DE1422235B2 - Vorrichtung zum photoelektrischen abtasten durchlaufenden gutes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum photoelektrischen Abtasten durchlaufenden Gutes mit einem auf einen photoelektrischen Empfänger geleiteten, mittels eines beweglichen Spiegels in einer quer zur Durchlaufrichtung des Gutes liegenden Ebene oszillierenden und mittels einer Abbildungsoptik in der Laufebene des Gutes fokussierten Abtaststrahlenbündel.

Eine Anordnung dieser Art ist beispielsweise bekannt durch die britische Patentschrift 670 960. Bei dieser bekannten Anordnung wird das von einer Lampe ausgehende Licht durch eine Linse über einen rotierenden Polygonspiegel fokussiert. Das von dem so erzeugten Lichtfleck ausgehende zurückgeworfene Licht wird über einen mit dem ersten synchron umlaufenden zweiten Polygonspiegel mittels einer entsprechenden Linse auf einer Photozelle gesammelt.

Bei einer anderen bekannten Anordnung wird blattförmiges Gut, beispielsweise Papierbahnen, photoelektrisch abgetastet. Zu diesem Zweck sitzt eine Photozelle bzw. ein auf einer Photozelle abgebildeter Spalt im Zentrum eines Linsenrades. Durch den Umlauf des Linsenrades wird das blattförmige Gut zeilenweise abgetastet. Die Beleuchtung erfolgt durch Lampen, die das Gut möglichst gleichmäßig ausleuchten (USA.-Patentschrift 2 570 288).

Es ist weiterhin eine Anordnung zur seitlichen Ausrichtung einer ablaufenden Bahn oder eines längs der Bahn wirkenden Arbeitsgerätes mittels lichtelektrischer Abtastung bekannt, wobei senkrecht zu einer Bahnkante oder einem Kontraststreifen eine photoelektrisch abgetastete Lichtmarke die Kante bzw. den Kontraststreifen zur Istwertimpulsabgabe überquert. Bei dieser bekannten Anordnung geht von einer Lichtquelle ein divergentes Lichtbündel aus, das von einem Polygonspiegel abgelenkt und von einem Hohlspiegel zu einem Lichtfleck gesammelt wird. Es ist dort als einziges fokussierendes Element im Strahlengang des Lichtbündels der Hohlspiegel vorgesehen.

Es ist weiterhin eine Lichtschranke für den Unfallschutz bekannt, bei welcher ein Lichtbündel über einen umlaufenden Polygonspiegel und einen Hohlspiegel auf einen Umkehrreflektor geleitet wird. Es entsteht auf diese Weise ein periodisch über eine zu überwachende Fläche streichendes Lichtbündel. Das von dem streifenförmigen Umkehrreflektor zurückgeworfene Lichtbündel wird wieder über den Hohlspiegel und den Polygonspiegel und über einen im Strahlengang angeordneten teildurchlässigen Spiegel auf eine Photozelle geleitet. Bei Auftreten eines Hindernisses in der von dem Abtaststrahlenbündel überstrichenen Fläche erzeugt die Photozelle Impulse, die z. B. eine durch die Lichtschranke überwachte

ίο Maschine abschalten. Bei dieser bekannten Anordnung handelt es sich nicht um das Abtasten durchlaufenden Gutes. Es erfolgt keine Fokussierung des Abtaststrahlenbündels in einer Laufebene, sondern das von einer Lichtquelle ausgehende Abtaststrahlenbündel wird auf dem Polygonspiegel fokussiert und in der Abtastebene durch den Hohlspiegel parallelgerichtet. Es ist eine dem Hohlspiegel nachgeschaltete Zylinderlinse vorgesehen, welche eine Parallelrichtung des Abtastlichtbündels in der zu der überwachten Fläche senkrechten Ebene bewirkt. Diese bekannte Anordnung ist weder bestimmt noch geeignet, ein durchlaufendes Gut auf Fehler abzutasten.

Bei der Abtastung von Stoffbahnen u. dgl. auf Fehler kommt es entscheidend auf eine einwandfreie Fokussierung des Abtaststrahlenbündels in der Ebene des durchlaufenden Gutes an. Der auf dem durchlaufenden Gut erzeugte Lichtfleck darf nicht wesentlich größer sein als die zu erkennenden Flecken oder Falten, weil sonst die prozentuale Intensitätsänderung viel zu klein würde, um einen ausreichend großen lichtelektrischen Impuls zu erzeugen. Es Tst dabei auch zu berücksichtigen, daß bei lichtundurchlässigem diffus reflektierendem Material der photoelektrische Empfänger nur den Anteil des Lichts erhält, der von dem abzutastenden Gut diffus in den Empfängerstrahlengang reflektiert wird. Dieser Lichtstrom ist aber in der Regel nur dann ausreichend groß, wenn das Abtaststrahlenbündel auf dem abzutastenden Gut einen scharfen Lichtpunkt erzeugt.

Eine solche Abbildung bereitet Schwierigkeiten, wenn man sehr breites Gut, z. B. in der Größenordnung von einem Meter, abtasten will. Bei den bekannten Anordnungen zur Abtastung durchlaufenden Gutes ist die Schärfenebene, in welcher das Abtaststrahlenbündel fokussiert ist, konzentrisch um den beweglichen Spiegel gekrümmt. Es entsteht dann bei großen Abtastbreiten eine Unscharfe, weil sich-dabei die Abweichung der Schärfenfläche von der ebenen Räche des abzutastenden Gutes bemerkbar macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, auch bei der Abtastung breiten Gutes, über die gesamte Breite des Gutes hinweg mit dem Abtaststrahlenbündel einen gleichmäßig scharfen und sehr intensiven Lichtfleck zu erzeugen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß' zur Abtastung breiten Gutes im Abtaststrahlenbündel zur Ebenung der Schärfenfläche zusätzlich ein Hohlspiegel vorgesehen ist, dem eine sich quer über die Abtastbreite erstreckende, die Abbildung des Spaltes zu einem Punkt fokussierende Zylinderlinse nachgeschaltet ist und daß im Brennpunkt des Hohlspiegels der bewegliche, als Pupille für das Abtaststrahlenbündel wirkende Spiegel liegt. Nach der Erfindung wird durch die Abbildungs-

optik auf der Zylinderlinse ein scharfes Bild eines von der Lichtquelle ausgeleuchteten Spaltes erzeugt und dieses Spaltbild durch die Zylinderlinse in an sich bekannter Weise zu einem scharfen, intensiven Lichtfleck fokussiert. Durch den Hohlspiegel wird erreicht, daß diese Fokussierung über die gesamte Breite des abzutastenden Gutes hinweg in einer Ebene scharf erfolgt. Der Hohlspiegel hat dabei weniger die Funktion, eine Abbildung zu bewirken, sondern dient dazu, die Schärfenfläche zu ebnen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Grundriß;

F i g. 2 zeigt die zugehörige Seitenansicht;

F i g. 3- zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein Eingangsspalt 1 (Fig. 2) wird von einer Lampe 2' mittels eines Kondensors 3 ausgeleuchtet. Von dem Spalt 1 geht ein Strahlenbündel S aus, welches, durch eine Abbildungsoptik 4 gebündelt und durch einen pyramidenstumpfförmigen Polygonspiegel 5 in einer waagerechten Ebene periodisch abgelenkt wird. Es fällt dabei auf einen Hohlspiegel 6 und würde in einer Ebene O (Fig. 1) ein Bild des Spaltes 1 erzeugen, welches durch die Drehung des Polygonspiegels 5 periodisch auswandert. Zur Ebnung der Schärfenfläche ist ein Hohlspiegel 6 vorgesehen, in dessen Brennpunkt der Polygonspiegel 5 sitzt, so daß das Spaltbild bei der Bewegung des Abtaststrahlenbündels S genau in einer Ebene wandert. Durch eine waagerecht liegende Zylinderlinse 7 wird das Spaltbild zu einem Punkt zusammengezogen, der in einer ebenen Fläche O' wandert.

In der Ebene O' läuft ein abzutastendes Gut, z. B. eine Papierbahn oder ein Papierbogen, vorbei. Der Anteil des diffus reflektierenden Lichtes, welcher in den Beleuchtungsstrahlengang zurückgeworfen wird, wird über den Hohlspiegel 6 und den Polygonspiegel 5 sowie über einen halbdurchlässigen Spiegel 8 auf einen Ausgangsspalt 9 gelenkt.
Durch das Strahlenbündel S wird das vorbeilaufende Gut zeilenweise abgetastet. Ein Fleck oder eine Falte bewirkt eine Schwächung des Anteils des in den Beleuchtungsstrahlengang zurückgeworfenen diffus reflektierten Lichtes, der auf eine hinter dem

ίο Spalt 9 angeordnete Photozelle 10 fällt. Dadurch liefert die Photozelle 10 einen photoelektrischen Impuls. Durch diesen Impuls kann eine Signalvorrichtung betätigt, der Transport des vorbeilaufenden Gutes stillgesetzt oder eine Vorrichtung zum Ausscheiden des fehlerhaften Stückes in Tätigkeit gesetzt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und 2 bietet es manchmal Schwierigkeiten, ein durchlaufendes Gut in der Abtastebene zu führen, ohne den Strahlengang zu stören. Dies wird bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 dadurch vermieden, daß das Abtaststrahlenbündel von dem beweglichen Spiegel 5 auf den bildebnenden Hohlspiegel 6 über einen ebenen Umlenkspiegel 11 geleitet wird. Dabei reflektieren der Umlenkspiegel 11 und der Hohlspiegel 6 das Abtaststrahlenbündel derart unter spitzen Winkeln zur Einfallsrichtung, daß sich die auf den Umlenkspiegel 11 fallenden und die von dem Hohlspiegel 6 reflektierten Strahlen kreuzen. Durch geeignete Anordnung der Spiegel 11, 6 und die pyramidenstumpfförmige Ausbildung des Polygonspiegels 5 kann dafür gesorgt werden, daß das Abtaststrahlenbündel trotz des schrägen Einfalls des Strahlenbündels S gerade in einer Ebene oszilliert.

Im übrigen wirkt das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 in der gleichen Weise wie die Ausführungsform nach Fig. 1 und 2. Die entsprechenden Teile sind jeweils mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum photoelektrischen Abtasten durchlaufenden Gutes mit einem auf einen photoelektrischen Empfänger geleiteten, mittels eines beweglichen Spiegels in einer quer zur Durchlaufrichtung des Gutes liegenden Ebene oszillierenden und mittels einer Abbildungsoptik in der Laufebene des Gutes fokussierten Abtaststrahlenbündel, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtastung breiten Gutes im Abtaststrahlenbündel (S) zur Ebnung der Schärfenfläche zusätzlich ein Hohlspiegel (6) vorgesehen ist, dem eine sich quer über die Abtastbreite erstreckende,

   "die Abbildung des Spaltes (1) zu einem Punkt fokussierende Zylinderlinse (7) nachgeschaltet ist

   . und daß im Brennpunkt des Hohlspiegels (6) der bewegliche als Pupille für das Abtaststrahlenbündel wirkende Spiegel (5) liegt.