DE4343457C1 - Optoelektronische Vorrichtung zum Erkennen von transparenten Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 29 24 489 A1 bekannt. Die opto­ elektronische Vorrichtung ist in einem elektrophotographischen Kopiergerät in­ tegriert und dient zur Erkennung von lichtundurchlässigem und/oder transparen­ tem Kopierpapier. Die optoelektronische Vorrichtung weist einen Sender und zwei Empfänger auf. Ein Empfänger registriert das von lichtundurchlässigem Kopierpapier reflektierte Sendelicht. Der zweite Empfänger registriert das trans­ parente Kopierpapier durchdringende Sendelicht. Zur Erhöhung der Nachweis­ empfindlichkeit ist vor dem zweiten Empfänger ein Analysator angeordnet und dem Sender ein Polarisator nachgeschaltet.

Die Polarisationsebenen des Polarisators und Analysators sind um einen vorge­ gebenen Winkel so gegeneinander gedreht, daß bei freiem Strahlengang mög­ lichst wenig Sendelicht auf den zweiten Empfänger gelangt und die Sendelicht­ menge am zweiten Empfänger möglichst stark ansteigt, wenn sich transparentes Kopierpapier im Strahlengang befindet.

Das Verhältnis der bei freiem Strahlengang bzw. bei auf transparentes Kopierpa­ pier gerichtetem Sendelichtstrahl auf den zweiten Empfänger treffenden Licht­ menge hängt vom Winkel zwischen dem Sendelichtstrahl und dem Kopierpapier sowie vom Abstand zwischen Sender und Empfänger ab.

Diese Abhängigkeiten können experimentell ermittelt und in einer Auswerteein­ heit abgespeichert werden. Diese Daten sind in der DE 29 24 489 AI dargestellt und können zur Wahl des Arbeitspunktes der Vorrichtung herangezogen werden.

Nachteilig hierbei ist, daß zur Variation der auf den Empfänger auftreffenden Lichtmenge der Sender und der Empfänger in zwei Raumrichtungen relativ zu­ einander bewegt werden müssen. Der mechanische Aufwand hierfür ist beträcht­ lich, insbesondere dann, wenn die Positionsänderungen während des Betriebs des Kopiergerätes schnell und präzise vorgenommen werden müssen. Aus die­ sem Grunde werden die Abstands- und Winkeländerungen lediglich im Rahmen einer experimentellen Untersuchung ermittelt. Im Kopiergerät selbst bleibt die Anordnung von Sender und Empfänger unverändert.

Aus der DE 21 65 503 B2 ist eine Lichtschranke bekannt, in deren Strahlengang ein nematischer Flüssigkristall angeordnet ist. Dabei ist der Flüssigkristall vor­ zugsweise unmittelbar hinter dem Sender der Lichtschranke angeordnet.

Der Empfänger der Lichtschranke ist auf den invertierenden Eingang eines Dif­ ferenzverstärkers geführt, dessen nicht invertierender Eingang mit einer Refe­ renzspannung gespeist wird. Durch Änderung der Spannung am Flüssigkristall wird dessen Trübung geändert. Dabei ist die Anordnung so ausgelegt, daß bei einer Reduktion der Sendeleistung der Lichtschranke, beispielsweise aufgrund von Alterungsprozessen, die Trübung des Flüssigkristalls so abnimmt, daß die Lichtmenge am Ausgang des Flüssigkristalls konstant bleibt.

Auf diese Weise können Alterungseffekte des Senders selbsttätig kompensiert werden.

Aus der DE 92 12 693 U1 ist eine Vorrichtung bekannt, die als Gabellicht­ schranke mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln ausgebildet ist und meh­ rere jeweils in gegenüberliegenden Schenkeln angeordnete Sender und Empfän­ ger aufweist. Ein Sender und ein Empfänger bilden einen Meßkanal. Zweck­ mäßigerweise können auch mehrere Meßkanäle vorgesehen sein.

Des weiteren bilden ein weiterer Sender und ein weiterer Empfänger einen Refe­ renzkanal. Zur Detektion eines Gegenstandes wird die Differenz zwischen dem am Empfänger des Referenzkanals einfallenden Signalpegels und dem am Emp­ fänger des Meßkanals einfallenden Signalpegels herangezogen. Bei Verwendung mehrerer Meßkanäle werden die Durchschnittswerte der Signalpegel an den ein­ zelnen Empfängern zur Auswertung herangezogen.

Eine derartige Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Erfassen von linienför­ migen Gebilden, wie z. B. von Drähten, die einen Lichtstrahl nur kurzzeitig un­ terbrechen. In diesem Fall können kurzzeitige Störungen das Empfangssignal so stark verfälschen, daß eine sichere Detektion der Gegenstände nicht mehr mög­ lich ist. Bei derartigen Anwendungen ist insbesondere der Einsatz mehrerer Meßkanäle sinnvoll, um den Einfluß von Störungen durch die Mittelwertbildung der Empfangssignalpegel zu eliminieren.

Prinzipiell kann eine derartige Vorrichtung auch zum Erfassen von transparenten Gegenständen eingesetzt werden, wie z. B. auf transparenten Folien aufgebrach­ te transparente Etiketten. Zwar können externe Störeinflüsse wie z. B. Ver­ schmutzung oder Temperatur eliminiert werden. Jedoch muß der Sendelicht­ strahl beim Durchgang durch die Folien bzw. Etiketten erheblich gedämpft wer­ den, um eine sichere Detektion zu gewährleisten.

Bei zahlreichen Materialien, die zur Herstellung von transparenten Folien oder Etiketten verwendet werden, insbesondere Polymerfolien, tritt eine derartige starke Dämpfung nicht auf. Bei diesen Materialien ist das Auflösungsvermögen der in der DE 92 12 693 U1 beschriebenen Vorrichtung zu gering, so daß diese Materialien nicht mehr erfaßt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Vorrichtung der eingangs genannten Art und ein Verfahren so auszubilden, daß transparente, das Sendelicht schwach absorbierende Gegenstände weitgehend unabhängig von ihrer Material­ beschaffenheit sicher erkannt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 vorgese­ hen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Ansprüche 2-6 sowie 10-12 beschrieben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß zur Erhöhung der Nach­ weisempfindlichkeit polarisierende Mittel im Strahlengang der optoelektroni­ schen Vorrichtung angeordnet sind. Eine Vielzahl von transparenten Gegenstän­ den, insbesondere Polymerfolien, absorbieren das Sendelicht nur sehr schwach, jedoch wird die Polarisationsrichtung des Sendelichts beim Durchgang durch die Gegenstände gedreht. Dieser Effekt wird mit der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung ausgenutzt. Die im Strahlengang des Sendelichts unmittelbar hinter dem Sender angeordneten polarisierenden Mittel polarisieren das Sendelicht in einer bestimmten Polarisationsebene.

Beim Durchgang durch die Gegenstände wird die Polarisationsrichtung des Sen­ delichts um einen bestimmten Winkel gedreht. Vor dem Empfänger sind eben­ falls polarisierende Mittel angeordnet, die nur für in einer bestimmten Richtung polarisiertes Sendelicht durchlässig sind. Bei geeigneter Einstellung der Polarisa­ tionsebene der polarisierenden Mittel erfährt der Sendelichtstrahl durch die Dre­ hung der Polarisationsebene beim Durchgang durch den zu erfassenden Gegen­ stand eine für die Detektion ausreichende Schwächung, und zwar selbst dann, wenn das Sendelicht beim Durchgang durch den Gegenstand nicht oder nur sehr schwach absorbiert wird.

Die optoelektronische Vorrichtung ist so auszubilden, daß sie möglichst univer­ sell einsetzbar ist, d. h. daß eine Vielzahl von transparenten Gegenständen mit der optoelektronischen Vorrichtung erfaßt werden kann. Ein Problem hierbei be­ steht darin, daß aufgrund der Vielfalt von transparenten Materialien die opti­ schen Eigenschaften der Gegenstände sehr stark differieren. Insbesondere hängt bei Polymerfolien die Änderung der Polarisationsrichtung des die Folien durch­ dringenden Lichts von der räumlichen Orientierung der Polymerketten in der Folie sowie von der Dicke der Folie ab.

Zur Lösung dieses Problems weist die erfindungsgemäße Vorrichtung polarisie­ rende Mittel auf, deren Polarisationswirkung über die Auswerteeinheit einstell­ bar ist. Auf diese Weise kann mit der optoelektronischen Vorrichtung eine Viel­ zahl von transparenten Gegenständen sicher erfaßt werden.

Eine manuelle Einstellung der polarisierenden Mittel wäre nicht nur zeitraubend und umständlich, sondern auch ungenau. Bei der Einstellung der polarisierenden Mittel ist zu beachten, daß durch die Gegenstände bewirkte Signaländerung am Empfänger der Vorrichtung möglichst groß ist um eine sichere Detektion zu ge­ währleisten. Die Einstellung ist insbesondere deshalb aufwendig und schwierig, da sowohl die Polarisationseigenschaften der am Sender als auch am Empfänger angeordneten polarisierenden Mittel kontinuierlich geändert werden müssen.

Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind/ist dem Polarisator eine sich zwischen zwei Elektroden befindende Flüssigkristallschicht nachgeordnet und/oder dem Analysator eine sich zwischen zwei Elektroden befindende Flüssigkristallschicht vorgeordnet, wobei die Elektroden über die Auswerteein­ heit beaufschlagbar sind.

Auf diese Weise kann durch Änderung der Spannung an den Elektroden die Po­ larisationsebene des Sendelichts auf einfache Weise schnell, präzise und re­ produzierbar geändert werden. Vorteilhaft ist ferner, daß zur Änderung der Polarisationsebene des Sendelichts keine bewegten Teile in der Vorrichtung vorgesehen werden müssen. Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung praktisch keinem Verschleiß unterworfen und kann überdies äußerst kostengün­ stig hergestellt werden.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Einstellung der polarisie­ renden Mittel während einer Abgleichphase automatisch. Die Einstellung der polarisierenden Mittel wird für verschiedene Referenzmessungen innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs kontinuierlich geändert.

Durch den Vergleich der Empfangssignale der verschiedenen Referenzmessun­ gen bei jeweils derselben Einstellung der polarisierenden Mittel kann die Ein­ stellung ermittelt werden, für die mit der Vorrichtung die optimale Auflösung erzielt wird. Da die Einstellung automatisch über die Auswerteeinheit erfolgt, kann durch eine hinreichend kleine Schrittweite bei der Variation der Einstel­ lung mit großer Sicherheit die optimale Einstellung ermittelt werden, wobei die Einstellzeit gegenüber einer manuellen Einstellzeit erheblich geringer ist.

Schließlich können durch Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens Strukturen auf transparenten Gegenständen mit hoher Sicherheit erkannt werden. Hierzu zählt insbesondere das Erkennen von auf transparenten Folien aufgedruckten Etiketten. Üblicherweise weisen die Folien und Etiketten verschiedene Polarisa­ tionseigenschaften auf. Während der Abgleichsphase werden die Folien und Eti­ ketten mit jeweils wenigstens einer Referenzmessung vermessen.

Die Abgleichsphase wird so durchgeführt, daß die Signalunterschiede bei Durchgang des Sendelichts durch die Folie bzw. durch die auf die Folie aufge­ brachte Etikette maximiert werden.

Zur weiteren Verbesserung des Auflösungsvermögens können in einer zweck­ mäßigen Ausführungsform der Erfindung mehrere Paare von Sendern und Emp­ fängern vorgesehen sein, wobei die Sender Licht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen. Als Sender können Lichtquellen, die im sichtbaren, infraroten oder UV-Bereich abstrahlen, verwendet werden. Da die Absorbtions- und Polarisa­ tionseigenschaften von der Wellenlänge des Sendelichts abhängen, führt eine Variation der Wellenlänge der verwendeten Lichtquellen zu einer weiteren Ver­ besserung des Auflösungsvermögens der optoelektronischen Vorrichtung.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der optoelektronischen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der op­ toelektronischen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine optoelektronische Vorrichtung 1 zum Erfassen von transparen­ ten Gegenständen dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist einen Sendelichtstrahl 2 emittierenden Sender 3, einen Empfänger 4 und eine Auswerteeinheit 5 auf. Die Gegenstände sind im Strahlengang des Sendelichtstrahls 2 zwischen Sender 3 und Empfänger 4 angeordnet und werden im Durchlichtverfahren vermessen. Die optoelektronische Vorrichtung 1 kann als Lichtschranke oder als Gabellicht­ schranke ausgebildet sein.

Als Sender 3 können im Infrarotbereich bzw. im sichtbaren Wellenlängenbe­ reich emittierende Leuchtdioden verwendet werden. Alternativ können UV-Licht emittierende Spektrallampen verwendet werden. Als Empfänger 4 können Foto­ dioden oder Fototransistoren eingesetzt werden.

Die Wahl der Sender 3 und Empfänger 4 hängt von den optischen Eigenschaf­ ten der zu vermessenden Gegenstände ab. In den vorliegenden Ausführungsbei­ spielen bestehen die Gegenstände aus transparenten Folien 6, auf die Etiketten 7 aufgebracht sind, die ebenfalls transparent oder bedruckt sind. In diesem Fall erweist sich der Einsatz von UV-Licht emittierenden Sendern 3 als zweckmäßig, insbesondere dann, wenn der Bedruckung der Etiketten 7 im UV-Bereich absor­ bierende Fluoreszenzfarbstoffe beigemischt sind.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann die optoelektronische Vorrich­ tung 1 mehrere Sender 3 und Empfänger 4 aufweisen. In dem in Fig. 2 darge­ stellten Ausführungsbeispiel weist die optoelektronische Vorrichtung 1 jeweils zwei sich gegenüberstehende Sender- und Empfängereinheiten auf.

Dem Sender 3 ist eine Sendeoptik, bestehend aus einer Linse 8 zur Fokussie­ rung des Sendelichtstrahls 2 und einer Lochblende 9 zur Begrenzung des Strahl­ durchmessers, nachgeschaltet.

Dem Empfänger 4 ist eine Empfangsoptik bestehend aus einer Lochblende 10 zur Elimination von Randstrahlen und einer Linse 11 zur Fokussierung des Empfangslichts vorgeschaltet.

Zur Erhöhung der Nachweisempfindlichkeit sind im Strahlengang des Sende­ lichtstrahls 2 unmittelbar hinter dem Sender 3 und unmittelbar vor dem Empfän­ ger 4 polarisierende Mittel, die die Polarisationseigenschaften des Sendelicht­ strahls 2 beeinflussen, angeordnet. Die zu detektierenden Gegenstände sind zwischen den polarisierenden Mittel am Sender 3 und den polarisierenden Mit­ teln am Empfänger 4 angeordnet.

Die am Sender 3 angeordneten polarisierenden Mittel sind von einem Polarisa­ tor 12 und einer diesem nachgeordneten Flüssigkristallschicht 13 gebildet. Die polarisierenden Mittel sind unmittelbar hinter der Lochblende 9 angeordnet. Die am Empfänger 4 angeordneten polarisierenden Mittel sind von einem Analysator 14 und einer zweiten Flüssigkristallschicht 15 gebildet. Die polarisierenden Mit­ tel sind zwischen der Lochblende 10 und der Linse 11 am Empfänger 4 ange­ ordnet.

Für den Fall, daß die optoelektronische Vorrichtung 1 mehrere Sender-Empfän­ gereinheiten aufweist, können hinter bzw. vor jedem Sender 3 und Empfänger 4 jeweils separate polarisierende Mittel vorgesehen sein, falls der Abstand der einzelnen Sender 3 bzw. der einzelnen Empfänger 4 zueinander hinreichend groß ist.

Falls die Sender 3 und Empfänger 4 jeweils sehr dicht nebeneinanderliegend an­ geordnet sind, sind jeweils alle Sender 3 hinter denselben polarisierenden Mit­ teln angeordnet. Entsprechend sind die Empfänger 4 vor denselben polarisieren­ den Mitteln angeordnet.

Der Polarisator 12 und der Analysator 14 sind jeweils nur für in einer bestimm­ ten Polarisationsebene linear polarisiertes Licht durchlässig. Die Richtung der Polarisationsebenen ist in Fig. 1 mit Pfeilen gekennzeichnet.

Die am Sender 3 und am Empfänger 4 angeordneten Flüssigkristallschichten 13, 15 drehen die Polarisationsebene des linear polarisierten Lichts um einen be­ stimmten Winkel. Dies ist in Fig. 1 mit durch die entsprechenden Pfeile gekenn­ zeichnet. Die Flüssigkristallschichten 13, 15 sind jeweils zwischen zwei Elek­ troden 16, 17 angeordnet. Durch die Variation der an die Elektroden 16, 17 an­ gelegten Spannung kann die Polarisationsrichtung des die Flüssigkristallschicht durchdringenden Lichts kontinuierlich gedreht werden.

Um eine automatische Variation der Polarisationsrichtung zu gewährleisten, sind die Elektroden 16, 17 über Zuleitungen 18, 19 an die Auswerteeinheit 5 ange­ schlossen. Die Zuleitungen 18, 19 der Elektroden 16, 17 sind über Digital-Ana­ log-Wandler 20, 21 an Ausgänge eines in der Auswerteeinheit 5 integrierten Mi­ crocontrollers 22 angeschlossen. Ferner ist in der Auswerteeinheit 5 eine Ein- Ausgabeeinheit 23, vorzugsweise ein Terminal, vorgesehen. Schließlich ist in der Auswerteeinheit eine Speichereinheit 24 vorgesehen.

Zweckmäßigerweise ist der Empfänger 4 über einen Analog-Digitalwandler 25 an den Microcontroller 22 angeschlossen. Auf diese Weise können die am Emp­ fänger 4 anstehenden Empfangssignale in die Auswerteeinheit 5 eingelesen wer­ den.

Zudem ist der Sender 3 über einen Digital-Analog-Wandler 26 an den Micro­ controller 22 angeschlossen. Dadurch kann die Sendeleistung rechnergesteuert über die Auswerteeinheit 5 eingestellt werden.

Zweckmäßigerweise ist die optoelektronische Vorrichtung 1 als Gabellicht­ schranke ausgebildet, deren Gehäuse 27 zwei sich gegenüberliegende Schenkel 28, 29 aufweist. In einem Schenkel 28 sind der Sender 3, die Sendeoptik und die polarisierenden Mittel in einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Halte­ rung so befestigt, daß diese Elemente gegen z. B. bei Stößen auftretende Ver­ schiebungen gesichert sind.

Entsprechend sind der Empfänger 4, die Empfangsoptik und die polarisierenden Mittel ebenfalls in einer Halterung in dem zweiten Schenkel 29 gelagert. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß das Sendelicht während des Betriebs der Vor­ richtung 1 jeweils in gleichem Winkel auf die polarisierenden Mittel fällt, so daß diesbezüglich auftretende Meßwertverfälschungen ausgeschlossen werden können.

Für den Betrieb der optoelektronischen Vorrichtung 1 sind gemäß dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren zwei Betriebszustände, nämlich eine Abgleich- und eine Arbeitsphase, vorgesehen.

Während der Abgleichphase werden mehrere Referenzmessungen durchgeführt, wobei bei jeder Referenzmessung der Sendelichtstrahl 2 auf eine für die Struk­ tur des zu detektierenden Gegenstands charakteristische Stelle an der Oberfläche des Gegenstands gerichtet ist.

Für den Fall, daß der Gegenstand von einer transparenten Folie 6, auf die Eti­ ketten 7 aufgebracht sind, gebildet ist, werden zwei Referenzmessungen durch­ geführt. Die erste Referenzmessung erfolgt bei auf die Folie 6 gerichtetem Sen­ delichtstrahl 2, die zweite Referenzmessung wird bei auf eine auf der Folie 6 aufgebrachten Etikette 7 gerichtetem Sendelichtstrahl 2 durchgeführt.

Bei jeder Referenzmessung werden die polarisierenden Eigenschaften innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs schrittweise verändert. Hierzu werden die Spannungen an den Elektroden 16, 17 über den Microcontroller 22 verändert, so daß sich Winkel der Polarisationsrichtung des durch die Flüssigkristallschich­ ten 13, 15 durchtretenden Sendelichtstrahls 2 entsprechend ändert. Der Wertebe­ reich, innerhalb dessen die Spannungsänderung erfolgt sowie die Schrittweiten, mit der die Spannungsänderungen erfolgen, können über die Ein- Ausgabeein­ heit 23 vorgegeben werden.

Diese Eingabegrößen werden im Microcontroller 22 in die aktuellen Spannungs­ werte umgerechnet und als digitale Spannungswerte ausgegeben. Die digitalen Spannungswerte werden in den Digital-Analogwandlern 20, 21 in analoge Span­ nungswerte umgesetzt.

Da die Spannungen an den Elektroden 16, 17 beider Flüssigkristallschichten 13, 15 schrittweise geändert werden, entsteht durch die Variation der Spannungen ein zweidimensionales Datenfeld mit den jeweils aktuellen Wertepaaren U₁, U₂ für die Spannungen an den Elektroden 16, 17. Für jedes dieser Wertepaare U₁, U₂ wird das am Empfänger anstehende Empfangssignal E in den Mircocontrol­ ler 22 eingelesen. Dort wird das Empfangssignal E mit dem zugehörigen Werte­ paar U₁, U₂ in der Speichereinheit 24 abgespeichert.

Nach Durchführung der einzelnen Referenzmessungen werden die Beträge der Empfangssignale E bei jeweils gleicher Einstellung der polarisierenden Mittel, d. h. bei gleichen Werten für die Spannungswerte U₁, U₂ an den Elektroden 16, 17 der Flüssigkristallschichten 13, 15 paarweise miteinander verglichen und de­ ren Abweichung ermittelt.

Über diesen Vergleich wird als Ergebnis der Abgleichphase die Arbeitspunkt­ einstellung der Vorrichtung 1 ermittelt. Als Arbeitspunkt der Vorrichtung 1 wer­ den diejenigen Spannungswerte U₁, U₂ gewählt, für die die Summe der Abwei­ chungen der Empfangssignale E maximal ist.

Falls die Gegenstände von auf Folien 6 aufgebrachten Etiketten 7 gebildet sind, werden insgesamt nur zwei Referenzmessungen durchgeführt. Demzufolge wird nur einmal der Vergleich zwischen zwei Referenzmessungen durchgeführt. Der Arbeitspunkt ist diejenige Einstellung der Spannungswerte U₁, U₂ für die die Abweichung der Empfangssignale E maximal ist.

Zweckmäßigerweise wird die Abweichung der Empfangssignale E durch Quo­ tientenbildung der Empfangssignale E ermittelt. Hierzu wird das Empfangssignal E, das bei auf die Folie 6 gerichtetem Sendelichtstrahl 2 ermittelt wird, durch das Empfangssignal E, das bei auf die auf der Folie 6 aufgebrachte Etiketten 7 gerichteten Sendelichtstrahl 2 ermittelt wird, dividiert. Da das Sendelicht beim Durchgang durch die Folie 6 und die Etikette 7 starker geschwächt wird als beim Durchgang durch die Folie 6 alleine, ist der Quotient in jedem Fall größer als eins. Als Arbeitspunkt wird die Einstellung der Spannungswerte U₁, U₂ ge­ wählt, für die der Quotient der Empfangssignale E maximal ist.

Im Ergebnis wird durch die oben beschriebene Methode systematisch der Ar­ beitspunkt der Vorrichtung 1 ermittelt, für den beim Vermessen von Strukturen von Gegenständen die maximale Änderung der Empfangssignale erhalten wird, d. h. der größtmögliche Kontrast erzielt wird.

Auf diese Weise kann das Auflösungsvermögen der Vorrichtung 1 optimiert werden. Nach Beendigung der Abgleichphase werden die detektierenden Gegen­ stände während der Arbeitsphase mit der auf den Arbeitspunkt eingestellten Vorrichtung 1 vermessen.

Das genannte Verfahren kann auch bei der Vermessung von homogenen trans­ parenten Gegenständen angewendet werden. In diesem Fall werden zweckmäßi­ gerweise zwei Referenzmessungen durchgeführt, wobei bei der ersten Referenz­ messung der Sendelichtstrahl 2 auf den Gegenstand gerichtet ist und die zweite Referenzmessung bei freiem Strahlengang ohne Meßobjekt erfolgt.

Besonders vorteilhaft kann das oben beschriebene Verfahren zum Erkennen von vorzugsweise transparenten Etiketten 7, die auf transparente Folien 6 aufge­ bracht sind, eingesetzt werden. Die Folien 6 und Etiketten 7 bestehen üblicher­ weise aus Polymerschichten, die das Sendelicht nur sehr schwach absorbieren, so daß eine Unterscheidung von Folien 6 und Etiketten 7 über eine Absorptions­ messung nicht oder nur sehr ungenau möglich ist.

Allerdings sind derartige Polymerfolien üblicherweise optisch doppelbrechend, so daß die Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht beim Durchgang durch die Polymerfolien gedreht wird. Der Drehwinkel hängt von der Material­ beschaffenheit und der Dicke der Polymerfolie ab.

Demzufolge kann je nach Wahl der Materialien für die Folien 6 bzw. die Etiket­ ten 7 die Polarisationsrichtung des polarisierten Sendelichts um unterschiedliche Winkel beim Durchgang durch diese Gegenstände gedreht werden. Um eine si­ chere Erfassung der Gegenstände zu gewährleisten, muß für die einzelnen Ge­ genstände die Einstellung der Vorrichtung 1 während der Abgleichphase opti­ miert werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 kann diese Optimie­ rung zeitsparend und zuverlässig durchgeführt werden.

Zudem können die Einstellwerte für die Spannungen U₁, U₂ in der Speicherein­ heit 24 der Auswerteeinheit 5 für definierte Gegenstände abgespeichert werden, so daß für diese Gegenstände die Abgleichphase nur einmal durchgeführt wer­ den muß und bei einer nachfolgenden Messung diese Werte vor Beginn der Ar­ beitsphase aus der Speichereinheit 24 abgerufen werden können.

Für den Fall, daß die optoelektronische Vorrichtung 1 mehrere Sender-Empfän­ gerpaare aufweist, wird während der Abgleichphase für jedes Sender-Empfän­ gerpaar gemäß dem oben beschriebenen Verfahren der Arbeitspunkt ermittelt. Die relative Lage der Sender- und Empfängerpaare zueinander ist hierbei im all­ gemeinen nicht entscheidend.

Für den Fall, daß auf einer bandförmig ausgebildeten Folie 6 aufgebrachte Eti­ ketten 7 erkannt werden sollen, die in der in Fig. 2 dargestellten Richtung zwi­ schen den Schenkeln 28, 29 der Gabellichtschranke 27 bewegt werden, erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Sender 3 bzw. Empfänger 4 entlang einer Ge­ raden senkrecht zur Bewegungsrichtung der Gegenstände angeordnet sind. Dann ist gewährleistet, daß die Referenzmessungen bei auf die Folie 6 bzw. auf die Etiketten 7 gerichteten Sendelichtstrahlen 2 für die verschiedenen Sender-Emp­ fängereinheiten jeweils gleichzeitig erfolgen, was die Auswertung der Meßer­ gebnisse vereinfacht.

Zweckmäßigerweise ist für die Arbeitsphase lediglich das Sender-Empfänger­ paar aktiviert, dessen Arbeitspunkt den größten Kontrast liefert.

Alternativ können während der Arbeitsphase alle Sender- und Empfängerpaare aktiviert sein, so daß die Meßwerterfassung redundant erfolgt.

Claims (12)

1. Optoelektronische Vorrichtung zum Erkennen von transparenten Gegen­ ständen mit wenigstens einem einen Sendelichtstrahl emittierenden Sender, wenigstens einem Empfänger, polarisierenden Mitteln sowie einer Aus­ werteeinheit, wobei die zu erkennenden Gegenstände im Strahlengang des Sendelichtstrahls zwischen Sender und Empfänger angeordnet sind, im Strahlengang des Sendelichtstrahls hinter dem Sender ein Polarisator und vor dem Empfänger ein Analysator vorgesehen sind und der Polarisations­ zustand des zum Empfänger gelangenden Lichts einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polarisator (12) eine sich zwischen zwei Elek­ troden (16) befindende Flüssigkristallschicht (13) nachgeordnet und / oder dem Analysator eine sich zwischen zwei Elektroden (17) befindende Flüs­ sigkristallschicht (15) vorgeordnet sind/ist, und daß die Elektroden (16, 17) über die Auswerteeinheit (5) beaufschlagbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektro­ den (16, 17) über Zuleitungen (18, 19) mit der Auswerteeinheit (5) ver­ bunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte­ einheit (5) einen Microcontroller (22) aufweist, an dessen Ausgänge Digi­ tal-Analogwandler (20, 21) angeschlossen sind, wobei jeweils ein Digital- Analogwandler (20, 21) über Zuleitungen (18, 19) an eine Elektrode (16, 17) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (4) über einen Analog/Digitalwandler (25) an die Aus­ werteeinheit (5) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (5) eine Speichereinheit (24) zur Speicherung der Polarisationszustände der polarisierenden Mittel und des Empfangssignals aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese mehrere Sender (3) und Empfänger (4) aufweist, wobei die Sen­ der (3) Licht mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen emittieren.

7. Verfahren zum Erkennen von transparenten Gegenständen mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch fol­ gende Verfahrensschritte:

• - während einer Abgleichphase werden mehrere Referenzmessungen durchgeführt, wobei während einer Referenzmessung der Sende­ lichtstrahl (2) auf eine die Struktur des Gegenstands kennzeichnen­ de Stelle gerichtet ist, bzw. kein Gegenstand im Strahlengang an­ geordnet ist,
• - bei jeder Referenzmessung werden die Polarisationseigenschaften der am Sender (3) und am Empfänger (4) angeordneten polarisie­ renden Mittel jeweils innerhalb eines vorgegebenen Wertbereichs durch Beaufschlagung der Elektroden (16, 17) über die Auswerte­ einheit (5) schrittweise variiert, wobei für jeden Schritt die Beträge des Empfangssignals E sowie die Einstellung der polarisierenden Mittel in der Auswerteeinheit (5) gespeichert werden,
• - anschließend werden in der Auswerteeinheit (5) paarweise Beträge der Empfangssignale E zweier Referenzmessungen bei jeweils gleicher Einstellung der polarisierenden Mittel miteinander vergli­ chen,
• - als Ergebnis der Abgleichphase wird als Arbeitspunkt der Vorrich­ tung (1) diejenige Einstellung der polarisierenden Mittel gewählt, bei der die Abweichung der Beträge der Empfangssignale E der einzelnen Referenzmessungen maximal ist,
• - während der an die Abgleichsphase anschließenden Arbeitsphase werden die durch den Strahlengang der Vorrichtung (1) bewegten Gegenstände mit der auf den Arbeitspunkt eingestellten Vorrich­ tung (1) vermessen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung von auf Folien (6) aufgebrachten Etiketten (7)

• - während der Abgleichphase zwei Referenzmessungen durchgeführt werden, wobei bei der ersten Referenzmessung der Sendelicht­ strahl (2) auf die Folie (6) und bei der zweiten Referenzmessung der Sendelichtstrahl (2) auf eine auf die Folie (6) aufgebrachte Eti­ kette (7) gerichtet ist,
• - zum Vergleich der Empfangssignale bei jeweils gleicher Einstel­ lung der polarisierenden Mittel das Empfangssignal (E) der ersten Referenzmessung durch das Empfangssignal (E) der zweiten Refe­ renzmessung dividiert wird,
• - der Arbeitspunkt der Vorrichtung (1) so gewählt wird, daß der Quotient der Empfangssignale (E) durch die Einstellung der polari­ sierenden Mittel maximal ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ändern der Spannungen an den Elektroden (16, 17) die Polarisationsrich­ tung des die Flüssigkristallschichten (13, 15) durchdringenden Sendelichts gedreht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung mehrerer Sender (3) und Empfänger (4) für jede Sen­ der-Empfängereinheit die Abgleichphase durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß während der Arbeitsphase die Gegenstände mit sämtlichen Sender-Empfängereinheiten vermessen werden, so daß bei übereinstimmenden Meßergebnissen eine Struktur des Gegenstand als erkannt gelten kann.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Resultate der Referenzmessungen während der Abgleichphase für die einzelnen Sen­ der-Empfängereinheiten miteinander verglichen werden, und daß für die Arbeitsphase nur die Sender-Empfängereinheit aktiviert wird, für die sich bei Durchführung der Referenzmessungen die größte Abweichung der Empfangssignale E ergibt.