DE732855C

DE732855C - Lichtelektrische Einrichtung zum Feststellen von Loechern in lichtdurchlaessigen Werkstoffbahnen, z. B. aus weissem lichtdurchlaessigen Papier

Info

Publication number: DE732855C
Application number: DES139708D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing August Koller; Dr Phil Georg Rheindorf
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1940-01-04
Filing date: 1940-01-04
Publication date: 1943-03-13

Description

Lichtelektrische Einrichtung zum Feststellen von Löchern in lichtdurchlässigen Werkstoffbahnen, z. B. aus weißem lichtdurchlässigen Papier Man hat schon lichtelektrische Prüfeinrichtungen zur Feststellung von Löchern in Werkstoffbahnen, z. B. in Papierbändern, vorgeschlacren, bei denen ein optisches System das Licht auf die zu untersuchende Stelle wirft und bei denen hinter der Werkstoffbahn eine Photozelle angeordnet war. Diese Anordnungen versagen bei diffus lichtdurchlässigen Stoffen, wie z.B. dünnem Seidenpapier, schon bei ziemlich großen Löchern.
Das kommt daher, weil der diffus durch das Papier dringende Lichtstrom den durch das Loch dringenden regulären Lichtstrom infolge der größenordnungsmäßig wesentlich größeren ausgeleuchteten Fläche übertrifft, deren Ausdehnung in der Abtastrichtung durch die Abtastgeschwindigkeit und die An sprechzeit des nachgeschalteten Auslöserelais und in der Richtung senkrecht zum Vorschub voii der Breite der auf ejinnal zu unter suchenden Werkstoffbahn abhängig ist. Der durch die festzustellenden Löcher fallende Lichtstrom hält sich in der Größenordnung der Schwankungen des diffus durchfallenden Lichtes, die durch die unvermeidbaren Ungleichmäßigkeiten der Lichtdurchlässigkeit des Papiers verursacht werden; daher ist die Feststellung ohne besondere Maßnahmen auf ziemlich große Löcher beschränkt.
Fs ist bekannt. bei lichtelektrisch hinsichtlich ihrer seitlichen Lage gesteuerten Stoftbahnen, die große Durchbrechungen besitzen oder sehr lichtdurchlässig sind den Abtastprüfstrahl gegen die Stoffbahn geneigt auf diese fallen zu lassen, um entweder eine gesteigerte abdeckende Wirkung oder eine Ausschaltung des spiegelnd reflektierten Lichtes zu bewirken und dadurch eine hinreichend sichere Steuerung durch die Verschiebung der Stoftbahuenkanten im Bereich der Abtaststrahlenbündel zu erreichen. Die bei dieser Anordnung verwendeten optischen Mittel sind aber keineswegs geeignet, für die Feststellung von feinen Löchern in stark lichtdurchlässigen Werkstoffbahnen, +sie weißem Papier, eine bevorzugte Wirkung des von den Löchern durchgelassenen Lichtstromes gegenüber dem von dem weißen Papier um Größenordnungen größeren diffus durchgelassenen Lichtstrome zu bewirken.
Durch die erfindungsgemäße lichtelektrische Einrichtung zum Feststellen von Löchern in lichtdurchlässigen Werkstoffbahnen, z. B. aus weißem lichtdurchlässigen Papier, werden diese Nachteile vermieden, und nvar im wesentlichen dadurch, daß erliiidungsgemäß durch ein hinter der Lichtquelle angeordnetes optisches Abbildungssystem durch in der zu prüfenden Werkstoffbahn bei deren Vorbeiführen an dem Abbildungssystem auftretende Löcher hindurch ein Abbild der Lichtquelle oder einer ausgeleuchteten Formblende auf einer dieser nach Form und Größe entsprechenden. vor der Photozelle angeordneten Blendenöffnung in einem Schirm erzeugt wird. Für ein günstiges Siebverhältnis, d. h. eine weitgehende Verminderung des Streulichtanteiles gegenüber dem Wirklichtanteil kommt es daraut an. daß die Fläche der Blendenöffnung erfindungsgemäß kleiner als die -der verwendeten Photozelle ist. Das optische System ist erfindungsgemäß unmittelbar an der Stelle des Durchlaufes der zu prüfenden Werkstoffbahn angeordnet. Bei Verwendung eines mehrteiligen optischen Systems kann dieses erfindungsgemäß aus zwei eng benachbarten Teilen bestehen, zwischen denen die zu prüfende Werkstoffbahn hindurchgeführt wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Blendenschirm ein photographisch auf einem lichtdurchlässigen Träger gewonnenes L)iapositiv tier Lichtquelle oclt r tier abzubildenden Ill ende sein.
Die Wirkung der Trennung des diffus durchgelassenen Lichtstromanteiles gegenüber dem Anteil des Abbildungslichtstromes kann noch dadurch wesentlich verbessert werden, daß die Werkstoffbahn erfindungsgemäß vor einem z. B. stark konvex gelærümmten Spiegelkörper vorbeigezogen wird.
Die Ausleuchtung der zu prüfenden Werkstoffbahn kann auch mit polarisiertem Licht erfolgen, da dann nach dem Durchdringen von Löchern im Werkstoff ein Analysator mit der gleichen Durchlaßebene wie der Polarisator den größten Teil des Streulichtes nicht mehr zur Photozelle gelangen läßt, während das durch die Löcher gelangende polarisierte Licht ohne weiteres den Analysator durchdringend die Photozelle erreichen kann. Zu diesem Zweck wird erflndungsgemäß ein zwischen Lichtquelle und Abbildungssystem angeordneter Polarisator durch die Löcher der Werkstoffbahn hindurch auf einen hinsichtlich seiner Polarisationsebene zu dem Polarisator parallel angeordneten Analysator vor der Photozelle abgebildet. Nach dem weiteren und letzten Merkmal der Erfindung sind zur Prüfung von Werkstoffbahnen großer Breite die die Abbildungen auf den Blendenöffnungen bewirkenden Linsen quer zur Bewegungsrichtung der zu prüfenden Stoftbahn seitlich schräg abgeschnitten und aneinanderstoßend angeordnet.
In den Fig. I bis 7 ist der Gegenstand der Erfindung an Ausführungsbeispielen dargestellt.
In der Fig. 1 ist I die Lichtquelle bztv. der Glühfaden, der vermittels zweier Sondensorlinsen 3 auf den Blendenöffnungen 5 der Blende 4 vor der Photozelle 6 abgebildet wird.
Die Blendenöffnungen haben zweckmäßig möglichst genau die Form der hellen Teile der abzubildenden Lichtquelle. In unmittelbarer Nähe der Linsenanordnung läuft quer durch den Lichtstrom das zu prüfende Werkstoffband 7. Außerdem ist im Wege des Lichtstromes in ulmaittelbarer Nähe des optischen Systems, vorzugsweise zwischen den bei den Kondensorlinsen 3, eine Blende S vorgesehen. Die Öffnung dieser Blende quer zur Bewegungsrichtung des Werkstoffbandes 7 erstreckt sich möglichst über dessen volle Breite. Die Öffnung hat in der Bewegungsrichtung eine Breite, die der Länge des in der Ansprechzeit des nicht weiter dargestellten Sortierrelais transportierten Werkstoffbandes entspricht.
Die Wirkungsweise tier Anordnung ist folende: Das von der Papierbahn o. dgl. gestreut durchgelassene Licht wird zum größten Teil durch die Blende t abgefangen. Der geringe durch die Blendenöffnung fallende Teil genügt nicht, die Photozelle zur Auslösung zu veranlassen. Sobald aber ein für die Feststeilting noch hinreichend großes I.ocii auftritt, werden durch dieses Loch hindurch die Glühfäden 2 der Lichtquelle 1 auf den in der Ebene der Blende 4 befindlichen Öffnungen abgebildet. Dieser Abbildungslichtstrom fällt also ungeschwächt und unbeschnitten durch die Blendenöffnung 5 auf die Phetozelle 6 und bewirkt die Auslösung.
Die direkte Abbildung der Leuchtfäden der Lichtquelle auf den entsprechend geschalteten Blendenöffnungen ergibt lichtelektrisch die beste Lösung, ergibt aller einen präzisen Aufbau der Lampe und genau erfolgende Justierung voraus.
In der Fig. 2 ist daher eine Abänderung gegenüber der Fig. 1 in der Weise vorgesehen, daß nicht die Form der Lichtquelle 1,', sondern die der Blendenöffnung 1 ia einer unmittelbar vor der Lichtquelle oder einem Kondensor 9a . angeordneten Blende 10a auf der gleichartig ausgebildeten Blendenöffnung 5a der Blende 4a abgebildet wird. Die Photozelle 6a wird in dem Stahlengang hinter der Blende 4a in einer solchen Entfernung gegebenenfalls unter Verwendung einer Linse angeordnet, daß sie das mögliche Abbildungslichtbündel ganz auffängt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist im übrigen dieselbe mie die der Anordnung gemäß Fig. 1.
Die Anordnung nach Fig. 2 ist zum Abtasten großer Papierbreiten geeignet. Dazu wird die abbildende Optik aus quer zur Fortbewegungsrichtung des Papierbandes 7' mit ihren schräg abgeschnittenen Ecken aneinandergesetzten Linsen 3a, 3b, 3c gebildet, denen jeweils Photozellen 6a, 6b, 6c zugeordnet sind.
Die Ausleuchtung der Eintrittsblenden 10a, 10b, 10c erfolgt mittels Lichtquellen 1a, 1b, 1c und Kondensoren 9a, 9b, 9. Durch die schräg geschnittenen und dicht aneinandergesetzten Linsen wird erreicht, daß die Stoßkante der Linsen ein an dieser vorbeigehendes Loch nur während eines zulässig kurzen Bruchteiles der Abtastzeit verdecken kann. Genügt der auf die Zelle gelangende Lichtstrom nicht, so müssen weitere optische Ausleuclltsysteme mit entsprechenden Löchern in den Blenden vorgesehen werden. In Fig. 3 ist eine entsprechende Linsenkombination in vergrößertem Maßstab dargestellt.
Die Anordnung gemäß Abb. 4 zeigt, wie man vorgehen mu ß. wenn die mittels einer Lichtquelle erreichbare Helligkeit des Lichtstromes durch ein zu prüfendes Loch nicht ausreicht. Es muß dann in den Blenden 10a' und 4"' eine größere Anzahl gleichartiger Löcher 11a', 11a" bzw. 5a', 5" vorgesehen werden, denen jeweils eine besondere Lichtquelle 1a', 1a" gegebenenfalls mit Kondensoren 9a', 9a" zugeordnet sind und die mittels des Abbildungssystems 3a' je wieder aufeinander abgebildet sind. Das durch die l>eiden Blendenöffnungen fallende Licht wird durch den klotzartig ausgebildeten Lichtleiter 12 der Photozelle 6a' zugeführt.
In der Fig. 5 ist die Förderbahn hinter dem zu untersuchenden Werkstoffband 7" als ebener Spiegel 13 ausgebildet.
In Fig. 6 ist das Werkstoffband 7"' über eine an der Oberfläche spiegelnde Rolle 13a geführt. In beiden Fällen gelangt durch die auftretenden Löcher der übenviegende Teil des spiegelnd reflektierenden, die Abbildung be,virkenden Lichtes auf die Photozelle. Dahingegen wird das auf den vollen Werkstoff auftreffende Licht größtenteils in dem Raum verstreut.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 sind die Eintritts- und Austrittsblenden, wie sie bei der Anordnung nach Fig. 2 vorhanden sind, je durch einen Polarisator 14 und einen Analysator I5 ersetzt, die hinsichtlich ihrer Polarisationsebene parallel gestellt sind. Sie können auch mit nicht weiter dargestellten Blenden zusammen angeordnet sein. Im übrigen ist die Arbeitsweise die entsprechende wie bei den Anordnungen nach Fig. I und 2. Die Lichtquelle 1a"' leuchtet den Polarisator 14 aus, der mittels der an der Werkstoffbahn angeordneten Linse 3a" auf dem Analysator I5 durch auftretende Löcher hindurch abgebildet wird. Solange das Papierband 74 keine Löcher zeigt, wird das diffus durchfallende Licht depolarisiert, so daß außerordentlich wenig Licht den Analysator durchdringt. Bei auftretenden Löchern gelangt das polarisierte Abbildungslicht durch den Analysator zur Photozelle 6a"'.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Lichtelektrische Einrichtung zum Feststellen von Löchern in lichtdurchlässigen Werkstoffbahnen, z. B. aus weißem lichtdurchlässigen Papier, dadurch gekennzeichnet, daß ein hinter der Lichtquelle (1) angeordnetes optisches Abbildungssystem (3) durch in der zu prüfenden Werkstoffbahn (7) bei deren Vorbeiführen an dem Abbildungssystem auftretende Löcher hindurch ein Abbild der Lichtquelle oder einer ausgeleuchteten Formblende auf einer dieser nach Form und Größe entsprechenden. vor derPhotozelle (6) angeordneten Blendenöffnung (5) in einem Schirm (4) erzeugt.
2. Lichtelektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System unmittelbar an der Stelle des Durchlaufes der zu prüfenden Werkstoffbahn angeordnet ist.
3. Lichtelektrische Einrichtung nach Anspruch 2 mit mebrteiliger Ausbildung des optischen Systems für die Abbildung, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System aus zwei eng benachbarten Teilen besteht, zwischen denen die zu prüfende Werkstoffbahn hindurchgeführt wird.
4. Lichtelektrische Prüfeimichtung nach Anspruch 1, dadurch gekeimzeichnet, daß die Lichteintrittsöffnung der Blendenöffnung (5) im Schirm (+) kleiner als die Eintrittsöffnung der Photozelle (6) ist.
5. Lichtelektrische Einrichtung nach Anspruch i oder 4, gekennzeichnet durch einen Spiegelkörper, an dem die zu prüfende Werkstoffbahn vorzugsweise unter Anlage an diesem vorbeigeführt wird.
6. Lichtelektrische Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelkörper stark konvex gekrümmt ist.
7. Lichtelektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen Lichtquelle und Abbildwlgssystem angeordneter Polarisator durch die Löcher der Werkstoffbahn hindurch auf einem hinsichtlich seiner Polarisationsebene zu dem Polarisator parallel angc ordneten Analysator vor der Photozelle abgebildet wird.
S. Lichtelektrische Prüfeinrichtungr nach Anspruch l oder einem der folgenden für Werkstoffbahnen großer Breite, dadurcll gekennzeichnet, daß die die Abbildungen auf den Blendenöffnungen bewirkenden Linsen quer zur Bewegungsrichtung der zu prüfenden Werkstoffbahn sehlich schräg abgeschnitten und aneinanderstoßend angeordnet sind.
9. Lichtelektrische Einrichtung nach Ansprüchen I bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blendenschirm (4) ein photographisch auf einem lichtdurchlässigen Träger gewonnenes Diapositiv der Lichtquelle oder der abzulildenden Blende ist.