DE1270840B

DE1270840B - Device for scanning sheet or tape-shaped material running through it for holes

Info

Publication number: DE1270840B
Application number: DE19641270840
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Winfried Piepenbrink; Ferdinand Schaner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-10-21
Filing date: 1964-10-21
Publication date: 1968-06-20

Description

Vorrichtung zum Abtasten von bogen- oder bandförmigem durchlaufendem Gut auf Löcher Zusatz zur Anmeldung: S 88681 IX a/42 h -Auslegeschrift 1 211 421 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten von bogen- oder bandförmigem durchlaufendem Gut auf Löcher, bei welcher das Gut beleuchtet und durch das durchgelassene oder reflektierte Licht ein oder mehrere lichtelektrische Empfänger beaufschlagt werden, bei welcher nach Patentanmeldung S 88681 IXa/42h(deutscheAuslegeschrift 1 211421) in Lichtrichtung hinter der abgetasteten Bahn senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bahn ein stabförmiger Lichtleiter mit mindestens einem Empfänger an einer Stirnfläche des Lichtleiters angeordnet ist und bei welcher längs der ganzen Länge des Lichtleiters fluoreszierendes Material vorgesehen ist.Device for scanning curved or ribbon-shaped continuous Good for holes Addition to registration: S 88681 IX a / 42 h - Auslegeschrift 1 211 421 The invention relates to a device for scanning curved or ribbon-shaped passing goods on holes in which the goods are illuminated and through what has passed or reflected light is applied to one or more photoelectric receivers in which according to patent application S 88681 IXa / 42h (German Auslegeschrift 1 211421) in the direction of light behind the scanned path perpendicular to the direction of movement the track a rod-shaped light guide with at least one receiver on one end face of the light guide is arranged and at which along the entire length of the light guide fluorescent material is provided.

Der Grundgedanke dieser Anordnung ist der, daß auf diese Weise eine »Lichtquelle« in dem Lichtleitstab selbst entsteht, deren Strahlung aus geometrischen Gründen zu einem großen Teil an der Oberfläche des Lichtleitstabes totalreflektiert wird. Es ist nämlich rein geometrisch ein Unterschreiten des Totalreflexionswinkels durch von außen auf die Oberfläche eines runden Lichtleiters fallende Strahlung nicht möglich. The basic idea of this arrangement is that in this way one "Light source" arises in the light guide rod itself, its radiation from geometric Reasons totally reflected on the surface of the light guide rod to a large extent will. In fact, it is purely geometrically that the angle of total reflection is not reached by radiation falling from the outside onto the surface of a round light guide not possible.

Der vorliegenden Zusatzerfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für die Anwendung und für die Auswahl des Fluoreszenzstoffes in dem Lichtleiter außer den geschilderten geometrisch-optischen Problemen auch noch andere Gesichtspunkte von entscheidender Bedeutung sind. Voraussetzung dafür, daß Löcher in der abgetasteten Materialbahn tatsächlich ein Signal auslösen, ist, daß der Fluoreszenzstoff des Lichtleitstabes von Strahlung solcher Wellenlägen anregbar ist, die von dem zu prüfenden Material absorbiert werden. Nur dann können Löcher in der Materialbahn Impulse an dem photoelektrischen Empfänger erzeugen. Bei der besonders wichtigen Prüfung von Papierbahnen auf Löcher besteht nun folgendes Problem: Papier ist im sichtbaren und infraroten Spektralbereich durchlässig, absorbiert aber sehr stark im UV, und zwar um so stärker, je kurzwelliger die verwendete Strahlung ist. Die Verwendung kurzwelliger Strahlung trifft aber auf Schwierigkeiten, da das für den Lichtleitstab verwendete Material dort ebenfalls zu absorbieren beginnt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der im Lichtleitstab zurückzulegende Weg sehr lang ist. Beispielsweise ergeben sich bei einer 2 m breiten Papierbahn für den Strahl, der knapp innerhalb des Totalreflexionswinkels verläuft, Lichtwege von mehr als 3 m. Absorbiert das Material des Licht leitstabes bei geringer Schichtdicke nur sehr wenig, so ergeben sich bei derartigen Längen bereits Absorptionen, die den Lichtstrom auf wenige Prozent schwächen. Dadurch würde ein Loch in der Materialbahn auf der dem Empfänger abgewandten Seite ein wesentlich kleineres Signal hervorrufen, als dieselbe Lochgröße auf der anderen Seite und damit die Einstellung einer Schwellenempfindlichkeit der Gesamtanlage unmöglich machen. The present additional invention is based on the knowledge that for the application and for the selection of the fluorescent substance in the light guide in addition to the geometrical-optical problems described, there are also other aspects are vital. Prerequisite for having holes in the scanned Material web actually trigger a signal is that the fluorescent substance of the Lichtleitstabes of radiation of such wavelengths can be excited by the to be tested Material to be absorbed. Only then can holes in the web of material generate impulses the photoelectric receiver. In the particularly important test of Paper webs on holes now have the following problem: Paper is visible and infrared spectral range permeable, but absorbs very strongly in the UV, and the more short-wave the radiation used, the stronger. The usage However, short-wave radiation encounters difficulties, as this affects the light guide rod The material used also begins to absorb there. It must be taken into account that the path to be covered in the light guide rod is very long. For example result with a 2 m wide paper web for the beam that is just within the total reflection angle runs, light paths of more than 3 m. Absorbs the material of the light guide rod only very little if the layer is thin, so with such lengths already absorptions that reduce the luminous flux to a few percent weaknesses. This would a hole in the material web on the side facing away from the receiver a substantial produce a smaller signal than the same hole size on the other side and thus make the setting of a threshold sensitivity of the entire system impossible.

Das Problem wird dadurch erschwert, daß aus Energiegründen für den Lichtleitstab ein Material mit möglichst großem Totalreflexionswinkel und damit hohem Brechungsindex gewählt werden soll. The problem is aggravated by the fact that for energy reasons for the Lichtleitstab a material with the largest possible total reflection angle and thus high refractive index should be chosen.

Solche Materialien zeigen aber bekanntlich eine starke Absorption im UV und sind aus diesem Grund ungeeignet. Andererseits ist die Herstellung eines beispielsweise 2 m langen Stabes aus Quarzglas außerordentlich aufwendig.However, such materials are known to show strong absorption in the UV and are therefore unsuitable. On the other hand, manufacturing is a For example, a 2 m long rod made of quartz glass is extremely expensive.

Wenn man also, um in einem Wellenlängenbereich zu arbeiten, bei dem die Papierbahn undurchlässig ist, mit ultravioletter Strahlung arbeitet, dann würde die durch ein Loch hindurchtretende Strahlung in einem einfachen Lichtleitstab etwa nach F i g. 2 oder 3 des Hauptpatents (deutsche Auslegeschrift 1211421) weitgehend absorbiert werden. Arbeitet man aber mit langwelligem Licht, welches in dem Lichtleitstab nicht absorbiert wird, dann ist für dieses Licht auch die abzutastende Bahn stark durchlässig. Der Empfänger würde auch ohne Löcher in der Bahn von einer Dauerstrahlung beaufschlagt. So if you want to work in a wavelength range at which the paper web is opaque, works with ultraviolet radiation, then would the radiation passing through a hole in a simple light guide rod, for example according to FIG. 2 or 3 of the main patent (German Auslegeschrift 1211421) largely be absorbed. But if you work with long-wave light, which is in the light guide rod is not absorbed, then the path to be scanned is also strong for this light permeable. The receiver would be exposed to continuous radiation even without holes in the path applied.

Er würde die Bahn und eventuell darin befindliche Löcher gar nicht »sehen«.He would not the track and any holes in it at all "see".

Die Verwendung eines Fluoreszenzstoffes in dem Lichtleitstab gestattet es, diese Schwierigkeiten zu vermeiden. Sie empfiehlt sich daher nicht aus den in der Hauptpatentanmeldung geschilderten geometrischen Gründen, sondern auch aus physikalischen und energetischen Gründen. Dabei ist aber eine Auswahl des Fluoreszenzstoffes nach besonderen Gesichtspunkten erforderlich. Man muß denFluoreszenzstoff so wählen, daß seine Fluoreszenzstrahlung in einem Bereich liegt, in welchem das Material des Lichtleiters keine Absorption aufweist. Durch einen Fluoreszenzstoff in dem Lichtleitstab wird somit nicht nur geometrisch-optisch eine weitgehende Totalreflexion oder Strahlung sichergestellt, sondern es erfolgt auch gleichzeitig eine Frequenzwandlung. The use of a fluorescent substance in the light guide rod is permitted it, this trouble too avoid. It is therefore recommended not for the geometric reasons outlined in the main patent application, but also for physical and energetic reasons. However, there is a selection of the Fluorescent substance required according to special considerations. You have to use the fluorescent substance choose so that its fluorescence radiation is in a range in which the Material of the light guide has no absorption. By a fluorescent substance In the light guide rod there is thus not only a large amount of total reflection in terms of geometry and optics or radiation, but a frequency conversion also takes place at the same time.

Die auslösende Primärstrahlung kann so gewählt werden, daß für sie das abzutastende Gut undurchlässig ist. Die sekundäre Fluoreszenzstrahlung dagegen kann ohne nennenswerte Verluste in dem Lichtleitstab auf den Empfänger geleitet werden. Im Fall der Papierbahnabtastung ist es dann erforderlich, daß der Fluoreszenzstoff durch ultraviolette Strahlung anregbar ist und im wesentlichen im Sichtbaren ausstrahlt.The triggering primary radiation can be chosen so that for them the material to be scanned is impermeable. The secondary fluorescence radiation on the other hand can be directed to the receiver in the light guide rod without significant losses will. In the case of paper web scanning, it is then necessary that the fluorescent substance can be excited by ultraviolet radiation and emits essentially in the visible.

Ahnliche Probleme können natürlich auch bei der Abtastung anderer Bahnen, z. B. von Kunststoffolien, auftreten und in sinngemäß er Weise gelöst werden. Similar problems can of course also occur when scanning others Tracks, e.g. B. of plastic films, occur and be solved in an analogous manner he.

Im allgemeinen wird die Lichtquelle jedoch auch Strahlung aussenden, für welche die abzutastende Bahn durchlässig ist. Solche Strahlung würde dann eventuell auch Fluoreszenzstrahlung anregen oder aber selbst in dem Lichtleitstab auf den photoelektrischen Empfänger geleitet werden. Der Empfänger würde hierdurch von einem störenden Gleichlicht beaufschlagt. Um das zu vermeiden, wird gemäß der vorliegenden Zusatzerfindung vorgesehen, daß zwischen der Materialbahn und dem Lichtleitstab ein Filter angeordnet ist, das nur einen Wellenlängenbereich durchläßt, der von dem zu prüfenden Material absorbiert wird. In general, however, the light source will also emit radiation, for which the web to be scanned is permeable. Such radiation would then eventually also excite fluorescent radiation or even in the light guide rod on the photoelectric receiver. The recipient would thereby benefit from a disturbing constant light applied. To avoid this, according to the present Additional invention provided that between the material web and the light guide rod a filter is arranged which passes only a wavelength range of is absorbed by the material to be tested.

Auf diese Weise wird bei Abwesenheit von Löchern in der Materialbahn praktisch kein Licht zu dem Lichtleitstab durchgelassen. Ein Teil des Lichtes wird von der Materialbahn absorbiert. Den restlichen Wellenlängenbereich absorbiert das Filter. In this way, in the absence of holes in the material web practically no light passed to the light guide rod. Part of the light becomes absorbed by the material web. This absorbs the rest of the wavelength range Filter.

Nur beim Erscheinen eines Loches in der Materialbahn gelangt Licht, welches nicht von dem Filter absorbiert worden ist, zum Lichtleitstab und regt den darin vorgesehenen Fluoreszenzstoff zum Strahlen an.Light only comes in when a hole appears in the web of material, which has not been absorbed by the filter, to the light guide rod and excites the fluorescent substance provided therein for radiation.

Der Ausdruck »Licht« ist natürlich so zu verstehen, daß er nicht nur sichtbares Licht umfaßt, sondern das gesamte Spektrum einschließlich UV und UR. The expression "light" is, of course, to be understood to mean that it is not includes only visible light, but the entire spectrum including UV and UR.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. An embodiment of the invention is shown below with reference to the Fig. 1 and 2 explained in more detail.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung; Fig.2 zeigt die Durchlässigkeitskurven für Materialbahn (Papier) und Filter bei der Ausführung von Fig. 1. F i g. 1 shows schematically a section through an inventive Arrangement; Fig.2 shows the permeability curves for material web (paper) and Filters in the embodiment of FIG. 1.

In Fig. 1 ist mit 1 eine stabförmige Lichtquelle (Leuchtstoffröhre) bezeichnet, welche sich quer über eine in Pfeilrichtung bewegte Materialbahn 2 erstreckt, die auf Löcher untersucht werden soll. Ein solches Loch ist bei 7 angedeutet. Wenn ein solches Loch 7 auftritt, fällt dort hindurch Licht, welches durch ein Filter 3 auf eine Fluoreszenzstoflleiste 5 in einem Lichtleitstab 4 trifft. Das Filter 3 sitzt in einem längsgeschlitzten, rohrförmigen Gehäuse 6, welches den Lichtleitstab 4 umgibt. In Fig. 1, 1 is a rod-shaped light source (fluorescent tube) denotes, which extends transversely over a material web 2 moved in the direction of the arrow, to be examined for holes. Such a hole is indicated at 7. if such a hole 7 occurs, light passes through it and passes through a filter 3 strikes a fluorescent strip 5 in a light guide rod 4. The filter 3 sits in a longitudinally slotted, tubular housing 6, which the light guide rod 4 surrounds.

In F i g. 2 sind die Durchlässigkeiten des Papiers (Kurve 8) und des Filters (Kurve 9) als Funktion der Wellenlänge aufgetragen. Man sieht, daß das Filter 3 in dem Bereich Ä (200 bis 350mm) durchlässig ist, in welchem das Papier 2 praktisch vollkommen undurchlässig ist. Das Papier 2 hat dafür eineDurchlässigkeit im Bereich 2,, wo das Filter praktisch vollständig absorbiert. Solange also Papier 2 und Filter 3 hintereinander im Strahlengang liegen, kommt kein Licht zu dem Lichtleitstab hindurch. In Fig. 2 are the permeabilities of the paper (curve 8) and of the filter (curve 9) plotted as a function of the wavelength. You can see that Filter 3 in the area Ä (200 to 350mm) is permeable in which the paper 2 is practically completely impermeable. The paper 2 has a permeability for this in area 2 ,, where the filter absorbs practically completely. So long as paper 2 and filter 3 are one behind the other in the beam path, no light comes to the light guide rod through.

Claims

Claim: Device for scanning curved or band-shaped passing goods on holes in which the goods are illuminated and through what has passed or reflected light is applied to one or more photoelectric receivers in which according to patent application S 88681 IX a / 42 h (German Auslegeschrift 1 211 421) in the direction of light behind the scanned path perpendicular to the direction of movement the track a rod-shaped light guide with at least one receiver on one end face of the light guide is arranged and at which along the entire length of the light guide fluorescent material is provided, characterized in that between the material web (2) and the light guide rod (4) a filter (3) is arranged which only allows a wavelength range to pass through which is absorbed by the material to be tested will.