 zeigt nun einen Signalverlauf S eines analogen Divisionssignals (Signal des Detektors D2 dividiert durch Signal des Detektors D1, kurz D2/D1) für ein Objekt mit einer horizontalen Oberfläche von weißem Papier in Funktion der Höhe (A′ in mm) dieser Oberfläche unter dem Sensor, wie er ideal er­ weise aussehen sollte. Ausgegangen wird dabei von einem Wert des Signals für eine Objektoberfläche in Hauptarbeitsebene H, deren Höhe unter dem Sensor mit H′ angegeben ist und weiche in diesem Beispiel 80 mm beträgt. Man erkennt den asymptotischen Verlauf außerhalb des optimierten Abstan­ des der Hauptarbeitsebene H oder Arbeitsfläche A. Die schraffierten Flächen stellen Gebiete dar, die das Divisionssignal nicht berühren oder schneiden sollte, wobei auch diese Flächen nur typisch gezeichnet sind, sie sind Grenzge­ biete. Dazwischen ist das Arbeitsgebiet. Bei einem umgekehrten Divisions­ signal (D2/D1)^-1 muß für jeden Signalwert in Fig. 1 dessen Kehrwert 1/x genommen werden.

Die Vorteile eines solchen idealen Signalverlaufes sind folgende:

• 1) Abnahme der Kanten- und damit auch der Störempfindlichkeit gegenüber kleinen Unebenheiten der Objektoberflächen mit zunehmender Höhe über der Arbeitsfläche und
• 2) kein Blindbereich, das heißt, keine vermeintliche Kantenerkennung wenn ein Objekt nahe an den Sensor herankommt. Es könnte zu einer Mehr­ fachzählung des Objektes kommen, falls nach Ablauf der Totzeit das Objekt immer noch sehr nahe unter dem Sensor ist.

Weißes, horizontal angeordnetes Papier als Objektoberfläche gibt für alle Höhen ein typisches Signal. Für andere Oberflächen weicht das Signal nur unwesentlich nach unten ab (dies wäre z. B. eine Signalreduktion in der Grö­ ßenordnung von 30%). Bei glänzenden, horizontal angeordneten Oberflächen, kann das Signal massiv nach oben abweichen, was jedoch nicht stört. Aus diesen Gründen macht es Sinn, einen standardisierten Signalverlauf für wei­ ßes Papier vorzugeben.

Erreicht wird der Signalverlauf in Funktion der Höhe H′ oder A′ (mm) unter dem Sensor durch die geeignete Wahl der Abbildungs-Optik. Es spielen dabei eine Anzahl interdependenter Faktoren eine Rolle, wie:

• - die Brennweite der Abbildungsoptik vor dem Detektor D1,
• - die Distanz des Detektors D1 hinter der Abbildungsoptik,
• - die seitliche Positionierung des Detektors D1 hinter der Optik,
• - die Größe und Form des Detektors D1 (das ist die Photodiodengröße, falls nötig, die Größe und Form einer vorgeschalteten Maske, die auch vor eine zusätzliche Linse geschaltet werden kann, um das Licht zur Pho­ todiode nochmals zu bündeln),
• - der Winkel zwischen dem vom Detektor D1 detektierten Streulicht und dem von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl,
• - die Plazierung des Detektors D2 (Tiefe hinter dem Sensorfenster),
• - seitliche Verwinkelung (Kippen) des Detektors D2 gegenüber der Sensor­ front,
• - Beobachtungswinkel der beiden Detektoren in bezug auf die Hauptar­ beitsebene bzw. die Oberflächen der beobachteten Objekte.

Alle diese Faktoren müssen so aufeinander abgestimmt werden, das der vor­ gegebene ideale Signalverlauf erreicht wird. Dabei bleibt einiges an konstruk­ tiver Freiheit, wie dies gemacht wird. Dementsprechend wird hier nur ein rezeptartiges beispielsweises Vorgehen angegeben, nach dem eine Vorrichtung gemäß Erfindung berechnet und gebaut werden kann. Um einen optimalen Signalverlauf zu erhalten, müssen die obengenannten Faktoren durch Aus­ probieren aufeinander abgestimmt werden (ausprobieren deswegen, weil beim Verstellen der Größe eines Parameters sich die Werte der anderen Parame­ ter ebenfalls ändern).

Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Detektoranordnung (Sensor) gemäß Erfin­ dung in einem Gehäuse G. Sie zeigt einen Laserkopf L mit Laserdiode und Linsen zur Fokussierung des Strahles. Der Laser strahlt unter einem Winkel (typisch 45°) auf die Hauptarbeitsebene H oder Arbeitsfläche A. Ein minima­ ler Strahldurchmesser wird durch Fokussieren des ausgesendeten Strahles auf die Hauptarbeitsebene H erreicht, die sich beim Abstand H′ (bspw. 80 mm) unter dem Sensorfenster im Gehäuse G, das hier mit einem rechteckigen Rahmen angedeutet ist, befindet. Der Detektorkopf 1 ist hinter der Abbil­ dungsoptik O (hier als einfache Linse dargestellt) angeordnet. Strahlungsquel­ le L und Detektor D1 sind sehr nahe beieinander angeordnet und zwar so, daß der Beobachtungswinkel des Detektors D1 relativ zur Hauptarbeitsebene H kleiner ist, als der entsprechende Winkel des ausgesandten Laserstrahls. Die Optik ist in Richtung des Laserstrahles gerichtet, der Detektorkopf D1 liegt ein wenig hinter der Brennebene der Optik. Dieser Detektorkopf D1 besteht bspw. aus einer Maske (horizontaler Schlitz mit seitlicher Begrenzung, das heißt, eine Rechtecköffnung), einer Linse zur Fokussierung des Lichtes, das durch die Maske fällt, und einer Photodiode geeigneter Größe. Nimmt man Einschränkungen in Kauf, kann er auch nur aus einer Photodiode beste­ hen. Der Detektorkopf D2 besteht aus einer großflächigen Photodiode oder mehreren kleinen aneinandergereihten Photodioden und ist vom Lot durch den Lichtfleck leicht nach außen, das heißt von der Lichtquelle weg geneigt. Für ein Objekt in der Hauptarbeitsebene H ist D2 dann ungefähr über dem Lichtpunkt angeordnet (im Moment ca. 10° gegenüber der Vertikalen geneigt und zwar entgegengesetzt zum Laserstrahl) und zwar in einem gewissen Ab­ stand hinter dem Eintrittsfenster des Gehäuses G. Diese Anordnung ist nicht zwingend, gibt aber optimale Resultate bei einer mäßigen Sensorgröße, was sich letztendlich auf den Preis auswirkt.

Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung, bei welcher der eine der beiden De­ tektoren D1 das rückgestreute Licht koaxial zum ausgesandten Licht mißt. Ein Laserkopf L mit Laserdiode und mit Linsen zur Fokussierung des Strahles (hier nicht abgebildet), strahlt unter einem Winkel von ca. 40° Licht auf die Hauptarbeitsebene H oder Arbeitsfläche A. Die Fokussierung ist so einge­ stellt, das der minimale Strahldurchmesser ungefähr 80 mm unter dem Sen­ sorgehäuse G erreicht wird, wo sich die Hauptarbeitsebene H befindet (siehe auch Fig. 1). Der das koaxiale Streulicht messende Detektorkopf D1 ist hinter einer Abbildungsoptik O, hier ein Off-Axis-Parabolspiegel, plaziert, welcher koaxial rings um den ausgesandten Laserstrahl oder allenfalls sehr nahe dabei angeordnet ist. Die Abbildungsoptik "schaut" in Richtung des La­ serstrahles. Die Front des Detektorkopfes D1 liegt vorzugsweise in der Brenn­ ebene der Abbiidungsoptik. Der Detektor hat eine Maske vorgeschaltet, die aus einem horizontalen Schlitz mit seitlicher Begrenzung, also eine Rechteck­ öffnung aufweist. Ferner ist noch eine Linse zur Fokussierung des Lichtes, das durch die Maske fällt, nachgeschaltet. Im Detektorkopf D1 ist eine Photodio­ de von einer geeigneten Größe angeordnet. Der Detektorkopf D2 weist eine einfache Photodiode auf, die mehr oder weniger großflächig, typischerweise 5×5 mm, und, gleich wie in Fig. 2, leicht geneigt ist. Für ein Objekt in der Hauptarbeitsebene H ist sie ungefähr senkrecht über dem Lichtfleck angeord­ net, und zwar in einem bestimmten Abstand hinter dem Eintrittsfenster. Die hier vorgeschlagene Anordnung gibt bei einer mäßig großen Sensorgröße, was auch hier die Kostenfrage tangiert, optimale Resultate.

Für die hier gezeigten optischen Meßanordnungen sind noch weitere optimie­ rende Maßnahmen vorteilhaft:

• - Die Lichtquelle, hier eine Laserdiode, wird so geregelt, daß Detektor D1 immer gleich viel Licht erhält.
• - Anstelle der im Blockschaltbild (Fig. 4) verwendeten Divisionsstufe, können logarithmische Verstärker eingesetzt werden, so daß nach einer Subtraktion der beiden Kanäle ein Signal entsteht, das dem Logarithmus des Quotienten entspricht.
• - Für anwenderspezifische Ausführungen kann ein Mikroprozessor einge­ setzt werden zur digitalen Signalauswertung, bspw. Doppelpulsunterdrüc­ kung bei Vorfalz, etc., womit das Gerät bei neu auftretenden Problemen flexibler ist und leichter darauf eingestellt werden kann.
• - Beim Einsatz als Schuppenstromdetektor werden Totzeitfunktionen zu­ sätzlich um eine dynamische Totzeit ergänzt. Dabei wird laufend der mittlere zeitliche Kantenabstand ermittelt, zum Beispiel gemittelt über 5 bis 10 Kanten, und ca. 20% davon als Totzeit eingesetzt.

Fig. 4 zeigt nun eine beispielsweise Schaltung zur Auswertung der Signale aus den Detektoren D1 und D2. Die Signale aus den beiden Detektoren wer­ den auf je einen Synchron-Verstärker SV mit Sample & Hold zur Unterdrüc­ kung von Fremdlicht geführt. Die beiden Verstärkerkanäle werden mit Hilfe eines Oszillators OS synchronisiert. Derselbe Oszillator taktet auch die Lei­ stungsstufe LS, durch welche die Laserdiode L, das ist die Lichtquelle, ge­ spiesen wird. Über einen Regler RG steuert der Detektor D1, das ist der die Rückwärtsstreuung messende Detektor, die Intensität der Lichtquelle L. Auß­ erdem werden die Signale der beiden Detektorkanäle in einer Divisionsstufe DS zu einem Quotientensignal umgesetzt, welches in einem Schmitt-Trigger ST aufbereitet ein Zählsignal darstellt. Im Falle der Zählung eines am Gerät vorbeilaufenden Schuppenstromes (aber auch anderer geförderter Gegenstän­ de mit Kanten), wird eine Totzeitfunktion TZ eingebaut. Diese funktioniert so, daß während einer einstellbaren Totzeit weitere von ST kommende Pulse, die wegen Doppel- oder Mehrfachkanten an einem Objekt entstehen, unter­ drückt werden. Steht ein Drehgeber am Förderband zur Verfügung, so kann dieses Drehgebersignal TT verwendet werden, um die Totzeit mit der Förder­ geschwindigkeit zu verknüpfen (synchronisieren). In diesem Fall wird an der Stelle einer einstellbaren Totzeit eine einstellbare Anzahl Drehgeberpulse abgezählt, während welcher Zeit weitere Pulse von ST her unterdrückt wer­ den. Diese Funktion kann auch sehr günstig und flexibel mit einem Mikro­ prozessor gelöst werden. Das so konditionierte Signal wird schließlich in ei­ nem weiteren Pulslängenformer PF aufbereitet und einer Ausgangsstufe AS zur weiteren Verwendung zugeführt.

Dieses Blockschaltbild stellt eine mögliche Auswertung des Streulichtes mit Einbezug von Information TT der Zuführung der Meßgegenstände und mit einer Lichtsteuerung durch einen der Detektoren dar. Dies ist eine von meh­ reren Möglichkeiten zur Auswertung des V/R-Streulichtes aus der optischen Anordnung gemäß Erfindung. An Stelle der verwendeten Divisionsstufe DS, kann auch, wenn logarithmische Signale vorliegen, eine Subtraktion der bei­ den Kanäle durchgeführt werden.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen spezielle Ausführungsformen der Laserdiodenan­ steuerung der Synchrondetektion und der Divisionsstufe, wie sie beispielsweise in der Schaltung gemäß Fig. 4 realisiert sein können. Es wird noch speziell auf die Qutientenbildung durch eine Regelschaltung, wie sie in der Gesamt­ schaltung enthalten ist, eingegangen.

Fig. 5 zeigt eine von einem Regler C gelieferte Steuerspannung, welche eine erste Konstantstromquelle CS1 für I₁ (über die gesamte Zeit) so einstellt, daß ein zur Spannung U₁ proportionaler Gleichstrom durch den Widerstand R oder über den elektronischen Schalter 5 fließt. Ist der elektronische Schalter geschlossen, ist die Spannung über dem Widerstand R gleich Null, ist er geöff­ net, ist die Spannung proportional zum Strom I₁ und somit auch zur Spannung U₁. Die Spannung U₂ wird auf diese Weise zu einer gepulsten Rechteckspan­ nung, deren Amplitude proportional zur Spannung U₁ ist. Die Spannung U₂ ihrerseits steuert eine zweite Konstantstromquelle CS2 für I₂ (während der Pulszeit), welche den für die Laserdiode L benötigten (gepulsten) Gleichstrom 12 liefert. Der Schalter generiert in diesem Beispiel eine Laserpulsfrequenz von 60 KHz. Unterhalb 1 KHz werden Störungen nicht mehr ausreichend aus­ geschlossen; die obere Grenze ist durch den Frequenzgang der Komponenten begrenzt (einige MHz sind heute schon denkbar).

Der Regler benötigt für ein schnelles Verhalten eine Rückführung, eine kon­ tinuierliche Istgröße, die nicht gepulst ist. Spannung und Strom U₂ bzw. I₂ liegen jedoch gepulst vor und müßten für diesen Zweck zuerst geglättet oder gesampelt werden, was im ersten Fall zu einer Verlangsamung des Systems oder im zweiten Fall zu erhöhtem Aufwand führen würde. Hingegen ist der Strom I₁ ein zum gepulsten Ausgangsstrom proportionaler Gleichstrom, der für die Rückführung, das heißt, als Istwert verwendet werden kann.

Um zu jedem Zeitpunkt eine möglichst genaue Messung der gepulsten Ein­ gangsspannung sicherzustellen, wird mittels einer Sample & Hold-Schaltung (S) in einem definierten Zeitfenster Meßwerte gespeichert und anschlie­ ßend verglichen. Um hochfrequente Störungen weitgehend auszuschalten, wird das Sampling über einen Filter geführt. Während der einen Meßperiode werden die positiven, während der anderen die negativen Scheitelwerte der Analogspannung gemessen. Anschließend werde die so gemessenen Werte voneinander subtrahiert. Auf diese Weise spielt die der Analogwechselspan­ nung überlagerten Gleichspannung keine Rolle mehr und eventuell vorhande­ ne niederfrequente Störungen wie 100 Hz Gleichlicht werden wirkungsvoll kompensiert.

Fig. 6 zeigt ein Zeitfenster für die Messung der Analogspannung. Während t_on/A sind der Eingang und Filter A miteinander verbunden. Dieses Filter speichert die positiven (und nur diese) Scheitelwerte. Auf gleiche Weise spei­ chert Filter B, welches während t_on/B mit dem Filter B verbunden ist, die negativen (und nur diese) Scheitelwerte. Um einen möglichst genauen Schei­ telwert zu sampeln, arbeitet die S nur über den hinteren (follo­ wing) Teil der Pulse, das heißt, im zeitlich nachfolgenden, eingeschwungenen Teil des Rechtecksignals. So werden die Einschwingvorgänge nicht in die Messung einbezogen; es wird jeweils nur der stabile, eingeschwungene Wert gemessen. Fig. 7 zeigt das in den Kanal 1 der Schaltung mit den Analog­ schaltern und nachfolgenden Filtern eingehende Analogsignal mit überlager­ tem niederfrequenten Störsignal und das durch die Schaltung "gesäuberte" Ausgangssignal. Die Auswertung speichert obere Scheitelwerte und untere Scheitelwerte. Die Differenz A-B (Doppelpfeil) entspricht dem eingehenden Analogsignal und enthält jetzt aber kein niederfrequentes Störsignal mehr. Kanal 2 umfaßt eine gleiche Schaltung wie Kanal 1 und bildet die Differenz C-D eines eingehenden Analogsignals.

Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Divisionsstufe zur Bildung des Quotientensi­ gnals. Bei dem hier diskutierten System soll das Intensitätsverhältnis und nicht die Intensitätsdifferenz der beiden Kanäle ausgewertet werden. Das heißt, daß in der Schaltung gemäß Fig. 4 eine Divisionsstufe bzw. Divisionsschal­ tung nötig ist. Diese kann bspw. mittels eines Mikroprozessors digital, jedoch ebensogut auf analoge Weise ausgeführt werden. Die in Fig. 8 dargestellte Schaltung basiert auf der mit analogen Schaltmitteln bewirkten Multiplikation mittels Logarithmierung, dann nachfolgender Addition bzw. Subtraktion und dann anschließender Entlogarithmierung. Die resultierende Ausgangsspan­ nung U_a ist wie folgt:

wobei alle Spannungen auf U_ref bezogen sind.

Die Spannung U_x erzeugt im Transistor T₁ einen Strom I₁, der durch den Widerstand an Eingang des OP′s (Operationsverstärker, Op-Amp) bestimmt ist, da die Spannung am Minus-Eingang des OP′s im eingeregelten Zustand immer gleich der Referenzspannung U_ref ist. Da die Basis von Transistor T₁ auf U_ref liegt, steht am Emitter von Transistor T₁ immer eine zum Strom I₁ in logarithmischem Verhältnis stehende Spannung zur Verfügung. Dasselbe Prinzip gilt auch für die Spannung U_y. Die Spannung U_y erzeugt im Transistor T₃ einen Strom 13, die Basis von Transistor T₃ liegt jedoch am Emitterpotenti­ al von Transistor T₁, was dazu führt, daß die Emitterspannung von Transistor T₃ proportional zur Summe der logarithmierten Ströme I₁ und I₃ ist. Dement­ sprechend liegt die logarithmierte Spannung von U_z am Emitter von Transi­ stor T₂ und ist auf die Referenzspannung U_ref bezogen.

Die Entlogarithmierstufe mit Transistor T₄ erhält als Eingangsspannung:

U_i = U_E1 + U_E3 - U_E3

Dies entspricht:

Die Koeffizienten k₁, k₂, k₃ sind abhängig von den Eingangskennlinien der Transistoren und sind bei idealen Transistoren gleich. In der Praxis kann durch Verwendung von gematchten Transistoren, z. B. Transistorarrays oder Doppeltransistoren, eine weitgehende Übereinstimmung der Koeffizienten erreicht werden. Die Entlogarithmierstufe mit T₄ bildet nun die Spannung U_a aus der Eingangsspannung U_i durch Wandeln der angelegten Basis-Emitter- Spannung in den so entstehenden Emitter- bzw. Kollektorstrom gemäß der Beziehung:

Bei einem solchen, wie hier diskutierten Meßprinzip, steuert eine Ausgangs­ größe (hier die Laserintensität) gemeinsam zwei Eingangsgrößen (hier die Empfangskanäle 1 und 2). Der Quotient U₁/U₂ wird nicht von der Laserinten­ sität beeinflußt. Durch Konstanthalten des Nenners über die Laserintensität ist der Zähler immer proportional zum gesuchten Quotienten:

und damit:

Mit dem oben dargelegten Auswertesystem erhält man eine sehr gute Funk­ tionsfähigkeit des Sensors. Natürlich können innerhalbe der angegebenen Formulierung auch andere schaltungstechnische Realisierungen, als hier vor­ geschlagen, zum gleichen Resultat führen, ohne den gegebenen Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (27)

1. Verfahren zum Erkennen und Auswerten von Kanten an Gegenstän­ den mittels einer Lichtquelle (L), die einen Lichtstrahl gegen eine Hauptarbeitsebene (H) mit Gegenständen aussendet, und mindestens zwei Detektoren (D1, D2), bei welchem im wesentlichen die Vorwärts- und Rückwärtsstreuung durch eine beleuchtete Oberfläche ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem von einem ersten Detektor (D1) erfaßten Rückwärtsstreulicht und der Hauptarbeitsebene (H) im wesentlichen gleich groß oder kleiner ißt als der Winkel zwischen der Hauptachse des ausgesende­ ten Lichtes und der Hauptarbeitsebene und daß die Signale der Erfassung des Rückwärtsstreulichtes unter Einbezug von Signalen aus einer Erfassung des Vorwärts-Streulichtes durch einen zweiten De­ tektor (D2) zu mit den Kanten korrelierbaren Ausgangssignalen ver­ arbeitet werden.

2. Verfahren zum Erkennen und Auswerten von Kanten an Gegenstän­ den mittels einer Lichtquelle (L), die einen Lichtstrahl gegen eine Hauptarbeitsebene (H) mit Gegenständen aussendet, und mindestens zwei Detektoren (D1, D2), bei welchem im wesentlichen die Vor­ wärts- und Rückwärtslichtstreuung einer beleuchteten Oberfläche ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Streulicht von einer Hauptarbeitsebene (H) oder Arbeitsfläche (A) durch eine zwi­ schengeschaltete Abbildungsoptik (O) auf einen zur Aufnahme des Streulichts vorgesehenen Detektor (D1) geführt wird und daß die Signale der Erfassung des Rückwärtsstreulichtes unter Einbezug von Signalen aus einer Erfassung des Vorwärts-Streulichtes zu mit den Kanten korrelierbaren Ausgangssignalen verarbeitet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem von einem ersten Detektor (D1) er­ faßten Rückwärtsstreulicht und der Hauptarbeitsebene (H) im we­ sentlichen gleich groß oder kleiner ist als der Winkel zwischen der Hauptachse des ausgesendeten Lichtes und der Hauptarbeitsebene, daß das Rückwärtsstreulicht von einer Hauptarbeitsebene (H) oder Arbeitsfläche (A) durch eine zwischengeschaltete Abbildungsoptik (O) auf einen zur Aufnahme des Streulichts vorgesehenen ersten De­ tektor (D1) geführt wird und daß die Signale der Erfassung des Rückwärtsstreulichtes unter Einbezug von Signalen aus einer Erfas­ sung des Vorwärts-Streulichtes durch einen zweiten Detektor (D2) zu mit den Kanten korrelierbaren Ausgangssignalen verarbeitet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein zweiter Detektor (D2) so plaziert ist, daß der Winkel zwischen dem durch den zweiten Detektor (D2) erfaßten Vorwärtsstreulicht und einer Senkrechten durch den vom ausgesende­ ten Lichtstrahl auf der Hauptarbeitsebene (H) erzeugten Lichtfleck von der Lichtquelle (L) weggeneigt geöffnet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei schiefem Lichteinfall auf die Hauptarbeitsebene (H) ein zweiter Detektor (D2) zur Erfassung des Vorwärtsstreulichtes nahezu auf der Senkrechten durch den Lichtfleck auf der Hauptar­ beitsebene plaziert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Lichtquelle (L) nahezu senkrecht auf die Hauptarbeitsebene (H) strahlen läßt und der eine Detektor auf der einen Seite des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahles, der andere Detektor auf der anderen Seite davon anordnet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Licht zur Erzeugung von Streulicht zur Erhöhung der Auflösung fokussiert wird, derart, daß Gegenstände mit einem punkt­ ähnlichen Lichtfleck beleuchtet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß mit den Signalwerten aus zwei Detektoren ein Quotient gebildet wird, der als Quotientensignal weiterverarbeitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Quo­ tientensignal durch Differenzbildung von logarithmischen Signalwer­ ten erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Quo­ tientensignal dadurch erzeugt wird, daß die Intensität der Lichtquelle so gesteuert wird, daß die von einem Detektor gemessene Lichtmen­ ge konstant bleibt, und daß das Signal des anderen Detektors als Quotientensignal weiter verarbeitet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Si­ gnal des einen Detektors durch Regulierung der Lichtquelle konstant gehalten wird und daß zusätzlich die Signale der beiden Detektoren durch Division zu einem Quotientensignal vereinigt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß Signale aus den Detektoren durch Synchronisieren zeitlich gekoppelt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Signale aus den beiden Detektoren oder ein daraus gebildetes Ausgangssignal durch ein weiteres, mit der Bewegung der Gegenstände relationiertes Signal (TT) verknüpft werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit einem dritten Detektor die Reflexion des ausgesandten Lichtstrahles an einem entsprechend angeordneten Spiegel in einem normalerweise durch die Gegenstände bedeckten Bereiche der Hauptarbeitsebene registriert und das das Meßsignal dieses dritten Detektors zur Unterdrückung der Detektion von störenden Endkan­ ten ausgewertet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem dritten Detektor und einer entsprechenden Ab­ bildungsoptik eine Fläche unterhalb der Hauptarbeitsebene, die der­ art angeordnet ist, daß der Lichtfleck auf ihr liegt, wenn kein Gegen­ stand den Bereich abdeckt, überwacht und daß das Meßsignal dieses dritten Detektors zur Unterdrückung der Detektion von störenden Endkanten ausgewertet wird.

16. Vorrichtung zum berührungslosen Erkennen von Kanten an Gegen­ ständen mit einer Lichtquelle (L, bspw. ein Laser) und mindestens zwei Streulicht messenden Detektoren (D1, D2) zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Anordnung von Lichtquelle (L) und Detektoren (D1, D2): die Licht­ quelle ist so angeordnet, daß sie die Hauptarbeitsebene (H) oder darauf angeordnete Gegenstände beleuchtet, einer der Detektoren ist so plaziert, daß er Rückwärtsstreulicht messen kann, das im gleichen oder in einem kleineren Winkel zur Hauptarbeitsebene rückstrahlt als die Einstrahlrichtung der Lichtquelle, und der andere Detektor (D2) ist so plaziert, daß er Vorwärtsstreulicht messen kann.

17. Vorrichtung zum berührungslosen Erkennen von Kanten an Gegen­ ständen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit einer Lichtquelle (L) und mindestens zwei das Streulicht messende De­ tektoren (D1, D2) zur Durchführung des Verfahrens gemäß An­ spruch 2, gekennzeichnet durch folgende Anordnung von Lichtquelle (L) und Detektoren (D1, D2): die Lichtquelle ist so angeordnet, daß sie die Hauptarbeitsebene (H) oder darauf angeordnete Gegenstände beleuchtet, einer der Detektoren (D1) ist so plaziert, daß er Rück­ wärtsstreulicht messen kann und der andere Detektor (D2) ist so plaziert, daß er Vorwärtsstreulicht messen kann, wobei einem der Detektoren (D1) eine Abbildungsoptik (O) zugeordnet ist, durch welche er Streulicht empfängt.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 17, gekennzeichnet durch folgende Anordnung von Lichtquelle (L) und Detektoren (D1, D2): die Lichtquelle ist so angeordnet, daß sie die Hauptarbeitsebene (H) oder darauf angeordnete Gegenstände beleuchtet, einer der Detekto­ ren (D1) ist so plaziert, daß er Rückwärtsstreulicht messen kann, das im gleichen oder in einem kleineren Winkel zur Hauptarbeitsebene rückstrahlt als die Einstrahlrichtung der Lichtquelle, und der andere Detektor (D2) ist so plaziert, daß er Vorwärtsstreulicht messen kann, wobei der Rückwärtsstreulicht erfassende Detektor (D1) eine Abbil­ dungsoptik (O) vorgeschaltet hat, durch weiche er Streulicht emp­ fängt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückwärtsstreulicht erfassende Detektor (D1) eine Abbildungsoptik (O) vorgeschaltet hat, welche für den Fall, daß Streulicht konzen­ trisch zur Achse des Beleuchtungsstrahles gemessen wird, ein Off- Axis-Parabolspiegel oder für andere Fälle eine Linse ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei schiefem Lichteinfall auf die Hauptarbeitsebene zur Messung des Vorwärtsstreulichts einer der beiden Detektoren (D2) nahezu senkrecht über dem durch das ausgesandte Licht auf der Hauptarbeitsebene erzeugten Lichtfleck plaziert ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (L) so angeordnet ist, daß sie nahezu senkrecht auf Gegenstände strahlt und daß der eine Detektor (D1) auf der einen Seite des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahles, der andere Detektor (D2) auf der anderen Seite angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung Mittel (Fokussieroptik) aufweist mit denen das Licht zur Erzeugung von Streulicht zur Erhöhung der Auflösung fokussiert wird, derart, daß Gegenstände mit einem punkt­ ähnlichen Lichtfleck beleuchtet werden können.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Signalpfade der Detektoren auf eine Schaltung (DS) führen, in der der Quotient der beiden Signale gebildet wird, der am Ausgang (AS) der Schaltung zur Weiterverarbeitung zur Ver­ fügung steht.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Steuereinheit (OS, LS) vorgesehen ist, mit der die Intensität der Lichtquelle (L) mit Signalwerten aus einem der beiden Detektoren (D1) gesteuert wird.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch Einbezug einer synchronisierenden Schaltung, bspw. Mikroprozessor, Signale aus den Detektoren durch Synchroni­ sieren zeitlich gekoppelt werden.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Schaltung (TZ) vorgesehen ist, mit der die Infor­ mation (TT) über die Bewegung der Gegenstände mit den Signalen der Detektoren (D1, D2) oder deren Quotientensignal (aus DS) ver­ knüpft wird.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie einen dritten Detektor und einen mit diesem ko­ operierenden Spiegel im Bereiche der Hauptarbeitsebene aufweist oder eine mit diesem kooperierende, abbildende Optik, die eine unter der Hauptarbeitsebene angeordnete Fläche abbildet.