DE3333148C2 - - Google Patents

Description

Einrichtung zur Positionierung eines optischen Sensors

In der Gummiindustrie werden optische Sensoren gebraucht, die für Meßzwecke in einem bestimmten Meßabstand zu einer Gummifläche positioniert werden müssen.

Eine Einrichtung, die die Positionierung bzw. Ausrichtung einer Gummifläche relativ zu einem optischen Sensor ermöglicht, ist z. B. aus der US 41 26 943 bereits bekannt.

Mit dem optischen Sensor wird z. B. die Oberflächenrauhigkeit des Gummis gemessen. Ein anderer Anwendungsfall ist das Lesen von Codes auf dem Gummi, z. B. eines Balkencodes auf der Seitenfläche eines Reifens. Der Balkencode kann in Form von Erhebungen, ähnlich den Schriftzügen auf den Seitenflanken, vorgesehen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der der optische Sensor mit hoher Genauigkeit in einem Abstand zur Gummifläche positioniert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird zusätzlich zu dem optischen Sensor ein kapazitiver Meßkopf vorgesehen, der zur Positionierung des optischen Sensors relativ zur Gummifläche 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 Meßkopf reagiert nicht auf unterschiedliche Oberflächeneigenschaften des Gummis, sondern auf das Medium, das in das elektrische Feld des Meßkopfes gelangt. In dem Genauigkeitsbereich, der für die Positionierung interessant ist, haben kapazitive Meßköpfe eine ausgezeichnete Auflösung und Stabilität. Ein optischer Sensor dagegen reagiert ausschließlich auf die Eigenschaften der Oberfläche des Gummis.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung einer Ausführungsform der Positionierungseinrichtung, und

Fig. 2 eine spezielle Form des vorgesehenen optischen Sensors.

In Fig. 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 Kopf 12 ist an einem Haltearm 1 angeordnet. Der Haltearm 1 kann über ein Spindelsystem 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 Ausgangsleitung 5 ein analoges Ausgangssignal Uk ab. Dieses ist über eine Leitung 6 einem Auswertungsgerät 7 zugeführt.

Der optische Sensor 16 liefert ebenfalls ein Analogsignal U_o, welches über eine Leitung 11 dem Auswertungsgerät 7 zugeführt ist.

In dem Auswertungsgerät 7 wird das Signal Uo analysiert und der zu lesende Code abgeleitet. Da die Weiterverarbeitung der Signale hier nicht näher interessiert, wird auf das Auswertungsgerät 7 nicht weiter eingegangen.

Das Signal Uk wird weiter einem Fensterdiskriminator 8 zugeführt. Am 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. Von den Steuersignalen wird der Motor 4 so geregelt, daß der Meßkopf 12 und damit auch der optische 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 darüberliegenden Signalbereich Steuersignale, die den Motor in der anderen Richtung verstellen. Die Ausgangssignale des Fensterdiskriminators 8 sind dabei den Drehrichtungen des Motors 4 so zuzuordnen, daß bei einer Störung in jedem Fall der mittlere Signalbereich angelaufen wird.

Als Fensterdiskriminator 8 eignet sich beispielsweise die bekannte integrierte Schaltung TCA 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 Eigenschaften eines elektrisch leitfähigen Körpers.

Ein Beispiel für einen geeigneten Meßkopf ist in der DE-OS 31 34 342 beschrieben.

Der kapazitive Meßkopf 12 tastet den Reifen 14 auf einer Fläche von beispielsweise 3 cm² ab, wobei ein mittlerer Abstand dieser Fläche gemessen wird. Der kapazitive Meßkopf 12 ist für eine fein auflösende Abtastung der Reifenoberfläche nicht geeignet. Für die Abstandserfassung ist er jedoch hervorragend geeignet, da die Oberflächenbeschaffenheit (hell, dunkel, rauh, glänzend usw.) in die Messung nicht eingeht.

Der optische Sensor 16 tastet im Gegensatz zu dem Meßkopf 12 den Reifen nur auf einer kleinen Fläche ab, dafür erreicht dieser Sensor eine wesentlich größere Auflösung bei der Erfassung der Eigenschaften der zu untersuchenden Fläche.

In Fig. 2 ist der Strahlengang eines solchen optischen Sensors 16 dargestellt. Über Lichtleitfasern 19 und 20 wird Licht, z. B. Infrarotlicht, in einem Winkel 17 auf die Reifenoberfläche gestrahlt. Die Faseroptik 18 stellt den Empfänger dar. Es soll mit dem Sensor 16 ein Codebalken 22 auf der Reihenoberfläche 23 erfaßt werden. Der Öffnungswinkel der Faseroptik 18 ist so klein gewählt, daß die Reifenoberfläche in einem Bereich abgetastet wird, dessen Abmessung in Bewegungsrichtung in der Größenordnung der Breite des Codebalkens liegt oder kleiner ist. Der Abtastwinkel ist so gewählt, daß die zum Erkennen des Balkens erforderliche Auflösung noch erhalten wird. Im dargestellten Beispiel ist der Abtaststreifen deutlich schmaler als der Codebalken. Die beschriebenen Öffnungswinkel der Faseroptik lassen sich mit den heute zur Verfügung stehenden Lichtleitern unter Zuhilfenahme von Lichtleitern mit Linsenwirkung erreichen.

Am besten richtet man die Empfängeroptik so aus, daß auf einer zu den Balken parallelen Linie abgetastet wird. Diese Optik kann, wie in Fig. 2 dargestellt, z. B. aus mehreren in einer Linie angeordneten Lichtleitfasern, die auf einem gemeinsamen optischen Empfängerelement enden, aufgebaut werden.

Der optische Sensor tastet beispielsweise einen Streifen auf der Oberfläche des Reifens ab mit den Abmessungen 1 mm mal 5 mm ab.

Mit Vorteil werden der optische Sensor und der kapazitive Meßkopf bei der erfindungsgemäßen Einrichtung starr miteinander verbunden, so daß sie in einem Einrichtvorgang auf die Gummifläche ausgerichtet werden können.

Die beiden verschiedenen Sensoren können auch in einem gemeinsamen Gehäuse vereinigt werden, so daß ein Hybridsensor entsteht.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Positionierung eines optischen Sensors (16) auf einen Abstand zu einer Gummifläche (13) dadurch gekennzeichnet, daß für die Positionierung ein kapazitiver Meßkopf (12) verwendet wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor (16) und der kapazitive Meßkopf (12) mechanisch so miteinander gekoppelt sind, daß sie gemeinsam auf die Gummifläche (13) ausgerichtet werden können.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor (16) mit dem kapazitiven Meßkopf (12) eine bauliche Einheit bildet.