DE2602970C3 - Vorrichtung zur Überwachung einer Materialbahn auf Fehlstellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer Materialbahn nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bereits eine lichtelektrische Abtastvorrichtung bekannt (DE-AS 1144 502), bei der Sende- und Empfangslichtstrahl durch unterschiedliche Aperturen einer parallel zur Abtastebene angeordneten Zylinderlinse verlaufen. Der aus der Zylinderlinse austretende Empfangslichtstrahl wird über ein Spiegelrad auf einen nahe dem Lichtsender angeordneten photoelektrischen Wandler gelenkt. Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß der Empfangsstrahl schon bei geringen Erschütterungen oder Fehljustierungen neben das Spiegelrad gelangt und so nicht mehr für die Messung verfügbar ist. Aus diesem Grunde hat man bereits mit einer Zylinderlinse kombinierte Lichtleitstäbe (DE-OS 979) zum Empfang des Abtastlichtfleckes verwendet. Lichtleitstäbe haben außerdem den Vorteil, daß der die Stabachse enthaltenden Ebene große öffnungswinkel aufweisende Lichtbündel voll zu erfassen. Nachteilig an den bekannten Lichtleitstäben ist jedoch die geringe Lichtausbeute, welche darauf zurückzuführen ist, daß hur ein Bruchteil des auf den Mahtelbereich auftreffenden Lichtes unter Winkeln der Totalreflexion in den Stab gelangt. Man hat zwar schon versucht, durch eine sägezahnartige Ausbildung des Empfangsmantelbereiches des Lichtleitstabes (DE-OS 19 41905) möglichst viel Licht unter Winkeln der Totalreflexion in den Lichtleitstab hineinzubrechen. Hierfür sind jedoch wiederum teure Gläser mit überdurchschnittlich hohen Brechungsindizes erforderlich.

Bei einer Spiegelreflexkamera (DE-AS 12 36 924) ist es bereits bekannt, daß in einem aus einem Stück oder mehreren Stücken bestehenden flachen Strahlenteilungskörper ein zusammenhängendes, prismatisches,

ίο teilverspiegeltes Linienraster rechtwinklig zur Lichtrichtung eingeschlossen und an mindestens einer parallel zum Sucherstrahlengang liegenden Lichtaustrittsfläche des Strahlenteilungskörpers eine Photozelle angeordnet ist. Hierdurch wird ein Teil des in den Strahlenteilungskörper eintretenden Lichtes unter Winkeln der Totalreflexion zur gegenüberliegenden Wand und von dort zur Phoiozelle gelenkt. Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß die Breite des Strahlenteilungskörpers so begrenzt sein muß, daß die reflektierten Strahlen nach einer Totalreflexion die Photozellen erreichen und nicht erneut auf das Linienraster fallen, weil sie sonst nicht mehr unter Totalreflexionswinkeln in den Körper zurückgeworfen werden würden.

Schließlich ist es schon vorgeschlagen worden (DE-OS 24 33 682), zur Vereinfachung des optischen Systems und der Erzielung einer guten Lichtausbeute die Apertur der von der Materialbahn angeordneten Zylinderlinse in einen Sende- und Empfangsteil zu unterteilen. Das Empfangslicht wird dabei auf einen Lichtieitstab gelenkt, der das empfangene Licht unter Winkeln der Totalreflexion zu an einer oder beiden Seiten angeordneten Photoempfängern weiterleitet. Auch hier ist die Lichtausbeute aufgrund des relativ geringen, unter Winkeln der Totalreflexion in den Stab gelangenden Lichtes relativ gering.

Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der ein wesentlich größerer Teil des Eintrittslichtes unter Winkeln der Totalreflexion in den Lichtieitstab gelenkt wird, ohne daß die Länge des Stabes begrenzt werden muß.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Die Stufenspiegelanordnung besteht aus zahlreichen abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen zur Stabachse geneigten und zu einer parallel zur Stabachse verlaufenden Anordnung zusammengefaßten Planspiegeln, weiche dafür sorgen, daß der überwiegende Teil des in den Lichtieitstab einfallenden Lichtes im Winkel der Totalreflexion an der Staboberfläche umgelenkt wird. Wegen der relativ schmalen Ausbildung der Stufenspiegelanordnung als Streifen und des konvergenten Lichteinfalls gelangt der größere Teil der bereits einmal an der Stabwand totalreflektierten Lichtstrahlen nicht erneut auf die Stufenspiegelanordnung, sondern auf danebenliegende Bereiche des Lichtleitstabmantels, so daß eine weitere Fortleitung dieser Lichtstrahlen durch Totalreflexion möglich ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht des Strahlengangs einer Vorrichtung zur Überwachung von Materialbahnen in Richtung der Zylinder- und Lichtleitstabachse,

F i g. 2 eine schematische Ansicht des verwendeten Lichtleitstabes nach Linie H-II in Fig. 1 und
F i g. 3 eine schematische perspektivische Ansicht der

in den F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung.

Nach der Zeichnung bewegt sich eine Materialbahn 12 in Richtung des Pfeiles / unter der optischen Vorrichtung gemäß der Erfindung hinweg.

Ein durch einen Laser erzeugter scharf gebündelter Sendelichtstrahl 15 wird durch eine sich quer zur Bewegungsrichtung / der Bahn 12 erstreckende Zylinderlinse 11, und zwar nur durch ihren in Fig. 1 linken Teil, auf einen Punkt 26 der Materialbahn 12 konzentriert Der Sendelichtstrahl 15 tastet die Materialbahn senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung, d. h. in Richtung des Doppelpfeiles Fnach F i g. 3 kontinuierlich ab.

Die in Fig. 1 rechte Hälfte der Zylinderlinse 11 dient dazu, von der Materialbahn 12 remittiertes Licht 17 zu empfangen und parallel zu richten. Die Zylinderlinse wird also durch Pupillenteilung für das Sende- und Empfangslicht ausgenutzt Links oberhalb der Zylinderlinse 11 ist eine weitere Zylinderlinse 20 parallel zu der erstgenannten angeordnet, welche das mit ihrem gesamten Querschnitt empfangene parallele Lichtbündel auf den Empfangsmantelbereich 24 (F i g. 1 und 2) eines Lichtleitstabes 14 konzentriert Diametral gegenüber dem Empfangsmantelbereich 24 befindet sich eine streifenförmige Stufenspiegelanordnung 53, welche sich zumindest über die gesamte Länge des Abtastbereiches des Lichtleitstabes 14 erstreckt. Die Breite der Stufenspiegelanordnung 53 ist derart, daß sie noch ohne weiteres optisch dicht an der Mantelfläche des Lichtleitstabes 14 befestigt werden kann und das durch die Zylinderlinse 20 und durch den Lichtleitstab 14 selbst gebrochene Licht weitgehend vollständig empfängt Die Stufenspiegelanordnung 54 besteht aus einzelnen aneinandergesetzten Elementarspiegeln, welche das gemäß Fig.2 senkrecht zur Stabachse auftreffende Licht unter einem solchen Winkel λ zur Stabachse reflektieren, daß es unter einem Winkel der Totalreflexion auf die Oberfläche des Lichtleitstabes 14 auftrifft. Durch Hin- und Herreflektieren gelangt das Licht somit bis zu der in F i g. 2 rechten Stirnseite des Lichtleitstabes 14, wobei ein Photoempfänger 18 zur Aufnahme des aus der Stirnseite austretenden Lichtstromes angebracht ist Es ist auch möglich, daß die Flanken 55 der Stuienspiegelanordnung 53 als Spiegel ausgebildet sind, wobei die Neigung der Spiegel 55 gleich und symmetrisch zu der der Spiegel 54 ist. In diesem Fall wird also eine dachförmige Anordnung gewählt, im Gegensatz zu der in Fig. 2 wiedergegebenen Sägezahnanordnung. Bei einer dachförmigen Stufenspiegelanordnung 53 gelangt auch Licht an die andere Stirnseite des Lichtleitstabes 14, wo gegebenenfalls ein weiterer Photoempfänger 19 oder ein Planspiegel angeordnet sein kann, der auch das zur in F i g. 2 linken Stirnseite gelangende Licht zur gegenüberliegenden Stirnseite zurückwirft

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Überwachung einer bewegten Materialbahn auf Fehlstellen

mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines quer über die Materialbahn wandernden Abtastlichtstrahls,
mit einer in einem ersten Teil ihrer Apertur von dem Abtastlichtstrahl durchsetzten Zylinderlinse zur Konzentrierung des Abtastlichtstrahls auf die Materialbahn,

mit einer das durch einen zweiten Teil der Apertur der Zylinderlinse remittierte Licht empfangenden photoelektrischen Detektoranordnung, die einen parallel zur Zylinderlinse ausgerichteten Lichtleitstab mit einem photoelektrischen Wandler an wenigstens einer Stirnfläche umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitsiab {14) in eiacm dem Auftreffbereich (24) des remittierten Lichts diametral gegenüberliegenden Bereich seiner Oberfläche mit einer streifenförmigen Stufenspiege- !anordnung (53) versehen ist, welche im wesentlichen senkrecht zur Achse des Lichtleitstabs (14) einfallendes Licht auf die Innenwand des Lichtleitstabs unter Winkeln reflektiert, für die Totalreflexion eintritt, und eine optische Einrichtung (14, 20) zur Konzentration des remittierten Lichts auf der Stufenspiegelanordnung (53) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung von dem Lichtleitstab (14) selbst gebildet ist, dessen Oberflächenkrümmung und Brechungsindex zur Konzentration des remittierten Lichts auf die Stufenspiegelanordnung (53) geeignet gewählt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung eine vor dem Lichtleitstab (14) angeordnete und sich parallel zu diesem erstreckende weitere Zylinderlinse (20) umfaßt.