DE7128347U - Vorrichtung zum abtasten von bogen- oder bandfoermigem durchlaufendem gut - Google Patents

Description

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Licentia

Patent-Verwaltungs-G.m.b.H.

Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

22.7.1971 P 71/60 (Eb)

Vorrichtung zum Abtasten von bogen- oder bandförmigem« durchlaufendem Gut

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abtasten von bogen- oder bandförmigem Gut, bei der das Gut durch ein auf die Oberfläche gerichtetes Lichtbündel, das hin und her bewegt wird, beleuchtet wird, mit einem Lichtleitstab, in den von den beleuchteten Stellen ausgehende Lichtstrahlen einfallen und auf einen Längsstreifen aus fluoreszierendem oder licht diffus reflektierendem Material auftreffen, wobei durch in Richtung der Stabachse sich fortpflanzende Lichtstrahlen an einer oder beiden Stirnseiten photoelektrische Empfänger beaufschlagbar sind.

Werden fehlerbehaftete Stellen, z.B. Löcher, einer durchlaufenden Bahn vom Abtastlichtbündel getroffen, dann ändert sich die Lichtstrahlung, die von der Bahn durchgelassen wird. Die Änderung der Lichtstrahlung pflanzt sich im Lichtleitsfcab bis zum photoelektrischen Empfänger fort, an dessen Ausgang das Signal dabei einen anderen Pegel einnimmt. Dieser neue Signalpegel kann zur Anzeige eines Fehlers benutzt werden.

An den vom Lichtbündel getroffenen, unbeschädigten Stellen einer durchlaufenden Bahn tritt auf der dem Lichtbündel abgewandten Seite eine Streuung der Lichtstrahlen ein. Dadurch entsteht am Ausgang des photoelektrischen Empfängers auch bei fehlerlosen Bahnabschnitten ein Signal, das umso mehr die Höhe des als Fehlerkriterium festgelegten Signals erreicht, je größer die Lichtdurchlässigkeit des zu prüfenden Materials ist.

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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Anordnung so weiterzuentwickeln, daß ein größerer Abstand zwischen den Ausg&ngsöignalezi des phot-oelektrischen Empfängers bei fehlerfreien und fehlerbehafteten Stellen des durchlaufenden Gutes erzielbar ist.

Die Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen einem parallel zur Stabachse verlaufenden Schlitz und dem Lichtleitstab eine Zylinderlinse und zwischen Schlitz und Zylinderlinse in Richtung der Mittelachse der Zylinderlinse ein lichtundurchlässiger Streifen angeordnet ist.

Bei dieser Anordnung entsteht am Ausgang des photoelektrischen Empfängers bei einer fehlerlosen Stelle des Gutes ein hoher und bei einer fehlerbehafteten Stelle ein niedriger Signalpegel, der als Fehlerkriterium benutzt «erden kanne Trifft das Abtastlichtbündel auf eine Lücke im Material, so verhindert der lichtundurchlässige Streifen das Einfallen von Licht in den Lichtleitstab. Dies führt zu einem sehr niedrigen Signalpegel am Ausgang des photoelektrischen Empfängers« Wird eine fehlerlose Stelle im Material vom Lichtbündel beleuchtet, dann sammelt die Zylinderlinse das entstehende Streulicht und leitet es dem Lichtleitstab zu. Die Lichtintensität am+photoelektrischen Empfänger steigt daher an. Dabei nimmt das Ausgangssignal am photoelektrischen Empfänger einen hohem Wert an.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Lichtbündel mittels Laser erzeugt ist und die Breite des Streifens mindestens so groß wie die Ausdehnung des Quersdhäittes des Lichtbündels ist.

Da die Ausdehnung des Lichtbunde!querschnittes klein ist, lassen sich auch kleine Fehler i» Material feststellen. Durch die große Lichtintensität des von einem Laser erzeugten Lichtbündels wird die Intensität des Streulichtes ebenfalls groß. Gleichzeitig kann der lichtundurchlässige Streifen sehr schmal ausgebildet sein. Durch die bevorzugte Ausgestaltung der Neuerung

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wird daher der Unterschied der Ausgangssignale bei fehlerlosen und fehlerbehafteten Stellen im Material weiter vergrößert.

Eine günstige Ausführungsform besteht darin, daß zwischen Zylinderlinse und Lichtleitstab eine Blende verschiebbar angeordnet ist.

Da der photoelektrische Empfänger an einer Stirnseite des Lichtleitstabes befestigt ist, entstehen für die an verschiedenen Stellen längs des Lichtleitstabes einfallenden Lichtstrahlen unterschiedliche Wege bis zum photoelektrischen Empfänger. Mittels der Blendeneinstellung läßt sich der Lichteinfall in den Lichtleitstab steuern. Indem die dem photoelektrischen Empfänger benachbarten Abschnitte durch die Blende stärker abgedeckt werden als die übrigen Abschnitte, kann über den unterschiedlichen Lichteinfall in den. einzelnen Teilen des Lichtle it Stabes ein Ausgleich hergestellt werden, 4&i bei gleicher Intensität des von verschiedenen Stellen der Bahn ausgehenden Lichtes trotzJ unterschiedlicher Weglänge für die Lichtstrahlen am photoelektrischen Empfänger eine annähernd gleiche Intensität des Lichtes bewirkt.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Blende aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt ist, von denen jedei für sich einstellbar ist. Durch Verformung an der Oberfläche, Inin der Rauhigkeit an der Oberfläche und inhomogenem

Aufbau des Lichtleitstabes treten unterschiedliche Beeinträchtigungen des an verschiedenen Stellen des Lichtleitstabes einfallenden und sich in Richtung der Stabachse fortpflanzenden Lichtes auf. Um diese Beeinträchtigungen auszugleichen, werden die einzelnen Abschnitte des LichtleitStabes durch entsprechende Einstellung der Blendensegmente in der Veise abgedeckt, daß bei von der Bahn ausgehendem Licht gleicher Intensität längs den verschiedenen Stellen des Lichtleitstabes am photoelektrischen Empfänger die auftretenden Ausgangssignale etwa gleich, groß sind.

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Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt des Ausführungsbeispieles senkrecht zur Längsachse«.

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linien I - I von Fig. 1.

In einem Gehäuse 1 befindet sich ein Schlitz 2, der durch einen Glaseinsatz gefüllt ist. Über den Schlitz 2 bewegt sich eine zu prüfende Materialbahn 3· Die Bewegungsrichtung der Materialbahn 3 ist in Fig. 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet. Senkrecht auf die Oberfläche der Materialbahn 3 ist ein Lichtbündel 4- gerichtet das von einer nicht dargestellten Laser-Lichtquelle erzeugt wird. Das Lichtbündel 4 wird in der durchöden Schlitz 2 gebildeten Linie periodisch hin und her bewegt. Von der durch das Licht— bündel 4 beleuchteten Stellender Bahn geht Streulicht aus, das sich ins Innere des Gehäuses 1 fortpflanzt. Die Fortpflanzungs— richtung wird durch einen Öffnungswinkel bestimmt, der durch die Dicke der Seitenwände des Schlitzes 2 festgelegt ist.

Unterhalb des Schlitzes 2 befindet sich eine Zylinderlinse 5· Der Abstand zwischen dem Schlitz 2 und der Zylinderlinse 5 ist so gewählt, daß möglichst alles Licht innerhalb des oben erwähnten öffnungswinkels auf die Oberfläche der Linse 5 auftrifft. Die Zylinderlinse 5 ist mittels Zwischenstücken 6 an den Seitenwänden des Gehäuses 1 befestigt.

Von der Zylinderlinse 5 gelangt das Licht zu einem kreiszylindrischen Lichtleitstab 7. Die in den Stab 7 eintretenden Licht«· strahlen werden gebrochen und treffen überwiegend auf einem an der Wand des Stabes 7 angebrachten Längsstseifen 8 auf, der aas Licht diffus streuendem Material besteht. Der Lichtleltstab 7 ist in der Nähe seiner ebenen Stirnflächen 9» 10 alt; Hingm "Vt, 12 ausgestattet. Die Hinge 11, 12 dienen zur Lageruns des

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7. Jeder Ring liegt auf einer Platte 13 auf. Spit»en zweier in der Wand des Gehäuses 1 befestigter Zapfen 14 greifen in kegelige Lagerstellen jedes Ringes 11 bzw, 12 ein. Mittels der Zapfen 14 wird die Lage des Stabes 7 in Bezug auf die Linse 5 und ein Schlitz 2 eingestellt.

Das von der Schicht 8 ausgehende Licht wird zum überwiegenden Teil durch Totalreflexionen an den Wänden des Stabes 7 in Sichtung der Längsachse des Stabes 7 geleitet. Das an der Stirnfläche 10 ankommende Licht wird von einem Spiegel 15 ins lonere des Stabes 7 zurückgeworfen. Das Licht, das auf der Stirnfläche 9 auftrifft, gelangt von da in einen photoelektrischen Empfänger 16, der an der Stirnfläche 9 angeordnet ist. Der Abstand zwischen Schlitz 2, Linse 5 und Stab 7 ist zweckmäßigerweise so eingestellt, daß die vom Schlitz 2 umgebene Linie der Bahn 2 auf der Schicht 8 abgebildet wird. Um eine genaue Justierung zu ermöglichen, können die Zwischenstücke 6 und die Platten 13 verschiebbar und einstellbar ausgebildet sein.

An den Seitenwänden des Gehäuses 1 sind Platten 17 befestigt. Die Platten 17 tragen verschiebbare Segmente 18 einer Blende 19· Blenden 19 können zu beiden Seiten oder nur auf einer Seite des Lichtleitstabes 7 angeordnet sein. In nicht näher bezeichnete Gewindebohrungen der Segmente 18 greifen Gewindespindeln 20 ein, die in den Wänden des Gehäuses 1 drehbar gelagert sind. Die Spindeln 20 tragen Schlitzköpfe 21. Die Segmente 18 lassen sich durch Drehung der Spindeln 20 in den Raum zwischen Zylinderlinde 5 und Lichtleitstab 7 verschieben und decken dabei einen Teil des Lichtleitstabes 7 gegen die von der Linse 5 ausgehenden Lichtstrahlen ab.

Oberhalb der Zylinderlinse 5 befindet sich ein in Richtung der Mittelachse der Linse 5 sich erstreckender lichtundurchlässiger Streifen 22.

Das Streulicht, das von der vom Lichtbündel M- getroffenen Stelle der Bahn 3 ausgeht, wird weitgehend von der Linse 5 gesammelt

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und der Schicht 8 am Lichtleitstab 7 zugeführt. Durch die neuerungsgemäße Anordnung g"ht dabei möglichst wenig Licht verloren. Das Ausgangssignal am photoelektrischen Empfänger 16 nimmt daher einen hohen Wert an. Dieses Ausgangssignal dient zur Kennzeichnung, daß die vom Lichtbündel 4- beaufschlagte Stelle der Bahn 5 : Inen Fehler in Form einer Lücke aufweist.

Falls in der Bahn 3 eine Lücke vorhanden ist, fällt das Lichtbunde 1 4 bei der Abtastung der Lücke durch den Schlitz 2 auf den lichtundurchlässigen Streifen 22, dessen Oberfläche aufgerauht sein kann, damit möglichst wenig Reflexionen auftreten.* Es gelangt daher nur sehr wenig licht zur Schicht 8 und zum Empfänger 16, dessen Ausgangssignal auf einen sehr niedrigen Wert fällt, das als Kennzeichen eines Fehlers in der Bahn durch nachgeschaltete Stromkreise ausgewertet werden kann.

Das an verschiedenen Stellen längs des LichtleitStabes auftreffende Lieht hat bis sum Empfänger 16 verschieden lange Wege zurückzulegen. Infolge von Verformungen des LichtleitStabes, unterschiedlichen Rauhigkeiten längs seiner Oberfläche und inhomogenem Aufbau unterliegen die an verschiedenen Stellen eintretenden Lichtstrahlen ferner unterschiedlichen Bedingungen, die sich durch Abweichungen in der Intensität des Lichtes am Empfänger bei gleich großer Intensität des in den Stab eintretenden Lichtes bemerkbar machen. Durch entsprechende Verschiebung der einzelnen Segmente 18 in den Raum zwischen Linse 5 und Stab 7 läßt sich die Intensität des an verschiedenen Stellen längs des Stabes 7 einfallenden Licht so korrigieren, daß bei gleich großer Intensität des von der Bahn ausgehenden Lichtes eine etwa gleich große Intensität am Empfänger 16 entsteht.

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Claims (5)

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Abtasten von bogen- oder bandförmigem Gut, bei der das Gut d-irch ein auf die Oberfläche gerichtetes Lichtbündel,das hin und her bewegt wird, beleuchtet wird, mit einem Lichtleitstab, in den von den beleuchteten Stellen ausgehende Lichtstrahlen einfallen und auf einen Längsstreifen aus fluoreszierendem oder Licht diffus reflektierendem Material auftreffen, wobei durch in Richtung der Stabachse sich fortpflanzende Lichtstrahlen an einer oder beiden Stirnseiten photoelektrische Empfänger beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem parallel zur Stabachse verlaufenden Schlitz (2) und dem Lichtleitstab (7) eine Zylinder} inse (5) und zwischen Schlitz (2) und Zylinderlinse (5) in Richtung der Mittelachse der Zylinderlinse ein lichtundurchlässiger Streifen (22) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtbündel (4) mittels Laser erzeugt ist und die Breite des Streifens (22) mindestens so groß wie die Ausdehnung des Querschnittes des Lichtbündels (4) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitstab (7) als Kreiszylinder mit ebenen Stirnflächen (9, 10) ausgebildet ist und daß an einer Stirnfläche (9) ein photoelektriscaer Empfänger (16) und an der anderen Stirnfläche (10) ein Spiegel (I5) angeordnet ist.

4-. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zylinderlinse (5) und Lichtleitstab (7) eine Blende (19) verschiebbar angeordnet ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet_T daß die Blende (19) aus einzelnen Abschnitten (18) zusammengesetzt ist, von denen jedör für sich einstellbar ist»

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