DE2157815B2 - Geraet zur erzeugung eines lichtvorhanges - Google Patents
Geraet zur erzeugung eines lichtvorhangesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Erzeugung eines
Lichtvorhanges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bereits ein fotoelektrisches, Lichtsender und -empfänger enthaltendes Raumabtastgerät nach dem
Autokollimationsprinzip bekannt (DT-AS 12 61025),
bei dem ein bewegbarer, an einem Rückstrahler total reflektierter optischer Fahrstrahl zur Erkennung und
Signalisierung von Objekten innerhalb eines weiten Überwachungsbereiches vorgesehen ist. In der betreffenden
Schrift ist auch schon erwogen, statt der mechanischen Strahlunterbrechung, die Lichtquelle
ίο periodisch zu tasten. Der Zweck der Verwendung von
zerhacktem Licht besteht darin, sowohl eigenstrahlendes Gut als auch nichtstrahlendes Gut zu erfassen und
seinen Durchgang zu signalisieren. Die Verwendung von Wechsellicht macht es möglich, das Eigenleuchten
der festzustellenden Gegenstände zu eliminieren.
Es ist auch schon bekannt, mittels eines einen bestimmten Raumbereich abtastenden Fahrstrahls die
lineare Abmessung eines Werkstücks zu bestimmen (DT-OS 21 11837).
Lichtvorgänge zur Feststellung von Gegenständen sind in den verschiedensten Ausführungen bekann!
(DT-PS 12 75 913, US-PS 33 60 654). Auch die Verwendung
von Gallium-Arsenid-Dioden als Lichtquelle für Lichtvorhänge gehört zum Stand der Technik. Derarti-
ge Lichtvorhänge sind auch schon mit Taktmaßstäben
versehen worden, um nicht nur das Vorhandensein eines Gegenstandes im Lichtvorgang überhaupt, sondern
auch die Feststellung seiner Lage zu ermöglichen.
Autgrund praktisch gegebener Grenzen können jedoch selbst mit Hilfe von Lasern nicht beliebig feine
Fahrstrahlen erzeugt werden. Auch der Feinheit der bei messenden Lichtvorhängen verwendeten Rastern nach
unten sind Grenzen gesetzt. Mit anderen Worten ist das Auflösungsvermögen der bekannten Geräte begrenzt
und reicht in vielen Fällen zur Anzeige sehr kleiner Gegenstände nicht mehr aus.
Ein mit zyklisch getasteten Lichtquellen arbeitender statischer Lichtvorhang ist aus der DT-OS 19 41 905
bekann;. Ein Taktgeber gibt dabei jeweils die Lage des eingeschalteten Lichtbündels wieder. Bei diesem Lichtvorhang
ist das Auflösungsvermögen durch die Breite des von jeder Lichtquelle ausgesandten Lichtbündels
begrenzt.
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein Gerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem auch noch Gegenstände oder Einzelheiten von Gegenständen festgestellt werden können, die eine geringere Ausdehnung als die Lichtbündelbreite haben.
Hierzu sieht die Erfindung bei einem Gerät der eingangs genannten Gattung vor, daß die Periode der Impulslichtquelle kleiner ist als die Zeit, die der Fahrstrahl zum Durchlaufen seiner Breite benötigt. Auf diese Weise wird also durch geeignete Pulsung der Lichtquelle ein Raster geschaffen, weiches wesentlich feiner als der Fahrstrahl ist Zwar überlappen sich bei den verwendeten sehr hohen Impulsfrequenzen die durch aufeinanderfolgende Impulse nacheinander erzeugten Fahrstrahlimpulse, doch können'die Kanten der endlich breiten Lichtbündel in der Weise für die Auswertung herangezogen werden, daß bereits die Teilabdunklung eines Fahrstrahlimpulses durch ein Hindernis zur Anzeige ausgenutzt wird. Aufgrund der elektronisch auf einfache Weise zu erfassenden eindeutigen Zuordnung zwischen den Impulsen und den jeweiligen Orten des Fahrstrahls können somit Hindernisse in ihrer räumlichen Lage wesentlich genauer bestimmt werden, als dies mit einem Taktmaßstab möglich ist. Weiter ist es möglich, auch noch
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein Gerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem auch noch Gegenstände oder Einzelheiten von Gegenständen festgestellt werden können, die eine geringere Ausdehnung als die Lichtbündelbreite haben.
Hierzu sieht die Erfindung bei einem Gerät der eingangs genannten Gattung vor, daß die Periode der Impulslichtquelle kleiner ist als die Zeit, die der Fahrstrahl zum Durchlaufen seiner Breite benötigt. Auf diese Weise wird also durch geeignete Pulsung der Lichtquelle ein Raster geschaffen, weiches wesentlich feiner als der Fahrstrahl ist Zwar überlappen sich bei den verwendeten sehr hohen Impulsfrequenzen die durch aufeinanderfolgende Impulse nacheinander erzeugten Fahrstrahlimpulse, doch können'die Kanten der endlich breiten Lichtbündel in der Weise für die Auswertung herangezogen werden, daß bereits die Teilabdunklung eines Fahrstrahlimpulses durch ein Hindernis zur Anzeige ausgenutzt wird. Aufgrund der elektronisch auf einfache Weise zu erfassenden eindeutigen Zuordnung zwischen den Impulsen und den jeweiligen Orten des Fahrstrahls können somit Hindernisse in ihrer räumlichen Lage wesentlich genauer bestimmt werden, als dies mit einem Taktmaßstab möglich ist. Weiter ist es möglich, auch noch
Hindernisse zu erfassen, die wesentlich feiner als die Lichtbündelbreite sind.
Die Auswertung kann so erfolgen, daß man die Impulse eines Fahrstrahldurchlaufes von einem Ani4ngspunkt
bis zur ersten Kante des Hindernisses zählt. Die Zahl der Impulse ist dann ein Maß für den Abstand
des Hindernisses vom Beginn des Abtastbereiches, sofern die DurchJaufgeschwindigkeit des Fahrstrahls
streng zeitproportional ist und der Fahrstrahl stets parallel zu sich selbst bleibt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind durch die Unteransprüchen definiert.
Besonders bevorzugt ist dabei diejenige Ausführungsform, bei der der Fahrstrahl genau parallel zu sich selbst
verschiebbar ist, weil hierdurch eine eindeutige Zuordnung zwischen Ort und Impulszahl erzielt wird. Hierzu
ist es weiter erforderlich, daß der Fahrstrahl zeitlich linear verschiebbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Gerätes zur Erzeugung eines Lichtvorhanges
F i g. 2 eine Schaltung der bei dem Gerät verwendeten Photoempfänger und
F i g. 3 drei Diagramme von Impulsspannungen der Photoempfänger und des Gatters der Schaltung nach
Fig. 2.
Nach Fig. 1 wird durch ein Spiegelrad 13 und einen
Parabolspiegel 14 in konventioneller Weise ein periodisch in Richtung des Doppelpfeiles f hin- und
hergehender Fahrstrahl 15 erzeugt, der an einem Reflektor 16, welcher z. B. aus Tripelspiegeln besteht,
sich selbst zurückgeworfen wird.
Eine Impulslichtquelle 12 ist durch eine von einem Generator 27 mit Energie versorgte und gesteuerte
Halbleiter-Lichtquelle gebildet. Das von dieser Lichtquelle 12 ausgehende Licht wird über eine geeignete
Optik 28 auf das Spiegelrad 13 gelenkt.
Zwischen der Lichtquelle 12 und dem Spiegelrad 13 ist ein z. B. als halbdurchlässiger Spiegel ausgebildeter
Strahlenteiler 20 vorgesehen, der das von dem Spiegelrad 13 nach dem Autokollimationsprinzip
zurückgeworfene Licht teilweise auf einem ersten Photoempfänger 11 wirft Der zu dem Photoempfänger
11 führende Strahlengang erstreckt sich senkrecht zu dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle 12 und dem
Spiegelrad 13.
Der Strahlenteiler 20 lenkt außerdem einen Teil des, von der Lichtquelle 12 ausgehenden Impulslichtes zu
einem zweiten Photoempfänger 17, wobei der zu diesem Photoempfänger führende Strahlengang ebenfalls senkrecht
zu dem Lichtstrahlenbündel zwischen der Lichtquelle 12 und dem Spiegelrad 13 verläuft und mit
dem Strahlengang zu dem ersten Photoempfänger 11 in einer Linie liegt
Der Fahrstrahl 15 tastet den von ihm überstrichenen Raum ab und dient dazu, z.B. ein Hindernis 18 zu
erfassen und festzustellen.
Am Rande des Abtastbereiches ist zwischen dem Spiegelrad 13 und dem Parabolspiegel 14 noch ein
dritter Photoempfänger 19 angeordnet, welcher die Periode des Fahrstrahls 15 zu erfassen gestattet.
Nach Fig. 2 sind die Photoempfänger 11 und 17 jeweils über einen Verstärker 21, 22 und eine
Impulsformerstufe 23, 24 an ein Gatter 25 angeschlossen, welches entweder ein Äquivalenz- oder Antivalenz-Gatter
sein kann oder ein UND-Gatter, wobei allerdings eines der Signale der Photoempfänger 11,17
um 180° phasenverschoben werden muß.
Der Photoempfänger 19 ist über einen Verstärker 26 an eine Ausgangsklemme angelegt, an der ein
ίο Taktsignal zur Verfügung gestellt wird.
Nach Fig.3 liefert der Photoempfänger 11 ein
Rechtecksignal entsprechend der Impulsfrequenz der verwendeten Impulslichtquelle 12. Das Rechtecksignal
kann durch die Impulsformerstufe 23 noch zu einer exakten Rechteckform verfeinert werden.
Aufgrund des Hindernisses 18 sind jedoch die Impulse in dem betreffenden Zeitbereich unterdrückt. Die Zahl
der Impulse vor dem Hindernis 18 ist ein Maß für dessen Abstand vom Rande des Abtastbereiches.
Nun ist die Anordnung derart, daß Impulse nur dann auftreten sollen, wenn der Fahrstrahl 15 auf das Hindernis 18 fällt. Zu diesem Zweck ist der zweite Photoempfänger 17 in der dargestellten Weise angeordnet und geschaltet. Er liefert unabhängig von dem Hindernis 18 und der Stellung des Spiegelrades 13 einen durchgehenden Impulszug, der in dem ersten Diagramm der F i g. 3 wiedergegeben ist.
Nun ist die Anordnung derart, daß Impulse nur dann auftreten sollen, wenn der Fahrstrahl 15 auf das Hindernis 18 fällt. Zu diesem Zweck ist der zweite Photoempfänger 17 in der dargestellten Weise angeordnet und geschaltet. Er liefert unabhängig von dem Hindernis 18 und der Stellung des Spiegelrades 13 einen durchgehenden Impulszug, der in dem ersten Diagramm der F i g. 3 wiedergegeben ist.
Die Diagramme der Photoempfängerausgänge 11
und 17 berücksichtigen außerdem bereits die oben erwähnte 180°-Phasenverschiebung zwischen beiden
Signalen, die in einer besonderen Stufe vorgenommen
wird.
Das dritte Diagramm in F i g. 3 gibt das Ausgangssignal des UND-Gatters wieder. Es erscheinen also
lediglich im Bereich des Hindernisses 18 Dunkelimpulse, deren Zahl die Breite des Hindernisses wiedergibt und
welche in geeigneter Weise ausgewertet werden können.
Durch geeignete Einstellung der Schaltschwelle des Impulsformers 23 kann die Anordnung so empfindlich
gemacht werden, daß bereits eine teilweise Verdunkelung des Fahrstrahls 15 durch ein Hindernis 18, was zu
einer Erniedrigung der Impulse i/u führen würde, zu
einem Unterschreiten der Schaltschwelle des Impulsformers 23 führt und somit am Ausgang des UND-Gatters
25 die entsprechende Anzahl von Impulsen hervorruft.
Es liegt also ein digitales Meßgerät vor, welches oberhalb bestimmter Empfangswerte das volle Signal L
liefert, darunter jedoch das Signal O. Das Gerät eignet so sich besonders für die Verwendung moderner Halbleiterbauelemente,
mit denen die genaue Einstellung bestimmter Ansprechgrenzen ohne weiteres realisiert
werden kann.
Es wird ein Spiegelrad mit vier verspiegelten Seiten verwendet. Um Unterbrechungen des zurückgeworfenen
Lichtstrahles beim Übergang von einer Spiegelseite auf die nächste zu vermeiden, sollten zwischen den
einzelnen Seiten des Spiegelrades nicht dargestellte Übergangsspiegel angeordnet werden, die derartige
Unterbrechungen verhindern, damit das in Fig.3
dargestellte Impulsbild nicht gestört werden kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Gerät zur Erzeugung eines Lichtvorhanges mit einer periodisch betätigbaren Impulslichtquelle und
einer einen periodisch einen vorbestimmten Raumbereich abtastenden Fahrstrahl bestimmter Breite
erzeugenden Abtastvorrichtung, bei dem das Licht des Fahrstrahls nach Durchgang durch den Raumbereich
auf einen Photoempfänger gelenkt ist, der mit einer Auswerteschaltung verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Periode der Impulslichtquelle (12) kleiner ist als die Zeit, die der
Fahrstuhl (15) zum Durchlaufen seiner Breite benötigt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulslichtquelle eine Halbleiter-Lichtquelle,
insbesondere eine Gallium-Arsenid-Diode ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Impulslichtes vor
dem Auftreffen auf die Abtastvorrichtung zu einem zweiten Fotoempfänger (17) gelenkt ist, dessen
Ausgangssignale mit denen des ersten Fotoempfängers (11) derart gegeneinander geschaltet sind, daß
bei ungestörtem Verlauf des Fahrstrahls (15) ein Gleichsignal oder gar kein Signal erhalten wird, daß
jedoch beim völligen oder teilweisen Unterbrechen des Fahrstrahls (15) durch ein Hindernis (18) die
Dunkelimpulse an dem zweiten Fotoempfänger (17) als Signal erhalten werden.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Fotoempfänger (19) am Rande
des Abtastbereiches des Fahrstrahls angeordnet ist, mittels dessen Beginn bzw. Ende einer Abtastperiode
festgestellt werden.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des dritten Fotoempfängers
(19) als Bezugssignal für die Impulszählung, z. B. zum Rückstellen eines Zählers verwendet wird.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der
beiden ersten Fotoempfänger (11,17) über Verstärker (21,22) an ein Äquivalenz- oder Antivalenz-Gatter
(25) angeschlossen sind.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Ausgangssignale
zunächst um 180° gegenüber dem anderen phasenverschoben ist und beide Signale dann nach
Verstärkung an ein UND-Gatter (25) gelegt sind.
8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Verstärker (21,
22) und das Gatter (25) Impulsformer (23, 24) eingeschaltet sind.
9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrstrahl
genau parallel zu sich selbst verschiebbar ist.
10. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrstrahl
(15) zeitlich linear verschiebbar ist.
11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz
des Impulslichtes ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des die Fahrstrahlablenkung hervorrufenden
Motors ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2157815A DE2157815C3 (de) | 1971-11-22 | 1971-11-22 | Gerät zur Erzeugung eines Lichtvorhanges |
IT31113/72A IT970072B (it) | 1971-11-22 | 1972-10-30 | Procedimento ed apparato per gene rare un sipario interruttore di luce |
FR7241351A FR2160927B1 (de) | 1971-11-22 | 1972-11-21 | |
US00308589A US3809891A (en) | 1971-11-22 | 1972-11-21 | Beam scanning object detection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2157815A DE2157815C3 (de) | 1971-11-22 | 1971-11-22 | Gerät zur Erzeugung eines Lichtvorhanges |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2157815A1 DE2157815A1 (de) | 1973-07-19 |
DE2157815B2 true DE2157815B2 (de) | 1977-08-11 |
DE2157815C3 DE2157815C3 (de) | 1978-04-13 |
Family
ID=5825767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2157815A Expired DE2157815C3 (de) | 1971-11-22 | 1971-11-22 | Gerät zur Erzeugung eines Lichtvorhanges |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3809891A (de) |
DE (1) | DE2157815C3 (de) |
FR (1) | FR2160927B1 (de) |
IT (1) | IT970072B (de) |
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