DE4106242A1 - Lageerkennungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage von Gegenständen mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1, 7 oder 10.

Bei einem kontinuierlichen oder im wesentlichen kontinuier­ lichen Fluß von Gegenständen auf einer Fördereinrichtung kann es im allgemeinen nötig werden, an einer oder mehreren Stellen des Förderweges festzustellen, ob die geforderten Gegenstände einen Abstand voneinander haben oder miteinan­ der in Berührung oder fast in Berührung sind, also ob sich eine bestimmte Ansammlung oder Schlange gebildet hat oder zu bilden beginnt.

Um sicherzustellen, daß die Anlage korrekt arbeitet, ist es wesentlich, diesen Zustand genau zu erfassen, damit zum Beispiel das Auftreten eines übermäßigen in Förderrichtung wirkenden Drucks in der Kette der geförderten Gegenstände vermieden wird.

In vielen Fällen (und besonders in der typischen Anwendung, auf die weiter unten Bezug genommen wird, nämlich der auto­ matischen Verpackung von Lebensmitteln, wie Schokoladenrie­ geln, Biskuits mit Schokoladenüberzug und ähnlichen Produk­ ten) sind die betreffenden Gegenstände ziemlich empfind­ lich, und in Förderrichtung wirkender Druck in der Kette der Gegenstände würde Schaden an diesen Produkten selbst verursachen.

Bei einer im Bau von automatischen Verpackungs- und Trans­ porteinrichtungen üblichen Lösung werden die betreffenden Gegenstände in einem kontinuierlichen oder im wesentlichen kontinuierlichen Strom auf Fördereinrichtungen wie zum Bei­ spiel endlosen Bändern mit einem oberen Arbeitstrum und einem unteren Leertrum gefordert.

In diesem Zusammenhang ist es bekannt, Lichtschranken zu verwenden, mit denen die relative Lage der Gegenstände zu­ einander festgestellt wird (das heißt, ob sie sich mit Ab­ stand voneinander fortbewegen, oder miteinander in Berüh­ rung bzw. fast in Berührung sind).

Zu diesem Zweck können verschiedene technische Lösungen eingesetzt werden, zu denen die folgenden gehören:

• - Lichtschranken mit je einer Lichtquelle (z. B. einer LED) und einem photoelektrischen Empfänger (einer Photodio­ de oder einem Phototransistor), die an den sich gegenüber­ liegenden Seitenflanken der sich weiterbewegenden Kette von Produkten angeordnet sind, so daß der Lichtweg von der Quelle zum Empfänger im wesentlichen quer (rechtwinklig oder schräg) zu der Fortbewegungsrichtung der Gegenstände verläuft und periodisch bei dem Durchgang eines Gegenstan­ des unterbrochen wird, womit eine permanente oder fast per­ manente Unterbrechung des Lichtstrahls anzeigt, daß die Gegenstände miteinander in Berührung oder fast in Berührung sind;
• - Lichtschranken, bei denen die Lichtquelle und der Empfänger auf derselben Seite des Transportwegs angeordnet sind und an der gegenüberliegenden Seite ein reflektieren­ der Schirm von der Quelle ausgehende Strahlung zu dem Emp­ fänger zurückwirft. Auch in diesem Fall verdecken die durchlaufenden Gegenstände den Lichtweg und ändern das von dem Empfänger abgegebene Signal, das verwendet wird, um festzustellen, ob die Gegenstände im Abstand zueinander liegen, dicht zusammengepackt sind oder nur in geringem Abstand voneinander liegen, sowie
• - solche Lösungen, bei denen ein Sender-Empfänger-Paar auf einer Seite des Transportweges der Produkte angeordnet ist, wobei eine zugehörige Optik so eingestellt ist, daß sie etwa auf die Oberfläche der geförderten Gegenstände fokussiert ist. In diesem Fall liegt kein reflektierendes Element auf der gegenüberliegenden Seite des Transportwe­ ges. Die Messung mit dem Photodetektor basiert in diesem Fall auf unterschiedlichen Pegeln des Photodetektorsignals, je nachdem ob die von dem Sender erzeugte Strahlung von der in der Bildebene der Optik laufenden Oberfläche der transportierten Gegenstände oder von dem Hintergrund re­ flektiert (oder besser: zurückgestreut) wird, der im we­ sentlichen von der Oberfläche der Fördereinrichtung bzw. der dahinterliegenden Umgebung gebildet wird.

Alle drei oben beschriebenen Lösungen haben Vor- und Nach­ teile.

Die beiden ersten Lösungen (Sender und Empfänger sind auf gegenüberliegenden Seiten oder der Sender und der Empfänger sind auf einer Seite mit einem reflektierenden Element auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet) sind sehr gut für eine horizontale Messung geeignet, bei der der Lichtweg der Lichtschranke in einer Ebene parallel oder fast parallel zu der Ebene liegt, auf der sich die Gegenstände fortbewegen.

Wenn jedoch die Produkte zwischen seitlichen Führungen transportiert werden, müssen Öffnungen für den Lichtdurch­ laß vorgesehen werden.

Solange die Gegenstände eine gewisse Höhe aufweisen, ent­ stehen keine besonderen Probleme, weil die Führungen so gestaltet sein können, daß ein horizontaler Streifen zwi­ schen ihrer Unterkante und der Oberfläche der Förderein­ richtung frei bleibt und die Lichtschranke nahe der Unter­ seite der Gegenstände messen kann. Wenn jedoch die Gegen­ stände nicht sehr hoch sind (z. B. bei Schokoladenkeksen), müssen in den seitlichen Führungen Fenster vorgesehen wer­ den. Diese Fenster können einen Stau der Gegenstände mit sehr unangenehmen Folgen verursachen.

In jedem Fall, egal ob Führungen vorhanden sind oder nicht, ist die seitliche oder horizontale Messung bei Gegenstän­ den, die nicht sehr hoch sind, schwierig, weil selbst sehr geringe vertikale Bewegungen die Meßergebnisse beträchtlich stören können.

Der Einsatz der dritten Lösung (eine Sender-Empfänger-Ein­ heit mit optischen Fokussiereinrichtungen) löst die oben beschriebenen Probleme durch vertikale Messung, d. h. die Meßeinheit ist oberhalb der Kette der Gegenstände angeord­ net, die sich mit der Fördereinrichtung fortbewegen.

Diese Lösung leidet jedoch unter der Tatsache, daß die Re­ flexion (oder Rückstreuung) der Lichtstrahlen, auf der das Verfahren basiert, besonders kritisch ist.

Insbesondere und vor allem bei Anwendung bei Lebensmittel­ erzeugnissen variieren die Reflexions- oder Rückstreueigen­ schaften der auf der Fördereinrichtung transportierten Ge­ genstände erheblich, sowohl in Abhängigkeit von der Art der Gegenstände als auch von einem Gegenstand zu dem nächsten.

Was die Schokoladenkekse anbelangt ist es ohne weiteres er­ kennbar, daß die Oberfläche des Schokoladenüberzugs ganz und gar nicht flach und einheitlich ist, sondern für ge­ wöhnlich unvorhersehbare Wellen und Falten aufweist. Wei­ terhin wurde festgestellt, daß auch geringfügige Verände­ rungen in der Art des Überzuges (ein Wechsel von Vollmilch­ schokolade zu Zartbitterschokolade) sehr deutliche Unter­ schiede in der Rückstreucharakteristik der Oberflächen der Erzeugnisse hervorrufen.

Die oben gemachten Ausführungen betreffen im wesentlichen auch die Rückstreuung durch die umgebende Fläche oder durch die Oberfläche der Fördereinrichtung.

In einigen Fällen kann auch eine Rückstreuung durch eine Innenfläche des Maschinengehäuses oder durch einen verse­ hentlich auf den Boden in der Nähe der Maschine gestellten Gegenstand, sogar bei einem gewissen Abstand zu der opti­ schen Einheit, mit der Rückstreuung von der Oberfläche des Erzeugnisses in der Bildebene der Optik verwechselt werden.

Entsprechendes gilt für die Oberfläche der Fördereinrich­ tung. In diesem Fall ist auch zu bedenken, daß viele Le­ bensmittelerzeugnisse von ziemlich dunkler Farbe sind und ziemlich unregelmäßige Oberflächen aufweisen (die deshalb nicht sehr reflektierend sind) während die für die Herstel­ lung von Maschinen und Fördereinrichtungen geltenden gegen­ wärtigen Normen im allgemeinen die Verwendung heller Farben (üblicherweise weiß) oder üblicherweise recht glatter und reflektierender Materialien (z. B. Kunststoffmaterialien für die Lebensmittelindustrie) vorschreiben.

Die Situation wird dadurch weiter kompliziert, daß die Oberfläche der Fördereinrichtung versehentlich durch Schmierspuren des Erzeugnisses (beispielsweise verschmierte Schokolade) verschmutzt werden kann, was die Rückstreucha­ rakteristik der Unterlage weiter verändern kann.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver­ fahren sowie eine Vorrichtung zur Erkennung der Lage von Gegenständen, die auf einer Fördereinrichtung transportiert werden, zu schaffen, die die Schwierigkeiten der oben ge­ nannten bekannten Lösungen vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren und die Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 7 oder 10 gelöst.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zum Transport von Gegenständen,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels und

Fig. 3 bis 5 drei mögliche Betriebszustände der Vorrichtung nach Fig. 1.

Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß die in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendeten Begriffe "optische Strahlung", "Lichtstrahlung", "Licht", "Licht­ schranke" usw. nicht als auf den sichtbaren Bereich der Strahlung eingeschränkt verstanden werden sollen. Vielmehr ist es in der gegenwärtigen (und in mancherlei Hinsicht vorherrschenden) Praxis üblich, Strahlung im infraroten Bereich oder in anderen Bereichen einzusetzen. Die Entwick­ lung sollte deshalb nicht in irgendeiner Weise als auf den sichtbaren Bereich der Strahlung eingeschränkt verstanden werden.

Eine üblicherweise als Endlosförderer bezeichnete Förder­ einrichtung ist in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnet. Es handelt sich um einen Endlosförderer, wie er beispielsweise bei der Verpackungsmaschinenindustrie weitverbreitet ist. Er besteht im wesentlichen aus einem Band aus flexiblem Material (z. B. Polyestergewebe, das einseitig oder beidsei­ tig durchgehend mit PVC oder einem für den Berührung mit Nahrungsmitteln zugelassenen Kunststoff beschichtet ist) in Form einer in sich geschlossenen Schleife, die über Umlenk­ rollen 2 läuft, von denen eine durch (nicht gezeigte) An­ triebsmittel in bekannter Weise in Umdrehungen versetzt wird.

Das Band bildet somit ein oberes Arbeitstrum 3 und ein un­ teres Leertrum 4. Das Arbeitstrum 3 bewegt sich (in der in Fig. 1 dargestellten Situation von links nach rechts) um Gegenstände A wie z. B. Lebensmittelprodukte (Schokoladen­ riegel, Schokoladenkekse usw.) in einem kontinuierlichen oder im wesentlichen kontinuierlichen Strom zu fördern.

Es sei angenommen, daß die betreffenden Gegenstände A im wesentlichen flach oder länglich sind und ihre Endkanten (vorne und hinten bezogen auf die Bewegungsrichtung) nicht strikt vertikal ausgebildet sind, sondern deutlich geneigt oder abgerundet. In der Praxis bedeutet dies, daß die Ge­ genstände A, wenn sie sich aufeinander zu bewegen und da­ durch dichter gepackt werden, Randzonen mit gegenseitiger Berührung bilden, die üblicherweise ungleichmäßig sind so­ wie oben und/oder untenliegende Rillen oder ähnliche Berei­ che bilden, in denen die Gesamtdicke des als durchgehende Einheit angesehenen Stroms von Gegenständen örtlich redu­ ziert ist.

Die oben beschriebenen Zustände sind ebenso wie die ent­ sprechenden Einrichtungen im wesentlichen bekannt und be­ dürfen hier keiner weiteren Erläuterung.

Ebenso ist es bekannt, daß an einer oder an mehreren Stel­ len entlang dem Transportweg festgestellt werden muß, ob die Gegenstände A voneinander beabstandet sind (möglicher­ weise durch eine Messung ihrer Abstände) oder ob sie dicht zusammengepackt sind bzw. einander nahe kommen (das sind Bedingungen, bei denen die Distanz zwischen den Gegenstän­ den gegen ein Minimum strebt).

Bei den bekannten konventionellen Lösungen ist die Förder­ einrichtung, genauer gesagt das Material des Bandes, dessen oberes Trum 3 das Arbeitstrum für die Gegenstände A dar­ stellt, als ein nicht durchscheinendes lichtundurchlässiges (dieser Ausdruck umfaßt wie oben angemerkt auch Strahlung im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich) Objekt angesehen worden. Dies hat bedeutet, daß bisher die Verwendung von Lichtschranken, deren Lichtweg durch den Transportweg der Gegenstände verläuft, in der Tat auf horizontale Messungen beschränkt war, wobei vertikale Messungen ausgeschlossen waren (vertikale Messungen sind bislang auf die Verwendung von Sender-Empfänger-Einheiten mit zugehörigen optischen Fokussiereinrichtungen entsprechend dem dritten in der Be­ schreibungseinleitung erwähnten Fall eingeschränkt).

Ein erster Gesichtspunkt der neuen Anordnung basiert auf dem Umstand, daß die neuesten Generationen von Sendeeinhei­ ten von Lichtschranken Emissionseigenschaften (Leistung und Wellenlänge der emittierten Strahlung) aufweisen, die es gegebenenfalls in Verbindung mit der Empfindlichkeit der zugehörigen Photodetektoren, sogar ermöglichen, eine Licht­ strahlung (üblicherweise im Infrarotbereich) durch das Ma­ terial des Förderbandes hindurch zu erkennen.

Anders ausgedrückt kann die von der Sender-Empfänger-Ein­ heit der Lichtschranke erzeugte Lichtstrahlung das Material des Förderbandes durchdringen, wenngleich sie einer gewis­ sen Abschwächung durch das Band unterliegt.

In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß Sender-Emp­ fänger-Systeme wie das von der deutschen Firma ERWIN SICK hergestellte System WS/WE6 bei einem Sender-Empfänger-Ab­ stand in der Größenordnung einiger zehn Zentimeter (z. B. 10-20 cm) ihre Strahlung auch durch die dicksten im Verpac­ kungsmaschinenbau gegenwärtig gebräuchlichen Bänder senden können, ohne daß das Band die Genauigkeit der Messung nega­ tiv beeinflußt, obwohl das Band eine gewisse Schwächung des optischen Signals hervorruft.

In der Praxis ist die von dem Band verursachte Abschwächung der Strahlung viel geringer als die Abschwächung durch das Material, aus dem die auf der Fördereinrichtung geförderten Gegenstände A bestehen, wenn auf sie die Strahlung der Lichtschranke fällt.

Das heißt praktisch, daß sich für die Empfängereinheit das Band 3 wie ein durchsichtiges Material verhält, auf dem sich im wesentlichen undurchsichtige Gegenstände A fortbe­ wegen.

Die Erkennung dieser Tatsache erlaubt es also (gemäß der in Fig. 1 gezeigten Lösung), die Messung mittels eines unter dem Arbeitstrum des Bandes 3 angeordneten Lichtstrahlungs­ sender (als 5 angedeutet) durchzuführen, während der Photo­ detektor (vorzugsweise ein Paar von Photodetektoren 6, wie weiter unten dargestellt wird) darüber angeordnet ist, oder umgekehrt (Sender 5 darüber und Empfänger 6 darunter).

Mit anderen Worten: Der erste Gesichtspunkt dieser Anord­ nung basiert auf der völlig unerwarteten Tatsache, daß die bisher für die horizontale Messung verwendeten Mittel auch für eine vertikale Messung verwendet werden können.

Auf jeden Fall wird die Genauigkeit der Messung nicht spür­ bar dadurch beeinträchtigt, daß sich das Band in dem Licht­ weg befindet: für den Detektor erscheinen die Gegenstände A als eine Folge von Schatten, die sich vor einem hellen Hin­ tergrund (das heißt auf dem Band, das als ein im wesentli­ chen transparentes Objekt gesehen wird) bewegen. Die Erken­ nung der durch die Bewegung der Gegenstände A erzeugten ab­ wechselnden hellen und dunklen Stellen sowie der Länge (zeitlich) der hellen und dunklen Stellen mit der daraus folgenden Erzeugung von Meßsignalen mit verschiedenen Pe­ geln ermöglicht die Bestimmung der Abstände zwischen den Gegenständen A (nach allgemein bekannten Regeln, die hier nicht wiedergegeben werden müssen) .

Besonders dann, wenn sich infolge einer Änderung der Trans­ portbedingungen die Gegenstände A näherkommen und sie sich an ihren sich gegenüberliegenden Enden berühren, wird die in Richtung auf den Detektor gehende Strahlung für immer länger werdende Zeiträume durch die Gegenstände A aufgefan­ gen. Dies setzt sich fort, bis ein Zustand erreicht ist, bei dem die Gegenstände A dicht zusammengepackt sind und der Lichtweg zum Detektor völlig unterbrochen ist, weil keinerlei Lucken, Spalte oder Zwischenräume zwischen auf­ einanderfolgenden Gegenständen A mehr vorhanden sind, durch die die Strahlung zum Detektor gelangen könnte.

Es wurde jedoch festgestellt, daß dieser Zustand in der Praxis nur näherungsweise erreicht wird.

Dafür gibt es verschiedene Gründe: Erstens sind die Stirnseiten (vorne bzw. hinten bezüglich der Bewegungsrichtung) der aufeinanderfolgenden Gegenstände kaum jemals exakt gerade, z. B. wegen des unregelmäßigen Schokoladenüberzug oder weil einfach die Kanten gerundet sind, wie im Fall von Schokoladenbiskuits;

Zweitens bedeutet eine allmähliche Verringerung der Dicke der Gegenstände A an den vorderen und hinteren Enden spe­ ziell bei Gegenständen A, die einen trapezförmigen vertika­ len Querschnitt wie in Fig. 1 aufweisen (wie z. B. Schoko­ ladenriegel), daß sogar wenn diese Enden dicht zusammenge­ packt sind und von oben gesehen rechtwinklige Form aufwei­ sen, die Lichtschwächung durch das Material der Gegenstände A in der Lichtschranke nicht besonders groß ist, so daß Strahlung einer bestimmten Intensität nach wie vor den De­ tektor erreicht und zwei aufeinanderfolgende und sich tat­ sächlich berührende Gegenstände A voneinander beabstandet zu sein scheinen; dieser Umstand wird sehr deutlich bei Lichtschranken festgestellt, die im infraroten Bereich ar­ beiten, in dem die Strahlung auch einen Körper von bestimm­ ter Dicke zu durchdringen vermag, der für sichtbares Licht undurchlässig ist.

Die oben beschriebenen Phänomene können insbesondere in Kombination sehr kritische Situationen hervorrufen.

Der Umstand, daß aufeinanderfolgende Gegenstände A, die einander berühren, von dem Detektor noch immer als vonein­ ander beabstandet angesehen werden, kann die automatische Steuerung des Fördersystems dazu veranlassen, einzugreifen und zu versuchen, die Gegenstände A dichter zusammenzu­ bringen (beispielsweise dadurch, daß ein nachfolgendes För­ derband verlangsamt wird oder ein vorgeschaltetes Förder­ band beschleunigt wird), wodurch die Gefahr entsteht, daß sich ein zu hoher Druck in Längsrichtung der Gegenstände A aufbaut, der die Gegenstände beschädigen kann oder auch die Kette sich ausbiegen läßt, mit der Folge, daß der Strom nicht mehr kontrollierbar ist.

Eine weitere Eigenschaft der neuen Anordnung liegt darin, daß die oben beschriebene Gefahr zuverlässig dadurch umgan­ gen werden kann, daß die von dem Sender 5 erzeugte Strah­ lung mit zwei nebeneinander angeordneten Empfängerelementen 6 gemessen wird, daß heißt sie sind bei dem in der Zeich­ nung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel hinter­ einander angeordnet.

Insbesondere das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 (die sich auf die vertikale Messung bezieht, bei der die Strahlung der Lichtschranke durch das Material des Bandes 3 hindurch­ tritt) sieht die Verwendung eines Senders 5 (beispielsweise eines SICK WS6 Senders) unter dem Band 3 zusammen mit zwei Photodetektoren 6 (beispielsweise zwei SICK WE6 Empfängern) über dem Band 3 vor.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel (das sich auf horizontale Messung bezieht, bei der die Strahlung nicht durch das Band 3 hindurchtritt) sieht die Verwendung eines Senders 5 auf einer Seite des Bandes 3 und zweier Photode­ tektoren 6 auf der gegenüberliegenden Seite vor.

Wie bereits oben erwähnt können natürlich die Positionen von Sender 5 und Empfängern 6 vertauscht werden (z. B. bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 durch die Anordnung des Senders 5 über dem Band 3 und der Detektoren 6 unter dem Band). Obwohl die Fig. 1 und 2 ausdrücklich die An­ ordnung des Senders 5 auf der einen und der Empfänger 6 auf der anderen Seite der Kette von Gegenständen A zeigen, sind auch (nicht gezeigte) Anordnungen möglich, bei denen Sender und Empfänger auf einer Seite der Kette von Gegenständen A liegen, wobei entweder ein Schirm zur Reflexion der vom Sender zu den Empfängern ausgesandten Strahlung oder eine Fokussiervorrichtung vorgesehen ist, deren Bild- bzw. Ge­ genstandsebene etwa mit der Oberfläche der geförderten Ge­ genstände A zusammenfällt.

Schließlich können die beiden Detektoreinheiten 6 in einem Gerät eingebaut sein, obwohl sie funktional völlig eigen­ ständig sind.

Als Abmessungen können (immer noch bezüglich der Komponen­ ten SICK WS/WE 6) Abstände der Größenordnung 10 cm zwischen dem Sender 5 und den Empfängern 6 vorgesehen werden. In diesem Fall sind die lichtempfindlichen Bereiche der Detek­ toren 6 etwa 20 mm voneinander entfernt, wenn die Detekto­ ren selbst Seite an Seite angeordnet sind, also auf gegen­ überliegenden Seiten der Hauptachse (oder Symmetrieachse des Strahlungsdiagramms) der von Sender 5 ausgehenden Strahlung mit etwa 10 mm Abstand von der Achse.

Genauer gesagt ist es bekannt, daß das Strahlungsdiagramm üblicherweise eine etwa "keulenähnliche" Form aufweist und durch Blenden geändert werden kann, die als Zubehör zu den Komponenten der Lichtschranken geliefert werden.

Dieses trifft sowohl für die (in der Zeichnung dargestell­ te) Anordnung zu, bei der die Strahlungsrichtung näherungs­ weise rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Gegenstände A (in beiden Richtungen) liegt, als auch für eine Anordnung, in der die Strahlungsrichtung gegenüber der Transportrich­ tung der Gegenstände A geneigt oder schräg gewählt ist (aus verschiedenen Gründen, die dem Fachmann bekannt sind).

Die Verwendung zweier Photodetektorelemente 6 ermöglicht den Einsatz einer Logik zur Bestimmung des Abstandes der Gegenstände dergestalt, daß zwei Gegenstände A dann und nur dann als voneinander getrennt liegend oder beabstandet an­ gesehen werden, wenn beide Photodetektoren 6 gleichzeitig von der von dem Sender 5 erzeugten Strahlung getroffen wer­ den.

Die verschiedenen auftretenden Betriebszustände sind des­ halb im wesentlichen die in den Fig. 3 bis 5 schematisch dargestellten.

Wenn zwei benachbarte Gegenstände A wirklich voneinander beabstandet sind, dann erreicht die von dem Sender 5 er­ zeugte Strahlung beide Detektoren 6 gleichzeitig (wenn nö­ tig durchdringt sie dabei das Band 3) (Fig. 3).

Wenn die benachbarten Gegenstände A dichter zusammenkommen und der sie trennende Bereich oder die Lücke zwischen ihnen enger wird (Fig. 4), dann wird die Möglichkeit, daß beide Empfänger 6 von der von dem Sender 5 erzeugten Strahlung gleichzeitig erreicht werden, nach und nach reduziert (wo­ bei hier davon ausgegangen wird, daß das Strahlungsdiagramm des Senders 5 im wesentlichen symmetrisch um die Hauptachse herum liegt, zu der die Photodetektoren 6 spiegelbildlich liegen).

Wenn insbesondere berücksichtigt wird, daß die beiden De­ tektoren 6 bezogen auf eine Bewegungsrichtung der Gegen­ stände A gegeneinander versetzt sind (d. h. in einem Abstand voneinander angebracht sind), dann ist es praktisch sicher, daß, obwohl bei aufeinanderfolgenden zusammenliegenden Ge­ genständen A die Strahlung des Senders 5 durch Spalte zwi­ schen den Gegenständen A oder sogar unter geringfügiger Abschwächung durch die dünnsten Teile der Gegenstände hin­ durchscheinen kann, die Strahlung aber sicher höchstens einen, nicht beide Detektoren gleichzeitig zu erreichen vermag.

Es kann zuverlässig zwischen einer Situation, in der die Gegenstände A (noch) voneinander beabstandet sind und einer Situation, in der sie praktisch miteinander in Berührung gebracht sind, anhand der von den Detektoren 6 abgegebenen Signale mit Hilfe einer elementaren logischen Verknüpfung unterschieden werden, die leicht von einem Prozessor 7 (nach allgemein bekannten Regeln) ausgeführt werden kann, dem die Ausgangssignale der Photodetektoren 6 zugeführt werden.

Diese logische Verknüpfung kann entweder die logische UND- Verknüpfung oder die logische ODER-Verknüpfung sein, je nachdem ob die ausgewerteten Signale die Anwesenheit oder die Abwesenheit von Gegenständen anzeigen; in der Tat läßt sich der Schluß ziehen, daß die Gegenstände getrennt von­ einander liegen, wenn beide Photodetektoren 6 gleichzeitig von der von dem Sender 5 erzeugten Strahlung beleuchtet werden (logisches UND), bzw. in umgekehrter Weise läßt sich schließen, daß die Gegenstände A miteinander in Berührung stehen, wenn der eine oder der andere oder beide Photode­ tektoren 6 dauernd durch den Strom der Gegenstände A abge­ schattet werden (logisches ODER). Selbstverständlich sind andere Arten der Signalverarbeitung ebenfalls möglich (so­ weit sie dem Fachmann geläufig sind).

Die Lichtschranke kann durch das Einstellen der Ansprech­ schwellen der Detektoren 6 (die üblicherweise hierzu vor­ bereitet sind: beispielsweise hat der von SICK produzierte Detektor WE 6 zwei externe Einsteller, die als Grob- bzw. Feineinstellung arbeiten) genau kalibriert werden, so daß zum Beispiel die Meßvorrichtung dann zwei Gegenstände als zusammenliegend erachtet, wenn sie weniger als einen Mini­ malabstand voneinander aufweisen (z. B. 2 mm).

Zu diesem Zweck ist bei der Anordnung nach Fig. 1 möglich, als Einstellehre eine aus Metall (oder einem anderen die Strahlung der Lichtschranke absorbierenden Material) be­ stehende Platte mit einem Schlitz, dessen Weite gleich dem Minimalabstand ist (z. B. 2 mm), zu verwenden. Die fragliche Lehre kann durch die Lichtschranke 5, 6 in der Bewegungs­ richtung der Gegenstände A bewegt werden und die Empfind­ lichkeitsschwellen der beiden Detektoren 6 wird so einge­ stellt, daß sie nicht nahe der Auslöseschwelle sind, bei der das auslösende Signal (Strahlung empfangen) erzeugt wird. Sind die Detektoren 6 in dieser Weise eingestellt, so werden sie nur dann gleichzeitig ein Signal abgeben, wenn die Abstände der Gegenstände A gerade eben größer sind, als der durch den Schlitz definierte Schwellenwert. Diese Ein­ stellung kann auch leicht von nicht besonders ausgebildetem Bedienungspersonal durchgeführt werden, weil die fraglichen Photodetektoren üblicherweise mit Leuchtanzeigen (normaler­ weise drei verschiedenfarbige LEDs, z. B. rot, gelb und grün) an ihren Gehäusen ausgestattet sind, die sowohl die Extremwerte, in denen der Detektor ein Signal empfängt oder abgeschattet ist (grüne bzw. rote Anzeige), als auch einen Zwischenzustand unverkennbar anzeigt, in dem sich der De­ tektor nahe einer Schaltschwelle befindet (gelbe Anzeige).

Die oben beschriebene Montageanordnung mit zwei Detektoren 6 kann natürlich sowohl für eine (horizontale oder vertika­ le) Messung an dem Arbeitstrum 3 des Förderbandes als auch in einem Übergangsbereich zwischen aufeinanderfolgenden Forderbändern eingesetzt werden.

Besonders bei der letzten dargestellten Anwendung (daß heißt, wenn die Messung vertikal durchgeführt wird und der abschwächende Effekt des Bandes 3 gering ist) wurde festge­ stellt, daß es vorteilhaft sein kann, Abblendelemente (z. B. belichtete und bis zu einer bestimmten Graustufe entwickel­ te fotografische Filme) vor der lichtempfindlichen Fläche der obengenannten Photodetektoren 6 anzubringen, um die Intensität der einfallenden Strahlung geringfügig zu redu­ zieren.

Es wurde festgestellt, daß diese Maßnahme die Messung zu­ verlässiger macht.

Ohne hier auf eine spezielle Theorie festgelegt zu sein, wird in diesem Zusammenhang angenommen, daß die Verwendung solcher Maskierungs- oder Abblendmittel den Photodetektor in einen Arbeitsbereich bringen, in dem eine größere Varia­ tion des in dem Photodetektor erzeugten photoelektrischen Signals bei einer vorgegebenen relativen Veränderung der Intensität der von außen einfallenden Strahlung stattfindet (und das photoelektrische Signal deshalb eine höhere Dyna­ mik aufweist), als wenn die einfallende Strahlung die pho­ tosensitive Oberfläche direkt ohne dazwischenliegende Ab­ blendmittel trifft.

Claims (20)

1. Verfahren zum Erkennen der Lage von Gegenständen, die sich auf einer endlosen Fördereinrichtung bewegen, mit Hilfe von Strahlung, die von den Gegenständen selektiv un­ terbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Fördereinrichtung hindurchtretende Strahlung ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung in näherungsweise senkrechter Richtung zu der Fördereinrichtung ausgesandt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung Lichtstrahlung, vorzugs­ weise im infraroten Bereich, ist.

4. Verfahren zur Bestimmung der relativen Lage von auf einer Fördereinrichtung transportierten Gegenständen, mit Hilfe von Strahlung, die von den Gegenständen selektiv un­ terbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine von den Gegenständen hervorgerufene Strahlungsunterbrechung an zwei benachbarten, in der Bewegungsrichtung der Gegenstände von­ einander getrennten Punkten erfaßt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung auf der einen Seite der Fördereinrichtung erzeugt wird, daß die Strahlung auf der anderen Seite der Fördereinrichtung erfaßt wird, und daß die Strahlung durch den Förderweg der Gegenstände gerichtet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände in der fortschreitenden Kette als voneinander beabstandet angesehen werden, wenn die Strahlung an den beiden Punkten nachgewiesen wird, ohne durch die Gegenstände unterbrochen zu sein.

7. Vorrichtung zum Erkennen der Lage von sich auf ei­ ner endlosen Fördereinrichtung (3) bewegenden Gegenständen (A), mit einer Sendereinrichtung (5) zur Erzeugung einer Strahlung, die von den Gegenständen (A) selektiv unter­ brechbar ist, und einer Empfängereinrichtung (6) zur Erken­ nung der Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder­ einrichtung (3) zwischen der Sendereinrichtung (5) zum Er­ zeugen der Strahlung und der Empfängereinrichtung (6) zum Erkennen der Strahlung angeordnet ist, und daß die Förder­ einrichtung (3) für die Strahlung durchlässig ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sendereinrichtung (5) und die Empfängerein­ richtung (6) mit optischer Strahlung arbeiten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sendereinrichtung (5) und die Empfängerein­ richtung (6) mit infraroter Strahlung arbeiten.

10. Vorrichtung zum Erkennen der Lage von sich auf einer Fördereinrichtung (3) bewegenden Gegenständen (A) , mit einer Sendereinrichtung (5) zur Erzeugung einer Strah­ lung, die von den Gegenständen (A) selektiv unterbrechbar ist, und einer Empfängereinrichtung (6) zur Erkennung jed­ weder Unterbrechung der Strahlung durch die Gegenstände (A), dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängereinrichtung (6) wenigstens zwei Empfangseinheiten (6) aufweist, die in der Bewegungsrichtung der Gegenstände (A) nebeneinander an­ geordnet sind, derart, daß die von der Sendereinrichtung (5) erzeugte Strahlung die Empfangseinheiten (6) nur dann gleichzeitig erreicht, wenn jeweils zwei aufeinanderfolgen­ de Gegenstände (A) einen bestimmten Abstand aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (3) zwi­ schen der Sendereinrichtung (5) zum Erzeugen der Strahlung und der Empfängereinrichtung (6) zum Erkennen der Strahlung angeordnet ist, und daß die Fördereinrichtung (3) für die Strahlung durchlässig ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sendereinrichtung (5) zum Erzeugen der Strah­ lung und die Empfängereinrichtung (6) zum Erkennen der Strahlung auf derselben Seite der Fördereinrichtung (3) angeordnet sind und daß auf der gegenüberliegenden Seite der Fördereinrichtung (3) Mittel zum Zurückwerfen der von der Sendereinrichtung (5) erzeugten Strahlung zu der Empfä­ ngereinrichtung (6) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das Mittel zum Zurückwerfen der von der Senderein­ richtung (5) erzeugten Strahlung auf die Empfängereinrich­ tung (6) durch die Gegenstände (A) selbst gebildet sind sowie daß die Sendereinrichtung (5) und die Empfängerein­ richtung (6) zugehörige optische Vorrichtungen aufweisen, die im wesentlichen auf die Oberflächen der Gegenstände (A) fokussiert sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Empfangseinheiten (6) einen Abstand von unge­ fähr 20 mm voneinander aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Empfangseinheiten (6) symmetrisch zu der Hauptachse der von der Senderein­ richtung (5) ausgesandten Strahlung liegen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsweg von der Sen­ dereinrichtung (5) zu der Empfängereinrichtung (6) zwischen 10 cm und 20 cm beträgt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß den Empfangseinheiten (6) Mittel zur logischen Verarbeitung (7) zugeordnet sind, die auf von den Empfangs­ einheiten (6) abgegebene Meßsignale ansprechen und die nur dann ein den ausreichenden Abstand der Gegenstände (A) an­ zeigendes Ausgangssignal abgeben, wenn beide Empfangsein­ heiten (6) gleichzeitig Signale abgeben, die den freien Durchgang der Strahlung durch den Förderweg der Gegenstände (A) ohne Unterbrechung durch die Gegenstände (A) anzeigen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Empfangseinheiten (6) in einem Gerät enthalten sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Empfängereinrichtung (6) zu­ gehörige Abblendmittel aufweist, die die Intensität der auf die empfindlichen Elemente der Empfängereinrichtung (6) auftreffenden Strahlung reduzieren.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abblendmittel aus einem Film bestehen, der eine jeweils vorbestimmte Graustufe aufweist.