DE2456248A1

DE2456248A1 - Einrichtung zur feststellung der anwesenheit eines gegenstandes in einem erkennungsgebiet

Info

Publication number: DE2456248A1
Application number: DE19742456248
Authority: DE
Inventors: Guenter Fetzer
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1974-11-28
Filing date: 1974-11-28
Publication date: 1976-08-12
Also published as: US4044250A; GB1521896A; FR2292956B1; FR2292956A1; IT1051295B

Description

Firma Erwin Sick · ' . si-19 Optik-Elektronik 14. 11. 1974

S/Ff

Einrichtung zur Peststellung der Anwesenheit eines Gegenstandes in einem Erkennungsgebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.

Ein Anwendungsgebiet für eine derartige Einrichtung liegt darin, daß man bei Druckmaschinen (zum Bedrucken von Papier) feststellen will, ob ein Papierbogen bis zu einer bestimmten Lage vorgeschoben worden ist. Man verwendet dann zwei Einrichtungen der eingangs genannten Art dicht beieinander und erhält damit einen sogenannten optischen Anschlag. Meldet diejenige Einrichtung deren Erkennungsgebiet von dem Bogen zuerst erreicht ist, daß er vorhanden ist und meldet die folgende Einrichtung, daß er nicht vorhanden ist, so ist damit klargestellt, daß die Kante des Bogens sich zwischen beiden Erkennungsgebieten befindet.

Die Einrichtung ist aber auch auf anderen technischen Gebieten anwendbar, z. B. bei der Bearbeitung von Werkstücken irgendwelcher Art, z. B. auf einer Präsmaschine· Man kann dann die Maschine nach einem bestimmten Plan automatisch steuern, wobei die Einrichtung ein Steuersignal gibt, wenn das Werkstück eine bestimmte Lage erreicht hat.

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Bekannt sind Einrichtungen der eingangs genannten Art, die nach dem Prinzip der Autokollimation, ^d· ⁿ· ^mit einem in sich selbst zurückgeworfenen Parallellichtbündel arbeiten. Sie haben damit eine praktisch unendliche Schärfentiefe, was aber für den vorliegenden Anwendungsfall meist garnicht erwünscht ist. Außerdem sind die Vorrichtungen so groß, daß man Schwierigkeiten hat, sie im Rahmen einer Druckmaschine oder sonstigen Bearbeitungsmaschine unterzubringen. Insbesondere kann man nicht zwei von ihnen so dicht nebeneinander anordnen, daß die Erkennungsgebiete einen gegenseitigen Abstand von z. B. nur 4 mm haben, was nötig ist, wenn man einen optischen Anschlag bauen will. Schließlich sind derartige bekannte Einrichtungen kostspielig.

Andererseits gibt es Einrichtungen der eingangs genannten Art, jedoch ohne Optik. Diese haben .überhaupt kein definiertes Erkennungsgebiet. Es hängt dann von der Oberflächenbeschaffenheit des Gegenstandes ab, in welcher Entfernung vom Lichtsender er noch wahrgenommen wird. Einen Körper mit spiegelnder Oberfläche nimmt die Einrichtung noch in wesentlich größerer Ent-., fernung wahr als einen schwarzen Körper.

Durch die vorliegende Erfindung soll demgemäß eine Einrichtung der eingangs genannten Art geschaffen werden, die es gestattet, die Anwesenheit von Gegenständen in einem geometrisch streng begrenzten Erkennungsgebiet festzustellen, und zwar unabhängig von der Art der Oberfläche der Gegenstände. Dies wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 erreicht.

Durch die beiden Fokussierungsvorrichtungen erhält man zwei geometrisch definierte Keulen, die einander schräg durchdringen. Der Durchdringungsbereich ist das Erkennungsgebiet, innerhalb dessen Gegenstände unabhängig von ihrer Oberflächenbeschaffenheit erkannt werden. Alle Gegenstände äußerhalb des Erkennungsgebietes werden nicht wahrgenommen.

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In erfinderischer Weiterbildung gemäß Anspruch 2 können beide Fokussierungsvorrichtungen einen gemeinsamen Block aus lichtdurchlässigem Material bilden. Hierdurch kann man die Einrichtung auf besonders kleinem Raum unterbringen, und sie läßt sich mit geringen Kosten herstellen, insbesondere, wenn gemäß Anspruch 3 der Block ein Preßling aus Kunststoff oder Glas ist.

Durch eine erfinderische Weiterbildung gemäß Anspruch 4 wird die Herstellung des Blockes vereinfacht. Es braucht nämlich nur die Planfläche optisch bearbeitet zu werden.

Eine Einrichtung mit einer Optik kann immer nur solange einwandfrei arbeiten, wie die optisch wirksamen Flächen nicht zu stark verschmutzt sind. Beim Einsatz in Druckmaschinen können die optischen Flächen durch Spritzer von Druckfarbe verschmutzt werden, bei anderen Maschinen durch Spritzer von verschmutzem öl, durch Schleifstaub, Metallspäne, Sägemehl und ähnliches.

Durch die erfinderische Weiterbildung gemäß Anspruch 8 wird nun erreicht, daß nur die Planfläche des Blockes als Außenfläche auftritt, während alle übrigen optischen Flächen innerhalb eines Behälters luft- und wasserdicht untergebracht sind, also nicht verschmutzen können. Es ist lediglich nötig, von Zeit zu Zeit die Planflache zu reinigen.

Durch die luft- und wasserdichte Ausführung wird zudem verhindert, daß sich bei Temperaturstürzen im Innern des Behälters, insbesondere an den optischen Flächen, Kondenswasser bildet.

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Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Figur 1 und 2 zeigen schematisierte Seitenansichten zweier

verschiedener Einrichtungen nach der Erfindung.

Figur 3 ist ein Teillängsschnitt, der die Unterbringung

des Blockes in einem Behälter zeigt.

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Die Einrichtungen nach Fig. Iu, 2 haben je einen Lichtsender 1 und einen Lichtempfänger 2. Nach Figur 1 sind beide unter einem Winkel zueinander angeordnet, nach Figur 2 parallel zueinander. Der Lichtsender kann eine GaIliuraarseniddiode sein, der Lichtempfänger ein Fototransistor. Als Lichtsender kann jedoch auch eine Glühlampe dienen.

Der als Ganzes mit 4 bezeichnete Block ist ein Preßling aus lichtdurchlässigem Material, z. B. Glas. Die einzelnen Bestandteile des Blockes, die aber natürlich zusammen einen einheitlichen Teil bilden, sind eine Planparallelplatte 4.1, von der die in Figur 1 und 2 oben liegende Planfläche 4.2 der einzig? optisch zu bearbeitende Teil ist. An der unteren Seite der Planparallelplatte ist ein dachartiger Teil 4.3 vorgesehen, an dem zwei Kalotten 4.4 ansetzen. Durch den dachartigen Teil 4.3 wird erreicht, daß die optischen Achsen der Kalottenteile schräg zueinander verlaufen. Figur ί zeigt, daß sich hierdurch die beiden Keulen, nämlich die Lichtkeule des Lichtsenders 1 und die Empfangskeule 7 des Lichtempfängers 2 schneiden, und zwar in dem geometrisch streng begrenzten Erkennungsgebiet 9·

Hat man eine punktförmige Lichtquelle und will man ein. Erkennungsgebiet, dessen Ausdehnungen in der Papierebene und senkrecht zur Papierebene etwa gleich groß sind, so wire?, man die Kalotten 4.4 sphärisch gestalten. Will man dagegen ein quer zur Papierebene langgestrecktes Erkennungsgebiet haben, so wird man die Kalotten 4.4 zylindrisch gestalten, wobei die Zylinderachse senkrecht zur Papierebene verläuft. Man kann dann eine entsprechend langgestreckte Wendel einer Glühlampe verwenden. Zwischenformen ergeben sich durch Verwendung torischer Kalotten, also von Kalotten, deren Krümmung in einer Ebene senkrecht zur Papierebene kleiner ist als in der Papierebene.

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Je nach dem Anwendungsgebiet muß das Erkennungsgebiet 9 eine größere oder kleinere Entfernung von der Planfläche 4.2 haben. Dies läßt sich durch entsprechende Wahl des Dachwinkels o( und des Abstandes a zwischen den Mitten der Kalotten 4.4 erreichen. Die Größe des Erkennungsgebietes 9 läßt sich durch geeignete Wahl des Abstandes J3_ zwischen Kugelkalottenflächen einerseits und Sende- und Empfangsflächen andererseits sowie durch die Sende- und Empfangsapertur bestimmen.

Durch die strenge Begrenzung des Erkennungsgebietes 9 wird erreicht, daß nur Gegenstände, die sich in diesem Gebiet befinden, überhaupt erkannt werden. Dagegen werden Gegenstände außerhalb dieses Gebietes, vor allem auf der Seite dieses Gebietes jenseits der Planfläche 4.2, auch dann nicht erkannt, wenn sie eine spiegelnde Oberfläche haben.

Der Block τ ^t so ausgebildet, daß er sich, ebenso wie eine Glasplatte, in einem Gehäuse, z. B. einem oben offenen Becher, luft- und wasserdicht unterbringen läßt. Hierbei legt sich eine frei vorstehende Auflageschulter 4.5 der Planparallelplatte 4.1 unter Zwischenschaltung eines abdichtenden O-Ringes 10 auf eine Schulter 12 des Gehäuses 14 auf. Der obere Rand 14.1 des Gehäuses wird gegen eine Bördelfase 4.6 der Planparallelplatte 4.1 umgebördelt.

Bei der so 1.. einem Behälter eingeschlossenen Einrichtung kann nur noch die Planfläche 4.2 verschmutzen oder beschlagen. Es braucht aloo nur diese hin und wieder gereinigt, zu werden.

Will man dicht nebeneinander zwei oder mehr derartige Einrichtungen einsetzen, z. B. zwei beim optischen Anschlag, so kann man den Block so ausbilden, daß er Fokussierungsvorrichtungen für mehr als eine Einrichtung aufweist. Auf diese Weise läßt sich der Abstand zwischen den Erkennungsgebieten zweier Einrichtungen sehr stark herabsetzen.

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Claims

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14. 11. 1974 S/Ff

PATENTANS PRÜCHE

Einrichtung zur Feststellung der Anwesenheit eines . Gegenstandes in einem Gebiet (Erkennungsgebiet) mit einem Lichtsender, einem elektronischen Lichtempfänger und einer Optik, dadurch, gekennzeichnet, daß für Sender (1) und Empfänger (2) je eine Fokussierungs· vorrichtung (4.4, 4.J5, 4.1) derart angeordnet ist, daß sich die Lichtkeule (6) des Lichtsenders und die Empfangskeule (7) des Lichtempfängers im Erkennungsgebiet (9) schneiden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsvorrichtungen (4.4, 4.3, 4.1) durch einen gemeinsamen Block (4) aus lichtdurchlässigem Material gebildet sind.
J5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (4) ein Preßling aus Glas oder Kunststoff ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch g e k e η η ζ e i c.h net, daß der Block an seiner einen Seite eine Planfläche (4.2) und an seiner gegenüberliegenden Seite Kalotten (4.4) hat, deren optische Achsen einander schneiden. ■ .

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5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalotten Kugelflächen haben.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalotten asphärische Flächen, insbesondere zylindrische oder torische Flächen haben.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Block Fokussierungsvorrichtungen für zwei oder mehr Einrichtungen aufweist. (Nicht dargestellt).
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem becherartigen Behälter teilweise so umschlossen ist, daß eine Planparallelplatte (4.1) des Blockes (4) diö öffnung des Behälters (14) nach außen luft- und wasserdicht abschließt
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -

• zeichnet, daß die Planparallelplatte (4.1) des Blockes (4,) zur Bildung einer Auflage schulter (4.5) nach außen über die Kaloten (4.4) vorsteht.

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