DE2258158A1

DE2258158A1 - Schaltungsanordnung fuer einen detektor zum feststellen von fehlern in einer bewegten flaeche

Info

Publication number: DE2258158A1
Application number: DE19722258158
Authority: DE
Inventors: Graham Morley Clarke
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1971-11-30
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1973-06-07
Also published as: US3803474A; FR2163148A5; DE2258158B2; GB1366369A; DE2258158C3

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

München 71,

Melchiorstr. 42

Unser Zeichen: A 12 557

Ferranti Limited

Hollinwood-Lancashire

England

Schaltungsanordnung für einen Detektor zum Feststellen von Fehlern

in einer bewegten Fläche

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen Detektor zum Auffinden von Fehlern in einer bewegten Fläche, der mit einer Strahlungsquelle zur Abgabe einer optischen Strahlung versehen ist, wobei ein Strahl wiederholt über die abzutastende Fläche senkrecht zu deren Bewegungsrichtung geführt wird, mit einer Einrichtung zum Sammeln der von der Fläche ausgehenden optischen Strahlung, um abhängig von einer Veränderung der Strahlung ein Fehlersignal abzugeben. .

Fehlerdetektoren werden in weitem Umfang zur Untersuchung von bandförmigen Flächen benutzt, beispielsweise für Bahnen aus Papier, Kunststoffen oder Stahl.

Die Bezeichnungen "optische Strahlung" bzw. "Licht" sollen elektromagnetische Strahlungen im sichtbaren, im infraroten und im ultra-

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violeten Bereich des Spektrums umfassen. Ein Detektor dieser Art eignet sich z.B. wenn der Strahl die Oberfläche exakt von Rand zu Rand abtastet. Nicht immer ist aber die abzutastende Fläche gerade so breit wie der Bereich der Abtastung, so daß Vorsorge getroffen werden muß, daß reflektierte Signale vom Hintergrund oder von der Kante der abzutastenden Fläche nicht als Fehler angesehen werden, rian hat zu diesem Zweck eine Photodiode so angeordnet, daß sie gerade dann von dem Strahl überstrichen wird, wenn dieser auf die abzutastende Fläche trifft. Die Photodiode wird in Verbindung mit einer Torschaltung verwendet, um einen Zähler für die Fehler zu erregen, die in einer vorgegebenen Periode festgestellt werden, d.h. in der Zeit, in der der Strahl die betreffende Fläche abtasfr' , so daß nur Fehler auf dieser Fläche gezählt werden.

Eine derartige Schaltung'für die Steuerung des Zählers hat insofern Nachteile, als nicht vernindert werden kann, daß die abzutastende Fläche kleine Querbewegungen ausführt. Die maximale Bewegung muß daher berechnet und der Zähler verzögert werden bis sichergestellt ist, daß der Strahl die abzutastende Fläche erfaßt hat. Wenn die Querbewegungen der Fläche größer sind, so kann der Randstreifen, für den keine Zählung erfolgen soll, einen nicht akzeptierbaren Anteil an der Fläche umfassen.

Der Erfindung liegt daher dia Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für Fehlerdetektoren zum Auffinden von Fehlern auf Oberflächen zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch eine Schalteinrichtung, die den Durchgang des Strahles durch einen gegebenen Punkt feststellt, um bei jeder Abtastung ein Zeit-Bezugssignal zu erzeugen, eine auf dieses Bezugssignal ansprechende Impulseinrichtung zur Erzeugung eines Impulses, der von einem Zeitpunkt ehe der Strahl eine bekannte Diskontinuität auf der Oberfläche erfaßt bis zu

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einem Zeitpunkt nach dieser Erfassung dauert, einen Zeitgeber, der auf das Auftreten eines Fehlersignals anspricht, das größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert während des Vorhandenseins dieses Impulses, um ein Steuersignal an einen Zähler zu geben, der durch dieses Signal eingeschaltet; wird, um nachfolgende Fehlersignale zu zählen.

Zweckmäßigerweise ist ein zweiter auf das Zeit-Bezugssignal ansprechender Impulsgeber zur Erzeugung von Sekundärimpulsen vorgesehen, wenigstens einen unmittelbar vor und wenigstens einen unmittelbar nach dem Primärimpuls, ferner eine Schalteinrichtung, die auf ein Fehlersignal anspricht, das größer ist als der vorgegebene Schwellenwert und zwar während des Vorhandenseins eines Sekundärimpulses, um ein Servo-Fehlersignal zu erzeugen, und durch eine auf dieses Servo-Fehlersignal ansprechende Servo-Steuereinrichtung, um die abzutastende Fläche im wesentlichen parallel zu der Abtastlinie des Strahles zu bewegen bis während des Vorhandenseins des Primärimpulses das genannte Fehlersignal aufgenommen wird.

Eine beispielsweise Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der

Fig. 1 schematisch einen Fehlerdetektor und eine Schaltung nach

der Erfindung zeigt. ■ ·

Fig. 2a zeigt die Winkelstellung des Abtaststrahles in verschiedenen Zeitpunkten.

Fig. 2b zeigt Wellenformen von Signalen an verschiedenen Punkten des Schaltkreises nach Fig. 1 bezogen auf die Zeitskala von Fig. 2a.

Fig. 3 zeigt eine modifizierte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1. ' -

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Fig. 4a und 4b entsprechen den Fig. 2a und 2b jedoch bezogen auf Fig. 3.

Fig. 5 zeigt eine modifizierte Ausführungsform der Abtastvorrichtung
und

Fig. 6 zeigt eine alternative Form eines Teils der Schaltung nach Fig. 3.

In Fig. 1 zeigt der Teil 10 einen Schnitt einer kontinuierlichen Bahn 11 aus Papier oder einem anderen Material, das kontinuierlich über eine Walze 12 in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene transportiert wird. Ein Fehlerdetektor umfaßt eine Abtaststufe 13, die über der Bahn wo sie über die Walze 12 läuft angeordnet ist und eine Strahlungsquelle 14 für eine optische Stizhlung aufweist, ferner einen Spiegel 15 mit einer Vielzahl von Facetten und einen Photodetektor 16. Die optische Strahlung der Strahlungsquelle 14 wird in Form eines Strahles ausgesandt, so daß nach der Reflexion an einer Facette des Spiegels der Strahl konvergiert, um einen kleinen Bereich auf der Walze 12 oder auf der Oberfläche der Bahn 11 zu beleuchten. Der Spiegel 15 ist um seine Achse drehbar, so daß der Lichtstrahl in Längsrichtung der Achse der Walze 12 und quer zu der bewegten Bahn 11 geführt wird, da jede Facette des Spiegels relativ zu dem einfallenden Strahl rotiert. Der Strahl bewegt sich zwischen den gestrichelt dargestellten Grenzlinien 17 und 18. Die Oberfläche der Walze 12 ist entsprechend behandelt, um eine Reflexion des Lichtes im allgemeinen zu vermeiden. Bei einer Verwendung, in der die Bahn im allgemeinen nicht reflektierend ist, wird die Walze reflektierend ausgebildet, so daß gleiche Signale aber mit entgegengesetzter Polarität erhalten werden.

In der Bahn des Strahles ist in einem geeigneten Punkt nahe des Beginnes der Abtastung eine Steuereinrichtung in Form einer Photodiode 19 angeordnet, um' ein Zeit-Bezugssignal für die nachfolgenden Schalt-

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funktionen zu erzeugen. Das Licht, das von der Walze und von der Bahn reflektiert worden ist, wird in dem Detektor 16 aufgefangen, wobei die dabei erhaltenen Fehlersignale vom Detektor 16 an die allgemein mit 20 bezeichnete Schaltung gegeben werden. Der Ausgang der Photodiode 19 wird an einen ersten Impulsgeber gelegt. Dieser enthält einen Verstärker 21 und einen Rechteckyerstärker 22, wodurch ein Rechteckimpuls am Beginn jeder Abtastung erzeugt wird. Der Verstärker 22 erzeugt zweckmäßigerweise einen Impuls bekannter Amplitude. Die abfallende Flanke des Impulses triggert eine einstellbare Verzögerungseinheit 23. Die Einheit kann irgendeine geeignete Form haben, sie ist jedoch hier in Form eines Impulsgenerators ausgebildet. Die Dauer des erzeugten Impulses wird in Übereinstimmung mit der annähernden Breite der Bahn eingestellt, so daß er zu einem Zeitpunkt endigt unmittelbar vor dem Zeitpunkt, in . welchem zu erwarten ist, daß der Strahl den Rand der Bahn erfaßt. Die abfallende Flanke des Verzögerungsimpulses triggert einen Impulsgenerator 24. Dieser Generator erzeugt einen Primärimpuls vorgegebener Dauer, der bis zu einem Zeitpunkt dauert, in welchem der Strahl die Bahn erfaßt haben muß, und zwar in jeder wahrscheinlich möglichen Position des Randes der Bahn. Dieser Primärimpuls wird somit aufgrund des Zeit-Bezugssignals erzeugt, wobei die einstellbare Verzögerungseinheit 23 die Position dieses Impulses bezüglich der Abtastung variiert, um eine Anpassung an unterschiedliche Bahnbreiten zu erreichen.

Die Fehlerzählung beginnt wenn der Rand der Bahn während des Vorhandenseins des Primärimpulses aufgefunden bzw. festgestellt wird, so daß die Fehler gezählt werden, nachdem der Rand der Bahn erfaßt worden ist und nicht nach einer willkürlichen Periode wie bei den bisherigen Einrichtungen. Der Ausgang des Detektors 16 wird an ein Hoch-Paß-Filter 25 gelegt, um jegliche Gleichstromkomponente des Signales zu entfernen und danach an einen Koipirator 26. Die plötzliche Änderung der reflektierten Lichtmenge beim Auftreffen des Strahles auf die Bahn führt zu einem starken Eingangssignal und

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der Komparator-Ausgang ist abhängig von dem Eingangssignal, das über dem Schwellenwert liegt, der gewählt wurde, um andere Impulse als den starken"Randimpuls" auszuschließen. Der Ausgang des Komparators 26 wird an eine Ringschaltung 27 gelegt, die einen bistabilen Kreis 27' enthält, die einen normalerweise positiven Ausgang liefert, der auf Null oder auf einen negativen Wert reduziert wird, wenn ein positives Eingangssignal angelegt wird. Die Änderung des Ausganges wird um eine sehr kleine Zeitperiode, beispielsweise 20 Nano-Sekunck nach dem Anlegen des Eingangs verzögert. Die Ringschaltung 27 ist eine Schaltung, bei der das Ausgangssignal das ursprüngliche Eingangssignal enthält, das über eine kurze Zeitperiode nach dem Anlegen des Eingangssignales existiert. Der Ausgang wird an die Eingänge eines ünd-Tores 28, das drei Eingänge aufweist gelegt. Das heißt unabhängig von dem Zustand des nachfolgenden Ausgangs des Komparators 26, erfolgt der effektive Eingang zum Und-Tor 28 von der Ringschaltung 27 nur 20 Nanosekunden nach Beginn des Signales. Der dritte Eingang des Und-Tores ist der Primärimpuls vom Impulsgenerator 24. Der Ausgang des ünd-Tores 2 8 ist daher nur ein positiver Impuls von 20 Nanosekunden Dauer, wenn das Bild des Strahles den Rand der Bahn während der Periode des Primärimpulses überkreuzt. Das Ausgangssignal des Und-Tores 28 wird Über eine wahlweise betätigbare Verzogerungseinheit 29 an einen Impulsgenerator 30 gelegt. Dieser erzeugt beim Empfang des Impulses von dem Und-Tor einen Impuls mit einer Dauer, die gleich der Zeit ist, die der Bildpunkt des Strahles benötigt, um die bekannte Breite der Bahn zu überqueren. Die Schaltung 27, das Und-Tor 28, die Verzogerungseinheit 29 und der Generator 30 enthalten Zeitgebereinrichtungen. Der Impuls von dem Generator 30 steuert einen Zähler 31 derart, daß dieser nur arbeitet, solange der Impuls anliegt. Fehlersignale werden direkt vom Ausgang des Filters 25 zum Eingang des Zählers 31 geführt. Die Verwendung der Verzogerungseinheit 29 und die Verknüpfung der einzelnen Schaltoperationen werden anhand der Figuren 2a und 2b erläutert.

In Fig. 2a zeigen die Linien 32 die Positionen des Strahles in den

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Zeiten t_o bis t_? an, während in Fig. 2b die Wellenformen A bis H von Signalen gezeigt sind, die an den in Fig. 1 mit A bis H bezeichneten Punkten in den entsprechenden Zeiten auftreten.

Die Wellenform des Ausgangssignales des Detektors 16 ist in Fig. 2b bei A für eine komplette Abtastung gezeigt. Die Wellenform ist charakterisiert durch eine Stufe für jeden Rand der Bahn. Die Wellenform B zeigt die Form des Signales nach dem Durchgang durch den Hoch-Paß-Filter 25, in welchem die Stufe an jedem Rand durch einen Nadelimpuls mit größerer Amplitude ersetzt worden ist als diejenige der dazwischen liegenden Fehlerimpulse. Der Komparator 26 läßt nur Punkte des Signales über dem Schwellenwert durch, der in der Wellenform B mit 26" angegeben ist.

Der. Strahl beginnt seine Abtastung im Zeitpunkt t_Q, Im Zeitpunkt t. überquert der Strahl die Photodiode 19, die die Verzögerungseinheit 23 betätigt, um den Verzögerungsimpuls zu erzeugen, der in der Wellenform C in Fig. 2b mit 23' bezeichnet ist. Am Ende der Verzögerungsperiode im Zeitpunkt t₂ fällt der Verzögerungsimpuls 23' auf Null ab und der Generator 24 wird getriggert und erzeugt einen positiven Ausgangsimpuls 24' über eine vorgegebene Periode, die bis zum Zeitpunkt t,- dauert, wie die Wellenform D zeigt. Der Ausgang geht dann über den Rest der Abtastung auf Null zurück.

Der Strahl erfaßt die Bahn im Zeitpunkt t₃ zwischen t₂, und tr. Der Ausgang des bistabilen Kreises 27' ist in der Wellenform E dargestellt und er fällt im Zeitpunkt t₄ auf Null kurz nachdem der Fehlerimpuls, der den Rand der Bahn anzeigt, aufgetreten ist. Die Wellenformen B, D und E werden in dem Und-Tor 28 zusammengefaßt, das den Ausgangsimpuls 28' der Wellenform F erzeugt. Wenn nun der Fehler-Zähler aufgrund des Impulses 28· der Wellenform F erregt worden wäre, so würde die abfallende Flanke des Randimpulses unter dem Niveau 26" als Fehler gezählt werden. Der Ausgang des Und-Tores

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wird daher in der Verzögerungseinheit 29 bis zu einem Zeltpunkt t* verzögert, in welchem der Randimpuls der Wellenform B auf einen niedrigen Wert abgefallen ist, und er wird dann als Impuls 29', den die Wellenform G zeigt, an den Generator 30 gelegt. Der Generator erzeugt einen Ausgangsimpuls, wie die Wellenform H zeigt, dessen Dauer gleich der Zeit ist, die der Strahl benötigt, um die bekannte Breite der Bahn zu überqueren und der bis zum Zeitpunkt tg dauert. Die Abtastung endet im Zeitpunkt t_.

Die beschriebene Schaltung 20 kann modifiziert werden, um Informationen über die Position des Randes der Bahn an ein Servo-System zu geben, durch welches die Bahn zum Beschneiden oder Bedrucken genau positioniert werden kann.

In Fig. 3 ist eine modifizierte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt. Die Photodiode 19 gibt wiederum ein Zeit-Bezugssignal, das verstärkt und in Form eines Rechteckimpulses an die einstellbare Verzögerungseinheit 23 gelegt wird, die einen Rechteckimpuls einstellbarer Dauer erzeugt. Die abfallende Flanke des Verzögerungsimpulses triggert einen ersten Impulsgenerator 33, der einen sekundären Impuls erzeugt, d.h. einen Impuls, der endigt, ehe der Strahl die Bahn erfaßt. Die abfallende Flanke dieses Impulses triggert einen weiteren Generator 34, der den primären Impulsgenerator darstellt und der einen kürzeren Randimpuls erzeugt, der dem Primärimpuls der oben beschriebenen Ausführungsform äquivalent ist, und der erzeugt wird, wenn der Strahl den Rand der Bahn überquert. Ein zweiter Impulsgenerator 35 erzeugt einen weiteren sekundären Impuls, · und zwar nach der Uberquerung des Randes, mit gleicher Dauer wie der erste sekundäre Impuls, wobei der Generator 35 durch die abfallende Flanke des Randimpulses, d.h. des primären Impulses getriggert wird. Der Ausgang der Impulsgeneratoren 33, 34 und 35 wird an eine Schalteinrichtung gelegt und insbesondere entsprechend an einen Eingang von Und-Toren 36,.37 und 38. Die anderen Eingänge sind für diese Tore gemeinsam und enthalten den Ausgang der Schaltung 27. Der Aus-

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gang des Unä-Tores 37 wird über einen Schalter 39 an die Verzögerungs einheit 29, den Generator 30 und den Zähler 31 gelegt. Der Schalter 39 ist ein Doppel-Pol-Schalter mit drei Stellungen und er ist normalerweise in der Mittelstellung 1. Die Ausgänge der Und-Tore 36 und 37 werden entsprechend an Servo-Steuereinrichtungen 40 und 41 gelegt.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird anhand der Figuren 4ä und 4b beschrieben. Fig. 4a entspricht der Fig. 2a und sie zeigt die Strahlpositionen in den Zeitpunkten t_Q bis tg einer Abtastung, während Fig. 4b die Wellenformen der. Signale in den Punkten I bis P von Fig.l zeigt. '

Der Strahl beginnt mit der Abtastung im Zeitpunkt t_Q und er überquert die Photodiode 19 im Zeitpunkt t., wobei in diesem Zeitpunkt die Verzögerungseinheit getriggert wird und den Impuls 23* erzeugt, wie die Wellenform I zeigt. Die Dauer dieses Impulses ist einstellbar, er endigt jedoch bei der beschriebenen Ausführungsform im Zeitpunkt t,. Der vor dem Randimpuls liegende sekundäre Impuls 33* in der Wellenform J wird im Zeitpunkt t₂ getriggert und dauert bis zum Zeitpunkt t Im Zeitpunkt t₃ wird der Randimpuls, das ist der primäre Impuls 34 in der Wellenform K, erzeugt, der bis zum Zeitpunkt t,- dauert. Im Zeitpunkt t- wird der nach dem Randimpuls liegende sekundäre Impuls 35' in der Wellenform L erzeugt, der bis zum Zeitpunkt t_g dauert.

Normalerweise ist die Bahn so positioniert, daß der Strahl das Band im Zeitpunkt t₄ zwischen den Zeitpunkten t, und t,- erfaßt, solange der Randimpuls vorhanden ist» Der Strahl verläßt die Bahn im Zeitpunkt t~ und die Abtastung endigt im Zeitpunkt tg.

Die Wellenform M zeigt das Signal nach dem Filter und den Schwellenwert 26", oberhalb welchem der Komparator 26 einen Ausgang abgibt. Die Wellenform N stellt den.Ausgang des bistabilen Kreises 27' dar. Die Signale der Wellenformen L, M und N werden an das Und-Tor 37 gelegt, das einen kurzen Ausgangsimpuls 37' in der Wellenform 0 er-

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zeugt. Nach einer geeigneten Verzögerung wird der Impuls benutzt zum Triggern des Generators 30, der den in der Wellenform P gezeigten Impuls erzeugt.

Die Und-Tore 36 und 38 haben keine Eingänge von den Generatoren 33 und 35 zwischen dem Zeitpunkt t, und dem Zeitpunkt t,- und liefern daher keinen Ausgang. Wenn jedoch die Bahn aus ihrer normalen Position beispielsweise nach linJcs in Fig. 4a verschoben ist, so daß der Strahl den Rand der Bahn in einem Zeitpunkt zwischen t₂ und t₃ überkreuzt, so liefert das ünd-Tor 37 keinen Ausgang, am Ausgang des Und-Tores 36 wird, jedoch ein Impuls erzeugt. Das Servo-System 40 wird dadurch in Tätigkeit gesetzt und es bewegt die Bahn nach rechts, so daß bei der nächsten Abtastung der Rand der Bahn erfaßt wird, solange der Randimpuls, das ist der primäre Impuls, anliegt. Es wird somit keine Fehlerzählung vorgenommen wenn das Band nicht in der richtigen Position ist.

Wenn das Band in Fig. 4a sich nach rechts bewegt hat, dann wird der Rand während des Impulses 35', d.h. zwischen den Zeitpunkten te und tg erfaßt. Auch hier ist am Und-Tor 37 kein Ausgang vorhanden, während das ünd-Tor 38 einen Impuls an das Servo-System 41 gibt, wodurch die Bahn nach links bewegt wird.

In einem Servo-System, das eine vollständige Korrektur in jeder Richtung unabhängig von der Verschiebung durchführt, wird der Randimpuls dazu verwendet, zu verhindern, daß das Servo-System um den Sollwert pendelt.

Bei der alternativen Anordnung nach Fig. 6 sind die Generatoren 33 und 35 durch Taktimpuls-Generatoren 42 und 43 ersetzt worden, von denen jeder eine vorgegebene Anzahl von Taktimpulsen abgeben kann. Der Generator 34 ist nicht erforderlich, soweit es den Positioniermechanismus betrifft, d.h. es ist keine tote Zone erforderlich, weshalb er in dieser Schaltung weggelassen worden ist.

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Ein Fehlersignal, das stärker ist als das durch den Komparator eingestellte Niveau, "wird zum Triggern einejf Tor-Steuerung benutzt, die einen Impulsgenerator 44 enthält. Der Generator erzeugt einen Impuls, der sich über eine Zeitspanne erstreckt, der die Summe der Perioden übersteigt, in denen die Taktimpuls-Generatoren 42 und 43 Impulse abgeben und er wird an einen Eingang von jedem der Tore 45 und 46 gelegt.

Die Taktimpulse werden an die Tore 45 und 46 gelegt, die Ausgänge haben, die mit monostabilen Kreisen 47 und 48 entsprechend verbunden sind, so daß ein Impuls zug von jaäem der Tore in dem zugeordneten monostabilen Kreis einen effektiven Gleichstromausgang

über die Dauer des Impulszuges erzeugt.

Im Betrieb wird beim überqueren der Photodiode 19 durch den Strahl (in Fig. -5 nicht gezeigt) ein Impuls ausgelöst, der verzögert wird bis zu einem Zeitpunkt kurz ehe der Strahl voraussichtlich die abzutastende Fläche erfaßt. Der verzögerte Impuls triggert den Taktimpulsgenerator 42, der einen Impulszug erzeugt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem erwartet werden kann, daß der Strahl die Fläche erfaßt, worauf der Taktimpuls-Generator 43 einen Impulszug gleicher Dauer erzeugt.

Der Impulszug des Generators 42, wird wie oben erwähnt, an das Tor 45 gelegt. Wenn während der Periode der Erzeugung der Impulse der Rand der abzutastenden Fläche erfaßt wird, dann triggert der Ausgang des Komparators 26 den Generator 44, der einen Ausgangsimpuls erzeugt, um das Tor 45 zu öffnen. Dies erlaubt einen Durchgang des Impulszuges zu dem monostabilen Kreis 47 und die Erzeugung eines Gleichstrom-Ausgangssignales, das direkt als Steuersignal für die Servo-Einrichtung verwendet wird, um die Bahn in Richtung der Abtastung zu bewegen. Das Signal dauert an bis der Impulszug endigt, das heißt, wenn der Rand der Bahn in der gewünschten erwarteten Position ist.

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Der Generator 43 erzeugt einen Impulszug unmittelbar nachdem der Impulszug vom Generator 42 beendigt ist und die Impulse werden zum Tor 46 geführt. Dieses Tor ist normalerweise offen, ein Durchgang wird jedoch durch das Ausgangssignal des Generators 44 gesperrt. Wenn somit der Rand der Bahn erfaßt wird, ehe er seine korrekte Position hat, erreicht keiner der Taktimpulse vom Generator 43 den monostabilen Kreis 48. Wenn der Rand nicht erfaßt wird, erreichen die Taktimpulse den monostabilen Kreis 48 und es wird ein Gleichstromsignal erzeugt zur Korrektur der Position der Bahn. Durch dieses Signal wird die abzutastende Fläche bzw. die Bahn in entgegengesetzter Richtung zum Abtaststrahl bewegt, bis der Rand erfaßt wird, v/enn der Generator 44 einen Ausgang erzeugt und die Bildung des Servo-Signals verhindert. Der Randimpuls ist damit soweit die Positionierung der Bahn betroffen ist, nicht mehr wesentlich, er ist jedoch noch zur Steuerung des Beginns der Fehlerzählung verwendbar und er kann so kurz wie gewünscht gehalten Werden.

Das beschriebene Positioniersystem kann vorteilhaft zur Positionierung einer Bahn bezüglich eines Musters auf der Bahn verwendet werden, beispielsweise wenn eine Bahn parallel zu einem solchen Muster oder dergleichen getrennt werden soll.

Um die Schaltung nach Fig. 3 für eine solche Verwendung anzupassen, wird der Schalter 39 in der Position 1 gehalten. Die Verzögerung durch die Einheit 23 wird so weit über die Bahn ausgedehnt, daß der vor dem Rand liegende Impuls der vor dem Muster liegende Impuls wird, der Randimpuls, d.h. der primäre Impuls wird der Musterimpuls, und der nach dem Rand liegende Impuls wird der nach dem Muster liegende Impuls. Die Arbeitsweise läuft wie vorstehend beschrieben ab, wobei jedesmal eine Korrektur durchgeführt wird, wenn das Muster nicht innerhalb des "Musterimpulses" erfaßt wird. Das Und-Tor 37 und der Fehler-Zähler können beibehalten und zur überwachung der Stabilität der Bahnposition benutzt werden, z.B. indem sie zählen, wie oft das Muster innerhalb des "Musterimpulses" erfaßt wird.

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Wenn eine solche Zählung nicht erforderlich ist, wird der Schalter 39 in die. Position 2 gebracht* um den Zähler 31 und den Generator 30 zu trennen.

Bei der Schaltung nach Fig. 3 kann die Fehlerzählung auch unabhängig von der Feststellung des Randes der Bahn vorgenommen werden. Hierzu wird der Schalter 39 in die Position 3 gebracht. Der Generator 30 wird durch den Impuls der Verzögerungseinheit 23 betätigt und er aktiviert dann den Zähler 31 beim Beginn der Abtastung. Eine Zählung wird jedoch über die Dauer des Verzögerungsimpulses durch das Tor 42 verhindert, so daß keine Fehler gezählt werden bis wenigstens der sogenannte Vor-Rand-Impuls, das ist der Impuls vom Generator vorliegt. Hierdurch werden sämtliche Fehler in allen möglichen Bahnpositionen und vorgenommenen Korrekturen der Bahn-Position gezählt.

Die oben beschriebene Rand-Einstellung arbeitet mit der vorderen Kante des Signales des Photodetektors jedoch nicht mit der hinteren .Kante, da eine konstante Breite der Papierbahn angenommen wird. Eine Veränderung der Breite der Bahn.kann zu Fehlern führen* die von außerhalb der Bahn festgestellt werden, wenn die letztere schmaler wird oder es werden in der Nähe des Randes vorhandene Fehler nicht erfaßt, wenn die Bahn breiter wird.

Der andere Rand der Bahn, das ist in Fig. 1 der rechte Rand, kann in ähnlicher Weise erfaßt werden wie für den linken Rand der Bahn in Fig. 1 in Verbindung mit den Figuren 1 und 3 beschrieben wurde. Eine nicht gezeigte Photodiode, die der Photodiode 1.9 entspricht, wird hierzu in der Bahn des Strahles an einer Stelle in der Nähe des Endes der Abtastung,angeordnet und dazu benutzt, einen Verzögerungsimpuls zu triggern,. der bis zu einem Zeitpunkt dauert, unmittelbar ehe der rechte Rand der Bahn in der nachfolgenden Abtastung erreicht, wird. In der Nähe dieses rechten Randes der Bahn wird dann ein Randimpuls erzeugt, wobei der zugehörige nicht.gezeigte Schaltkreis auf das Auftreten eines starken negativ gehenden·

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Signales an diesem Rand anspricht, um den Zähler 31 anzuhalten. Am Ende dieser Abtastung wird ein neuer Verzögerungsimpuls getriggert.

Alternativ kann aber auch für jeden Rand der Bahn ein Rand-Abtast-Detektor vorgesehen werden, durch den Bandpositions-Signale abgegeben werden, die auch zur Messung der Breite der Bahn verwendet werden können.

In Fig. 5 sind zwei Abtaststationen 10 mit je einem Spiegel 15 vorgesehen, die in einem bekannten genauen Abstand nahe bei jedem Rand der Bahn 11 angeordnet sein können. Die Dauer der verschiedenen Impulse der Schaltung wird entsprechend der Position des Spiegels in der Abtastung moduliert, so daß die Position des Bildes, wenn es festgestellt bzw. aufgenommen wird, direkt auf die Drehstellung des reflektierenden Spiegels bezogen werden kann. Hierdurch un durch die Trennung der beiden Spiegel kann die exakte Breite der Bahn für diese betreffende Abtastung gefunden werden.

Die Fehlerauffindung kann gleichzeitig durchgeführt werden und die Fehler können in definierten Bereichen nahe der Bahnränder gezählt werden. Wenn festgestellt wird, daß die meisten der Fehler in Bereichen nahe bei einem oder bei beiden Rändern auftreten, so kann die Bahn längs von einem oder von beiden Rändern in solchem Maße beschnitten werden oder abgetrennt werden, daß das Auftreten der Fehler innerhalb einer zulässigen Grenze gebracht wird.

Die vorbeschriebenen Schaltungen und Vorrichtungen können mit geeigneten Änderungen hinsichtlich der Polarität des gemessenen Signales auch für das Auffinden von Fehlern verwendet werden, wenn der Strahl durch ein transparentes oder teilweise transparentes Band oder eine Bahn hindurchtritt.

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Claims

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Patentansprüche

Schaltungsanordnung für einen Detektor zum Feststellen von Fehlern in einer bewegten Flache, wobei der Detektor eine Strahlungsquelle für eine optische Strahlung aufweist, um einen Strahl wiederholt über die Fläche quer zu ihrer. Bewegungsrichtung zu führen, ferner mit einer Einrichtung zum Aufnehmen und Sammeln der von der Fläche reflektierten Strahlung, um abhängig von einer Änderung dieser Strahlung ein Fehlersi^ilp abzugeben, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung (19) zur Feststellung des Durchgangs des Strahles durch einen gegebenen Punkt, um bei jaäer Abtastung ein Zeit-Bezugssignal zu erzeugen, einer ersten Einrichtung (21, 22, 23, 24) zur Erzeugung von Impulsen, die auf das Zeit-Bezugssignal anspricht, um einen Priiaärimpuls zu erzeugen, der von einem Zeitpunkt kurz ehe der Strahl eine bekannte Diskontinuität der Fläche erfaßt bis zu einem Zeitpunkt nach dieser Erfassung dauert, und durch eine Steuereinrichtung (27, 28, 29, 30), die auf das Auftreten eines Fehlersignals während des Vorhandenseins des Primärimpulses anspricht, das größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, um ein Steuersignal zu erzeugen, durch das ein Zähler (31) ansteuerbar ist, durch den nachfolgende Fehlersignale gezählt werden.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Photodiode (19) aufweist, die in der Bahn des Strahles zu Beginn der Abtastung angeordnet ist.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -

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kennzeichnet , daß die Steuereinrichtung ein Und-Tor {28) aufweist, an dessen Eingänge der Primärimpuls und das Fehlersignal, das größer ist als der vorgegebene Schwellenwert, gelegt werden, und daß zur Steuerung des Zählers (31) ein Impulsgenerator (30) vorgesehen ist_f der durch das Und-Tor (28) getriggert wird, um über eine vorgegebene Zeitspanne einen Ausgang zu erzeugen.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Ringschaltung (27) aufweist, die in Reihe mit dem Eirigang des ünd-Tores (28) liegt, an den das Fehlersignal gelegt wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Und-Tor (28) und dem Impulsgenerator (30) eine Verzögerungseinheit (29) angeordnet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Einrichtung (33, 35) zur Erzeugung von Impulsen, die auf das Zeit-Bezugssignal anspricht und eine Mehrzahl von Sekundärimpulsen erzeugt, wenigstens einen unmittelbar vor und wenigstens einen unmittelbar nach dem Primärimpuls, eine Schalteinrichtung(36, 37, 38), die auf Fehlersignale, die größer sind als der vorgegebene Schwellenwert während des Vorhandenseins eines Sekundärimpulses anspricht, um ein Servo-Signal zu erzeugen, und durch eine Servo-Einrichtung (40, 41), die auf das Servo-Signal anspricht, um die abzutastende Fläche im wesentlichen parallel zu der Linie der Abtastung zu verschieben bis das Fehlersignal während des Vorhandenseins des Primärimpulses empfangen wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Sekundär-

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impulse einen ersten Impulsgenerator (33) aufweist, der durch das Zeit-Bezugssignal getriggert wird, um einen Sekundärimpuls vorgegebener Dauer zu erzeugen und um bei Beendigung dieses Sekundärimpulses den Impulsgenerator (34) und damit die Erzeugung des Primärimpulses einzuschalten, und daß diese Einrichtung einen zweiten Impulsgenerator (35) aufweist, der durch die Beendigung des Primärimpulses getriggert wird, um einen weiteren Sekundärimpuls vorgegebener Dauer zu erzeugen.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung eine Mehrzahl von ünd-*Eoren (36, 37, 38) aufweist, denen unterschiedliche Sekundärimpulse Zugeführt werden, und daß sämtlichen Toren ein Fehlersignal zuführbar ist, das größer ist als der vorgegebene Schwellenwert.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6_r dadurch g e fc e η η zeichne t ,. daß die Einrichtung zur Erzeugung von Sekundärimpulsen einen ersten Taktimpuls-Generator (42) aufweist, der durch das Zeit-Bez.ugssignal betätigbar ist, um eine vorgegebene Anzahl von Sekundärimpulsen zu erzeugen und um nach der Erzeugung des letzten Impulses dieser vorgegebenen Anzahl den Impulsgenerator (34) und die Erzeugung des Primärimpulses einzuleiten., und daß diese Einrichtung einen zweiten Taktimpuls-Generator (43) aufweist, der durch die Beendigung des Primärimpulses schaltbar ist,' um eine vorgegebene Anzahl von weiteren Sekundärimpulsen, zu erzeugen.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch ge ken n ζ e i c h η et ,- daß die Schalteinrichtung eine Steuereinrichtung (44) aufweist, die auf das Fehlersignal anspricht

. und ein Ausgangssignal vorgegebener Dauer erzeugt, daß ein erstes Tor, (45) zwischen dem ersten Taktimpuls-Generator (42) und der Servo-Einrichtung (40, 41) vorgesehen ist, das durch

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das Ausgangssignal der Steuereinrichtung (44) geöffnet wird, um das Servo-Signal zu der Servo-Einrichtung durchzulassen, das den Rest der Sekundärimpulse vom ersten Taktimpuls-Generator (42) enthält, und daß ein zweites Tor (46) zwischen dem zweiten Taktimpuls-Generator (43) und der Servo-Einrichtung (40, 41) angeordnet ist, das durch das Ausgangssignal der Steuereinrichtung (44) gesperrt wird, um den Durchgang des Servo-Signales zu der Servo-Einrichtung zu verhindern, und das den Rest der Sekundärimpulse vom zweiten Taktimpuls-Generaor (43) enthält.

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