DE19653312C1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Lage des Randes eines laufenden Bandes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verfolgung der Lage eines laufenden Bandes durch Überwachung der Lage eines oder beider Ränder dieses Bandes.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1, welche bekannt ist aus US-PS 4 788 441. Bei dieser bekannten Ausbildung wird von jedem Bandrand ein Positionsdatum ermittelt, nämlich der Winkel, unter dem der abtastende Peilstrahl vom Retroreflektor auf das Bandmaterial übergeht oder vom Bandmaterial auf den Re­ troreflektor übergeht. Hieraus ergibt sich im wesentli­ chen der Seitenversatz des laufenden Bandes.

Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Seitenversatz des laufenden Bandes und dem vorstehend genannten Posi­ tionsdatum ist jedoch nur gegeben bei gleichbleibender Höhenlage des Bandrandes bzw. Abstand desselben von der Abtastvorrichtung. Hiermit ist nicht immer zu rechnen, insbesondere nicht bei Verwendung eines Drehrahmens zur Richtungssteuerung des Bandes, da dessen Schwenkbewegun­ gen typischerweise entsprechende Querneigungen des Ban­ des zur Folge haben. In diesen Fällen ist es für die Qualität der Bandlaufregelung von Bedeutung, die Raum­ lage, d. h. die Seiten- und die Höhenlage des überwachten Bandrandes zu verfolgen.

US-PS 5 354 992 hat eine Vorrichtung zum Gegenstand, bei der die Signale von die Bandränder verfolgenden Detekto­ ren, z. B. Kameras, im Falle einer Schrägstellung des Bandes korrigiert werden, wobei jedoch zur Ermittlung dieser Schrägstellung eine weitere Meßeinrichtung erfor­ derlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die es gestattet, bei verhältnismäßig einfachem Aufbau und Betrieb sowohl die Seiten- als auch die Höhenlage, also die räumliche Lage wenigstens eines Bandrandes zu verfolgen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die beiden von einem Bandrand erhaltenen Positionsdaten sind Winkelkoordinaten zweier von ver­ schiedenen Stellen ausgehenden Peilstrahlen, in deren Schnittpunkt sich der Bandrand befindet und die leicht bei Bedarf in kartesische Koordinaten oder in ein belie­ biges anderes, zur Steuerung des Bandes geeignetes Sy­ stem umgesetzt werden können.

An sich ist aus der genannten US-PS 4 788 441 auch die Bestimmung der räumlichen Lage eines Objekts mittels zweier von verschiedenen Stellen ausgehender Peilstrah­ len bekannt; hier geht es jedoch nicht um die Verfolgung eines laufenden Bandes, sondern um die Bestimmung von Lage oder Abmessung des Objekts in einer das Objekt um­ gebenden Box, wobei zwei Drehspiegelanordnungen notwen­ dig sind. Damit ist diese Ausbildung apparativ und be­ züglich der Justierung der Komponenten und der Signal­ auswertung recht aufwendig. Dadurch, daß beim Gegenstand der Erfindung nur ein Drehspiegel zur Erzeugung einer Mehrzahl von Peilstrahlen Verwendung findet, ist die An­ ordnung auch fehlertoleranter gegenüber Schwankungen der Spiegeldrehzahl.

Die Erfindung weiterbildende Merkmale sind in den Unter­ ansprüchen angegeben. Die in Anspruch 2 vorgeschlagene Auskopplung des retroreflektierten Strahls und Beauf­ schlagung des zugehörigen Empfängers mittels eines Strahlungsteilers ist an sich aus US-PS 4 523 093 be­ kannt. Auch hier geht es jedoch nur um die Gewinnung eindimensionaler Daten, und zwar beim Lesen von Strichcodes.

Die gemäß Anspruch 4 vorgeschlagene Aufweitung des La­ serstrahls zu einem Fächerstrahl mittels einer Zylinder­ linse bewirkt eine Mittelung von Inhomogenitäten über die Breite des Retroreflektors, so daß sich eng begrenzte lokale Schwankungen der Reflexionseigenschaften nicht auswirken. Lokale Inhomogenitäten sind z. B. dort gege­ ben, wo die Tripelreflektoren zusammenstoßen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigegebenen Zeich­ nungen weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Gesamtansicht einer Bandlaufsteuervorrich­ tung mit einer Abtastvorrichtung zur Bestim­ mung der räumlichen Lage eines Bandrandes;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Abtastvor­ richtung in einer ersten Ausbildungsform;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Abtastvor­ richtung in einer zweiten Ausbildungsform;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Abtastvor­ richtung in einer dritten Ausbildungsform;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Abtastvor­ richtung in einer vierten Ausbildungsform;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Abtastvor­ richtung in einer fünften Ausbildungsform;

Fig. 7 schematisch eine Abtastvorrichtung und die von ihr erhaltenen Signalimpulse bei einer be­ stimmten Auswanderung des überwachten Bandran­ des;

Fig. 8 die Darstellung gemäß Fig. 7 bei einer anderen Auswanderung des Bandrandes;

Fig. 9 die Darstellung gemäß Fig. 7 bei noch einer anderen Auswanderung des Bandrandes;

Fig. 10 die Darstellung gemäß Fig. 7 bei einem nicht vollständig undurchsichtigem Bandmaterial;

Fig. 11 schematisch eine Abtastvorrichtung mit einem Spiegelrad, dessen Spiegelfacetten Abstände voneinander aufweisen, und die von dieser er­ haltenen Signalimpulse;

Fig. 12 die Gesamtansicht einer Bandlaufsteuervorrich­ tung gemäß Fig. 1 mit einem Zusatzbauteil zur Bestimmung der Winkelstellung des steuernden Drehrahmens.

Ein Band 1 wird von einem Wickel A abgezogen, um in eine Bearbeitungsstation B, z. B. einem Druckwerk, einer Be­ arbeitung oder Behandlung unterworfen zu werden, bevor es auf einen Wickel C wieder aufgewickelt wird. Zur prä­ zisen Regelung der Seitenlage des Bandes ist vor der Bearbeitungsstation B ein Drehrahmen 2 vorgesehen, der das Stellglied des Regelkreises darstellt und dessen Schwenkungen die Laufrichtung steuern. Zur Gewinnung des Ansteuerungssignals für den Schwenkantrieb des Drehrah­ mens wird die räumliche Lage eines der Bandränder und damit die Abweichung von der Sollage des Bandes durch eine Abtastvorrichtung 3 erfaßt. In deren Abtastbereich ist hinter dem laufenden Band ein Retroreflektor 4 an­ geordnet.

Die Abtastvorrichtung 3 gemäß Fig. 2 besteht aus einem Gehäuse 3′ mit einem Fenster 36, durch das die abtasten­ den Peilstrahlen das Beobachtungsfeld mit dem Retrore­ flektor 4 und dem vor diesem laufenden Bandrand bestrei­ chen. Die Laufrichtung des hier nicht gezeigten Bandes verläuft rechtwinklig zur Zeichenebene, d. h. in diese hinein oder aus ihr heraus. Im Zentrum ist ein mit kon­ stanter Geschwindigkeit drehantreibbares Polygonspiegel­ rad 18 mit acht ebenen Spiegelfacetten gelagert.

Eine Laserdiode 5 erzeugt einen Strahl 6, z. B. einen Lichtstrahl im sichtbaren Bereich, der von einer Zylin­ derlinse 7 zu einem Fächerstrahl 8 aufgeweitet wird, wobei dessen Ebene die Zeichenebene rechtwinklig schnei­ det, also die Laufrichtung des -Bandes enthält. Dieser Fächerstrahl 8 wird von einem Strahlungsteiler 9 (50%- Spiegel) in zwei Teilstrahlen 10 und 11 aufgespalten.

Der Teilstrahl 11 wird von einem Strahlungsteiler 13 nochmals aufgespalten, wobei ein Teil als Reststrahl 14 für die Funktion entbehrlich ist und von einem Absorber 35 verschluckt wird, und der andere Teil als erster Peilstrahl 15 über einen Spiegel 16 auf das Spiegelrad 18 fällt. Die Stelle, wo er auf das Spiegelrad auftrifft und zurückgeworfen wird, ist als Rückwurfstelle R₁ be­ zeichnet, welche bei drehendem Spiegel geringfügig längs des ankommenden Peilstrahls hin und her tanzt.

Beim eingezeichneten Drehsinn des Spiegelrades 18 be­ ginnt der reflektierte Strahl beim Übergang der Rück­ wurfstelle R₁ von einer Spiegelfacette auf die nachfol­ gende eine neue Abtastschwenkung von rechts nach links. Dabei trifft er, kurz bevor er durch das Fenster 36 nach außen fällt, einen Abtastanfangdetektor 17.

Sobald der Peilstrahl 15 nach Erreichen des Fensters auf den Retroreflektor 4 fällt, wird er von diesem als er­ ster Retroreflexstrahl 24 in gleicher Richtung zurück­ geworfen und fällt angesichts der hohen Lichtgeschwin­ digkeit und der demgegenüber vernachlässigbaren Abtast­ geschwindigkeit des Spiegelrades 18 über die Rückwurf­ stelle R₁ und den Spiegel 16 auf die Unterseite des Strahlungsteilers 13, durch den ein Teil 25 durchgeht und keine Bedeutung hat und ein anderer Teil als Reflex­ teil 26 über einen Filter 27, der nur die Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung durchläßt, einen ersten Empfänger 28 beaufschlagt.

Der Teilstrahl 10 wird von einem Spiegel 12 nach unten reflektiert und tritt in ähnlicher Weise durch einen zweiten Strahlungsteiler 19 als zweiter Peilstrahl 21 durch, wobei der hier entstehende Reststrahl 20 von ei­ nem Absorber 34 verschluckt wird. Der zweite Peilstrahl beaufschlagt über einen Spiegel 22 den Drehspiegel 18 an einer zweiten Rückwurfstelle R₂, die in einem Abstand von der ersten Rückwurfstelle R₁ liegt, und bestreicht das Beobachtungsfeld, wobei der bei Beaufschlagung des Re­ troreflektors 4 entstehende zweite Retroreflexstrahl 29 praktisch verzögerungsfrei über die Rückwurfstelle R₂, den Spiegel 22 und den Strahlungsteiler 19 als Reflex­ teil 31 durch einen Filter 32 einen zweiten Empfänger 33 beaufschlagt. Der Durchgangsteil 30 hat keine Bedeutung.

In einer zweiten Ausführungsform der Abtastvorrichtung gemäß Fig. 3 sind zwei gleichartige oder verschiedene Strahlungsquellen 5, 37 zur Erzeugung der beiden Peil­ strahlen 15, 21 vorgesehen, wobei der zweite Peilstrahl 21 von einer eigenen Zylinderlinse 39 zu einem Fächer­ strahl 40 aufgeweitet wird. Im übrigen unterscheidet sich diese Ausbildung nur noch durch die räumliche An­ ordnung der Bauteile, während die Funktion und die Wir­ kungsweise die gleiche ist und gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2 haben. Bei dieser zweiten Ausbildungsform können höhere Strahlungsintensitäten verwirklicht werden und es werden verschiedene Spiegel und Strahlungsteiler eingespart. Außerdem besteht die Möglichkeit, durch die Wahl verschiedener Wellenlängen der beiden Laserquellen die von den beiden Peilstrahlen erzeugten Impulse eindeutig zu trennen.

Die in Fig. 4 gezeigte dritte Ausführungsform unter­ scheidet sich von der gemäß Fig. 2 dadurch, daß sie nur einen Empfänger 28 mit vorgeschaltetem Filter 27 auf­ weist. An sich ist es möglich, die Geometrie der Anord­ nung, insbesondere die Winkel, unter denen der Drehspie­ gel von den Peilstrahlen 15, 21 getroffen wird, so zu gestalten, daß die Retroreflexstrahlen 24 und 29 zeit­ lich aufeinanderfolgend und dadurch trennbar den Band­ rand abtasten. Wenn dies jedoch schwierig ist, so können im Strahlengang Lichtmodulatoren 41, 42 vorgesehen wer­ den, welche steuerbare LCD-Elemente darstellen, die bei Anlegen einer Steuerspannung lichtdurchlässig werden. Diese werden abwechselnd angesteuert, so daß eindeutig festgelegt ist, ob die Signale des Empfängers 28 vom ersten oder vom zweiten Peilstrahl stammen.

Die in Fig. 5 gezeigte vierte Ausbildungsform unter­ scheidet sich von der gemäß Fig. 4 dadurch, daß auch noch die Lichtmodulatoren fehlen und dafür der Drehspie­ gel 18′ mit ebenen Spiegelfacetten besetzt ist, zwischen welchen nichtreflektierende Abstände verbleiben. Die fett gezeichneten Facetten sollen diejenigen sein, die verspiegelt sind, während die anderen nicht reflektie­ ren. Auch auf diese Weise entstehen zeitliche Lücken zwischen den Abtastbestreichungen des Beobachtungsfeldes durch einen Peilstrahl und die Abtastungen der beiden Peilstrahlen erfolgen zeitlich versetzt intermittierend.

Eine weitere, zeichnerisch nicht dargestellte Möglich­ keit ist es, bei einer zwei Laserstrahlungsquellen auf­ weisenden Vorrichtung diese wechselweise auszutasten, so daß auf diese Weise die Signalimpulse eindeutig ge­ trennt und zugeordnet werden können.

Die nachfolgend anhand von Fig. 7 bis 11 im einzelnen beschriebenen, von den Empfängern erzeugten Signalim­ pulsfolgen sind idealisiert mit senkrechter Vorder- und Rückflanke sowie mit konstantem Pegel dargestellt. Sind solche Verhältnisse nicht in ausreichendem Maße gegeben, so können bekannte Techniken zur Aufbereitung der Signa­ le verwendet werden, bis hin zur Speicherung von aus Testläufen ohne Band gewonnenen Vergleichsimpulsfolgen, mit denen dann die im Betrieb auftretenden Impulsfolgen verglichen werden, wobei sich die Zeitpunkte des Auftre­ tens der Flanken aus dem Vergleich ergeben.

Wenn die letztere Technik angewendet wird, muß für den Vergleich der Impulsfolgen über eine vollständige Dreh­ spiegelumdrehung die jeweils aktive Spiegelfacette, d. h. die Winkellage des Drehspiegels identifizierbar sein. Hierzu kann die Ausbildung gemäß Fig. 6 dienen, bei der ein mit drei Spiegelfacetten besetztes Spiegelrad 18 zwei gleichgroße größere nichtreflektierende Abstände und einen kleineren nichtreflektierenden Abstand auf­ weist. Die für diesen Abstand charakteristische kurze Unterbrechung der Peilstrahlen tritt nur einmal pro Um­ drehung auf und kennzeichnet die Drehlage des Drehspie­ gels, so daß sie als Synchronisiersignal für den Impuls­ folgenvergleich dienen kann.

Fig. 7 bis 11 sollen nun illustrieren, wie sich ver­ schiedene Lagen des Bandrandes auf die erhaltenen Im­ pulssignale auswirken, so daß aus diesen über geeignete Rechenoperationen oder look-up-Tabellen die räumliche Lage des Bandrandes verfolgt werden kann. Dabei ist in der Abtastvorrichtung 3 zur Vereinfachung die Strah­ lungsquelle(n) weggelassen und sind nur noch die Verläu­ fe der Peil- bzw. Retroreflexstrahlen gezeigt.

In Fig. 7 ist ein strahlungsundurchlässiges Band 1 in zwei Positionen Pos. a und Pos. b gezeigt.

Der erste Peilstrahl 15 bewirkt beim jedesmaligen Über­ queren des Abtastanfangdetektors 17 (bezeichnet sind die Zeitpunkte t₀ und t₁) die Erzeugung von Signalen S₁₇, die als Bezugsimpulse für die Zeitintervallmessungen des Abtastvorgangs dienen. Die Periode zwischen den Abtast­ vorgängen hat also die Zeitdauer t₀ → t₁, jedoch sind die übrigen Signalverläufe nur für einen Vorgang eingezeich­ net, um die Figur nicht zu überladen.

Wenn der erste Peilstrahl in die eng punktiert gezeich­ nete Lage 43 kommt, tritt er aus dem Gehäusefenster aus und fällt auf den Retroreflektor. Dies geschieht im Zeitpunkt t₃ und sein Retroreflexstrahl beaufschlagt den ersten Empfänger 28 und dieser erzeugt das Signal S₂₈. Im Zeitpunkt t₄ erreicht der erste Peilstrahl die als Strich-Zweipunkt-Linie gezeichnete Lage 47, in der er den Rand des Bandes 1 erreicht, und zwar sowohl in des­ sen Position a als auch in der Position b. Dadurch er­ reicht der erste Peilstrahl den Retroreflektor nicht mehr und das Signal S₂₈ verschwindet im Zeitpunkt t₄.

Wenn das Band 1 nicht vorhanden wäre, so würde der erste Peilstrahl bis zum Erreichen des linken Fensterrandes in der eng punktierten Lage 44 im Zeitpunkt t₈ retroreflek­ tiert und das Signal S₂₈ würde bis zu diesem Zeitpunkt andauern, was in den Diagrammen gestrichelt angedeutet ist.

Der zweite Peilstrahl 21 fällt erstmals in der weit punktierten Lage 45 zum Zeitpunkt t₅ aus dem Gehäusefen­ ster und erreicht den Rand des Bandes 1 in dessen Posi­ tion a zum Zeitpunkt t₆. Sein Retroreflexstrahl 29 er­ zeugt somit das Signal S₃₃ Pos. a. Wäre das Band nicht vorhanden, so würde das Signal bis zum Zeitpunkt t₉ er­ zeugt, in welchem der zweite Peilstrahl in der weit punktiert gezeichneten Lage 46 den linken Fensterrand erreicht.

Wenn sich das Band 1 in der Position b befindet, so schattet es den Retroreflektor 4 erst vom zweiten Peil­ strahl in dessen strichpunktiert gezeichneter Lage 49 ab, die im Zeitpunkt t₇ erreicht wird. In diesem Fall dauert das Signal S₃₃ also bis zu diesem Zeitpunkt an.

Es ist zu sehen, daß bei einer Abtastung nur durch den ersten Peilstrahl die Positionen a und b des Bandrandes nicht zu unterscheiden wären, daß jedoch unter Hinzunah­ me des zweiten Peilstrahls nicht nur die Unterscheidung gelingt, sondern auch die Bestimmung der räumlichen Lage des Bandrandes, und zwar aus den Kreuzungspunkten der Strahllagen 47 und 48 für die Position a und der Strahl­ lagen 47 und 49 für die Position b. Es ist weiter zu sehen, daß das Beobachtungsfeld der Vorrichtung zwischen den Strahllagen 43 und 46 liegt, da nur dieser Bereich von beiden Peilstrahlen überstrichen wird.

In Fig. 8 ist gezeigt, wie sich zwei verschiedene Band­ randlagen auf die Impulsfolgen auswirken, wenn das Band 1 mit seinem Rand bei gleichbleibender Höhe (Abstand vom Retroreflektor 4) mehr (Pos. b) oder weniger (Pos. a) in das Beobachtungsfeld der Abtastvorrichtung ragt. Die Vorderflanken der Signale S₂₈ bzw. S₃₃ treten dabei wieder zu den gleichen Zeitpunkten t₃ bzw. t₅ auf. In der Posi­ tion a des Bandrandes wird dieser vom ersten Peilstrahl in dessen Lage 47 im Zeitpunkt t₄ und vom zweiten Peil­ strahl in dessen Lage 48 im Zeitpunkt t₆ erreicht, wobei der Kreuzungspunkt dieser Lagen die Raumlage des Band­ randes definiert, und die Raumlage des Bandrandes in dessen Position b ist definiert durch die Winkellagen 50 bzw. 51 des ersten bzw. zweiten Peilstrahls, die ihrer­ seits aus den Zeitpunkten t₁₀ und t₁₁ eindeutig folgen.

Die gleichen Überlegungen können bezüglich Fig. 9 ange­ stellt werden, wo die beiden Randpositionen a und b sich sowohl in verschiedener Höhe als auch in verschiedener seitlicher Eintauchtiefe in das Beobachtungsfeld befin­ den. Die Raumlage des Randes in der Position b ist defi­ niert durch die Strahlenlagen 52 und 53, die sich ihrer­ seits eindeutig ergeben aus den Zeitpunkten t₁₂ und t₁₃.

Fig. 10 zeigt noch die Signalverläufe, die sich ergeben, wenn die Bandränder sich in den in Fig. 7 gezeigten Po­ sitionen befinden und das Bandmaterial nicht völlig un­ durchsichtig ist. Der Übergang der Peilstrahlen auf die Bandoberfläche führt dann nicht zu einem völligen Weg­ fall des Retroreflexstrahls und Absinken des Signalpe­ gels auf Null, sondern nur zu einer Abdunkelung des Re­ troreflexstrahls und einem Absinken des Signals auf ei­ nen entsprechenden Abdunkelungswert. In einem solchen Falle empfiehlt sich die Einstellung der Ansprechschwel­ le der an die Empfänger 28, 33 angeschlossenen Auswerte­ schaltung auf einen mittigen Wert zwischen dem vollen Signalhub und dem Abdunklungspegel, was mittels bekann­ ter Techniken automatisch geschehen kann.

Wenn der Unterschied zwischen vollem Signalpegel und Ab­ dunklungspegel nur noch gering ist, also bei recht durchscheinendem Bandmaterial, so können die z. B. tempe­ raturbedingten Schwankungen der Leistung der Strahlungs­ quelle 5, 37 oder durch Verschmutzung verursachte Ände­ rungen der empfangenen Strahlungsleistung die Erken­ nungssicherheit beeinträchtigen und müssen kompensiert werden. Eine Möglichkeit ist es, anstelle der Absorber 34, 35 (Fig. 2) Kontrollempfänger anzuordnen und deren Signal zur Anpassung des Ansprechschwellenwertes heran­ zuziehen.

Fig. 11 zeigt die Signalverläufe bei der Ausbildung der Abtastvorrichtung gemäß Fig. 5, also mit beabstandeten Spiegelfacetten des Spiegelrades 18′, welche wegen der zeitlichen Trennung der ersten und der zweiten Retrore­ flexstrahlen mit nur einem Empfänger 28 auskommt. Es ist zu sehen, wie der eine Empfänger 28 die das erste Posi­ tionsdatum liefernden Signale des ersten Retrore­ flexstrahls t₃ → t₄ (Strahllagen 43 → 47) und die das zweite Positionsdatum der Bandrandposition a liefernden Signale des zweiten Retroreflexstrahls t₅ → t₆ (entspre­ chend den in der gezeigten Drehspiegelstellung ausge­ blendeten, in Fig. 7 jedoch ersichtlichen Strahllagen 45 → 48) bzw. die das zweite Positionsdatum der Bandrandpo­ sition b liefernden Signale t₅ → t₇ (Strahllagen 45 → 49 in Fig. 7) zeitlich aufeinanderfolgend erzeugt, so daß die eindeutige Zuordnung bei der Weiterverarbeitung mög­ lich ist.

In allen Fällen gilt, daß die Zeitspannen zwischen dem als Referenzimpuls dienenden Abtastanfangsimpuls t₀ und den Vorderflanken der Retroreflexstrahlen in den Zeit­ punkten t₃ und t₅ eine Gerätekonstante sind und die Posi­ tionsdaten gewonnen werden aus den Zeitspannen to → t₄ sowie t₀ → t₆ (Pos. a) bzw. t₀ → t₇ (Pos. b).

Es ist noch hinzuweisen auf die Möglichkeit, als Refe­ renzsignal für den Beginn der Abtastung die Vorderflanke z. B. des ersten Retrorefleximpulses im Zeitpunkt t₃ zu nehmen, so daß ein Abtastanfangdetektor 17 entbehrlich wird. Eine andere Möglichkeit ist dann gegeben, wenn die Geometrie der Abtastvorrichtung so beschaffen ist, daß die Abtastschwenkung des ersten Peilstrahls 15 so weit rechts beginnt, daß schon der Spiegel 16 getroffen wird, d. h. in einer Drehstellung des Drehspiegels 18 der an der Rückwurfstelle R₁ ankommende Peilstrahl 15 auf eine rechtwinklig zu ihm befindliche Spiegelfacette trifft, so daß er in sich zurückgeworfen wird und einen Markie­ rungsimpuls des ersten Empfängers 28 erzeugt. Auch die­ ser kann dann als Referenzimpuls für den Abtastanfang genommen werden und macht einen speziellen Detektor 17 entbehrlich.

Fig. 12 zeigt eine Ausbildung, bei der zusätzlich zur Anordnung gemäß Fig. 1 noch ein mit dem Drehrahmen 2 über einen Ausleger 54 starr verbundener, in Abtastrich­ tung kurzer Drehrahmen-Retroreflektor 55 vor dem Band 1 vorhanden ist, und zwar an einer Stelle, an der mit Si­ cherheit immer das Band 1 laufen wird und die zu keinem Zeitpunkt von einem Bandrand erreicht werden kann, die jedoch noch im Beobachtungsbereich der Abtastvorrichtung 3 liegt. Dann wird vom Drehrahmen-Retroreflektor 55 noch ein Retrorefleximpuls erhalten, der die Drehstellung des Drehrahmens 2 definiert. Der Drehrahmen ist das Stell­ glied des Regelkreises der Bandlaufregelung und ein sol­ cher Drehstellungsimpuls kann zur Ausrichtung des Dreh­ rahmens in seiner Zentrierstellung benutzt werden, in der seine Walzen parallel zu den übrigen Walzen der Sta­ tion und den Wickeln A und B orientiert sind.

Es versteht sich, daß bei entsprechender Auslegung der Abtastvorrichtung diese nicht nur einen Rand des laufen­ den Bandes, sondern beide Ränder desselben verfolgen kann und so eine laufende Überwachung von Bandbreite und Verwerfungen desselben möglich wird. Der in Abtast-Schwenk­ richtung der Peilstrahlen vordere Bandrand ist dabei, wie beschrieben, gekennzeichnet durch die rück­ wärtigen Flanken der Impulse, während der andere Band­ rand definiert wird durch die Vorderflanken von Zweit-Retro­ refleximpulsen, die erzeugt werden, wenn der Peil­ strahl gegen Ende seiner Abtastschwenkung wieder vom Band auf den dahinter liegenden Retroreflektor trifft.

Abschließend sei noch auf eine Möglichkeit hingewiesen, eine konstante Abtastgeschwindigkeit des Peilstrahls über den Retroreflektor 4 bzw. das Band 1 im Bereich des Beobachtungsfeldes zu erzielen. Bei Verwendung eines Drehspiegels mit ebenen Spiegelfacetten ergibt sich eine konstante Winkelgeschwindigkeit des abtastenden Peil­ strahls und damit eine Wanderungsgeschwindigkeit der Beaufschlagungsstelle, die in der Mitte des Beobach­ tungsfeldes am geringsten ist, weil hier der Abstand am kleinsten und der Auftreffwinkel ein rechter ist. Zu beiden Seiten, d. h. am Anfang und am Ende des Abtastvor­ gangs ist die Wanderungsgeschwindigkeit wegen der größe­ ren Entfernung und des dort spitzeren Auftreffwinkels am größten. Wenn dies nicht erwünscht ist, besteht die Mög­ lichkeit, die Spiegelfacetten derart zu profilieren, daß sie diesen Effekt kompensieren und eine konstante Fort­ schrittsgeschwindigkeit der Abtaststelle bewirken.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Lage des Randes eines Bandes (1), welches zwischen einem Retroreflektor (4) und einer Abtastvorrichtung (3) läuft,
wobei die Abtastvorrichtung (3) einen Drehspiegel (18) aufweist, welcher einen Peilstrahl (15) einer Strah­ lungsquelle (5) quer zur Laufrichtung des Bandes (1) ablenkt und ein Beobachtungsfeld bestreicht, wobei der von einer ersten Beaufschlagungsstelle (R₁) des Peil­ strahls (15) auf dem Drehspiegel (18) ausgehende, auf dem Retroreflektor zurückgeworfene Retroreflexstrahl (24) von einem Empfänger (28) erfaßt wird, an den eine Auswerteschaltung zur Bestimmung eines Positionsdatums des Bandrandes angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Peilstrahl (21) auf den Drehspiegel (18) an einer zweiten Beaufschla­ gungsstelle (R₂) auftrifft, die von der ersten Beauf­ schlagungsstelle (R₁) des ersten Peilstrahls (15) beab­ standet ist,
wobei der von der Beaufschlagungsstelle des zweiten Peilstrahls (21) auf dem Retroreflektor (4) zurückgewor­ fene zweite Retroreflexstrahl (29) von einem zweiten Empfänger (33) oder vom gleichen Empfänger (28) zeitlich getrennt vom Empfang des ersten Retroreflexstrahls er­ faßt wird, und die Signale des zweiten Retroreflex­ strahls (29) in der Auswerteschaltung zur Bestimmung eines zweiten Positionsdatums des Bandrandes und zusam­ men mit dem ersten Positionsdatum zur Bestimmung der räumlichen Lage desselben dienen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peilstrahlen (15, 21) durch je einen Strahlungs­ teiler (13, 19) auf den Drehspiegel (18) geworfen werden und die retroreflektierten Strahlen (24, 29) vom jewei­ ligen Strahlungsteiler (13, 19) zum jeweiligen Empfänger (28, 33) reflektiert werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehspiegel (18) ein Polygonspiegel mit ebenen Spiegelfacetten ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Peil­ strahlen (15, 21) von einer Laserstrahlungsquelle (5, 37), vorzugsweise einer Laserdiode erzeugt werden und auf ihrem Weg zum Drehspiegel (18) durch eine Zylinderlinse (7, 39) zu einem Strahlungsfächer (8, 40) aufgeweitet werden, in dessen Ebene der Laufrichtungsvektor des Ban­ des liegt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Strahlungsquel­ len (5, 37), deren jede einen der Peilstrahlen (15, 21) erzeugt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle (5), deren Strahl (6) nach Aufweitung durch eine Zylinderlin­ se (7) als Fächerstrahl (8) von einem Strahlungsteiler (9) in zwei Teilstrahlen (10, 11) aufgeteilt wird, wel­ che nach Durchgang durch ihnen zugeordnete Strahlungs­ teiler (13, 19) als Peilstrahlen (15, 21) über den Dreh­ spiegel (18) das Beobachtungsfeld bestreichen.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch ein die Vorrich­ tungselemente aufnehmendes Gehäuse (3) mit einem zum Beobachtungsfeld gerichteten Fenster (36), wobei nahe des einen Fensterrandes ein Abtastanfangdetektor (17) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Durchgang des Peilstrahls durch den zugehörigen Strahlungsteiler (13, 19) entstehende Teilstrahl (14, 20) auf einen Ab­ sorber (34, 35) fällt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Durchgang des Peilstrahls durch den zugehörigen Strahlungsteiler (13, 19) entstehende Teilstrahl (14, 20) auf einen Kon­ trollempfänger fällt, dessen Signal zur Anpassung der Empfänger-Ansprechschwellen an Schwankungen der Strah­ lungsleistung und der Empfängerempfindlichkeit dient.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Polygonspiegel (18′) ebene Spiegelfacetten aufweist, zwischen denen nichtreflektierende Abschnitte liegen.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch zwei wechselweise ansteuer­ bare Lichtmodulatoren (41, 42) im Weg der beiden Peil­ strahlen.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (1) über einen Drehrahmen (2) geführt und ein drehrah­ menfester Retroreflektor (55) für die Abtastvorrichtung (3) vor dem laufenden Band (1) angeordnet ist.