-
Einrichtung zur Positionierung eines optischen
-
Sensors In der Gummi industrie werden optische Sensoren qebraucht,
die fi.jr Messzwecke auf einer Gummi fläche in einem bestimmten Messabstand positioniert
werden missen. Mit dem optischen Sensor wird z.S die Oberflächenrauhiakeit des Gummis
gemessen. Ein anderer Pnwendungsfall ist das Lesen von Codes auf dem Gummi, z.B.
eines Balkencodes auf der Seitenfliache eines Reifens Der Balkencode kann in Form
von Erhebungen ähnlich den SchriftziSqen auf den Seitenflanken vorgesehen sein.
-
Der Erfindung liegt die Rufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen,
mit der der optische Sensor mit hoher Genauigkeit in einem Abstand zur Gummifläche
positioniert werden kann.
-
Diese Rufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelost.
-
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung wird zusätzlich zu dem optischen
Sensor ein kapazitiver Messkopf vorgesehen, der zur Positionierung des optischen
Sensors zu dem Gummi dient.
-
Diese Anordnung aus zwei ganz verschiedenartigen Sensoren bietet besondere
Vorteile. Die Sensoren arbeiten mit unterschiedlichen Feldern bzw. Strahlen und
beeinflussen sich deshalb nicht gegenseitig. Der kapazitive Messkof reagiert nicht
auf unterschiedliche Oberflächeneigenschaften des Gummis, sondern auf das Medium,
das in das elektrische Feld des Messkopfes gelangt. In dem Bereich, der für die
Positionierung interessant ist, haben kapazitive Messkopfe eine ausgezeichnete Auflösung
und Stabilität.
-
Ein optischer Sensor dagegen reagiert ausschliesslich auf die Eigenschaften
der Oberfläche des Gummis.
-
Die Erfindung wird im foloenden anhand der Zeichnunq erläutert.
-
In Figur 1 ist ein Reifen 14 auf einer Wechselfelge 15 aufgezogen,
wie andeutungsweise im Schnitt dargestellt. Es soll ein optisch lesbarer Balkencode
auf der Seitenflanke 13 des Reifens 14 abgetastet werden. Dazu dient ein optischer
Sensor 16.
-
Dieser Sensor 16 ist seitlich an dem Gehäuse eines kapazitiven Messkopfes
12 befestigt.
-
Der kapazitive Messkopf 12 hat eine empfindliche Elektrodenanordnung
an der dem Reifen zugewandten Fläche seines Gehäuses. Der Koof 12 ist an einem Haltearm
1 angeordnet. Der Haltearm i kann über ein Spindel system 3 von einem Motor 4 in
die Richtungen des Doppelpfeiles 2 verstellt werden, wodurch die Distanz 10 des
Messkopfes 12 zur abzutastenden Fläche 13 des Reifens 14 variiert werden kann.
-
Der Messkopf 12 gibt an einer Rusgannsleitung 5 eon analoges Ausgangssignal
Uk ab. Dieses ist über eine Leitung 6 einem Puswertungsgerät 7 zugeführt.
-
Der optische Sensor 16 liefert ebenfalls ein Pnalogsignal, welches
über eine Leitung 11 dem Puswertungsgerät 7 zugeführt ist.
-
In dem Puswertungsgerät 7 wird das Signal Uo analysiert, und der zu
lesende Code abgeleitet.
-
Da die Weiterverarbeitung der Signale hier nicht näher interessiert,
wird auf das Puswertungsgerät 7 nicht weiter eingegangen.
-
Das Signal Uk wird weiter einem Fensterdiskriminator s zugeführt.
Pm ausgang des Fensterdiskriminators 8 erscheinen, Je nach Lage des Signals Uk im
Ausgangssignalbereich des Messkopfes 12, unterschiedliche Steuersignale. Diese Steuersignale
werden über eine Freigabeeinrichtung 9 dem Motor 4 zugeführt. Yon den Steuersignalen
wird der Motor 4 so geregelt, dass der Messkopf 12 und damit auch der Sensor 16
in die gewünschte Position gebracht werden.
-
Ein solcher Regelmechanismus kann z.B. erreicht werden, wenn ein Fensterdiskriminator
8 verwendet wird, der in einem mittleren Bereich Signale abgibt, die den Motor nicht
verstellen, in dem darunterliegenden Signalbereich Steuersignale, die den Motor
in der einen Richtung verstellen und im darUiberliegenden Signal bereich Steuersignale,
die den Motor in der anderen Richtung verstellen. Die Pusgangssignale des Fensterdiskriminators
8 sind dabei den Drehrichtungen des Motors 4 so tuzuordnen, dass in Jedem Fall der
mittlere Signalbereich angelaufen wird.
-
Als Fensterdiskriminator 8 eionet sich beispielsweise die bekannte
integrierte Schaltung TCP 965 des Herstellers Siemens. Selbstverständlich kann eine
solche Fensterdiskriminator-Wirkung auch erreicht werden, wenn für die Steuerung
ein Mikrocomputer verwendet wird.
-
Es ist möglich, den beschriebenen Einstellmechanismus einmal nach
dem Aufziehen des Reifens und vor Beginn der Messung auszulösen und anschliessend
wieder zu verriegeln.
-
Der Messkopf 12 arbeitet mit einem hochfrequenten Wechselfeld.
-
Das Gummi hat für das von dem Messkopf 12 gebildete elektrische Wechselfeld
die Eioenschaften eines elektrisch leitfähigen Körpers.
-
Ein Beispiel für einen geeigneten MesskopfR ist in der DE-OS 31 34
342.2 beschrieben.
-
Der kapazitive Messkopf 12 tastet den Reifen 14 auf einer Fläche von
beispielsweise 3 Ouadratzentimeter ab, wobei ein mittlerer Abstand dieser Fläche
gemessen wird.
-
Der kapazitive Messkopf 12 ist für eine fein auflösende Abtastung
der Reifenoberläche nicht geeignet. Für die Pbstandserfassung ist er jedoch hervorragend
geeiqnet, da die Oberflächenbeschaffenheit ( hell, dunkel, rauh, glänzend usw. )
in die Mesung nicht eingeht.
-
Der optische Sensor 16 tastet im Gegensatz zu dem Messkopf 12 den
Reifen nur auf einer kleinen Fläche ab, wodurch dieser Sensor eine wesentlich grössere
Auflösung bei der Erfassung der Eigenschaften der zu untersuchenden Fläche erreicht.
-
In Figur 2 ist der Strahlengang eines solchen optischen Sensors 16
dargestellt.
-
über Lichtleitfasern 19 und 20 wird Licht, z.B. B Infrarotlicht, in
einem Winkel 17 auf die Reifenoberfläche gestrahlt. Die Faseroptik 18 stellt den
Empfänger dar.
-
Es soll mit dem Sensor 1 ein Codebalken 22 auf der Reifenoberfläche
23 erfasst werden.
-
Der öffnungswinkel der Faseroptik 18 ist so klein gewählt, dass die
Reifenoberfläche in einem Bereich abgetastet wird, dessen Rbmessung in Bewegungsrichtung
in der Grössenordnung der Breite des Codebalkens liegt oder kleiner ist. Der Pbtastwinkel
ist so gewählt, dass die t Erkennen des Balkens erforderliche auflösung noch erhalten
wird.
-
Im dargestellten Beispiel ist der Pbtaststreifen deutlich schmaler
als der Codebalken.
-
Die beschriebenen öffnungswinkel der Faseroptiken lassen sich mit
den heute zur Verfuegung stehenden Lichtleitern unter Zuhilfenahme von Lichtleitern
mit Linsenwi rkung erreichten.
-
Pm besten richtet man die Emofängeroptik so aus, das auf einer zu
den Balken parallelen Linie abgetastet wird.
-
Diese Optik kann, wie in Fiour 2 dargestellt, z.B. aus mehreren in
einer Linie angeordneten Lichtleitfasern, die auf einem gemeinsamen optischen Empfänge
relement enden, aufoebaut werden.
-
Der optische Sensor tastet beispielsweise einen Streifen auf der Oberfläche
des Reifens ab mit den Pbmessuncen 1 Millimeter mal 5 Millimeter.
-
Mit Vorteil werden der optische Sensor und der kapazitive Messkopf
bei der erfindunosoemässen Einrichtung starr miteinander verbunden, so dass sie
in einem Einrichtvorgang auf die Gummi fläche ausgerichtet werden können.
-
Die beiden verschiedenen Sensoren können auch in einem gemeinsamen
Gehäuse vereiniot werden, so dass ein Hybridsensor entsteht.
-
- L e e r s e i t e -