-
Lichtelektrische Einrichtung zum Feststellen von Löchern in lichtdurchlässigen
Werkstoffbahnen, z. B. aus weißem lichtdurchlässigen Papier Man hat schon lichtelektrische
Prüfeinrichtungen zur Feststellung von Löchern in Werkstoffbahnen, z. B. in Papierbändern,
vorgeschlacren, bei denen ein optisches System das Licht auf die zu untersuchende
Stelle wirft und bei denen hinter der Werkstoffbahn eine Photozelle angeordnet war.
Diese Anordnungen versagen bei diffus lichtdurchlässigen Stoffen, wie z.B. dünnem
Seidenpapier, schon bei ziemlich großen Löchern.
-
Das kommt daher, weil der diffus durch das Papier dringende Lichtstrom
den durch das Loch dringenden regulären Lichtstrom infolge der größenordnungsmäßig
wesentlich größeren ausgeleuchteten Fläche übertrifft, deren Ausdehnung in der Abtastrichtung
durch die Abtastgeschwindigkeit und die An sprechzeit des nachgeschalteten Auslöserelais
und in der Richtung senkrecht zum Vorschub voii der Breite der auf ejinnal zu unter
suchenden Werkstoffbahn abhängig ist. Der durch die festzustellenden Löcher fallende
Lichtstrom hält sich in der Größenordnung der Schwankungen des diffus durchfallenden
Lichtes, die durch die unvermeidbaren Ungleichmäßigkeiten der Lichtdurchlässigkeit
des
Papiers verursacht werden; daher ist die Feststellung ohne besondere Maßnahmen auf
ziemlich große Löcher beschränkt.
-
Fs ist bekannt. bei lichtelektrisch hinsichtlich ihrer seitlichen
Lage gesteuerten Stoftbahnen, die große Durchbrechungen besitzen oder sehr lichtdurchlässig
sind den Abtastprüfstrahl gegen die Stoffbahn geneigt auf diese fallen zu lassen,
um entweder eine gesteigerte abdeckende Wirkung oder eine Ausschaltung des spiegelnd
reflektierten Lichtes zu bewirken und dadurch eine hinreichend sichere Steuerung
durch die Verschiebung der Stoftbahuenkanten im Bereich der Abtaststrahlenbündel
zu erreichen. Die bei dieser Anordnung verwendeten optischen Mittel sind aber keineswegs
geeignet, für die Feststellung von feinen Löchern in stark lichtdurchlässigen Werkstoffbahnen,
+sie weißem Papier, eine bevorzugte Wirkung des von den Löchern durchgelassenen
Lichtstromes gegenüber dem von dem weißen Papier um Größenordnungen größeren diffus
durchgelassenen Lichtstrome zu bewirken.
-
Durch die erfindungsgemäße lichtelektrische Einrichtung zum Feststellen
von Löchern in lichtdurchlässigen Werkstoffbahnen, z. B. aus weißem lichtdurchlässigen
Papier, werden diese Nachteile vermieden, und nvar im wesentlichen dadurch, daß
erliiidungsgemäß durch ein hinter der Lichtquelle angeordnetes optisches Abbildungssystem
durch in der zu prüfenden Werkstoffbahn bei deren Vorbeiführen an dem Abbildungssystem
auftretende Löcher hindurch ein Abbild der Lichtquelle oder einer ausgeleuchteten
Formblende auf einer dieser nach Form und Größe entsprechenden. vor der Photozelle
angeordneten Blendenöffnung in einem Schirm erzeugt wird. Für ein günstiges Siebverhältnis,
d. h. eine weitgehende Verminderung des Streulichtanteiles gegenüber dem Wirklichtanteil
kommt es daraut an. daß die Fläche der Blendenöffnung erfindungsgemäß kleiner als
die -der verwendeten Photozelle ist. Das optische System ist erfindungsgemäß unmittelbar
an der Stelle des Durchlaufes der zu prüfenden Werkstoffbahn angeordnet. Bei Verwendung
eines mehrteiligen optischen Systems kann dieses erfindungsgemäß aus zwei eng benachbarten
Teilen bestehen, zwischen denen die zu prüfende Werkstoffbahn hindurchgeführt wird.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Blendenschirm
ein photographisch auf einem lichtdurchlässigen Träger gewonnenes L)iapositiv tier
Lichtquelle oclt r tier abzubildenden Ill ende sein.
-
Die Wirkung der Trennung des diffus durchgelassenen Lichtstromanteiles
gegenüber dem Anteil des Abbildungslichtstromes kann noch dadurch wesentlich verbessert
werden, daß die Werkstoffbahn erfindungsgemäß vor einem z. B. stark konvex gelærümmten
Spiegelkörper vorbeigezogen wird.
-
Die Ausleuchtung der zu prüfenden Werkstoffbahn kann auch mit polarisiertem
Licht erfolgen, da dann nach dem Durchdringen von Löchern im Werkstoff ein Analysator
mit der gleichen Durchlaßebene wie der Polarisator den größten Teil des Streulichtes
nicht mehr zur Photozelle gelangen läßt, während das durch die Löcher gelangende
polarisierte Licht ohne weiteres den Analysator durchdringend die Photozelle erreichen
kann. Zu diesem Zweck wird erflndungsgemäß ein zwischen Lichtquelle und Abbildungssystem
angeordneter Polarisator durch die Löcher der Werkstoffbahn hindurch auf einen hinsichtlich
seiner Polarisationsebene zu dem Polarisator parallel angeordneten Analysator vor
der Photozelle abgebildet. Nach dem weiteren und letzten Merkmal der Erfindung sind
zur Prüfung von Werkstoffbahnen großer Breite die die Abbildungen auf den Blendenöffnungen
bewirkenden Linsen quer zur Bewegungsrichtung der zu prüfenden Stoftbahn seitlich
schräg abgeschnitten und aneinanderstoßend angeordnet.
-
In den Fig. I bis 7 ist der Gegenstand der Erfindung an Ausführungsbeispielen
dargestellt.
-
In der Fig. 1 ist I die Lichtquelle bztv. der Glühfaden, der vermittels
zweier Sondensorlinsen 3 auf den Blendenöffnungen 5 der Blende 4 vor der Photozelle
6 abgebildet wird.
-
Die Blendenöffnungen haben zweckmäßig möglichst genau die Form der
hellen Teile der abzubildenden Lichtquelle. In unmittelbarer Nähe der Linsenanordnung
läuft quer durch den Lichtstrom das zu prüfende Werkstoffband 7. Außerdem ist im
Wege des Lichtstromes in ulmaittelbarer Nähe des optischen Systems, vorzugsweise
zwischen den bei den Kondensorlinsen 3, eine Blende S vorgesehen. Die Öffnung dieser
Blende quer zur Bewegungsrichtung des Werkstoffbandes 7 erstreckt sich möglichst
über dessen volle Breite. Die Öffnung hat in der Bewegungsrichtung eine Breite,
die der Länge des in der Ansprechzeit des nicht weiter dargestellten Sortierrelais
transportierten Werkstoffbandes entspricht.
-
Die Wirkungsweise tier Anordnung ist folende: Das von der Papierbahn
o. dgl. gestreut durchgelassene Licht wird zum größten Teil durch die Blende t abgefangen.
Der geringe durch die Blendenöffnung fallende Teil genügt nicht, die Photozelle
zur Auslösung zu veranlassen. Sobald aber ein für die Feststeilting noch hinreichend
großes I.ocii auftritt,
werden durch dieses Loch hindurch die Glühfäden
2 der Lichtquelle 1 auf den in der Ebene der Blende 4 befindlichen Öffnungen abgebildet.
Dieser Abbildungslichtstrom fällt also ungeschwächt und unbeschnitten durch die
Blendenöffnung 5 auf die Phetozelle 6 und bewirkt die Auslösung.
-
Die direkte Abbildung der Leuchtfäden der Lichtquelle auf den entsprechend
geschalteten Blendenöffnungen ergibt lichtelektrisch die beste Lösung, ergibt aller
einen präzisen Aufbau der Lampe und genau erfolgende Justierung voraus.
-
In der Fig. 2 ist daher eine Abänderung gegenüber der Fig. 1 in der
Weise vorgesehen, daß nicht die Form der Lichtquelle 1,', sondern die der Blendenöffnung
1 ia einer unmittelbar vor der Lichtquelle oder einem Kondensor 9a . angeordneten
Blende 10a auf der gleichartig ausgebildeten Blendenöffnung 5a der Blende 4a abgebildet
wird. Die Photozelle 6a wird in dem Stahlengang hinter der Blende 4a in einer solchen
Entfernung gegebenenfalls unter Verwendung einer Linse angeordnet, daß sie das mögliche
Abbildungslichtbündel ganz auffängt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist im übrigen
dieselbe mie die der Anordnung gemäß Fig. 1.
-
Die Anordnung nach Fig. 2 ist zum Abtasten großer Papierbreiten geeignet.
Dazu wird die abbildende Optik aus quer zur Fortbewegungsrichtung des Papierbandes
7' mit ihren schräg abgeschnittenen Ecken aneinandergesetzten Linsen 3a, 3b, 3c
gebildet, denen jeweils Photozellen 6a, 6b, 6c zugeordnet sind.
-
Die Ausleuchtung der Eintrittsblenden 10a, 10b, 10c erfolgt mittels
Lichtquellen 1a, 1b, 1c und Kondensoren 9a, 9b, 9. Durch die schräg geschnittenen
und dicht aneinandergesetzten Linsen wird erreicht, daß die Stoßkante der Linsen
ein an dieser vorbeigehendes Loch nur während eines zulässig kurzen Bruchteiles
der Abtastzeit verdecken kann. Genügt der auf die Zelle gelangende Lichtstrom nicht,
so müssen weitere optische Ausleuclltsysteme mit entsprechenden Löchern in den Blenden
vorgesehen werden. In Fig. 3 ist eine entsprechende Linsenkombination in vergrößertem
Maßstab dargestellt.
-
Die Anordnung gemäß Abb. 4 zeigt, wie man vorgehen mu ß. wenn die
mittels einer Lichtquelle erreichbare Helligkeit des Lichtstromes durch ein zu prüfendes
Loch nicht ausreicht. Es muß dann in den Blenden 10a' und 4"' eine größere Anzahl
gleichartiger Löcher 11a', 11a" bzw. 5a', 5" vorgesehen werden, denen jeweils eine
besondere Lichtquelle 1a', 1a" gegebenenfalls mit Kondensoren 9a', 9a" zugeordnet
sind und die mittels des Abbildungssystems 3a' je wieder aufeinander abgebildet
sind. Das durch die l>eiden Blendenöffnungen fallende Licht wird durch den klotzartig
ausgebildeten Lichtleiter 12 der Photozelle 6a' zugeführt.
-
In der Fig. 5 ist die Förderbahn hinter dem zu untersuchenden Werkstoffband
7" als ebener Spiegel 13 ausgebildet.
-
In Fig. 6 ist das Werkstoffband 7"' über eine an der Oberfläche spiegelnde
Rolle 13a geführt. In beiden Fällen gelangt durch die auftretenden Löcher der übenviegende
Teil des spiegelnd reflektierenden, die Abbildung be,virkenden Lichtes auf die Photozelle.
Dahingegen wird das auf den vollen Werkstoff auftreffende Licht größtenteils in
dem Raum verstreut.
-
Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 sind die Eintritts- und Austrittsblenden,
wie sie bei der Anordnung nach Fig. 2 vorhanden sind, je durch einen Polarisator
14 und einen Analysator I5 ersetzt, die hinsichtlich ihrer Polarisationsebene parallel
gestellt sind. Sie können auch mit nicht weiter dargestellten Blenden zusammen angeordnet
sein. Im übrigen ist die Arbeitsweise die entsprechende wie bei den Anordnungen
nach Fig. I und 2. Die Lichtquelle 1a"' leuchtet den Polarisator 14 aus, der mittels
der an der Werkstoffbahn angeordneten Linse 3a" auf dem Analysator I5 durch auftretende
Löcher hindurch abgebildet wird. Solange das Papierband 74 keine Löcher zeigt, wird
das diffus durchfallende Licht depolarisiert, so daß außerordentlich wenig Licht
den Analysator durchdringt. Bei auftretenden Löchern gelangt das polarisierte Abbildungslicht
durch den Analysator zur Photozelle 6a"'.