EP0849608A2 - Device for determining the position of the edge of a moving belt - Google Patents
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- EP0849608A2 EP0849608A2 EP97120897A EP97120897A EP0849608A2 EP 0849608 A2 EP0849608 A2 EP 0849608A2 EP 97120897 A EP97120897 A EP 97120897A EP 97120897 A EP97120897 A EP 97120897A EP 0849608 A2 EP0849608 A2 EP 0849608A2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B65H23/0204—Sensing transverse register of web
- B65H23/0216—Sensing transverse register of web with an element utilising photoelectric effect
Definitions
- the present invention relates to tracking the position of a running belt through monitoring the location of one or both edges of this tape.
- the Invention is based on a device according to the preamble of claim 1, which is known from U.S. Patent 4,788,441.
- U.S. Patent 4,788,441 In this known training determined a position date from each band edge, namely the angle at which the scanning beam from the retroreflector to the tape material or from Tape material passes to the retroreflector. Out of this essentially results in the lateral offset of the current Band.
- US Pat. No. 5,354,992 relates to a device the signals from the band edge detectors, e.g. Cameras, in case of inclination of the Band be corrected, however, for identification This inclination requires another measuring device is.
- the band edge detectors e.g. Cameras
- the object of the present invention is to create a device that allows, in proportion simple construction and operation of both the side and the altitude, i.e. the spatial location of at least one Track band edge.
- the solution to the problem is in the claim 1 specified.
- the two obtained from a band edge Position data are angular coordinates of two of different ones Place outgoing beacons in their Intersection is the band edge and the light if necessary in Cartesian coordinates or in any other system suitable for controlling the belt can be implemented.
- a tape 1 is drawn off from a roll A in order to Processing station B, e.g. a printing unit, a processing or to be subjected to treatment before it is rewound on a reel C.
- Processing station B e.g. a printing unit, a processing or to be subjected to treatment before it is rewound on a reel C.
- Processing station B e.g. a printing unit, a processing or to be subjected to treatment before it is rewound on a reel C.
- Processing station B provided a rotating frame 2
- a scanning device 3 is detected.
- a retroreflector 4 is arranged behind the running belt.
- the scanning device 3 consists of a scanning device 3 Housing 3 'with a window 36 through which the scanning Boresight the observation field with the retroreflector 4 and coat the tape edge in front of this.
- the running direction of the belt not shown here runs at right angles to the drawing plane, i.e. in these in or out of it.
- a constant Speed rotating polygon mirror wheel 18 stored with eight flat mirror facets.
- a laser diode 5 generates a beam 6, e.g. one Beam of light in the visible range from a cylindrical lens 7 is expanded into a fan beam 8, where the plane intersects the drawing plane at right angles, that is, the running direction of the belt.
- This Fan beam 8 is emitted by a radiation splitter 9 (50% mirror) split into two partial beams 10 and 11.
- the partial beam 11 is split again by a radiation splitter 13, one part being unnecessary for the function as a residual beam 14 and swallowed by an absorber 35, and the other part falling onto the mirror wheel 18 via a mirror 16 as a first beam.
- the point where it strikes the mirror wheel and is thrown back is referred to as the throw-back point R 1 , which dances slightly back and forth along the incoming direction finding beam when the mirror is rotating.
- the reflected beam begins at the transition of the discard point R 1 from one mirror facet to the next, a new scanning swivel from right to left. In doing so, shortly before falling out of the window 36, it hits a scan start detector 17.
- the sighting beam 15 falls on the retroreflector 4 after reaching the window, it is reflected back by it as the first retroreflective beam 24 in the same direction and, in view of the high speed of light and the negligible scanning speed of the mirror wheel 18, falls on the discarding point R 1 and the mirror 16 the underside of the radiation divider 13, through which a part 25 passes and has no meaning and another part as a reflex part 26 acts on a first receiver 28 via a filter 27 which only allows the wavelength of the laser radiation used.
- the partial beam 10 is reflected downward by a mirror 12 and similarly passes through a second radiation splitter 19 as a second directional beam 21, the residual beam 20 arising here being swallowed by an absorber 34.
- the second directional beam acts on the rotating mirror 18 at a second discard point R 2 , which is at a distance from the first discard point R 1 , via a mirror 22 and sweeps the observation field, the second retroreflecting beam 29 which is produced when the retroreflector 4 is acted upon, practically without delay via the Discarding point R 2 , the mirror 22 and the radiation splitter 19 acted on a second receiver 33 as a reflex part 31 by a filter 32.
- the passage part 30 has no meaning.
- a second embodiment of the scanning device 3 are two similar or different Radiation sources 5, 37 for generating the two bearing beams 15, 21 provided, the second directional beam 21 from its own cylindrical lens 39 to a fan beam 40 is expanded. Otherwise makes a difference this training only through the spatial arrangement of the components, while the function and mode of operation is the same and same components same Have reference numerals as in Fig. 2. In this second Form of training can have higher radiation intensities be realized and there will be different mirrors and radiation splitter saved. In addition, there is Possibility by choosing different wavelengths of the two laser sources is from the two directional beams clearly separate generated impulses.
- the third embodiment shown in Fig. 4 differs from that according to FIG. 2 in that it only has a receiver 28 with an upstream filter 27.
- the fourth embodiment shown in FIG. 5 differs from that of FIG. 4 in that also the light modulators and the rotating mirror are still missing 18 'with flat mirror facets, between which non-reflective distances remain.
- the facets in bold are supposed to be those that are mirrored while the others do not reflect. This also creates gaps in time between the scanning strokes of the observation field by a bearing beam and the scans of the two Beacons are intermittent at different times.
- Another possibility, not shown in the drawing is to have one with two laser radiation sources Device to alternately key them out, so that the signal pulses are clearly separated in this way and can be assigned.
- the Comparison of the pulse trains over a complete turn of the rotating mirror the currently active mirror facet i.e. the angular position of the rotating mirror can be identified.
- the training according to FIG. 6 can be used for this purpose a mirror wheel 18 with three mirror facets two equal sized larger non-reflective distances and has a smaller non-reflective distance. The short characteristic of this distance The beam is interrupted only once per revolution and indicates the rotational position of the rotating mirror, so that it is used as a synchronization signal for pulse train comparison can serve.
- Fig. 7 is a radiation-opaque tape 1 in two positions Pos.a and Pos.b shown.
- the first directional beam 15 produces signals S 17 which serve as reference pulses for the time interval measurements of the scanning process.
- the period between the scanning processes has the duration t o ⁇ t 1 , however, the remaining signal curves are only shown for one process in order not to overload the figure.
- the first sighting beam comes into the layer 43 shown in narrow dotted lines, it emerges from the housing window and falls onto the retroreflector. This happens at time t 3 and its retroreflective beam acts on the first receiver 28 and this generates the signal S 28 .
- the first directional beam reaches position 47, drawn as a two-dot line, in which it reaches the edge of band 1, both in its position a and in position b. As a result, the first sighting beam no longer reaches the retroreflector and the signal S 28 disappears at time t 4 .
- the first direction finding beam would be retroreflected until the left window edge was reached in the narrowly dotted position 44 at time t 8 and the signal S 28 would continue until this time, which is indicated in dashed lines in the diagrams.
- the second direction finding beam 21 falls out of the housing window for the first time in the wide-dotted position 45 at the time t 5 and reaches the edge of the band 1 in its position a at the time t 6 .
- His retroreflective beam 29 thus generates the signal S 33 Pos.a. If the band were not present, the signal would be generated up to time t 9 , at which the second sighting beam reaches the left window edge in the position 46 shown in a dotted line.
- the band 1 When the band 1 is in the position b, it only shadows the retroreflector 4 from the second directional beam in its position 49 shown in broken lines, which is reached at time t 7 . In this case, the signal S 33 continues until this time.
- Fig. 8 it is shown how two different band edge positions affect the pulse sequences if the band 1 with its edge at the same height (distance from the retroreflector 4) more (Pos.b) or less (Pos.a) in the field of observation Scanning device protrudes.
- the leading edges of the signals S 28 and S 33 occur again at the same times t 3 and t 5 .
- the same considerations can be made with regard to FIG. 9, where the two edge positions a and b are both at different heights and at different lateral immersion depths in the observation field.
- the spatial position of the edge in position b is defined by the beam positions 52 and 53, which in turn clearly result from the times t 12 and t 13 .
- Fig. 10 still shows the waveforms that result when the tape edges are in the positions shown in Fig. 7 and the tape material is not completely opaque is.
- the transition of the beam to the The belt surface then does not lead to complete elimination of the retroreflective beam and drop in the signal level to zero, but only to darken the retroreflective beam and a drop in the signal to one corresponding darkening value.
- setting the response threshold is recommended the evaluation circuit connected to the receivers 28, 33 to a midpoint between the full Signal lift and the darkening level, which means known Techniques can happen automatically.
- FIG. 11 shows the signal curves in the configuration of the scanning device according to FIG. 5, that is to say with spaced mirror facets of the mirror wheel 18 ′, which manages with only one receiver 28 because of the temporal separation of the first and second retroreflective beams.
- the one receiver 28 delivers the signals of the first retroreflective beam t 3 ⁇ t 4 (beam positions 43 ⁇ 47) and the signals of the second retroreflective beam t 5 ⁇ t 6 (corresponding to the second position data of the band edge position a) the beam positions 45 ⁇ 48, which are hidden in the rotating mirror position shown, but can be seen in FIG. 7), or the signals t 5 ⁇ t 7 (beam positions 45 ⁇ 49 in FIG. 7) providing the second position data of the band edge position b, so that the clear assignment during further processing is possible.
- the time spans between the scanning start pulse t o serving as reference impulse and the leading edges of the retroreflective beams at times t 3 and t 5 are a device constant and the position data are obtained from the time spans t o ⁇ t 4 and t o ⁇ t 6 (item a) or t o ⁇ t 7 (item b).
- the leading edge for example of the first retroreflective pulse
- the leading edge for example of the first retroreflective pulse
- the geometry of the scanning device is such that the scanning pivoting of the first directional beam 15 begins so far to the right that the mirror 16 is already hit, ie in a rotating position of the rotating mirror 18 that arrives at the discard point R 1
- Direction-finding beam 15 strikes a mirror facet located at right angles to it, so that it is thrown back into itself and generates a marking pulse from the first receiver 28. This too can then be used as a reference pulse for the start of the scan and makes a special detector 17 unnecessary.
- Fig. 12 shows an embodiment in which in addition to 1 according to the arrangement with the rotating frame 2 via a boom 54 rigidly connected in the scanning direction short rotating frame retroreflector 55 in front of band 1 is present, at a point where it is certain always tape 1 will run and none Time can be reached from a band edge that however still in the observation area of the scanning device 3 lies. Then from the rotating frame retroreflector 55 received a retroreflective pulse that the rotational position of the Rotating frame 2 defined.
- the rotating frame is the actuator of the control loop of the strip guiding system and such Rotation position pulse can be used to align the rotating frame be used in its centering position, in which rolls parallel to the other rolls of the station and the coils A and B are oriented.
- the beam is the front edge of the band as described, characterized by the rear Flanks the pulses while the other band edge is defined by the leading edges of second retroreflective pulses, that are generated when the beacon again towards the end of its scan Band hits the retroreflector behind.
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verfolgung
der Lage eines laufenden Bandes durch Überwachung
der Lage eines oder beider Ränder dieses Bandes. Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung gemaß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, welche bekannt ist aus
US-PS 4 788 441. Bei dieser bekannten Ausbildung wird
von jedem Bandrand ein Positionsdatum ermittelt, nämlich
der Winkel, unter dem der abtastende Peilstrahl vom Retroreflektor
auf das Bandmaterial übergeht oder vom
Bandmaterial auf den Retroreflektor übergeht. Hieraus
ergibt sich im wesentlichen der Seitenversatz des laufenden
Bandes.The present invention relates to tracking
the position of a running belt through monitoring
the location of one or both edges of this tape. The
Invention is based on a device according to the preamble
of
Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Seitenversatz des laufenden Bandes und dem vorstehend genannten Positionsdatum ist jedoch nur gegeben bei gleichbleibender Höhenlage des Bandrandes bzw. Abstand desselben von der Abtastvorrichtung. Hiermit ist nicht immer zu rechnen, insbesondere nicht bei Verwendung eines Drehrahmens zur Richtungssteuerung des Bandes, da dessen Schwenkbewegungen typischerweise entsprechende Querneigungen des Bandes zur Folge haben. In diesen Fällen ist es für die Qualität der Bandlaufregelung von Bedeutung, die Raumlage, d.h. die Seiten- und die Höhenlage des überwachten Bandrandes zu verfolgen.A clear connection between the page offset the current tape and the position date mentioned above is only given with the same Height of the band edge or distance from it Scanning device. This is not always to be expected especially not when using a rotating frame Direction control of the belt because of its swiveling movements typically corresponding cross bank inclinations have as a consequence. In these cases, it is for the Quality of the tape guiding is important, the location, i.e. the side and altitude of the monitored Track band edge.
US-PS 5 354 992 hat eine Vorrichtung zum Gegenstand, bei der die Signale von die Bandränder verfolgenden Detektoren, z.B. Kameras, im Falle einer Schrägstellung des Bandes korrigiert werden, wobei jedoch zur Ermittlung dieser Schrägstellung eine weitere Meßeinrichtung erforderlich ist.US Pat. No. 5,354,992 relates to a device the signals from the band edge detectors, e.g. Cameras, in case of inclination of the Band be corrected, however, for identification This inclination requires another measuring device is.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die es gestattet, bei verhältnismäßig einfachem Aufbau und Betrieb sowohl die Seiten- als auch die Höhenlage, also die räumliche Lage wenigstens eines Bandrandes zu verfolgen.The object of the present invention is to create a device that allows, in proportion simple construction and operation of both the side and the altitude, i.e. the spatial location of at least one Track band edge.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch
1 angegeben. Die beiden von einem Bandrand erhaltenen
Positionsdaten sind Winkelkoordinaten zweier von verschiedenen
Stellen ausgehenden Peilstrahlen, in deren
Schnittpunkt sich der Bandrand befindet und die leicht
bei Bedarf in kartesische Koordinaten oder in ein beliebiges
anderes, zur Steuerung des Bandes geeignetes System
umgesetzt werden können.The solution to the problem is in the
An sich ist aus der genannten US-PS 4 788 441 auch die Bestimmung der räumlichen Lage eines Objekts mittels zweier von verschiedenen Stellen ausgehender Peilstrahlen bekannt; hier geht es jedoch nicht um die Verfolgung eines laufenden Bandes, sondern um die Bestimmung von Lage oder Abmessung des Objekts in einer das Objekt umgebenden Box, wobei zwei Drehspiegelanordnungen notwendig sind. Damit ist diese Ausbildung apparativ und bezüglich der Justierung der Komponenten und der Signalauswertung recht aufwendig. Dadurch, daß beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung nur ein Drehspiegel zur Erzeugung einer Mehrzahl von Peilstrahlen Verwendung findet, ist die Anordnung auch fehlertoleranter gegenüber Schwankungen der Spiegeldrehzahl.In itself is from the above-mentioned US Pat. No. 4,788,441 Determining the spatial position of an object using two beacons originating from different places known; however, this is not about persecution of a running tape, but about the determination of Position or dimension of the object in a surrounding the object Box, with two rotating mirror arrangements necessary are. This training is apparatus and related the adjustment of the components and the signal evaluation quite complex. Because the object of the present invention, only a rotating mirror for generation a plurality of direction finding beams are used, the arrangement is also more tolerant of errors Fluctuations in the mirror speed.
Weitere Erfindungsmerkmale sind in den Unteransprüchen
angegeben. Die in Anspruch 2 vorgeschlagene Auskopplung
des retroreflektierten Strahls und Beaufschlagung des
zugehörigen Empfängers mittels eines Strahlungsteilers
ist an sich aus US-PS 4 523 093 bekannt. Auch hier geht
es jedoch nur um die Gewinnung eindimensionaler Daten,
und zwar beim Lesen von Strichcodes.Further features of the invention are in the subclaims
specified. The decoupling proposed in
Die gemäß Anspruch 4 vorgeschlagene Aufweitung des Laserstrahls zu einem Fächerstrahl mittels einer Zylinderlinse bewirkt eine Mittelung von Inhomogenitäten über die Breite des Retroreflektors, sodaß sich eng begrenzte lokale Schwankungen der Reflexionseigenschaften nicht auswirken. Lokale Inhomogenitäten sind z.B. dort gegeben, wo die Tripelreflektoren zusammenstoßen.The expansion of the laser beam proposed according to claim 4 to a fan beam using a cylindrical lens causes inhomogeneities to be averaged the width of the retroreflector, so that it was narrowly limited local fluctuations in the reflective properties are not impact. Local inhomogeneities are e.g. given there where the triple reflectors collide.
Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- die Gesamtansicht einer Bandlaufsteuervorrichtung mit einer Abtastvorrichtung zur Bestimmung der räumlichen Lage eines Bandrandes;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer ersten Ausbildungsform;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer zweiten Ausbildungsform;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer dritten Ausbildungsform;
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer vierten Ausbildungsform;
- Fig. 6
- eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer fünften Ausbildungsform;
- Fig. 7
- schematisch eine Abtastvorrichtung und die von ihr erhaltenen Signalimpulse bei einer bestimmten Auswanderung des überwachten Bandrandes;
- Fig. 8
- die Darstellung gemäß Fig. 7 bei einer anderen Auswanderung des Bandrandes;
- Fig. 9
- die Darstellung gemäß Fig. 7 bei noch einer anderen Auswanderung des Bandrandes;
- Fig. 10
- die Darstellung gemäß Fig. 7 bei einem nicht vollständig undurchsichtigem Bandmaterial;
- Fig. 11
- schematisch eine Abtastvorrichtung mit einem Spiegelrad, dessen Spiegelfacetten Abstände voneinander aufweisen, und die von dieser erhaltenen Signalimpulse;
- Fig. 12
- die Gesamtansicht einer Bandlaufsteuervorrichtung gemäß Fig. 1 mit einem Zusatzbauteil zur Bestimmung der Winkelstellung des steuernden Drehrahmens.
- Fig. 1
- the overall view of a tape travel control device with a scanning device for determining the spatial position of a tape edge;
- Fig. 2
- a schematic representation of the scanning device in a first embodiment;
- Fig. 3
- a schematic representation of the scanning device in a second embodiment;
- Fig. 4
- a schematic representation of the scanning device in a third embodiment;
- Fig. 5
- a schematic representation of the scanning device in a fourth embodiment;
- Fig. 6
- a schematic representation of the scanning device in a fifth embodiment;
- Fig. 7
- schematically a scanning device and the signal pulses received by it during a certain migration of the monitored band edge;
- Fig. 8
- the representation of Figure 7 in another emigration of the band edge.
- Fig. 9
- the representation of Figure 7 with yet another emigration of the tape edge.
- Fig. 10
- the representation of Figure 7 with a not completely opaque tape material.
- Fig. 11
- schematically a scanning device with a mirror wheel, the mirror facets of which are spaced from one another, and the signal pulses obtained therefrom;
- Fig. 12
- the overall view of a tape control device according to FIG. 1 with an additional component for determining the angular position of the controlling rotating frame.
Ein Band 1 wird von einem Wickel A abgezogen, um in eine
Bearbeitungsstation B, z.B. einem Druckwerk, einer Bearbeitung
oder Behandlung unterworfen zu werden, bevor
es auf einen Wickel C wieder aufgewickelt wird. Zur präzisen
Regelung der Seitenlage des Bandes ist vor der
Bearbeitungsstation B ein Drehrahmen 2 vorgesehen, der
das Stellglied des Regelkreises darstellt und dessen
Schwenkungen die Laufrichtung steuern. Zur Gewinnung des
Ansteuerungssignals für den Schwenkantrieb des Drehrahmens
wird die räumliche Lage eines der Bandränder und
damit die Abweichung von der Sollage des Bandes durch
eine Abtastvorrichtung 3 erfaßt. In deren Abtastbereich
ist hinter dem laufenden Band ein Retroreflektor 4 angeordnet.A
Die Abtastvorrichtung 3 gemäß Fig. 2 besteht aus einem
Gehäuse 3' mit einem Fenster 36, durch das die abtastenden
Peilstrahlen das Beobachtungsfeld mit dem Retroreflektor
4 und dem vor diesem laufenden Bandrand bestreichen.
Die Laufrichtung des hier nicht gezeigten Bandes
verläuft rechtwinklig zur Zeichenebene, d.h. in diese
hinein oder aus ihr heraus. Im Zentrum ist ein mit konstanter
Geschwindigkeit drehantreibbares Polygonspiegelrad
18 mit acht ebenen Spiegelfacetten gelagert.2 consists of a
Eine Laserdiode 5 erzeugt einen Strahl 6, z.B. einen
Lichtstrahl im sichtbaren Bereich, der von einer Zylinderlinse
7 zu einem Fächerstrahl 8 aufgeweitet wird,
wobei dessen Ebene die Zeichenebene rechtwinklig schneidet,
also die Laufrichtung des Bandes enthält. Dieser
Fächerstrahl 8 wird von einem Strahlungsteiler 9 (50%-Spiegel)
in zwei Teilstrahlen 10 und 11 aufgespalten.A
Der Teilstrahl 11 wird von einem Strahlungsteiler 13
nochmals aufgespalten, wobei ein Teil als Reststrahl 14
für die Funktion entbehrlich ist und von einem Absorber
35 verschluckt wird, und der andere Teil als erster
Peilstrahl 15 über einen Spiegel 16 auf das Spiegelrad
18 fällt. Die Stelle, wo er auf das Spiegelrad auftrifft
und zurückgeworfen wird, ist als Rückwurfstelle R1 bezeichnet,
welche bei drehendem Spiegel geringfügig längs
des ankommenden Peilstrahls hin und her tanzt.The
Beim eingezeichneten Drehsinn des Spiegelrades 18 beginnt
der reflektierte Strahl beim Übergang der Rückwurfstelle
R1 von einer Spiegelfacette auf die nachfolgende
eine neue Abtastschwenkung von rechts nach links.
Dabei trifft er, kurz bevor er durch das Fenster 36 nach
außen fällt, einen Abtastanfangdetektor 17.With the direction of rotation of the
Sobald der Peilstrahl 15 nach Erreichen des Fensters auf
den Retroreflektor 4 fällt, wird er von diesem als erster
Retroreflexstrahl 24 in gleicher Richtung zurückgeworfen
und fällt angesichts der hohen Lichtgeschwindigkeit
und der demgegenüber vernachlässigbaren Abtastgeschwindigkeit
des Spiegelrades 18 über die Rückwurfstelle
R1 und den Spiegel 16 auf die Unterseite des
Strahlungsteilers 13, durch den ein Teil 25 durchgeht
und keine Bedeutung hat und ein anderer Teil als Reflexteil
26 über einen Filter 27, der nur die Wellenlänge
der verwendeten Laserstrahlung durchläßt, einen ersten
Empfänger 28 beaufschlagt.As soon as the
Der Teilstrahl 10 wird von einem Spiegel 12 nach unten
reflektiert und tritt in ähnlicher Weise durch einen
zweiten Strahlungsteiler 19 als zweiter Peilstrahl 21
durch, wobei der hier entstehende Reststrahl 20 von einem
Absorber 34 verschluckt wird. Der zweite Peilstrahl
beaufschlagt über einen Spiegel 22 den Drehspiegel 18 an
einer zweiten Rückwurfstelle R2, die in einem Abstand von
der ersten Rückwurfstelle R1 liegt, und bestreicht das
Beobachtungsfeld, wobei der bei Beaufschlagung des Retroreflektors
4 entstehende zweite Retroreflexstrahl 29
praktisch verzögerungsfrei über die Rückwurfstelle R2,
den Spiegel 22 und den Strahlungsteiler 19 als Reflexteil
31 durch einen Filter 32 einen zweiten Empfänger 33
beaufschlagt. Der Durchgangsteil 30 hat keine Bedeutung.The
In einer zweiten Ausführungsform der Abtastvorrichtung
gemäß Fig. 3 sind zwei gleichartige oder verschiedene
Strahlungsquellen 5, 37 zur Erzeugung der beiden Peilstrahlen
15, 21 vorgesehen, wobei der zweite Peilstrahl
21 von einer eigenen Zylinderlinse 39 zu einem Fächerstrahl
40 aufgeweitet wird. Im übrigen unterscheidet
sich diese Ausbildung nur noch durch die räumliche Anordnung
der Bauteile, während die Funktion und die Wirkungsweise
die gleiche ist und gleiche Bauteile gleiche
Bezugszeichen wie in Fig. 2 haben. Bei dieser zweiten
Ausbildungsform können höhere Strahlungsintensitäten
verwirklicht werden und es werden verschiedene Spiegel
und Strahlungsteiler eingespart. Außerdem besteht die
Möglichkeit, durch die Wahl verschiedener Wellenlängen
der beiden Laserquellen die von den beiden Peilstrahlen
erzeugten Impulse eindeutig zu trennen.In a second embodiment of the
Die in Fig. 4 gezeigte dritte Ausführungsform unterscheidet
sich von der gemäß Fig. 2 dadurch, daß sie nur
einen Empfänger 28 mit vorgeschaltetem Filter 27 aufweist.
An sich ist es möglich, die Geometrie der Anordnung,
insbesondere die Winkel, unter denen der Drehspiegel
von den Peilstrahlen 15, 21 getroffen wird, so zu
gestalten, daß die Retroreflexstrahlen 24 und 29 zeitlich
aufeinanderfolgend und dadurch trennbar den Bandrand
abtasten. Wenn dies jedoch schwierig ist, so können
im Strahlengang Lichtmodulatoren 41, 42 vorgesehen werden,
welche steuerbare LCD-Elemente darstellen, die bei
Anlegen einer Steuerspannung lichtdurchlässig werden.
Diese werden abwechselnd angesteuert, sodaß eindeutig
festgelegt ist, ob die Signale des Empfängers 28 vom
ersten oder vom zweiten Peilstrahl stammen.The third embodiment shown in Fig. 4 differs
differs from that according to FIG. 2 in that it only
has a
Die in Fig. 5 gezeigte vierte Ausbildungsform unterscheidet sich von der gemäß Fig. 4 dadurch, daß auch noch die Lichtmodulatoren fehlen und dafür der Drehspiegel 18' mit ebenen Spiegelfacetten besetzt ist, zwischen welchen nichtreflektierende Abstände verbleiben. Die fett gezeichneten Facetten sollen diejenigen sein, die verspiegelt sind, während die anderen nicht reflektieren. Auch auf diese Weise entstehen zeitliche Lücken zwischen den Abtastbestreichungen des Beobachtungsfeldes durch einen Peilstrahl und die Abtastungen der beiden Peilstrahlen erfolgen zeitlich versetzt intermittierend.The fourth embodiment shown in FIG. 5 differs differs from that of FIG. 4 in that also the light modulators and the rotating mirror are still missing 18 'with flat mirror facets, between which non-reflective distances remain. The facets in bold are supposed to be those that are mirrored while the others do not reflect. This also creates gaps in time between the scanning strokes of the observation field by a bearing beam and the scans of the two Beacons are intermittent at different times.
Eine weitere, zeichnerisch nicht dargestellte Möglichkeit ist es, bei einer zwei Laserstrahlungsquellen aufweisenden Vorrichtung diese wechselweise auszutasten, sodaß auf diese Weise die Signalimpulse eindeutig getrennt und zugeordnet werden können.Another possibility, not shown in the drawing is to have one with two laser radiation sources Device to alternately key them out, so that the signal pulses are clearly separated in this way and can be assigned.
Die nachfolgend anhand von Fig. 7 bis 11 im einzelnen beschriebenen, von den Empfängern erzeugten Signalimpulsfolgen sind idealisiert mit senkrechter Vorder- und Rückflanke sowie mit konstantem Pegel dargestellt. Sind solche Verhältnisse nicht in ausreichendem Maße gegeben, so können bekannte Techniken zur Aufbereitung der Signale verwendet werden, bis hin zur Speicherung von aus Testläufen ohne Band gewonnenen Vergleichsimpulsfolgen, mit denen dann die im Betrieb auftretenden Impulsfolgen verglichen werden, wobei sich die Zeitpunkte des Auftretens der Flanken aus dem Vergleich ergeben.The following with reference to FIGS. 7 to 11 in detail described signal pulse sequences generated by the receivers are idealized with vertical front and Trailing edge and shown at a constant level. are such conditions are not sufficient, known techniques for processing the signals be used up to the storage of out Test runs without a band of comparison pulse sequences, with which the pulse sequences occurring during operation are compared, the times of occurrence of the flanks result from the comparison.
Wenn die letztere Technik angewendet wird, muß für den
Vergleich der Impulsfolgen über eine vollständige Drehspiegelumdrehung
die jeweils aktive Spiegelfacette, d.h.
die Winkellage des Drehspiegels identifizierbar sein.
Hierzu kann die Ausbildung gemäß Fig. 6 dienen, bei der
ein mit drei Spiegelfacetten besetztes Spiegelrad 18
zwei gleichgroße größere nichtreflektierende Abstände
und einen kleineren nichtreflektierenden Abstand aufweist.
Die für diesen Abstand charakteristische kurze
Unterbrechung der Peilstrahlen tritt nur einmal pro Umdrehung
auf und kennzeichnet die Drehlage des Drehspiegels,
sodaß sie als Synchronisiersignal für den Impulsfolgenvergleich
dienen kann.If the latter technique is used, the
Comparison of the pulse trains over a complete turn of the rotating mirror
the currently active mirror facet, i.e.
the angular position of the rotating mirror can be identified.
The training according to FIG. 6 can be used for this purpose
a
Fig. 7 bis 11 sollen nun illustrieren, wie sich verschiedene
Lagen des Bandrandes auf die erhaltenen Impulssignale
auswirken, sodaß aus diesen über geeignete
Rechenoperationen oder look-up-Tabellen die räumliche
Lage des Bandrandes verfolgt werden kann. Dabei ist in
der Abtastvorrichtung 3 zur Vereinfachung die Strahlungsquelle(n)
weggelassen und sind nur noch die Verläufe
der Peil- bzw. Retroreflexstrahlen gezeigt.7 to 11 are now to illustrate how different
Layers of the band edge on the received pulse signals
impact, so that from these about appropriate
Arithmetic operations or look-up tables the spatial
Position of the band edge can be tracked. Here is in
the
In Fig. 7 ist ein strahlungsundurchlässiges Band 1 in
zwei Positionen Pos.a und Pos.b gezeigt.In Fig. 7 is a radiation-
Der erste Peilstrahl 15 bewirkt beim jedesmaligen Überqueren
des Abtastanfangdetektors 17 (bezeichnet sind die
Zeitpunkte to und t1) die Erzeugung von Signalen S17, die
als Bezugsimpulse für die Zeitintervallmessungen des
Abtastvorgangs dienen. Die Periode zwischen den Abtastvorgängen
hat also die Zeitdauer to → t1, jedoch sind die
übrigen Signalverläufe nur für einen Vorgang eingezeichnet,
um die Figur nicht zu überladen.Each time the
Wenn der erste Peilstrahl in die eng punktiert gezeichnete
Lage 43 kommt, tritt er aus dem Gehäusefenster aus
und fällt auf den Retroreflektor. Dies geschieht im
Zeitpunkt t3 und sein Retroreflexstrahl beaufschlagt den
ersten Empfänger 28 und dieser erzeugt das Signal S28. Im
Zeitpunkt t4 erreicht der erste Peilstrahl die als
Strich-Zweipunkt-Linie gezeichnete Lage 47, in der er
den Rand des Bandes 1 erreicht, und zwar sowohl in dessen
Position a als auch in der Position b. Dadurch erreicht
der erste Peilstrahl den Retroreflektor nicht
mehr und das Signal S28 verschwindet im Zeitpunkt t4.When the first sighting beam comes into the
Wenn das Band 1 nicht vorhanden wäre, so würde der erste
Peilstrahl bis zum Erreichen des linken Fensterrandes in
der eng punktierten Lage 44 im Zeitpunkt t8 retroreflektiert
und das Signal S28 würde bis zu diesem Zeitpunkt
andauern, was in den Diagrammen gestrichelt angedeutet
ist.If
Der zweite Peilstrahl 21 fällt erstmals in der weit
punktierten Lage 45 zum Zeitpunkt t5 aus dem Gehäusefenster
und erreicht den Rand des Bandes 1 in dessen Position
a zum Zeitpunkt t6. Sein Retroreflexstrahl 29 erzeugt
somit das Signal S33 Pos.a. Wäre das Band nicht
vorhanden, so würde das Signal bis zum Zeitpunkt t9 erzeugt,
in welchem der zweite Peilstrahl in der weit
punktiert gezeichneten Lage 46 den linken Fensterrand
erreicht.The second
Wenn sich das Band 1 in der Position b befindet, so
schattet es den Retroreflektor 4 erst vom zweiten Peilstrahl
in dessen strichpunktiert gezeichneter Lage 49
ab, die im Zeitpunkt t7 erreicht wird. In diesem Fall
dauert das Signal S33 also bis zu diesem Zeitpunkt an.When the
Es ist zu sehen, daß bei einer Abtastung nur durch den ersten Peilstrahl die Positionen a und b des Bandrandes nicht zu unterscheiden wären, daß jedoch unter Hinzunahme des zweiten Peilstrahls nicht nur die Unterscheidung gelingt, sondern auch die Bestimmung der räumlichen Lage des Bandrandes, und zwar aus den Kreuzungspunkten der Strahllagen 47 und 48 für die Position a und der Strahllagen 47 und 49 für die Position b. Es ist weiter zu sehen, daß das Beobachtungsfeld der Vorrichtung zwischen den Strahllagen 43 und 46 liegt, da nur dieser Bereich von beiden Peilstrahlen überstrichen wird.It can be seen that with a scan only by the first direction finding the positions a and b of the band edge indistinguishable, but adding it of the second directional beam not only the distinction succeeds, but also the determination of the spatial location of the band edge, namely from the intersection points of the Beam positions 47 and 48 for position a and the beam positions 47 and 49 for position b. It is still too see that the field of view of the device between the beam positions 43 and 46 is because only this area is swept by both beacons.
In Fig. 8 ist gezeigt, wie sich Zwei verschiedene Bandrandlagen
auf die Impulsfolgen auswirken, wenn das Band
1 mit seinem Rand bei gleichbleibender Höhe (Abstand vom
Retroreflektor 4) mehr (Pos.b) oder weniger (Pos.a) in
das Beobachtungsfeld der Abtastvorrichtung ragt. Die
Vorderflanken der Signale S28 bzw. S33 treten dabei wieder
zu den gleichen Zeitpunkten t3 bzw. t5 auf. In der Position
a des Bandrandes wird dieser vom ersten Peilstrahl
in dessen Lage 47 im Zeitpunkt t4 und vom zweiten Peilstrahl
in dessen Lage 48 im Zeitpunkt t6 erreicht, wobei
der Kreuzungspunkt dieser Lagen die Raumlage des Bandrandes
definiert, und die Raumlage des Bandrandes in
dessen Position b ist definiert durch die Winkellagen 50
bzw. 51 des ersten bzw. zweiten Peilstrahls, die ihrerseits
aus den Zeitpunkten t10 und t11 eindeutig folgen.In Fig. 8 it is shown how two different band edge positions affect the pulse sequences if the
Die gleichen Überlegungen können bezüglich Fig. 9 angestellt werden, wo die beiden Randpositionen a und b sich sowohl in verschiedener Höhe als auch in verschiedener seitlicher Eintauchtiefe in das Beobachtungsfeld befinden. Die Raumlage des Randes in der Position b ist definiert durch die Strahlenlagen 52 und 53, die sich ihrerseits eindeutig ergeben aus den Zeitpunkten t12 und t13.The same considerations can be made with regard to FIG. 9, where the two edge positions a and b are both at different heights and at different lateral immersion depths in the observation field. The spatial position of the edge in position b is defined by the beam positions 52 and 53, which in turn clearly result from the times t 12 and t 13 .
Fig. 10 Zeigt noch die Signalverläufe, die sich ergeben,
wenn die Bandränder sich in den in Fig. 7 gezeigten Positionen
befinden und das Bandmaterial nicht völlig undurchsichtig
ist. Der Übergang der Peilstrahlen auf die
Bandoberfläche führt dann nicht zu einem völligen Wegfall
des Retroreflexstrahls und Absinken des Signalpegels
auf Null, sondern nur zu einer Abdunkelung des Retroreflexstrahls
und einem Absinken des Signals auf einen
entsprechenden Abdunkelungswert. In einem solchen
Falle empfiehlt sich die Einstellung der Ansprechschwelle
der an die Empfänger 28, 33 angeschlossenen Auswerteschaltung
auf einen mittigen Wert zwischen dem vollen
Signalhub und dem Abdunklungspegel, was mittels bekannter
Techniken automatisch geschehen kann.Fig. 10 still shows the waveforms that result
when the tape edges are in the positions shown in Fig. 7
and the tape material is not completely opaque
is. The transition of the beam to the
The belt surface then does not lead to complete elimination
of the retroreflective beam and drop in the signal level
to zero, but only to darken the retroreflective beam
and a drop in the signal to one
corresponding darkening value. In one
If this is the case, setting the response threshold is recommended
the evaluation circuit connected to the
Wenn der Unterschied zwischen vollem Signalpegel und Abdunklungspegel
nur noch gering ist, also bei recht
durchscheinendem Bandmaterial, so können die z.B. temperaturbedingten
Schwankungen der Leistung der Strahlungsquelle
5, 37 oder durch Verschmutzung verursachte Änderungen
der empfangenen Strahlungsleistung die Erkennungssicherheit
beeinträchtigen und müssen kompensiert
werden. Eine Möglichkeit ist es, anstelle der Absorber
34, 35 (Fig. 2) Kontrollempfänger anzuordnen und deren
Signal zur Anpassung des Ansprechschwellenwertes heranzuziehen.If the difference between full signal level and darkening level
is only slight, so right
translucent tape material, e.g. temperature-related
Fluctuations in the power of the
Fig. 11 zeigt die Signalverläufe bei der Ausbildung der
Abtastvorrichtung gemäß Fig. 5, also mit beabstandeten
Spiegelfacetten des Spiegelrades 18', welche wegen der
zeitlichen Trennung der ersten und der zweiten Retroreflexstrahlen
mit nur einem Empfänger 28 auskommt. Es ist
zu sehen, wie der eine Empfänger 28 die das erste Positionsdatum
liefernden Signale des ersten Retroreflexstrahls
t3 → t4 (Strahllagen 43 → 47) und die das
zweite Positionsdatum der Bandrandposition a liefernden
Signale des zweiten Retroreflexstrahls t5 → t6 (entsprechend
den in der gezeigten Drehspiegelstellung ausgeblendeten,
in Fig. 7 jedoch ersichtlichen Strahllagen 45
→ 48) bzw. die das zweite Positionsdatum der Bandrandposition
b liefernden Signale t5 → t7 (Strahllagen 45 → 49
in Fig. 7) zeitlich aufeinanderfolgend erzeugt, sodaß
die eindeutige Zuordnung bei der Weiterverarbeitung möglich
ist.FIG. 11 shows the signal curves in the configuration of the scanning device according to FIG. 5, that is to say with spaced mirror facets of the
In allen Fällen gilt, daS die Zeitspannen zwischen dem als Referenzimpuls dienenden Abtastanfangsimpuls to und den Vorderflanken der Retroreflexstrahlen in den Zeitpunkten t3 und t5 eine Gerätekonstante sind und die Positionsdaten gewonnen werden aus den Zeitspannen to → t4 sowie to → t6 (Pos.a) bzw. to → t7 (Pos.b).In all cases it applies that the time spans between the scanning start pulse t o serving as reference impulse and the leading edges of the retroreflective beams at times t 3 and t 5 are a device constant and the position data are obtained from the time spans t o → t 4 and t o → t 6 (item a) or t o → t 7 (item b).
Es ist noch hinzuweisen auf die Möglichkeit, als Referenzsignal
für den Beginn der Abtastung die Vorderflanke
z.B. des ersten Retrorefleximpulses im Zeitpunkt t3 zu
nehmen, sodaß ein Abtastanfangdetektor 17 entbehrlich
wird. Eine andere Möglichkeit ist dann gegeben, wenn die
Geometrie der Abtastvorrichtung so beschaffen ist, daß
die Abtastschwenkung des ersten Peilstrahls 15 so weit
rechts beginnt, daß schon der Spiegel 16 getroffen wird,
d.h. in einer Drehstellung des Drehspiegels 18 der an
der Rückwurfstelle R1 ankommende Peilstrahl 15 auf eine
rechtwinklig zu ihm befindliche Spiegelfacette trifft,
sodaß er in sich zurückgeworfen wird und einen Markierungsimpuls
des ersten Empfängers 28 erzeugt. Auch dieser
kann dann als Referenzimpuls für den Abtastanfang
genommen werden und macht einen speziellen Detektor 17
entbehrlich.It should also be pointed out that it is possible to use the leading edge, for example of the first retroreflective pulse, at time t 3 as the reference signal for the start of the scan, so that a
Fig. 12 zeigt eine Ausbildung, bei der zusätzlich zur
Anordnung gemäß Fig. 1 noch ein mit dem Drehrahmen 2
über einen Ausleger 54 starr verbundener, in Abtastrichtung
kurzer Drehrahmen-Retroreflektor 55 vor dem Band 1
vorhanden ist, und zwar an einer Stelle, an der mit Sicherheit
immer das Band 1 laufen wird und die zu keinem
Zeitpunkt von einem Bandrand erreicht werden kann, die
jedoch noch im Beobachtungsbereich der Abtastvorrichtung
3 liegt. Dann wird vom Drehrahmen-Retroreflektor 55 noch
ein Retrorefleximpuls erhalten, der die Drehstellung des
Drehrahmens 2 definiert. Der Drehrahmen ist das Stellglied
des Regelkreises der Bandlaufregelung und ein solcher
Drehstellungsimpuls kann zur Ausrichtung des Drehrahmens
in seiner Zentrierstellung benutzt werden, in
der seine Walzen parallel zu den übrigen Walzen der Station
und den Wickeln A und B orientiert sind. Fig. 12 shows an embodiment in which in addition to
1 according to the arrangement with the
Es versteht sich, daß bei entsprechender Auslegung der Abtastvorrichtung diese nicht nur einen Rand des laufenden Bandes, sondern beide Ränder desselben verfolgen kann und so eine laufende Überwachung von Bandbreite und Verwerfungen desselben möglich wird. Der in Abtast-Schwenkrichtung der Peilstrahlen vordere Bandrand ist dabei, wie beschrieben, gekennzeichnet durch die rückwärtigen Flanken der Impulse, während der andere Bandrand definiert wird durch die Vorderflanken von Zweit-Retrorefleximpulsen, die erzeugt werden, wenn der Peilstrahl gegen Ende seiner Abtastschwenkung wieder vom Band auf den dahinter liegenden Retroreflektor trifft.It is understood that with an appropriate interpretation of the Scanning device this is not just an edge of the running Band, but pursue both edges of the same can and so continuous monitoring of bandwidth and Faults are possible. The one in the scanning panning direction the beam is the front edge of the band as described, characterized by the rear Flanks the pulses while the other band edge is defined by the leading edges of second retroreflective pulses, that are generated when the beacon again towards the end of its scan Band hits the retroreflector behind.
Abschließend sei noch auf eine Möglichkeit hingewiesen,
eine konstante Abtastgeschwindigkeit des Peilstrahls
über den Retroreflektor 4 bzw. das Band 1 im Bereich des
Beobachtungsfeldes zu erzielen. Bei Verwendung eines
Drehspiegels mit ebenen Spiegelfacetten ergibt sich eine
konstante Winkelgeschwindigkeit des abtastenden Peilstrahls
und damit eine Wanderungsgeschwindigkeit der
Beaufschlagungsstelle, die in der Mitte des Beobachtungsfeldes
am geringsten ist, weil hier der Abstand am
kleinsten und der Auftreffwinkel ein rechter ist. Zu
beiden Seiten, d.h. am Anfang und am Ende des Abtastvorgangs
ist die Wanderungsgeschwindigkeit wegen der größeren
Entfernung und des dort spitzeren Auftreffwinkels am
größten. Wenn dies nicht erwünscht ist, besteht die Möglichkeit,
die Spiegelfacetten derart zu profilieren, daß
sie diesen Effekt kompensieren und eine konstante Fortschrittsgeschwindigkeit
der Abtaststelle bewirken.Finally, a possibility should be pointed out
a constant scanning speed of the bearing beam
via the retroreflector 4 or the
Claims (12)
wobei die Abtastvorrichtung einen Drehspiegel (18) aufweist, welcher den Strahl (15) einer Strahlungsquelle (5) quer zur Laufrichtung des Bandes ablenkt und das Beobachtungsfeld bestreicht, wobei der von der Beaufschlagungsstelle (R1) des Peilstrahls (15) auf dem Retroreflektor zurückgeworfene Retroreflexstrahl (24) von einem Empfänger (28) erfaßt wird, an den eine Auswerteschaltung zur Bestimmung eines Positionsdatums des Bandrandes angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Peilstrahl (21) auf den Drehspiegel (18) an einer zweiten Rückwurfstelle (R2) auftrifft, die von der Rückwurfstelle (R1) des ersten Peilstrahls (15) beabstandet ist,
wobei der von der Beaufschlagungsstelle des zweiten Peilstrahls (21) auf dem Retroreflektor (4) zurückgeworfene zweite Retroreflexstrahl (29) von einem zweiten Empfänger (33) oder vom gleichen Empfänger (28, Fig. 4, 5, 6) zeitlich getrennt vom Empfang des ersten Retroreflexstrahls erfaßt wird, und die Signale des zweiten Retroreflexstrahls (29) in der Auswerteschaltung zur Bestimmung eines zweiten Positionsdatums des Bandrandes und zusammen mit dem ersten Positionsdatum zur Bestimmung der räumlichen Lage desselben dienen.Device for determining the position of the edge of a band (1) which runs between a retroreflector (4) and a scanning device (3),
wherein the scanning device has a rotating mirror (18) which deflects the beam (15) of a radiation source (5) transversely to the direction of travel of the strip and sweeps the observation field, the one reflected by the point of action (R 1 ) of the directional beam (15) on the retroreflector Retroreflective beam (24) is detected by a receiver (28) to which an evaluation circuit for determining a position date of the band edge is connected,
characterized in that a second sighting beam (21) strikes the rotating mirror (18) at a second throw-back point (R 2 ) which is spaced from the throw-back point (R 1 ) of the first sighting beam (15),
wherein the second retroreflective beam (29) which is thrown back on the retroreflector (4) by the point of application of the second directional beam (21) from a second receiver (33) or from the same receiver (28, Fig. 4, 5, 6) separated in time from receipt of the first retroreflective beam is detected, and the signals of the second retroreflective beam (29) are used in the evaluation circuit for determining a second position data of the band edge and together with the first position data for determining the spatial position of the same.
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