CH678457A5 - - Google Patents

Description

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CH 678 457 A5 CH 678 457 A5

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erkennen einer Marke an einer Rotorscheibe mit feststehenden optoelektronischen Mitteln nach 5 dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a device for recognizing a mark on a rotor disk with fixed optoelectronic means according to the preamble of claim 1.

Solche optoelektronische Einrichtungen werden beispielsweise zur Messung der Umlaufgeschwindigkeit der Rotorscheibe in Elektrizitätszählern eingesetzt, sie können aber auch zu anderen Zwecken 10 verwendet werden. Sie arbeiten völlig rückwirkungsfrei, haben also keine die Umlaufgeschwindigkeit beeinflussende Wirkung. Sie können für Marken verwendet werden, die entweder auf dem Rand der Rotorscheibe oder auf einer der beiden Ober- 15 flächen der Rotorscheibe angebracht sind. Such optoelectronic devices are used, for example, to measure the rotational speed of the rotor disk in electricity meters, but they can also be used for other purposes 10. They work completely without reaction, so they have no effect on the speed of rotation. They can be used for brands that are either attached to the edge of the rotor disc or on one of the two surfaces of the rotor disc.

In der Firmenschrift der LGZ Landis & Gyr Zug AG> Zug, Schweiz, «Fotoelektrische Abtastköpfe für die Zählerprüfung», Oktober 1983, ist eine solche Einrichtung beschrieben, bei der eine auf dem 20 Rand einer Rotorscheibe anlaufende Marke durch eine Glühlampe über eine optische Einrichtung beleuchtet wird. Durch einen Teil dieser optischen Einrichtung wird bei jeder Umdrehung ein Abbild der Marke auf zwei Fototransistoren erzeugt, die in 25 Richtung des Durchgangs dieses Abbildes dicht nebeneinander liegen. Die Fototransistoren werden beim Durchgang der Marke gemeinsam vom Zustand «hell» in den Zustand «dunkel» gebracht. Dabei soll das Abbild der Marke breiter sein als die 30 Breite beider Fototransistoren, so dass sie eine gewisse Zeit gemeinsam dunkel erscheinen. Als Signal für den Durchgang der Marke erhält man einen breiten Rechteckimpuls, der in einer elektrischen Signalaufbereitung verarbeitet wird. Wegen der stati- 35 stischen Unsicherheit dieses Signals legt man beispielsweise zu dessen Nachweis eine Diskriminator-schwelle in das zweite Drittel der Impulshöhe, wird dadurch aber von der Alterung der Lichtquelle und des Detektors abhängig. Es werden zwei Fototran- 40 sistoren verwendet, da die Wahrscheinlichkeit, Such a device is described in the company publication of LGZ Landis & Gyr Zug AG> Zug, Switzerland, “Photoelectric scanning heads for meter testing”, October 1983, in which a mark running on the edge of a rotor disk is passed through an incandescent lamp via an optical device is illuminated. A portion of this optical device produces an image of the mark on two phototransistors with each revolution, which are close together in the direction of passage of this image. When the mark passes through, the photo transistors are brought together from the "light" state to the "dark" state. The image of the brand should be wider than the width of both phototransistors, so that they appear together dark for a certain time. A wide rectangular pulse is obtained as a signal for the passage of the mark, which is processed in an electrical signal processing system. Because of the statistical uncertainty of this signal, for example, a discriminator threshold is placed in the second third of the pulse height to detect it, but is dependent on the aging of the light source and the detector. Two phototransistors are used because the probability of

dass man auch Verschmutzungen oder dergleichen mit der Vorrichtung erfasst, durch die Vergrösse-rung der das Abbild empfangenden Fläche herabgesetzt wird. Zur genaueren Bestimmung des Zeit- 45 durchgangs der Marke kann man auch die aufsteigende oder die abfallende Flanke auswerten, deren Steilheiten durch die gemeinsame Breite beider Fototransistoren bestimmt sind. Diese Einrichtung wird als nächstliegender Stand der Technik betrach- 50 tet. that soiling or the like is also detected with the device, due to the enlargement of the area receiving the image is reduced. To determine the passage of time of the mark more precisely, one can also evaluate the rising or falling edge, the slope of which is determined by the common width of both phototransistors. This device is considered to be the closest prior art.

Für ein anderes Anwendungsgebiet, nämlich die genaue Ausrichtung einer Maske über einem Halbleiter-Wafer, ist in der DE-OS 3 211 928 eine Einrichtung beschrieben, mit der eine punkt- oder 55 strichförmige Lichtquelle über eine mit der Maske fest verbundene, also bewegliche, optische Einrichtung auf einem Fotodifferenzdetektor abgebildet wird. Das Bild der Lichtquelle ist schmal im Vergleich zur Breite des Fotodifferenzdetektors. Die 60 Maske wird so lange verschoben, bis das Bild der Lichtquelle genau in der Mittelstellung des Fotodifferenzdetektors steht. For another area of application, namely the precise alignment of a mask over a semiconductor wafer, DE-OS 3 211 928 describes a device with which a point or 55 line-shaped light source is connected via a fixed, ie movable, optical device is imaged on a photo difference detector. The image of the light source is narrow compared to the width of the photo difference detector. The 60 mask is shifted until the image of the light source is exactly in the middle position of the photo difference detector.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, bei der die Marke schma- 65 The invention has for its object to provide a device in which the mark 65

1er als bei den bisherigen Einrichtungen sein kann, 1er than the previous facilities,

das von der Marke stammende Signal beim Durchgang über den Fotodetektor ein besseres örtliches Auflösungsvermögen besitzt und der Einfluss von Fremdlicht, der Alterung der Lichtquelle und des „ Detektors sowie von Verschmutzungen und Beschädigungen der Oberfläche der Rotorscheibe auf ' die Auswertung des Signals herabgesetzt wird. ^ the signal originating from the brand has a better local resolution when passing through the photodetector and the influence of extraneous light, the aging of the light source and the “detector, as well as contamination and damage to the surface of the rotor disk, is reduced on the evaluation of the signal. ^

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Kennzeichen gelöst, die weiteren Patentansprüche betreffen mit der Einrichtung lösbare Verfahren und vorteilhafte Ausführungsformen. This object is achieved by the features listed in claim 1, the further claims relate to methods and advantageous embodiments that can be solved with the device.

Die Erfindung wird beispielhaft an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: The invention is explained by way of example with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Einrichtung zum Erkennen einer Marke auf einer Rotorscheibe mit einem speziellen Detektor, 1 shows a device for recognizing a mark on a rotor disk with a special detector,

Fig. 2 Diagramme von Signalen einer Einrichtung nach der Fig. 1, bei denen die Markenbilder verschieden breit sind, 2 shows diagrams of signals of a device according to FIG. 1, in which the brand images are of different widths,

Fig. 3 Diagramme zu einer Auswertmethode für eine Einrichtung nach der Fig. 1, 3 shows diagrams of an evaluation method for a device according to FIG. 1,

Fig. 4 der Signalverlauf bei einer Einrichtung nach dem Stand der Technik, 4 shows the signal curve in a device according to the prior art,

Fig. 5 der Signalverlauf bei der beschriebenen Einrichtung und Fig. 5 shows the waveform in the described device and

Fig. 6 eine Einrichtung wie Fig. 1 mit Farbteiler zum Erkennen verschiedenfarbiger Marken. Fig. 6 shows a device like Fig. 1 with a color divider for recognizing different colored marks.

In der Fig. 1, die beispielhaft eine Einrichtung 1 nach der Erfindung zeigt, ist eine Rotorscheibe 2 gezeichnet, die eine Marke 3 trägt, die über den Rand der Rotorscheibe 2 übergreift. Die Marke 3 hat ein merklich kleineres Remissionsvermögen als die übrige Oberfläche der Rotorscheibe 2 im Spektralbereich des in der Einrichtung 1 benutzten Uchtes. Grundsätzlich wäre die Einrichtung 1 aber auch anwendbar, wenn die Marke 3 ein merklich höheres Remissionsvermögen als die übrige Oberfläche der Rotorscheibe 2 besässe. In Fig. 1, which shows an example of a device 1 according to the invention, a rotor disk 2 is drawn, which bears a mark 3, which overlaps over the edge of the rotor disk 2. The mark 3 has a noticeably smaller reflectivity than the remaining surface of the rotor disk 2 in the spectral range of the lens used in the device 1. Basically, the device 1 would also be applicable if the mark 3 had a noticeably higher reflectance than the rest of the surface of the rotor disk 2.

In der Einrichtung 1 befindet sich eine Lichtquelle 4. Sie kann beispielsweise eine Glühlampe, aber auch eine Leuchtdiode oder irgend eine andere, There is a light source 4 in the device 1. It can be, for example, an incandescent lamp, but also a light-emitting diode or any other

möglichst punktförmige Lichtquelle 4 sein. Das von ihr erzeugte Licht wird von einer Ausgangssammel-linse 5 parallel gerichtet und über einen halbdurchlässigen Ausgangsspiegel 6 sowie durch ein Aus-gangssfenster 7 auf den Rand der Rotorscheibe 2 geworfen. Von dort wird Licht zurückgestreut. Davon geht ein Teil durch das Ausgangsfenster 7 sowie den Ausgangsspiegel 6 zurück und wird von einer Eingangssammellinse 8 in der Ebene einer später zu erklärenden «Fotodifferenzdiode» 9 zu einem Abbild des Randes der Rotorscheibe 2 vereinigt. Es kann auch jede andere optische Einrichtung v verwendet werden, die ein Bild der Marke 3 im Laufe einer Umdrehung der Rotorscheibe 2 auf die Fotodifferenzdiode wirft. Es läuft also ein Markenbild ^ 10 der auf dem Rand der Rotorscheibe 2 befindlichen Marke 3 bei jeder Umdrehung der Rotorscheibe 2 über die Fotodifferenzdiode 9 hinweg. Die Fotodifferenzdiode 9 setzt das Markenbild 10 in ein elektronisches Signal um, das von einer Signalaufbereitung 11 weiterverarbeitet wird. point light source 4 as possible. The light generated by it is directed in parallel by an output collecting lens 5 and is thrown onto the edge of the rotor disk 2 via a semi-transparent output mirror 6 and through an output window 7. Light is scattered back from there. A part of this goes back through the output window 7 and the output mirror 6 and is combined by an input collecting lens 8 in the plane of a “photo differential diode” 9 to be explained later to form an image of the edge of the rotor disk 2. It is also possible to use any other optical device v which throws an image of the mark 3 onto the photodifferential diode in the course of one revolution of the rotor disk 2. A brand image ^ 10 of the mark 3 located on the edge of the rotor disk 2 thus runs over the photodifference diode 9 with each revolution of the rotor disk 2. The photo differential diode 9 converts the brand image 10 into an electronic signal, which is further processed by a signal processor 11.

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Grundsätzlich sind der Einrichtung 1 vergleichbare Anordnungen auch anwendbar, wenn die Marke 3 sich nicht auf dem Rand, sondern auf der Oberfläche der Rotorscheibe 2 befindet, auch dann, wenn die Marke 3 die Form einer lichtdurchlässigen Öffnung besitzt. Im letzteren Fall wird dann nicht in Remission, sondern in Durchstrahlung gemessen. Ein entsprechender Teil der optischen Einrichtung muss sich in diesem Falle auf der Seite der Rotorscheibe 2 befinden, die der Lichtquelle gegenüberliegt. Die Marke 3 muss sich somit in der Wiedergabe des Lichtes von der übrigen Oberfläche der Rotorscheibe 2 unterscheiden, was das Remissionsvermögen einschliesst. In principle, arrangements comparable to the device 1 can also be used if the mark 3 is not on the edge but on the surface of the rotor disk 2, even if the mark 3 is in the form of a translucent opening. In the latter case, it is not measured in remission, but in radiography. In this case, a corresponding part of the optical device must be on the side of the rotor disk 2 which is opposite the light source. The mark 3 must therefore differ in the reproduction of the light from the rest of the surface of the rotor disk 2, which includes the reflectivity.

In der «Fotodifferenzdiode» 9 sind als Fotodetektoren zwei Fotodioden 12, 12' mit exakt gleichen Kennlinien für die Intensität und die spektrale Zusammensetzung des verwendeten Lichtes vereint. Die beiden Fotodioden 12,12' liegen in Richtung des Durchlaufs des Markenbildes 10 dicht aneinander. In the "photo differential diode" 9, two photo diodes 12, 12 'are combined as photo detectors with exactly the same characteristics for the intensity and the spectral composition of the light used. The two photodiodes 12, 12 'lie close together in the direction of the passage of the mark image 10.

Die beiden Ausgänge werden in Differenz geschaltet, so dass ein Signal «Null» entsteht, wenn beide Fotodioden 12, 12' mit identischem Licht und identischer Lichtstärke beleuchtet werden. Das Markenbild 10 ist höchstens so breit wie die Fotodifferenzdiode 9, aber mindestens so breit wie eine der gleich breiten Fotodioden 12,12'. The two outputs are switched in difference, so that a signal “zero” is generated when both photodiodes 12, 12 'are illuminated with identical light and light intensity. The brand image 10 is at most as wide as the photo differential diode 9, but at least as wide as one of the equally wide photo diodes 12, 12 '.

Selbstverständlich können auch zwei andere Lichtdetektoren, so beispielsweise Fototransistoren, an dieser Stelle benutzt werden, falls sie nur exakt die gleichen Kennlinien für die Intensität und die spektrale Zusammensetzung des verwendeten Lichtes zeigen. In den Ansprüchen wird deshalb vornehmlich von «Fotodetektoren» 12, 12' und «Fotodifferenzdetektoren» 9 gesprochen. Of course, two other light detectors, for example phototransistors, can also be used at this point if they only show exactly the same characteristics for the intensity and spectral composition of the light used. The claims therefore primarily speak of “photo detectors” 12, 12 ′ and “photo difference detectors” 9.

Vorteilhaftenweise stimmt man das spektrale Emissionsvermögen der Lichtquelle 4 auf die spektrale Empfindlichkeit der Fotodetektoren 12, 12' so ab, dass diese eine möglichst gute Lichtausbeute zeigen. Es können daher insbesondere Leuchtdioden oder Laserdioden, aber auch Laser als Lichtquellen 4 verwendet werden. The spectral emissivity of the light source 4 is advantageously matched to the spectral sensitivity of the photodetectors 12, 12 'in such a way that they show the best possible light efficiency. In particular, light-emitting diodes or laser diodes, but also lasers, can therefore be used as light sources 4.

Die Fig. 2a, 2b und 2c zeigen die von der Fotodifferenzdiode 9 gelieferte Spannung V beim Durchlauf des Markenbildes 10 bei verschiedener Breite der Marke 3 in Abhängigkeit von dessen Weg S. Unter dem Diagramm der Spannung V ist jeweils die Abdeckung der Fotodifferenzdiode 9 durch das Markenbild 10 beim Durchlauf - in der Figur von links nach rechts - dargestellt. Die Stellungen sind von der Mitte her numeriert, nach links mit negativen, nach rechts mit positiven Zahlen. Die Stellungen, an denen beide Fotodioden 12,12' von gleichen Flächen des Markenbildes 10 bedeckt werden, sind mit 0 bezeichnet. 2a, 2b and 2c show the voltage V supplied by the photo differential diode 9 during the passage of the mark image 10 with different widths of the mark 3 depending on its path S. Below the diagram of the voltage V is the cover of the photo difference diode 9 by the Brand image 10 during the run - shown in the figure from left to right. The positions are numbered from the center, to the left with negative numbers, to the right with positive numbers. The positions at which both photodiodes 12, 12 'are covered by the same areas of the brand image 10 are denoted by 0.

Die Fig. 2a gilt für ein Markenbild 10, dessen Breite derjenigen der gesamten Fotodifferenzdiode 9 entspricht. 2a applies to a brand image 10, the width of which corresponds to that of the entire photo differential diode 9.

Der Drehsinn der in der Fig. 2a nicht gezeichneten Rotorscheibe ist so, dass zuerst die linke, positiv geschaltete Fotodiode 12 vom Markenbild abgedunkelt wird, dann die rechte, negativ geschaltete Fotodiode 12'. In der am weitesten links liegenden Stellung -4 hat das Markenbild 10 die Fotodifferenzdiode 9 noch nicht erreicht. Beide Fotodioden The direction of rotation of the rotor disk, not shown in FIG. 2a, is such that first the left, positively switched photodiode 12 is darkened by the brand image, then the right, negatively switched photodiode 12 '. In the leftmost position -4, the brand image 10 has not yet reached the photo differential diode 9. Both photodiodes

12, 12' sind «hell», wegen der Differenzbildung liegt die von der Fotodifferenzdiode 9 ausgegebene Spannung V bei Null. Erreicht das Markenbitd 11 in der Stellung -3 die Fotodifferenzdiode 9, so dunkelt es, von links nach rechts vorschreitend, zunächst die erste Fotodiode 12 ab, damit fällt die von der Fotodifferenzdiode 9 abgegebene Spannung V auf negative Werte. Ist die erste Fotodiode 12 in der Stellung -2 völlig abgedunkelt, geht die Spannung V durch ein Minimum und nähert sich wieder dem Wert Null, da das in der Stellung -1 angedeutete anschliessende Abdunkeln eines Teils der zweiten Fotodiode 12' wegen der Differenzbildung den negativen Wert der Spannung V verringert. In der Stellung 0 sind gieichgrosse Bereiche sowohl der ersten als auch der zweiten Fotodiode 12, 12' abgedunkelt, die Spannung V geht wegen der Differenzbildung somit wieder durch Null. Danach steigt in der Stellung +1 die Spannung V weiter an, da jetzt die erste Fotodiode 12 von links nach rechts zunehmend belichtet wird, erreicht in der Stellung +2 ein Maximum, wenn die erste Fotodiode 12 ganz hell geworden ist und sinkt dann wegen der anschliessenden Zunahme der Belichtung der zweiten Fotodiode 12' so lange, bis in der Stellung +4 auch die zweite Fotodiode 12' ganz hell ist und beide gleich hellen Fotodioden 12, 12' wegen der Differenzbildung erneut eine Spannung V gleich Null ergeben. Ein Markenbild 10 ergibt einen gleichgeformten Verlauf der Spannung V, wenn seine Breite zwischen der der Fotodifferenzdiode 9 und der einer einzigen Fotodiode 12 liegt, nur wird mit abnehmender Breite des Markenbildes 10 der Übergang von der Stellung -2 über 0 nach +2 steiler, wobei die Stellungen -2 und +2 näher aneinanderrücken. 12, 12 'are "bright", because of the difference formation, the voltage V output by the photo differential diode 9 is zero. When the brand bit 11 reaches the photo differential diode 9 in the position -3, it first darkens, proceeding from left to right, the first photo diode 12, so that the voltage V emitted by the photo differential diode 9 drops to negative values. If the first photodiode 12 is completely darkened in the -2 position, the voltage V goes through a minimum and approaches zero again, since the subsequent darkening of a part of the second photodiode 12 'indicated in the -1 position due to the formation of the difference, the negative Value of voltage V reduced. In position 0, areas of the same size as both the first and the second photodiode 12, 12 'are darkened, the voltage V thus goes through zero again because of the difference. Thereafter, the voltage V rises further in the +1 position, since now the first photodiode 12 is increasingly exposed from left to right, reaches a maximum in the +2 position when the first photodiode 12 has become quite bright and then drops because of the Subsequent increase in the exposure of the second photodiode 12 'until the second photodiode 12' is also very bright in position +4 and both equally bright photodiodes 12, 12 'again result in a voltage V equal to zero due to the difference formation. A brand image 10 results in a uniformly shaped course of the voltage V if its width lies between that of the photo differential diode 9 and that of a single photodiode 12, only with decreasing width of the brand image 10 the transition from position -2 to 0 to +2 becomes steeper, whereby move positions -2 and +2 closer together.

Als Zeitpunkt des Durchganges des Markenbildes 10 über die Fotodifferenzdiode 9 kann der durch Differenzbildung entstandene Nulldurchgang deren Spannung V, also die Stellung 0, verwendet werden, bei der das Markenbild 10 mittig über der Fotodifferenzdiode 9 liegt. Dabei müssen aber Nulldurchgänge durch Schaltmittel in der Signalaufbereitung 11 ausgeschlossen werden, die entstehen, wenn das Abbild des markenfreien Randes über die Fotodifferenzdiode 9 hinweggeht, weil dabei die Spannung V der Fotodifferenzdiode 9 wegen kleiner Störungen, jedoch nur wenig, um den Wert Null streut. When the mark image 10 passes through the photodifference diode 9, the zero crossing resulting from the formation of the difference, its voltage V, that is to say the position 0, at which the mark image 10 lies centrally over the photodifference diode 9 can be used. However, zero crossings must be ruled out by switching means in the signal processing unit 11, which occur when the image of the mark-free edge passes over the photo differential diode 9 because the voltage V of the photo differential diode 9 scatters around the value zero due to small disturbances, but only slightly.

Wird die Drehrichtung der Rotorscheibe 2 umgekehrt, so wird zeitlich zuerst eine Erhöhung und dann eine Erniedrigung der Spannung V verursacht. Die Umdrehungsrichtung der Rotorscheibe 2 ist somit ebenfalls feststellbar. If the direction of rotation of the rotor disk 2 is reversed, the voltage V is first increased and then decreased. The direction of rotation of the rotor disc 2 can thus also be determined.

Verwendet man, wie in der Fig. 2b, eine Marke 3, deren Markenbild 10 breiter als die Fotodifferenzdiode 9 ist, so bleiben bei der Umdrehung der Rotorscheibe 2 wie in Fig. 2a beide Fotodioden 12,12' die gesamte Zeit vom Eintreffen des Anfangs des Markenbildes 10 am rechten Rand der Fotodifferenzdiode 9 bis zum Eintreffen des Endes des Markenbildes 10 am linken Rand der Fotodifferenzdiode 9 ganz abgedunkelt, wie dies durch die drei dort mit 0 bezeichneten Stellungen der Marke dargestellt wird. Die Spannung V an der Fotodifferenzdiode 9 beträgt über diese ganze Zeit Null, man findet kei5 If, as in FIG. 2b, a mark 3 is used, the mark image 10 of which is wider than the photo differential diode 9, then when the rotor disk 2 is rotated, as in FIG. 2a, both photodiodes 12, 12 'remain the entire time from the arrival of the beginning of the brand image 10 on the right edge of the photo differential diode 9 until the arrival of the end of the brand image 10 on the left edge of the photo differential diode 9 is completely darkened, as is represented by the three positions of the brand designated there with 0. The voltage V across the photodifferential diode 9 is zero over this entire time, and no one is found

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nen Durchgang mit genügender Steilheit durch die Nullinie, es ist keine zeitlich eindeutige Bestimmung des Nulldurchganges möglich. Das Abbild der Marke 3 darf daher nicht grösser sein als die Breite der Fotodifferenzdiode 9. NEN crossing with sufficient steepness through the zero line, it is not possible to determine the zero crossing in time. The image of the mark 3 must therefore not be larger than the width of the photo differential diode 9.

In der Fig. 2c werden die Verhältnisse beim Durchgang eines Markenbildes 10 dargestellt, das deutlich schmäler ist als die Breite einer der Fotodioden 12. Sie können aber auch beispielsweise von einem Abbild einer Verschmutzung oder einer Beschädigung der Rotorscheibe 2 auf der Fotodifferenzdiode 9 herrühren. Hier bleibt zwar die Steigung des Durchgangs der Nullinie bei der einzigen Stellung 0 dieselbe wie in der Fig. 2a. Da aber stets nur eine geringe Fläche der Fotodioden 12,12' abgedunkelt wird, entsteht kein Maximum, sondern ein flaches, zur Nullinie paralleles Plateau der Spannung V der Fotodifferenzdiode 9 in den Stellungen -3 bis -1 und +1 bis +3. Das Markenbild 10 darf daher nicht zu schmal sein und es müssen Schaltmittel, insbesondere logische Elemente, in der Signalaufberei-tung 11 vorhanden sein, die den Nulldurchgang der Spannung V nur dann als Zeitpunkt für den Durchgang des Markenbildes 10 über die beiden Fotodetektoren 12,12' werten, wenn dieser nicht von ausserhalb der Marke 3 liegenden Verschmutzungen, Beschädigungen oder dergleichen der Rotorscheibe 2 öder der Alterung der Lichtquelle 4 oder der Fotodetektoren 12 verursacht wird. 2c shows the conditions during the passage of a mark image 10, which is significantly narrower than the width of one of the photodiodes 12. However, they can also result, for example, from an image of dirt or damage to the rotor disk 2 on the photodifferential diode 9. Here, the slope of the passage of the zero line remains the same in the single position 0 as in FIG. 2a. However, since only a small area of the photodiodes 12, 12 'is always darkened, there is no maximum, but a flat plateau, parallel to the zero line, of the voltage V of the photodifferential diode 9 in the positions -3 to -1 and +1 to +3. The brand image 10 must therefore not be too narrow and there must be switching means, in particular logic elements, in the signal processing unit 11 which only then indicate the zero crossing of the voltage V as the point in time for the brand image 10 to pass through the two photodetectors 12, 12 'value if this is not caused by dirt, damage or the like of the rotor disk 2 lying outside the mark 3 or the aging of the light source 4 or the photodetectors 12.

Dies kann beispielsweise nach dem in Fig. 3 dargestellten Verfahren durchgeführt werden. In der Fig. 3a ist links ein Diagramm der beim Durchgang des Markenbildes 10 von der Fotodifferenzdiode 9 abgegebenen Spannung V bei einer sich im Gegenuhrzeigersinn drehenden Rotorscheibe 2, rechts dasselbe Diagramm bei einer sich im Uhrzeigersinn drehenden Rotorscheibe 2 wiedergegeben. Darin sind ein erster und ein zweiter Schwellwert, +A und -B, eingezeichnet. Darunter sind in der Fig. 3b positive Signale gezeichnet, die entstehen, wenn This can be carried out, for example, using the method shown in FIG. 3. 3a shows a diagram on the left of the voltage V emitted by the photo differential diode 9 when the mark image 10 passes, with a rotor disk 2 rotating counterclockwise, and the same diagram on the right with a rotor disk 2 rotating clockwise. A first and a second threshold value, + A and -B, are shown therein. Underneath, positive signals are drawn in FIG. 3b, which arise when

V > +A, und negative Signale, die entstehen, wenn V> + A, and negative signals that arise when

V < -B gilt. Weiter darunter ist in Fig. 3c der Differentialquotient dV/dt angegeben, mit einem dritten und vierten Schwellwert +C und -D. Selbstverständlich können die Schwellwerte A bis D denselben Betrag aufweisen. V <-B applies. 3c, the differential quotient dV / dt is indicated, with a third and fourth threshold value + C and -D. Of course, the threshold values A to D can have the same amount.

Geht nun V von einem Bereich V < -B zu einem Bereich V > +A über und gilt in dem Übergangsbereich dV/dt > +C, so liegt dort, wie die Fig. 3d darstellt, ein den Durchgang eines Markenbildes 10 kennzeichnender Nulldurchgang der Spannung V. Diese Bedingungen für den Nulldurchgang treten nur auf, wenn sich die Rotorscheibe 2 im Gegenuhr-zeigersinn dreht Dreht sich die Rotorscheibe im Uhrzeigersinn, so tritt der den Durchgang eines Markenbildes 10 kennzeichnende Nulldurchgang nur dann auf, wenn V von einem Bereich mit V > +A zu einem Bereich mit V < -B übergeht und im Übergangsbereich dV/dt < -D ist. Alle zufälligen, beispielsweise von Verschmutzungen oder Beschädigungen der Rotorscheibe 2 ausserhalb der Marke 3 herrührenden Nulldurchgänge der Spannung V können die beiden Bedingungen nicht erfüllen, wenn die Beträge der Schwellwerte A bis D gross genug gewähltwerden. If V now changes from an area V <-B to an area V> + A and applies in the transition area dV / dt> + C, there is, as shown in FIG. 3d, a zero crossing that characterizes the passage of a brand image 10 Voltage V. These conditions for the zero crossing only occur when the rotor disk 2 rotates counterclockwise. If the rotor disk rotates clockwise, the zero crossing which characterizes the passage of a mark image 10 only occurs if V is from an area with V > + A transitions to an area with V <-B and is in the transition area dV / dt <-D. Any accidental zero crossings of the voltage V, for example due to contamination or damage to the rotor disk 2 outside the mark 3, cannot meet the two conditions if the amounts of the threshold values A to D are chosen large enough.

Benötigt man keine Angaben über die Drehrichtung der Rotorscheibe 2, so bildet man zusätzlich zu der Spannung V eine Summenspannung V', welGhe die Summe der von den beiden Fotodetektoren 12, 12' gebildeten Spannungen ist. Dort, wo diese ein Maximum oder Plateau besitzt, das einen genügend hohen fünften Schwellwert E übersteigt, liegt der Nulldurchgang der Spannung V. Bei Nulldurchgängen, die von Verschmutzungen oder Beschädigungen des Randes der Rotorscheibe 2 herrühren, wird der fünfte Schwellwert E von der Summenspannung V' nicht erreicht, solche Ereignisse werden somit ausgeschieden. If no information is required about the direction of rotation of the rotor disk 2, then in addition to the voltage V, a sum voltage V 'is formed, which is the sum of the voltages formed by the two photodetectors 12, 12'. Where this has a maximum or plateau which exceeds a sufficiently high fifth threshold value E, the zero crossing of the voltage V lies. In the case of zero crossings which result from soiling or damage to the edge of the rotor disk 2, the fifth threshold value E becomes the total voltage V. 'not achieved, such events are therefore eliminated.

Durch Alterung können sich die Lichtquelle 4 und die Photodetektoren 12 so ändern, dass die Schwellwerte A-E nicht mehr erreicht werden, so dass diese Teile ersetzt werden müssen. Due to aging, the light source 4 and the photodetectors 12 can change so that the threshold values A-E are no longer reached, so that these parts have to be replaced.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den Signalverlauf von Einrichtungen zum Erkennen von Marken 3 an einer Rotorscheibe 2, und zwar die Fig. 4 bei einer Einrichtung nach dem Stand der Technik, die Fig. 5 bei der hier dargestellten Einrichtung. In der Fig. 4 wird der ausserhalb des Durchgangs des Markenbildes 10 über den Fotodetektor liegende Bereich durch Fremdlichteinflüsse, Verschmutzungen und Beschädigungen der Oberfläche der Rotorscheibe 2 und dergleichen erheblich gestört. In der Fig. 5 wird dieser Bereich aber durch die Differenzbitdung in der Fotodifferenzdiode 9 sehr gut geglättet, so dass der den Durchgang des Markenbildes 10 über die Fotodifferenzdiode 9 kennzeichnende Nulldurchgang der Spannung V stets sehr genau erkannt werden kann. 4 and 5 show the signal curve of devices for recognizing marks 3 on a rotor disk 2, specifically FIG. 4 for a device according to the prior art, and FIG. 5 for the device shown here. 4, the area lying outside the passage of the mark image 10 via the photodetector is considerably disturbed by extraneous light influences, dirt and damage to the surface of the rotor disk 2 and the like. 5, however, this area is smoothed very well by the difference bit in the photo differential diode 9, so that the zero crossing of the voltage V, which characterizes the passage of the mark image 10 via the photo differential diode 9, can always be recognized very precisely.

Es ist femer möglich, eine Einrichtung 1 aufzubauen, die Marken 31, 32 verschiedener Farbe auf einer Rotationsscheibe 2 unterscheiden kann, wie dies in der Fig. 6 dargestellt wird. Hier sind beispielsweise drei Lichtquellen 41, 42 und 43 in der Form verschiedenfarbiger Leuchtdioden vorhanden. Das Licht wird über die Ausgangs-Sammellin-sen 51, 52 und 53 parallel gerichtet und über zwei halbdurchlässige Ausgangsspiegel 61 und 62 auf den Rand der Rotorscheibe 2 geworfen. An diesem Rand befindet sich die schwarze Marke 31 und die rote Marke 32. Vom Rand der Rotorscheibe 2 wird ein Teil des Lichtes über eine Sammellinse 83, einen Farbteiler 63 und zwei Eingangs-Sammellinsen 81 und 82 auf eine blau-grünempfindliche Fotodifferenzdiode 91 und eine rotempfindliche Fotodifferenzdiode 92 geworfen und in zwei elektrische Signale gewandelt, die in der Signalaufbereitung 11 verarbeitet werden. It is also possible to construct a device 1 which can distinguish marks 31, 32 of different colors on a rotary disc 2, as is shown in FIG. 6. Here, for example, three light sources 41, 42 and 43 are present in the form of light-emitting diodes of different colors. The light is directed in parallel via the exit converging lenses 51, 52 and 53 and thrown onto the edge of the rotor disk 2 via two semitransparent exit mirrors 61 and 62. At this edge there is the black mark 31 and the red mark 32. From the edge of the rotor disk 2, part of the light is directed via a converging lens 83, a color splitter 63 and two input converging lenses 81 and 82 to a blue-green sensitive photo differential diode 91 and one thrown red sensitive photo differential diode 92 and converted into two electrical signals, which are processed in the signal conditioning 11.

Verwendet man als Lichtquellen 41 bis 43 jeweils eine rot-, eine grün- und eine blaustrahlende Leuchtdiode, so wird durch das Mischen des Lichtes durch die halbdurchlässigen Ausgangsspiegel 61 und 62 der Rand der Rotorscheibe 2 mit weissem Licht beleuchtet Aus dem zurückgeworfenen Licht sondert der Farbteiler 63 das blau-grüne Licht in Transmission aus, so dass es die für blau-grünes Licht vorgesehene Fotodifferenzdiode 91 erreicht. Das rote Licht wird vom Farbteiler 63 reflektiert und der rotempfindlichen Fotodifferenzdiode 92 zugeführt. Das Bild der roten Marke 32 ergibt somit nur an der rotempfindlichen Fotodifferenzdiode 92 If a red, a green and a blue light-emitting diode is used as light sources 41 to 43, the edge of the rotor disk 2 is illuminated with white light by mixing the light through the semi-transparent output mirrors 61 and 62. The color splitter separates from the reflected light 63 transmits the blue-green light so that it reaches the photo differential diode 91 provided for blue-green light. The red light is reflected by the color splitter 63 and fed to the red-sensitive photo differential diode 92. The image of the red mark 32 thus only results on the red-sensitive photo differential diode 92

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

7 7

CH678457 A5 CH678457 A5

8 8th

ein Signal gemäss der Fig. 2a, während die schwarze Marke 31 an beiden Fotodifferenzdioden 91, 92 Signale gemäss der Fig. 2a erzeugt. Beim Durchlauf der verschiedenfarbigen Marken (31, 32) entstehen somit verschiedene Signalkonfigurationen, die der Signalaufbereitung 11 zugesandt und dort entsprechend ausgewertet werden. a signal according to FIG. 2a, while the black mark 31 generates signals according to FIG. 2a at both photo differential diodes 91, 92. When the differently colored marks (31, 32) pass through, different signal configurations thus arise, which are sent to the signal processing unit 11 and evaluated there accordingly.

Die beschriebene Einrichtung 1 erlaubt die Verwendung schmalerer Marken 3, 31, 32 als diejenige nach dem Stand der Technik, ihr Signal besitzt beim Durchgang des Markenbildes 10 über den Fotodif-ferenzdetektor 9, 91, 92 ein besseres örtliches Auflösungsvermögen, der Einfluss von Fremdlicht, der Alterung der Lichtquellen 4, 41, 42 43 und der Foto-differenzdetektoren 9, 91, 92 sowie von Verschmutzungen und Beschädigungen der Oberfläche der Rotorscheibe 2 auf die Auswertung des Signals ist herabgesetzt. The device 1 described allows the use of narrower marks 3, 31, 32 than those according to the prior art. When the mark image 10 passes through the photodifference detector 9, 91, 92, its signal has better local resolution, the influence of extraneous light, the aging of the light sources 4, 41, 42 43 and the photo-difference detectors 9, 91, 92 as well as contamination and damage to the surface of the rotor disk 2 on the evaluation of the signal is reduced.

Claims (10)

PatentansprücheClaims 1. Einrichtung zum Erkennen einer Marke (3) auf einer Rotorscheibe (2), bei der sich die Marke in der Lichtwiedergabe von der übrigen Oberfläche der Rotorscheibe merklich unterscheidet, wobei mit der Einrichtung die Umlaufgeschwindigkeit der Rotorscheibe (2) mit feststehenden optoelektronischen Mitteln gemessen wird, mit mindestens einer Lichtquelle (4, 41, 42, 43), welche die Rotorscheibe (2) mit der darauf vorbeigeführten Marke (3) beleuchtet, mit einer optischen Einrichtung zur Abbildung der Marke (3) auf zwei in Durchlaufrichtung eines Markenbildes (10) dicht nebeneinander liegenden Fotodetektoren (12, 12') und einer elektronischen Signalaufbereitung (11), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fotodetektoren (12, 12') die gleichen Kennlinien für die Intensität und die Zusammensetzung des verwendeten Lichtes besitzen, ihre Ausgänge in Differenz geschaltet und sie in Richtung des Durchlaufs des Markenbildes (10) gleichbreit sind und das Markenbild (10) höchstens so breit ist wie beide Photodetektoren (12, 12') zusammen.1. A device for recognizing a mark (3) on a rotor disk (2), in which the mark differs markedly in the light reproduction from the rest of the surface of the rotor disk, the device measuring the rotational speed of the rotor disk (2) with fixed optoelectronic means is, with at least one light source (4, 41, 42, 43), which illuminates the rotor disc (2) with the mark (3) carried thereon, with an optical device for imaging the mark (3) on two in the direction of passage of a mark image ( 10) photodetectors (12, 12 ') lying close together and an electronic signal processing unit (11), characterized in that the two photodetectors (12, 12') have the same characteristics for the intensity and the composition of the light used, their outputs in Difference switched and they are equally wide in the direction of the passage of the brand image (10) and the brand image (10) is at most as wide like both photodetectors (12, 12 ') together. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeitpunkt des Durchgangs des Markenbildes (10) über die beiden Fotodetektoren (12,12') der durch die Differenzbildung während des Durchgangs entstandene Nulldurchgang der Spannung (V) der beiden Fotodetektoren (12, 12') ausgewertet wird.2. Device according to claim 1, characterized in that as the time of passage of the mark image (10) via the two photodetectors (12, 12 ') the zero crossing of the voltage (V) of the two photodetectors (12, 12) formed by the difference formation during the passage 12 ') is evaluated. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Signalaufbereitung (11) Schaltmittel vorhanden sind, die einen Nulldurchgang der Spannung (V) erkennen und ihn nur dann als Zeitpunkt für den Durchgang des Markenbildes (10) über die beiden Fotodetektoren (12,12') werten, wenn dieser nicht von ausserhalb der Marke (3) liegenden Verschmutzungen oder Beschädigungen der Rotorscheibe (2) oder der Alterung der Lichtquellen (4, 41, 42, 43) oder der Fotodetektoren (12, 12') verursacht wird.3. Device according to claim 2, characterized in that in the signal conditioning (11) switching means are present which recognize a zero crossing of the voltage (V) and only then as a time for the passage of the mark image (10) via the two photo detectors (12 , 12 ') if this is not caused by dirt or damage to the rotor disc (2) lying outside the mark (3) or the aging of the light sources (4, 41, 42, 43) or the photo detectors (12, 12') . 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotodetektoren (12, 12') zusammen eine Fotodifferenzdiode (9, 91, 92) bilden.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the photo detectors (12, 12 ') together form a photo differential diode (9, 91, 92). 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotodetektoren (12,12') Fototransistoren sind.5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the photodetectors (12, 12 ') are phototransistors. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das spektrale Emissionsvermögen der Lichtquellen (4, 41, 42, 43) und die spektrale Empfindlichkeit der Fotodetektoren (12,12') gegeneinander so abgestimmt sind, dass die Fotodetektoren (12, 12') eine möglichst hohe Lichtausbeute zeigen.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spectral emissivity of the light sources (4, 41, 42, 43) and the spectral sensitivity of the photodetectors (12, 12 ') are matched to one another such that the photodetectors ( 12, 12 ') show the highest possible luminous efficiency. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (4, 41, 42, 43) Leuchtdioden, Laserdioden oder Laser sind.7. Device according to claim 6, characterized in that the light sources (4, 41, 42, 43) are light emitting diodes, laser diodes or lasers. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen von verschiedenfarbigen Marken (31, 32) auf der Rotorscheibe (2) das Licht über einen Farbteiler (63) auf Fotodifferenzdetektoren (91, 92) zurückgeworfen wird, von denen jede für einen bestimmten Spektralbereich empfindlich ist, so dass beim Durchlauf der verschiedenfarbigen Marken (31, 32) verschiedene Signalkonfigurationen entstehen, die von der Signalaufbereitung (11) ausgewertet werden.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that for recognizing differently colored marks (31, 32) on the rotor disc (2), the light is reflected by a color divider (63) on photo difference detectors (91, 92) from each of which is sensitive to a specific spectral range, so that when the differently colored marks (31, 32) pass through, different signal configurations arise which are evaluated by the signal conditioning unit (11). 9. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nulldurchgang der Spannung (V) als Zeitpunkt für den Durchgang des Markenbildes (10) über die beiden Fotodetektoren (12,12') gewertet wird,9. A method of operating a device according to claim 3, characterized in that a zero crossing of the voltage (V) is evaluated as the point in time for the passage of the mark image (10) via the two photodetectors (12, 12 '). - wenn beim Umlauf der Rotorscheibe in Gegenuhrzeigerrichtung der Nulldurchgang auftritt, während die Spannung (V) von einem zweiten Schwellwert (-B) nach einem ersten Schwellwert (+A) übergeht und im Obergangsbereich der zeitliche Differentialquotient der Spannung (V) positiv und grösser ist als ein dritter Schwellwert (+C), oder- If the zero crossing occurs when the rotor disc rotates in the counterclockwise direction, while the voltage (V) changes from a second threshold value (-B) to a first threshold value (+ A) and in the transition area the temporal differential quotient of the voltage (V) is positive and greater as a third threshold (+ C), or — wenn beim Umlauf der Rotorscheibe (2) in Uhrzei-genichtung der Nulldurchgang auftritt, während die Spannung (V) von einem ersten Schwellwert (+A) nach einem zweiten Schwellwert (-B) übergeht und im Übergangsbereich der zeitliche Differentialquotient der Spannung (V) negativ und kleiner ist als ein vierter Schwellwert—D).- When the zero crossing occurs during the rotation of the rotor disc (2) in the clockwise direction, while the voltage (V) changes from a first threshold value (+ A) to a second threshold value (-B) and in the transition area the temporal differential quotient of the voltage (V ) is negative and less than a fourth threshold — D). 10. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nulldurchgang der Spannung (V) als Zeitpunkt für den Durchgang des Markenbildes (10) durch die beiden Fotodetektoren (12, 12') gewertet wird, wenn er in einem Bereich geschieht, in dem die Summenspannung (V') der beiden Fotodetektoren (12, 12') ein Maximum oder ein Plateau über einem genügend hoch liegenden fünften Schwellwert (E) besitzt.10. The method for operating a device according to claim 3, characterized in that a zero crossing of the voltage (V) is evaluated as the point in time for the passage of the mark image (10) through the two photodetectors (12, 12 ') when it is in an area happens in which the total voltage (V ') of the two photodetectors (12, 12') has a maximum or a plateau above a sufficiently high fifth threshold value (E). 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 55