FI59488B - Radavkaenningsanordning foer materialbanor foer detektering av felstaellen - Google Patents

Description

Iv&rcl M (11) I^U U LUTUSJ U LKAISU rQAQft

JffiS® J 1 ' UTLÄGGNINCSSKRIFT 07HÖ0 (¢) Patentti myönnetty 10 08 1931 &S&P) Patent meddelat -— $,> SUOMI —FINLAND (21) P»t*n«lh«lurmj*— pat*ntaro&knln| 703193 . (22) Haktmtoptlv· —AMöknlnpdag Οθ.ΙΙ.76 (23) Alkupllvi — GlMghttidag 0 8.11.76 (41) Tullut JulkliuksI — Bltvit off«ntl(| 13.05.77

Patentti· J· rekisterihallitus

Pttsnt· och register*ty valaan Amokan utiagd och utUkriftoo pubikcns 30.0U. 8l (32)(33)(31) «tuolkuu* —Bugtrd prlorltM 12.11.75

Saksan Liittotasavalta-Forbundsrepubliken pysklandiEE) P 255083A.9 Toteennäytetty-Styrkt (71) Erwin Sick Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optik-Elektronik,

An der Allee 7-9» 7808 Waldkirch, Saksan Liittotasavalta-Förbunds-republiken Tyskland(DE) (72) Erwin Sick, Icking, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tysk-land(DE) (7*0 Ruska & Co (5I1) Riviosituslaite ainesratoja varten virhekohtien havaitsemiseksi -

Radavkänningsanordning för materialbanor för detektering av felställen

Tdmöt keksinnön kohteena on riviosituslaite ainesratoja varten virhekohtien havaitsemiseksi, jossa laitteessa laservalolöhde aiheuttaa pääasiassa yhdensuuntaisten säteiden kimpun aikaansaavan objektiivin, valonpoikkeutuslaitteen ja sylinterilinssin välityksellä yhdensuuntaisesti pintaansa nähden liikkuvalle ainesradalle valotäplän, joka jaksottain osittaa radan kohtisuorasta sen liikkumissuuntaan nähden ja yhdensuuntaisesti sen pintaan nähden, ja jossa laitteessa on yhdensuuntaisesti ainesrataan nähden ositusuunnassa valonjohtosauva, jonka päätyyn on sovitettu ainakin yksi valonvastaanotin.

Tällaiset laitteet toimivat joko ainesradasta heijastuneella tai sen läpikulkevalla valolla. Tällöin suosittua on sovittaa valonvastaanotimlaite tulevon valon heijostuskulmaan mahdollisimman suuren valonsoaliin saavuttamiseksi.

Tunnetuissa riviosituslaitteissa on kuitenkin se epäkohta, että varsinkin levyn pinnoissa radan pituussuunnassa, ts. kuljetussuunnassa esiintyvät naarmut voidaan havaita ainoastaan vaikeasti ja yleensä valonvastaonottimeen tulevan valon osa on hyvin pieni, koska häviöt hajaantumisessa ja kokonaisheijastuksessa valonjohtosauvassa ovat verraten suuret.

Tästä syystä on jo ehdotettu (saks.pat.hak. P 25 08 366.3) sovittaa volon-johtosauvan vaipansivulle porras- ja rasteripeililaite, jonka muodostaa useat toisiinsa ja sauvan akseliin nähden määrättyyn kulmaan kallistetut tasopeilit.

2 59488 Tällöin tasopeilien kulma optiseen akseliin nähden on sellainen, että pääasiallisesti kohtisuorasta sauvan akseliin nähden sisältä tasopeileihin tuleva valo heijastuu sellaisessa kulmassa vastakkaiseen sauvan sivuun, että valonsäde kokonaisheijastuu sauvan sisäpuolella ja niin kauan, että se tulee sauvan toiselle päätysivulle, josta se sitten tulee valonvastaanottimeen tai sauvaan takaisin heijastavaan tasopeiliin.

Kuitenkin ehdotetussa laitteessa voi esiintyä, että kerran porraspeililaittees-ta heijastunut valo tulee kokonaisheijastuksen jälkeen vastakkaiselta sauvan sivulta uudelleen porraspeililaitteeseen, mikä aiheuttaa valonhäviöitä eikä ole myöskään toivottavaa homogeenisuussyistä.

Niinpä tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada alussa mainittua laatua oleva riviosituslaite, jossa valonvastaanottimessa aikaansaadaan suuri valon-saalis ja samalla kuitenkin vältetään valonhäviöiden tai epähomogeenisuuksien aiheuttamat epäkohdat.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan siten, että valonjohtosauvo valon tuloon nähden vastakkaisella voippasivullaan kannattaa porraspeililoitetto, ja jotta vältettäisiin valon toistuva osuminen porraspeiliin, valon johto-sauvalla on kaareva poikkipinta ja/toi sen eteen on sovitettu sylinterilinssi, ja että löhtösäteen radalle valonlähteen (li) ja objektiivin väliin on sovitettu valoa hajottava sylinterilinssirasteri, jonka linssien akselit kulkevat , ositussuunnassa.

Tämän sovellutuksen ansiosta teräväksi kimputettu laserisäde saatetaan viuhkamaiseksi kohtisuorasti poikkeutusliikesuuntaan nähden siten, että objektiivi ja sopivimmin peilirummuksi muodostettu valonpoikkeutuslaite valuistaan kohtisuorasti poikkeutussuuntaan nähden täydellisesti ja homogeenisesti. Tästä on seurauksena, että myöskin sopivimmin heijastuskulmassa ainesradasta takaisin heijastunut valo valaisee vastaanotinlaitteen sylinterilinssin täydellisesti ja homogeenisesti. Sylinterilinssistä valonjohtosauvaan tuleva valo lankeaa siten erilaisissa kulmissa valonjohtosauvan tangenttiin nähden porraspeililaitteeseen, niin että sopivimmin pyöreän valonjohtosauvan sisällä kokonaishei jastunut valo ei tule missään olosuhteissa uudelleen porraspeililaitteeseen. Näin ollen ei esiinny mitään valon porraspeililaitteeseen moninkertaisesti tulon aiheuttamia epähomogeenisuuksia ja aikaansaadaan parempi valon-saalis.

Ensimmäisen edullisen sovellutusmuodon mukaan sylinterilinssirasteri sijaitsee objektiivin polttopisteessä. Tässä sovellutusmuodossa ainesradalla esiintyy pistemäinen terävä valopilkku.

Kuitenkin on edullista, että sylinterilinssirasteri sijaitsee vähän objektiivin 3 59488 polttopisteen edessä tai takana, jolloin etäisyys polttopisteestä on tarkoituksenmukaisesti 5-20%, sopivimmin 10% objektiivin polttovälistä. Tässä sovellutusmuodossa ainesradalla esiintyy kapea valoviiva, joka ulottuu aines-radan liikesuuntaan. Tämä on erittäin edullista havaittaessa radan liikesuunnassa levyn pinnoissa kulkevia naarmuja, koska tällöin kapea valoviiva ulottuu samaan suuntaan kuin muuten hyvin vaikeasti havaittavat naarmut. Kyseessä oleva sovellutusmuoto soveltuu siis varsinkin levyn pinnoissa olevien pitkittäi· naarmujen havaitsemiseen.

Sopivimmin sylinterilinssirasteri on siirrettävissä optisen akselin suunnassa, jolloin valoviivan optimaalinen pituus ainesradalla on säädettävissä.

Hyvä homogeenisuus yhdessä suuren valonsaaliin kanssa saavutetaan, kun sylinteri rasteriin tulevan valonsäteen poikkileikkaus ulottuu sylinterilinssi-rasterin ainakin viidelle vierekkäiselle negatiiviselle linssille.

Valon moninkertaisesti porraspeililaitteeseen tulon vielä paremmin välttämiseksi valonjohtosauva on tarkoituksenmukaisesti pyöreä. Valonjohtosauvan läpimitan täytyy olla ainakin viisi-kymmenen ja sopivimmin kaksikymmentä kertaa niin suuri kuin porraspeililaitteen leveys.

Eräs edullinen sovellutusmuoto on tunnettu siitä, että valonsäde kulkee säteiden laajennuslaitteen läpi, ennen kuin se kohtaa objektiivin. Laajennus-laitteella on se vaikutus, että laserisäde saatetaan viuhkamaiseksi molempiin suuntiin.

Porraspeililaitteella on lisäksi se epäkohta, että osituksessa vastaanotto-merkissä esiintyy yksityisten tasopeilien Yälimatkasso vastaava perustaajuus. Tätä vaikutusta voidaan ainakin oleellisesti pienentää siten, että ainesra-dan ja valonvastaanotinlaitteen väliin on sovitettu valoa hajottava sylinterilinssirasteri, jossa on kohtisuorasti valonjohtosauvan akseliin nähden kulkeva negatiivinen sylinterilinssi. Tällöin sovellutus on tarkoituksenmukaisesti sellainen, että tällä tavalla myöskin sauvan akselin suunnassa viuhkamaiseksi saatettu sädekimppu saavuttaa samanaikaisesti porraspeililaitteen usean tasopeilin.

Koska valonjohtosauvan päätysivulla esiintyy osituksessa voimakkaasti muuttuva volokuvio ja tavallisten valonvastaanotinten, kuten monilinssilaitteiden pinnoilla on hyvin erilaiset herkkyydet, lähtömerkin edelleen homogenoimiseksi on järjestetty siten, että valonjohtosauvan ainakin toiseen päätysivuun on sovitettu Ulbrichtin pallon valonsisääntuloaukko ja valonulostuloaukkoon 59488 on sovitettu volonvostoanotin. Ulbrichtin pallolla tarkoitetaan valoa läpäisemätöntä onttoa palloa, jonka sisäpinta on päällystetty sopivimmin valkoisella valoa hajottavalla aineella ja jossa on sopivimmin 90° toisistaan olevissa kohdissa valonsisääntulo— ja valonulosmenoaukko. Tällöin suora valon rata valonsisääntulosta valonulosmenoon täytyy olla katkaistu himmentimellä, niin että kaikki valo, joka esiintyy ulosmenossa, pääsee vasta pallon sisäpinnalla tapahtuneiden moninkertaisten valon hajaantumisten jälkeen ulos-menoon.

Tarkoituksenmukaisesti myöskin valonjohtosauvan toiseen päähän voi olla sovitettu Ulbrichtin pallo tai heijastava kerros, jolloin viimeksi mainittu pitää huolen siitä, että sauvaan tuleva valo heijastuu takaisin toiseen päätysivuun.

Keksintöä selitetään seuraavassa esimerkkinä viitaten piirustuksiin, joissa kuv. la, Ib ja 1c esittävät keksinnön mukaisen riviosituslaitteen erään edullisen sovellutusmuodon kaaviollisia piirroksia, jolloin kaikki kolme piirrosta on ajateltu olevan peräkkäin toisiinsa nähden kohdissa A ja B, kuv. Id esittää kuviosta la nuolen D suuntaan otettua piirrosta ja kuv. 2 esittää kaaviollisesti kuviosta 1c pitkin viivaa II—II otettua osittaista leikkausta.

Kuvioiden la ja Ib mukaan laserin 11 valonsäde tulee sylinterilinssin 22, jonka polttoväli on esimerkiksi 50 mm ja siihen nähden ristikkäin sovitetun toisen sylinterilinssin 32 kautta, jonka polttoväli on esimerkiksi 5 mm keksinnön mukaan sovitettuun sylinterilinssirasteriin 21, joka on sovitettu vähän pienemmän välin päähän objektiivista 12 kuin tämän polttoväli f. Rasteri voi olla siirrettävissä kaksoisnuolen P suunnassa, niin että se myöskin voi sijaita polttopoisteessa tai tietyn välin päässä siitä.

Kuvion Ib mukaan objektiivin 12 takana on valonpoikkeutuslaitteen muodostava peilirumpu13, joka on esitetty myöskin kuvioissa la, sen akselin keksinnölle oleellisen sijainnin määrittämiseksi sylinterilinssien 22, 32 akseleihin nähden. Peilirummun 13 akseli on vähän kallistettu, jotta heijastunut valo voi osua pitkänomaiseen tasopeiliin 14, joka on asetettu valon lähetyslaitteen viereen ja ulottuu kohtisuorasti piirustustasoon nähden laitteen koko levydelle (vastaten ainesradan leveyttä ja peilirummun ositusaluetta). Pienennetyn piirustuksellisen esityksen syistä peilirummun 13 kallistus kuviossa Ib on esitetty paljon liioiteltuna.

Kaistalemaisen tasopeilin 14 heijastama valo tulee laitteen toisessa päässä 5 59488 olevaan toiseen kaistalemaiseen tasopeiliin 14'ja sieltä heijastuksen johdosta vinosti alaspäin (heijastus vinosti ylöspäin olisi myös hyvin mahdollis-ta) pallo- tai sylinteripeiliin 14 , jonka akseli on piirustustasossa ja jonka polttopiste tai polttoviiva on peilirummun 13 valaistulla pinnalla. Objektiivi 12 ja sylinteripeili 14" keskittävät valon yhteen välittömästi ainesradan !'i eteen (kuv. 1c) sovitetulla sylinterilinssillä 15, jonka akseli sijaitsee kohtisuorasta piirustustasoon nähden ja jonka polttoviiva sijaitsee ainesradan pinnalla kohdassa 16. Tarkka valopilkku esiintyisi, jos sylinterilinssirasteri 21 olisi sovitettu tarkalleen polttovälin f päähän objektiivista (pilkutettu esitys kuviossa Id), mikä on täysin mahdollista. Kuvion Id mukaan määrätyn polttopisteestä siirtämisen vaikutuksesta valoviiva syntyy nuolen F suunnassa ainesrataan, mikä on esitetty pilkkuviivoilla esitetyllä säteidenradalla. Valopilkku 16 tai valoviiva liikkuu peilirummun 13 kiertyessä kuviossa le kohtisuorasta piirustustasoon nähden ainesradalla M edestakaisin. Ainesrata M liikkuu puolestaan nuolen P suunnassa, ts. kohtisuorasti ositussuuntaan nähden, joka kuviossa 2 on esitetty kaksoisnuolella s.

Sopivimmin heijastuskulmassa tulovalonsäteeseen nähden ainesradan M läheisyyteen on sovitettu valonvastaanotinlaite 17, jonka muodostaa yhdensuuntaisesti sylinterilinssin 15 akseliin nähden ulottuva toinen sylinterilinssi 28 ja valonjohtosauva 18, jonka akseli myöskin on yhdensuuntainen sylinterilinssien 15, 23 akseleiden kanssa. Sylinterilinssin 28 polttoväli on valittu huomioon ottaen valonjohtosauvan 18 taittovoima siten, että kuvion Ib mukaan sädekimp-pu keskitetään valon tulosivuun nähden diametraalisesti vastakkaiselle vaippa-sivulle sovitetulle porrospeililaitteelle 20, jonka rakenne käy yksityiskohtaisesti selville kuviosta 2.

Porraspeililaitteen muodostaa erilliset tasopeilit 29, jotka joko kuvion 2 vasemman puoliskon mukaan on kokoonpantu sahanhammaslaitteeksi tai kuvion 2 oikean puoliskon mukaan kattolaitteeksi. Joka tapauksessa tasopeilien 29 kulmat on valittu valonjohtosauvan 18 akseliin nähden siten, että niille heijastettu valo tulee kokonaisheijastuksen kulmassa valonjohtosauvan 18 vastakkaiselle seinämälle, niin että aikaansaadaan kuviossa 2 pilkkuviivoilla esitetyt säteiden kulut.

Kuvion 2 mukaan valonjohtosauvan oikeanpuoleinen pää on peitetty heijastavalla kerroksella 27, samalla kun vasempaan päätysivuun on sovitettu Ulbrichtin pallo 26, jonka sisäseinömälle tuleva valo hajaantuu pilkkuviivoilla esitetyllä tavallo. Oikeaan kulmaan valon tulosivuun 30 nähden on sovitettu esimerkiksi neliömäiseen aukkoon 31 valonvastaanottimen 19 valoherkkä pinta.

6 59488

Valonsisöäntulon 30 ja valonulosmenon 31 välissä on himmennin 25, joka estää suoran valonsiirtymisen valonsisääntulosta valonulosmenoon.

Kuvioiden 1c ja 2 mukaan ainesradan M ja sylinterilinssin 28 väliin on sovitettu toinen sylinterilinssirasteri 23, jonka yksityiset negatiiviset sylin-terilinssit 24 ovat akseleillaan kohtisuorassa valonjohtosauvan 18 akseliin nähden.

Keksinnön mukaisen riviosituslaitteen toimintatapa on seuraava.

Ilman kuvioiden la ja Id mukaista sylinterilinssirasteria 21 laserin 11 säteidenrato ei valaisisi tasaisesti objektiivia 12 eikc peilirummun 13 suoraan heijastavaa pintaa peilirummun akselin suunnassa. Sädekimppu kulkisi esimerkiksi siten kuin kuvioissa la ja Ib on esitetty pilkkuviivoi11a. Varsinkin huomattavassa heijastuksessa ainesrataan M tulee hyvin pieni säde-kimppu osumaan porraspeililaitteeseen 20, jolloin valonjohtosauvan sisällä kokoncisheijastettu valo osuu kaksi tai kolme kertaa peililaitteeseen 20, mikä ei ole toivottavaa.

Sylinterilinssirasterin 21 keksinnön mukaisen sovituksen ansiosta kuitenkin aikaansaadaan viuhkamainen säteidenrata, joka on esitetty yhtenäisillä viivoilla kuvioissa 1. Kuten varsinkin kuviosta le käy selville, tämän sovellutuksen ansiosta valo osuu porraspeililaitteeseen 20 hyvin erilaisissa kulmissa porraspeililaitteen 20 kohdalle sovitetun sauvan tangenttiin nähden, niin että heijastunut ja kokonaisheijastunut valo ei enää huomattavasti tule takaisin porraspeililaitteeseen 20 eikä siten moninkertaisella kokonaisheijastuksella sauvan päähän, josso tapahtuu mittaus (tai heijastus).

Toisen sylinterilinssirasterin vaikutus käy selville havainnollisesti varsinkin kuviosta 2. Samalla kun ilman tätä toista sylinterilinssirasteria 23 pääasiallisesti valopilkusta 16 olennaisesti ylöspäin lähtevän, pilkkuviivoilla esitetyn säteidenradan leveys olisi a, sylinterilinssirasteri 23 saattaa viuhkamaiseksi valokimpun siten, että se osuu esimerkiksi leveydellä b porraspeililaitteeseen 20. Leveys b on valittu siten, että joka tapauksessa valokimppu samanaikaisesti osuu kahteen tai vielä useampaan tasopeiliin 29. Tällä tavalla peilirasterin perustaajuuden vaikutus osituksen aikana tulee suurin piirtein poistetuksi.

Valonjohtosauvon 18 sisällä tapahtuvien epäsäännöllisten heijastusten aikaansaamat epäsäännöllisyydet valonjohtosauvan 18 päätysivuilla poistetaan Ulbrichtin pallolaitteen 26 avulla, joka hajottaa valonjohtosauvan 18 pääty-

Claims (12)

1. Riviosituslaite ainesratoja varten virhekohtien havaitsemiseksi, jossa laitteessa laservalolähde aiheuttaa pääasiassa yhdensuuntaisten säteiden kimpun aikaansaavan objektiivin, valonpoikkeutuslaitteen ja sylinterilinssin välityksellä yhdensuuntaisesti pintaansa nähden liikkuvalle ainesradalle volotäplän, joka jaksottain osittaa radan kohtisuorasti sen liikkumisuuntaan nähden ja yhdensuuntaisesti sen pintaan nähden, ja jossa laitteessa on yhdensuuntaisesti ainesrataan nähden ositussuunnassa valonjohtosauva, jonka päätyyn on sovitettu ainakin yksi valonvastaanotin, tunnettu siitä, että valonjohtosauva (l8) valon tuloon nähden vastakkaisella vaippasivullaan kannattaa porraspeililaitetta (20), ja jotta vältettäisiin valon toistuva osuminen porraspeiliin, valonjohtosauvolla (l8)on kaareva poikkipinta ja/tai sen eteen on sovitettu sylinterilinssi (28), ja että löhtösäteen radalle valonlähteen (li) ja objektiivin (12) väliin on sovitettu valoa hajottava sylinterilinssirasteri (2l), jonka linssien akselit kulkevat ositussuunnassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että sylinterilinssirasteri (2l) sijaitsee jonkin verran objektiivin (12) polttopisteen edessä tai takana.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että etäisyys polttopisteestä on 5 - 20 %, sopivimmin 10 % objektiivin (12) polttovälistä. 8 59488 ·

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitti, että sylinterilinssirasteri (2l) on siirrettävissä optisen akselin suunnassa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että sylinterilinssirasteriin(2l) tulevan valonsäteen poikkileikkaus dottuu sylinterilinssirasterin (21) ainakin viidelle vierekkäiselle negatiiviselle linssille.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että valonjohtosauvan (18) läpimitta on ainakin viidestä kymmeneen ja sopivimmin kaksikymmentä kertaa niin suuri kuin porraspeililaitteen (20) leveys.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnet tu siitä, että valonsäde kulkee säteiden laa)ennusoptiikan läpi, ennen kuin se kohtaa sylinterilinssirasterin (21) .

7 59488 sivusta ulostulevan valon jokaisessa osumapisteessä kaikkiin suuntiin, niin että aikaansaadaan valonvastaanottimen 19 saavuttamiseksi huomattava homogenoiminen. Sen tähden keksintö ei johda ainoastaan hyvin huomattavaan valonsaaliiseen, vaan välttää myöskin samalla epähomogeenisuuden epäedulliset vaikutukset. Erittäin edullista on todeta, että sylinterilinssirasterin 21 vähäisellä siirtämisellä objektiivin 12 suuntaan polttopisteestä poispäin ainesradalla M saadaan valoviiva liikesuunnassa P, joka valoviiva soveltuu pitkittäis-naarmujen herkkään toistoon valonvastaanottimen 19 ulosmenossa saadussa sähköisessä merkissä. Eräs yksinkertainen sovellutusmuoto voi toimia vielä riittävällä herkkyydellä myöskin ilman linssirasteria, jolloin kuitenkin ristikkäiset sylinterilinssit 22, 32 ovat erittäin merkityksellisiä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että laajennusoptiikka käsittää kaksi ristikkäistä sylinterilinssiä (22, 32).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen sylinterilinssin (22) akseli kulkee kohtisuorasti peilirummun akseliin nähden.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen )a toisen sylinterilinssin (22, 32) polttovälit suhtautuvat suunnilleen kuin 10:1.

11. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että toisen sylinterilinssin (32) polttoviiva kulkee objektiivin (12)polttopisteen kautto.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäinen sylinterilinssi (22) on aseteltavissa aksiaalisesti tai vaihdettavissa esimerkiksi revolverin välityksellä. 9 5S488