DD267800A1 - Anordnung zur fehlererfassung bewegter materialbahnen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fehlererfassung bewegter Materialbahnen. Sie findet Anwendung bei der optoelektronischen Erkennung und Verarbeitung von Oberflaechenfehlern bei bewegten Materialbahnen. Ziel und Aufgabe der Erfindung sind die Schaffung einer Anordnung, die bei Einsatz von mehreren optoelektronischen Abtasteinrichtungen die Erfassung der Bahn in einer einzigen Spur quer zur Bewegungsrichtung mit geringem Randabfall des Abtastsignals gestattet. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass mehrere konvergente Strahlung emittierende Bestrahlungseinrichtungen, die aus Strahlungsquellen und Linsenausschnitte, mit einem Abmessungsverhaeltnis in Richtung der Abtastlinie und senkrecht dazu 5:1, sowie eine die Strahlungsquelle auf die Abtastlinie abbildende Zylinderlinse mit parallel zur Abtastlinie verlaufender Zylinderachse enthaltende Kondensorsystemen bestehen, so angeordnet sind, dass die optischen Achsen benachbarter Bestrahlungseinrichtungen in zwei verschiedenen Ebenen liegen, sich in der Abtastlinie auf der Oberflaeche der bewegten Materialbahn schneiden und einen Winkel zur Oberflaeche der bewegten Materialbahn zwischen 35 und 55 bilden. Fig. 2 a und 2 b.

Description

Querllnlenberoichen der einzelnen Abtasteinrichtungen, Dabei unterscheiden sich die Einstrahl- und Empfangewinkel

benachbarte) Abtasteinrichtungen um einen Betrag, dessen Mindostwert von den Abmessungen der Bestrahlungseinrichtungen senkrecht tür Abtastlinie abhängt. Um diesen Mindestwert klein zu halten, werden erfindungsgemäß Ausschnitte von Linsen, mit einem Abmessungsverhältnis in Richtung der Abtastlinie und senkrecht dazu 2 5:1, benutzt.

Bisher ist bekannt, daß die Abbildung des strahlenden Bereiche* der Str&hlungsquelle in der Eingangspupille des Objektivs der Zeilenkamera liegt. Dabei besteht jedoch der Nachteil, daß die bewegte Materialbahn über einen relativ großen Beteich in Laufrichtung bestrahlt wird, während praktisch nur auf einer Querlinie abgetastet ν 'ird. Dieser Nachteil fällt besonders bei

fotografischen Materialien in Form verringerter Belichtungsslch^rheit ins Gewicht.

Durch die spezielle Anordnung der Zylinderlinse mit der Zylinderachse parallel zur ^bustlinie wird die Strahlung im

wesentlichen auf die Abtastlinie konzentriert. Dadurch ergibt sich besonders bei streuoru'en Materialien eine Erhöhung des

Abtastsignals, was bei Anwendungen für Materialien mit großer optischer Dichte bzw. hol.ir Strahlungsempfindlichkeit von

großem Vorteil ist, da ein hoher Signalpegel bei geringer körperlicher Ausdehnung der Besti <ihlur.gceinrichtung senkrecht zur

Abtastlinie en eicht wird. Messungen des Fehlersignals in Abhängigkeit von Einstrahl· bzw. Empfangswinkel haben in überraschender Weise gezeigt, daß

im Bereich von 35" bis 55° das Fehlersignal bei fast allen Oberflächenfehlorn vom Einstrahl· bzw. Empfangswinkel φ unabhängig ist. In Fig, 1 sind die relativen Fehlersignalamplituden in Abhängigkeit vom Einstrahl- bzw. Empfangswinkel für typiscne Fehler dargestellt.

Mit der erfindungsgomäßen Vorrichtung ist es erstmals möglich, bei Einsatz von mehreren optoelektronischen Abtasteinrichtungen die Bahn in einer einzigen Spur quer zur Bewegungseinrichtung mit geringem Randabfall des Abtastsignals

zu erfassen. Dadurch ist eine Echtheitsbestimmung der die Abtastbreite des einzelnen Systems überschreitenden Fehler ohne zusätzliche elektronische Mittel möglich.

Ausführungsbelsplel

Die Erfindung soll einem Ausführungsbeispiel näher erläu' srt werden

Es zeigen

Fig. 2a und 2 b: eine Einrichtung mit 4 Abtasteinrichtungen ii zwei verschiedenen Seitenansichten Fig.3a und 3b: die optischen Verhältnisse der Bestrahlungst inrichtung in Zusammenwirken mit der Zeilenkamera in

Vorderansicht und Draufsicht

Fig.4; eine perspektivische Darstellung zweier benachbarter Abtasteimichtungen.

Bei dem Beispiel handelt es sich um eine Einrichtung mit vie/ Bestrahlungseinrichtungen 3,4 und vier Zeilenkameras 5,6, die wie Fig. 2a und 2 b verdeutlichen, in Reflexgeometrie angeordnet sind. Die durchgängige Abtastlinie befindet sich aut der auf einer Transportwalze 2 aufliegenden Materialbahn 1. Benachbarte Bestra' ..ngseinrichtungen 3,4 sind winkfllversetzt und in Querrichtung zur Materialbahn 1 überlappend angeordnet. Die Neigung ihrer optischen Achsen, deren Schnittpunkte sich in der Abtastlinie auf der Oberfläche der Materialbahn 1 befinden, gegeneinander ist 20°. Bei einem gewählten Verhältnis von L*ngszu Querabmessung der Kondensorlinsenausschnitte 8 von 7:1 sind bei Verwirklichung des in Fig.3a und 3b verdeutlichten Strahlenganges die Brennweiten von Kondensorlinsenausschniiten 8 und Zylinderlinse 9 so gewählt, daß der Abstand der Bestrahlungseinrichtungen 3,4 von der Oberfläche der bewegten Materialbahn 1 bei gegebener Bauhöhe der Bestrahlungseinrichtungen 3,4 groß genug ist, um bei 20° Winkelversatz die Überlappung benachbarter Bestrahlungsquellen zu gewährleisten.

Die vier Bostrahlungseinrichtungen 3,4 erzeugen auf einer Querlinie der Materialbahn 1 ein durchgehendes Strahlungsband. Fehler der Materialbahn 1, die sich auf gleicher Querlinie befinden, werden bei dieser Anordnung in allen Abtastsystemen gleichzeitig erfaßt.

In Querrichtung zur Materialbahn wird die Strahlungsquelle 7 der Bestrahlungseinrichtung 3, wie in Fig. 3 a und 3 b dargestellt, in der Ebene des Objektivs 10 der Zeilenkamera 5 abgebildet.

Senkrecht dazu wird durch die Wirkung der Zylinderlinse 9, die in der Bestrahlungseinrichtung 3 mit der Zylinderachse parallel zur langen Seite der Kondensorlinsenausschnitte 8 angeordnet ist, die Strahlungsquelle 7 in der Abtastebene auf der Matcrialbahn 1 abgebildet. Dtibei wird die Abtastlinie durch das Objektiv lOderZeilenkamera 5 auf den Zeilensensor 11 abgebildet. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, erhalten benachbarte Zeilenkameras 5, β die Strahlung von fest vorgegebenen, auf einer Querlinie zur Materialbahn 1 liegenden, fluchtenden und angrenzenden Teilbereichen. Bei der überwiegenden Anzahl der praktisch vorkommenden Oberflächenfehler unterscheiden sich ihre Signale trotz der um 20° abweichenden Einstrahl· und Empfangswinkel nicht voneinander und sind ohne zusätzliche Korrukturglieder unabhängig vom Querbereich, in dem sie auftreten, einer Querlinie der Materialbahn 1 zuzuordnen.

Claims (1)

1. Anordnung zur Fehlererfnssung bewegter Materialbahnen mit mehreren linearen optoelektronischen Abtasteinrichtungen, die aus Bestrahlungseinrichtungen und Zellenkamerao bestehen, die angrenzende oder überlappende Teile der Materialbahn quer zur Laufrichtung erfassen, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere konvergente Strahlung emittierende Bestrahlungseinrichtungen, die aus Strahlungsquelle^ und Lin3enausschnitte, mit einem Abmessungsverhältnis in Richtung der Abtastlinie und senkrecht dazu mindestens 5:1, sowie eine die Strahlungsquelle auf die Abtestlinie abbildende Zylinderlinse mit parallel zur Abtastlinie verlaufender Zylinderachse enthaltende Kondensorsystemen bestehen, so angeordnet sind, daß die optischen Achsen benachbarter Bestrahlungseinrichtungen in zwei verschiedenen Ebenen liegen, sich in der Abtastlinie auf der Oberfläche der bewegten Materialbahn schneiden und einen Winke! zur Oberfläche der bewegten Materialbahn zwischen 35° und 55° bilden.

   Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fehlererfassung bewegter Materialbahnen. Sie findet Anwendung bei der optoelektronischen Erkennung und Verarbeitung von Oberflächenfehlern bei bewegten Materialbahnen in der Papier-, Kunststoff- und Fotoindustrie.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Zur optoelektronischen Fehlererfassung von ebenen Bahnen sind unter anderem Einrichtungen mit in Reihe quer zur Bahn angeordneten fotoelektrischen Sensoren bekannt. Dabei testeht einerseits die Möglichkeit, die gesamte Bahn mit einem einzigen Strahler quer zur Laufrichtung mit Strahlung zu beaufschlagen und einzelne Teile der Bahn mit fotoelektrischen Sensoren zu kontrollieren (EP 0052813), oder einzelne Bereiche quer zur Bahn mit gesonderten Bestrahlungseinrichtungen zu bestrahlen und durch dazugehörige optoelektronische Empfangseinrichtungen die Meßstrahlung zu empfangen (EP 0032117 bzw. DD-WP 250776). Die erste Art der Anordnung hat den Nachteil, daß nur einfach aufgebaute Strahlungsquellen mit für dio Fehlererfassung ungünstigen Strahlungsausbeuteverhältnissen und für die Fehlererkennung ungünstiger Strahlungsführung zu verwirklichen sind. Insbesondere macht sich bei derartigen optischen Anordnungen der Randabfall der Bestrahlungsintensität und der daraus resultierende Empfindlichkeitsverlust der Abtasteinrichtung an den Rändern gegenüber der Mitte besonders störend bemerkbar.

   Die zweite Art der Anordnung von parallelen Einzelsystemen zur Bestrahlung und zum Empfang von Teilbereichen quer zur Bahn kann diese Mängel nur beseitigen, wenn insbesondere die Bestrahlungseinrichtung in der uaugröße die Abmessung des erfaßten Teilbereichs der bewegten Bahn überschreitet. Das bedeutet aber, daß praktisch auf zwei in Bahnbewegungsricntung örtlich versetzten Querlinien abgetastet werden muß, wodurch sich Probleme boi dor Hchtzeitbourteilung des gesamten Bahnquerprofils bezüglich Obsrflächenunregelmäßigkeiten ergeben. Es müssen elektronische Einrichtungen eingesetzt werden, die nach Messung und Verarbeitung der Bahngeschwindigkeit die Fohlersignale, beispielsweise hei einem die Abtastbreite eines einzelnen Systems überschreitenden Riß quer zur Bahn, den wirklichen l.är.gskoordirioten der Bnhn zuordnen.

   Ziel der Erfindung

   Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Echtzeitbestimmung der die Abtastbreite des einzelnen Systems überschreitenden Fehler ohne zusätzliche elektronische Mittel zu ermöglichen.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein» Anordnung zu schaffen, dio bei Einsatz von mehreren optoelektronischon Abtasteinrichtungen die Erfassung der Bahn in einer einzigen Spur quer iur Bewegungsrichtung mit geringem Randabfall des Abtastsignals gestattet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere konvergente Strahlung emittierende Bestrahlungseinrichtungen, die aus Strahlungsquellen und ünsenousschnitte, mit einem Abmessungsverhältnis in Richtung der Abtastlinie und senkrecht dazu 2 ö: 1, sowie eine die Strahlungsquelle auf die Abtastlinie abbildende Zylinderlinse mit parallel zur Abtastlinie verlaufender Zylinderachse enthaltende Kondensorsystemen bestehen, so angeordnet sind, daß die optischen Achsen benachbarter Bestrahlungseinrichtungen in zwei verschiedenen Ebenen liegen, sich in der Abtastlinie auf der Oberfläche der bewegten Materialbahn schneiden und einen Winkel zur Oberfläche der bewegten Materialbahn zwischen 35° und 55° bilden.

   Dabei wird die sich bewegende Materialbahn auf einer durchgängigen Querlinie (Abtüstlinie) mit mehreren linearen optoelektronischen Abtasteinrichtungen abgetastet.

   Die Strahlen von benachbarten Bestrahlungseinrichtungen treffen die Oberfläche der bewegten Materialbahn unter verschiedenen Einstrahlwinkeln. Die zugehörigen Zeilenkameras erhalten Strahlung von den fluchtend angrenzenden