DE1211421C2 - Vorrichtung zur abtastung von durchlaufendem gut - Google Patents

Description

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aufwendig und garantiert keine kontinuierliche Abta- teten Lichtes ermöglicht wird. Das Licht wird dabei

stung der Bahn, wie das bei dem ersterwähnten Ver- im Falle eines stabförmigen Lichtleiters von der

fahren bei hinreichend hoher Abtastfrequenz der Fall Stirnseite her in diesen eingestrahlt und im Falle

ist. eines plattenförmigen Lichtleiters an den Schmalsei-

Es ist ferner bekannt, mittels eines trichterförmi- 5 ten. Es gilt dort, eine Fläche gleichmäßig auszuleuchgen Lichtleiters, welcher sich quer über die Breite ten, was im übrigen bei einer bekannten Anordnung des abzutastenden Gutes erstreckt, von dem Gut re- mit stabförmigem Lichtleiter (französische Patentflektiertes Licht auf einen Empfänger zu sammeln. schrift 1 338 955) nur unvollkommen gelingt. Die bs-Der Lichtleiter ist dabei entweder ein kegel- oder py- kannten Anordnungen sind jedoch weder bestimmt ramidenstumpfförmiger innenverspiegelter Hohlkör- io noch geeignet, Licht von einem Abtastlichtpunkt mögper mit einem Längsschlitz für den Lichteintritt oder liehst verlustfrei und unabhängig von der axialen ein entsprechend geformter massiver Körper aus Lage des Abtastlichtpunktes auf einen photoelektrilichtdurchlässigem Material, der auf seiner Ober- sehen Empfänger zu leiten.

fläche eine nach innen wirkende Spiegelschicht trägt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

In letzterem Falle enthält die Oberfläche einen längs- 15 einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art durch

verlaufenden unverspiegelten Bereich für den Licht- Ausnutzung der Totalreflexion auch bei einem rela-

eintritt, welcher dem Längsschlitz des innenverspie- tiv langen Lichtleiter die Lichtverluste gering zu hal-

gelten Hohlkörpers entspricht. Der photoelektrische ten.

Empfänger ist dabei vor der größeren Stirnfläche des Eine Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Lichtleiters angeordnet. Ein Lichtstrahl, welcher eine 20 Lichtleiter ein Stab von kreiszylindrischer Grund-Komponente in Richtung auf den photoelektrischen form ist und an der Eintrittsstelle des Lichtrjündels Empfänger hin besitzt, wird durch mehrfache Refle- einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt xionen an der Spiegelschicht unmittelbar auf diesen aufweist, derart, daß an der Wandung des Lichtlei-Empfänger geleitet. Ein Lichtstrahl mit einer Längs- ters Totalreflexion des in den Lichtleiter hineingekomponente in der entgegengesetzten Richtung wan- 25 brochenen Lichtbündels erfolgt,
dert zunächst hin- und herreflektiert von dem pho- Dabei ist der Lichtleiter ein massiver Stab, der getoelektrischen Empfänger weg zu dem schmaleren eignet ist, das Licht durch Totalreflexion mit gerin-Ende des Trichters. Durch die trichterförmige Ge- gen Verlusten über eine relativ lange Strecke fortzustalt des Lichtleiters wird jedoch der Einfallswinkel leiten, ohne daß sein Querschnitt unerwünscht groß zur Flächennormale bei jeder Reflexion stufenweise 30 wird. Dieser Lichtleiter wird in Querrichtung von verringert, bis eine Umkehrung der Wanderungsrich- dem fortzuleitenden Licht beaufschlagt. Es sind aber tung erfolgt und der Lichtstrahl mit sich stufenweise Maßnahmen getroffen, die sicherstellen, daß dieses bei jeder Reflexion wieder vergrößernden Einfalls- Licht in einer eine Totalreflexion zulassenden Weise winkel zu der größeren Stirnfläche hin reflektiert in den Lichtleitstab hineingelangen kann,
wird und schließlich ebenfalls auf den photoelektri- 35 Man erhält auf diese Weise eine sehr einfache und sehen Empfänger fällt. raumsparende Lichtempfangseinrichtung, die sowohl

Bei dieser bekannten Anordnung erfolgt die Licht- im Auflicht- als auch im Durchlichtbetrieb verwen-

leitung durch Reflexionen an einer Spiegelschicht. det werden kann. Die Lichtempfangseinrichtung

Durch die dabei bei jeder Reflexion auftretenden kann dicht über oder unter der abzutastenden Bahn

Lichtverluste wird die Lichtausbeute bei dieser Art 40 od. dgl. angeordnet werden und einen relativ großen

von Lichtleitung sehr gering, insbesondere wenn Raumwinkel erfassen. Die auf den photoelektrischen

breite Bahnen von beispielsweise 2 m Breite abzuta- Empfänger fallende Lichtenergie ist praktisch unab-

sten sind. Die konische Form bringt auch insofern hängig davon, wo längs der abgetasteten Linie das

Schwierigkeiten mit sich als bei langen Lichtleitern Licht in den lichtleitenden Stab eintritt, da es in dem

die Stirnfläche am dickeren Ende sehr groß wird, so 45 lichtleitenden Stab weitgehend verlustfrei auf den

daß eine entsprechend große Empfängerfläche erfor- Empfänger geleitet wird. Es treten also nicht die ge-

derlich wäre. schilderten Probleme auf, die sich ergeben, wenn die

Es sind zylinderförmige massive Lichtleiter be- photoelektrischen Empfänger über oder unter der

kannt, in denen die Lichtleitung durch Totalreflexion abgetasteten Bahn angeordnet und direkt von dem

des Lichtes an der Oberfläche erfolgt. Bei solchen 50 reflektierten oder durchtretenden Licht beaufschlagt

mit Totalreflexion arbeitenden Lichtleitern treten ex- sind.

trem geringe Verluste bei der Fortleitung des Lichtes Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in

auf, da das Reflexionsvermögen eines solchen Licht- den Zeichnungen dargestellt und im folgenden be-

leiters mit gut bearbeiteter Oberfläche für die Total- schrieben.

reflexion praktisch 100 °/o beträgt. In solche Lichtlei- 55 F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Lichtleit-

ter wird jedoch das Licht nur von der Stirnseite her Stabes, der von einem im wesentlichen zylindrischen,

eingeleitet, da anderenfalls keine Totalreflexion er- massiven Glaskörper gebildet wird und das Licht to-

folgt. Licht, welches durch die Mantelfläche eines talreflektierend leitet;

solchen massiven zylinderförmigen Lichtleiters hin- F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform mit

durch in diesen hineingebrochen wird, trifft auf die 60 einem massiven Lichtleitstab;

Oberfläche so auf, daß keine Totalreflexion erfolgen F i g. 3 zeigt schematisch im Seitenriß und

kann, sondern das Licht auch wieder aus dem Licht- F i g. 4 im Grundriß eine nach der Erfindung auf-

leiter herausgebrochen wird. gebaute Abtastvorrichtung, welche eine Fehlerkon-

Es ist weiterhin bekannt, Flächenteile auf der trolle einer Materialbahn sowohl im Auflicht als

Oberfläche eines Lichtleiters zum diffusen Leuchten 65 auch gleichzeitig im Durchlicht gestattet.

zu bringen, indem durch Aufrauhungen oder ein Sy- Bei der Anordnung nach F i g. 1 wird die Totalre-

stem von parallelen Nuten auf dieser Fläche ein ge- flexion zur Lichtleitung ausgenutzt. Zu diesem

streuter Lichtaustritt des in dem Lichtleiter fortgelei- Zweck wird ein massiver Lichtleitstab 17 aus einem

Material mit hohem Brechungsindex vorgesehen, der zylindrische Grundform besitzt. Er weist eine Längsnut 18 von dreieckigem Querschnitt auf. Diese Längsnut gestattet es, daß das Licht von der abzutastenden Bahn od. dgl. derart in den Lichtleitstab eintreten kann, daß es beim Auftreffen auf die Grenzfläche unter dem Winkel ε totalreflektiert wird.

Bei F i g. 2 ist statt der Längsnut eine Längswulst 19 von kreisförmigem Querschnitt vorgesehen. Der Lichtleitstab 20 mit der Wulst 19 sind so zu der abzutastenden Bahn 21 angeordnet, daß das von der ,Abtastlinie 22 ausgehende Lichtbündel durch die Wulst 19 parallelgerichtet und unter einem Winkel auf die Grenzfläche des Stabes 20 geleitet wird, bei dem Totalreflexion erfolgt.

F i g. 3 und 4 zeigen eine Anordnung mit zwei Lichtleitstäben 26, 27 der in F i g. 2 dargestellten Art, durch welche eine durchlaufende Materialbahn 28 gleichzeitig sowohl im Durchlicht als auch im Auf licht (reflektierten Licht) auf Fehler untersucht wird. Die Beleuchtung der Bahn längs der Abtastlinie erfolgt mittels einer Leuchtstofflampe 29, die sich parallel zu den Lichtleitstäben 26 und 27 über die gesamte Breite der abzutastenden Bahn erstreckt. Der Lichtleitstab 26 ist auf der gleichen Seite der Bahn 28 angeordnet wie die Lampe 29 und erfaßt das reflektierte Licht. Der Lichtleitstab 27 ist auf der anderen Seite der Bahn 28 angeordnet und erfaßt das

ίο durchtretende Licht und leitet es auf einen photoelektrischen Empfänger 30.

Der Empfänger 30 gibt beispielsweise beim Erscheinen eines Loches 31 (F i g. 4) in der Bahn 28 einen Impuls.

Es kann an jedem Ende des Lichtleitstabes ein photoelektrischer Empfänger angeordnet sein. Es kann aber a xh nur an einem Ende des Lichtleitstabes ein Empfänger sitzen und an dem anderen Ende ein Spiegel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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Nichtsdestoweniger erhält man jedoch einen relativ

Patentansprüche: hohen Störpegel, so daß die bekannten Anordnungen

auf kleine Fehler in dem abgetasteten Gut nicht anil. Vorrichtung zur Abtastung von durchlau- sprechen können.

fendem Gut, bei welcher das Gut beleuchtet wird 5 Man könnte versuchen, umgekehrt die gesamte

und in Lichtrichtung hinter der abgetasteten bewegte Materialbahn gleichmäßig auszuleuchten

Bahn senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bahn und über bewegliche, optische Glieder zeilenweise

und sich über die Bahn erstreckend ein massiver mittels eines geeigneten photoelektrischen Empfän-

Lichtleiter aus lichtdurchlässigem Material mit gers abzutasten. Hier ist das Problem, die Material-

mindestens einem Empfänger an der Stirnseite io bahn hinreichend gleichmäßig auszuleuchten. Außer-

des Lichtleiters angeordnet ist, dadurch ge- dem wird in den vom Empfänger erfaßten Raumwin-

kennzeichnet, daß der Lichtleiter ein Stab kel nur sehr wenig Licht reflektiert, so daß eine hohe

(17, 20) von kreiszylindrischer Grundform ist Beleuchtungsstärke erforderlich wäre, um überhaupt

und an der Eintrittsstelle des Lichtbündels einen ausreichende Signale an dem Empfänger zu erhalten,

von der Kreisform abweichenden Querschnitt 15 Aus diesem Grund hat man zur zeilenweisen,Abta-

aufweist, derart, daß an der Wandung r"es Licht- stung von Material einen Autokollimationsstrahlen-

leiters (17, 20) Totalreflexion des in den Lichtlei- gang vorgesehen. Es wird ein Lichtpunkt erzeugt, der

ter hineingebrochenen Lichtbündels erfolgt, periodisch über die abzutastende Materialbahn wan-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- dert. Mit der gleichen Optik erfolgt eine Beobachkennzeichnet, daß der zylindrische, lichtleitende 20 tung dieses Lichtpunktes durch einen photoelektri-Stab eine Längsnut (18) von dreieckigem Quer- sehen Empfänger. Auf diese Weise erhält man eine schnitt für den Lichteintritt aufweist (F i g. 1). hohe Beleuchtungsstärke, weil der gesamte Licht-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- strom des Beleuchtungsbündels auf einen kleinen kennzeichnet, daß der zylindrische, lichtleitende Fleck konzentriert wird. Der Beobachtungsstrahlen-Stab (20) mit einer schmalen Längswulst (19) 25 gang wandert aber mit dem Lichtpunkt mit, so daß von kreisförmigem Querschnitt versehen ist der Lichtpunkt stets in der Einfallsrichtung beobach-(F i g. 2). tet wird. Die Probleme der eingangs geschilderten

Anordnung, daß sich der Lichtstrom am Empfänger schon aus geometrischen Gründen bei der Wande-

30 rung des Lichtpunktes verändert, treten hier nicht

auf.

Die bekannte Anordnung ist jedoch nur bei der Abtastung im Auflicht zu gebrauchen. Man kann sie

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abta- nicht zur Durchleuchtung von Materialbahnen, beistung von durchlaufendem Gut, bei welcher das Gut 35 spielsweise um Löcher in Blechen oder .Folien festbeleuchtet wird und in Lichtrichtung hinter der abge- zustellen, verwenden. Wollte man dieses Prinzip bei tasteten Bahn senkrecht zur Bewegungsrichtung der der Durchlichtabtastung anwenden, so müßte auch Bahn und sich über die Bahn erstreckend ein massi- auf der Seite des durchtretenden Lichtes eine kompliver Lichtleiter aus lichtdurchlässigem Material mit zierte Spiegelradanordnung vorgesehen werden, die mindestens einem Empfänger an der Stirnseite des 40 in Koinzidenz mit einer Spiegelradanordnung auf der Lichtleiters angeordnet ist. Seite des eintretenden Lichtes liegt.

Es kann sich dabei vorzugsweise um eine Vorrich- Die optische Weglänge des Abtaststrahlenganges

tung handeln, durch welche Fehler in durchlaufen- muß aus geometrischen Gründen größer sein als die den Materialbahnen (Papier, Blech usw.) festgestellt Abmessungen des abzutastenden Gutes. Der Strahwerden können. Das kann im Auflicht oder im 45 lengang muß nämlich von der Beleuchtungslicht-Durchlicht geschehen. Die Erfindung kann aber auch quelle über die beweglichen optischen Glieder abbei photoelektrisch arbeitenden Planimetriervorrich- wechselnd zu dem einen und dem anderen Ende des tungen angewandt werden, bei denen unregelmäßig abzutastenden Gutes geführt werden. Bei der Abtageformtes Gut (Leder) mit gleichförmiger Geschwin- stung breiter Bahnen ergeben sich daher entspredigkeit unter der Abtastvorrichtung hindurchgeför- 50 chend lange optische Wege. Über diese langen optidert wird. Speziell betrifft die Erfindung eine Licht- sehen Wege hinweg müssen aber auch die Lichtempfangseinrichtung für solche Abtastvorrichtun- ströme beobachtet werden, die von der abgetasteten gen. Bahn reflektiert werden. Die Reflexion erfolgt dabei

Es sind Vorrichtungen der vorliegenden Art zur im allgemeinen diffus gleichmäßig nach allen Seiten, Fehlerabtastung bekannt, bei denen ein Lichtpunkt 55 und, um ein hinreichendes Signal am Empfänger zu periodisch über das abzutastende Gut quer zu dessen erhalten, muß man suchen, das reflektierte Licht in Laufrichtung hinwegstreicht. Eine oder mehrere Pho- einem möglichst großen Raumwinkel zu erfassen und tozellen od. dgl. erfassen das gesamte von der Mate- so ausreichend große Lichtströme auf den Empfänrialbahn reflektierte Licht. Diese Anordnung ist sehr ger zu leiten. Das bedingt große Abmessungen der empfindlich gegen Fremdlicht. Bei breiten Material- 60 Empfangsoptik oder als Feldlinse arbeitende optibahnen ändert sich der auf eine solche Photozelle sehe Glieder in der Nähe des abzutastenden Gutes, treffende reflektierte Lichtstrom schon aus geometri- Es ist außerdem eine hohe Präzision in der gegenseischen Gründen während der Wanderung des Licht- tigen Anordnung der optischen Glieder erforderlich, punktes über die Materialbahn. Man muß dann meh- Es sind ferner Anordnungen bekannt, bei denen

rere Photozellen oder sonstige photoelektrische 65 eine Vielzahl von Empfängern vorgesehen ist, die Empfänger so anordnen, daß die Summe der Licht- quer über die abzutastende Bahn angeordnet sind ströme auf die Empfänger bei der Bewegung des und von denen jeder einen Punkt bzw. einen Streifen Lichtpunktes im wesentlichen konstant bleibt. der abzutastenden Bahn erfaßt. Diese Anordnung ist