DE2808359A1

DE2808359A1 - Suchgeraet fuer loecher in bahnen

Info

Publication number: DE2808359A1
Application number: DE19782808359
Authority: DE
Inventors: Erwin Sick
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1978-02-27
Publication date: 1979-08-30
Also published as: US4302105A; DE2808359C3; JPS54133188A; GB2015724A; SE7901691L; SE433779B; DE2808359B2; GB2015724B; JPS6234096B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Suchgerät für Löcher in Bahnen mit einer vor der Bahn angeordneten, einen Lichtvorhang erzeugenden, einen Laser unfassenden Sendevorrichtung und einer hinter der Bahn angeordneten, aus einer Linsenreihe mit dahinter befindlichen ::otoelektrischen Wandlern gebildeten Empfangsvorrichtung, wobei die elektrischen Ausgangssignale der fotoelektrischen Wandler einer elektronischen Auswertevorrichtung zugeführt sind.

Es gibt bereits zahlreiche Lichtvorhänge und Lichtschrankengitter (z.B.die DE-OS 1616016), welche sich auch zur Lochsuche in Bahnen eignen. Die bekannten Geräte sind jedoch häufig so kostspielig und raumaufwendig, daß sie für die Lochsuche praktisch nicht in Frage kommen.

Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein Lochsuchgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches bei einfachem und unkomplizierten Aufbau und wirtschaftlicher Herstellbarkeit sehr kompakt ausgebildet ist, gleichwohl aber Sine sichere und fehlerfreie Lochanzeige gewährleistet. Dabei soll zumindest in gewissen Grenzen auch noch eine grobe Ortsbestimmung eines in der Bahn befindlichen Loches möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Sendevorrichtung aus einer Reihe, seitlich versetzter, geneigter Stufenspiegelleisten, die einen in Richtung der Reihe auftreffenden, die Einzelspiegel nacheinander abtastenden Sendestrahl un 90° in den Vorhangbereich ablenkt, und die Empfangsvorrichtung aus einer parallel zur Leistenreihe verlaufenden Fresneliinsenreihe besteht, welche aus rechteckig geschnittenen, mit ihren Schmalseiten unmittelbar aneinanderstoßenden Fresnellinsen besteht, deren Breite mindestens so groß wie die seitliche Versetzung der ersten und letzten Stufenspiegelleisten ist. Auf diese Weise genügt eine einzige

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Lichtquelle und ein einziger, relativ schmaler Abtastbereich, um einen dennoch sehr breiten, der Breite der Bahn entsprechenden Lichtvorhang zu erzeugen, wobei auch auf der Empfangsseite der Aufwand durch die Verwendung wirtschaftlich herstellbarer Fresnellinsen niedrig gehalten ist. Die Anordnung ist baulich sehr kompakt, weil die Stufenspicgclleisten in einem relativ schmalen, sich entlang des Lichtvorhanges erstrecken" den Gehäuse untergebracht werden können, während die Fresnellinsenreihe sich ebenfalls lediglich über den Bereich des Lichtvorhanges nach Länge und Breite zu erstrecken braucht. Die fotoelektrischen Wandler können in sehr geringem Abstand von den Fresnellinsen angeordnet werden.

Wesentlich ist es, daß die Stufenspiegelleisten eine derartige Neigung zum Sendestrahl und einen derartigen Stufenabstand aufweisen, daß aufgrund der natürlichen Streuung des scharfgebündelten Sendelic'ntstrahls sämtliche Bereiche der zu überwachenden Bahn erfaßt werden.

Besonders vorteilhaft ist 3S, wenn der scharf gebündelte Laserstrahl auf eine periodische Lichtablenkvorrichtung,insbesondere ein Spiegelrad gelenkt ist, dessen reflektierende Oberfläche sich im Brennpunkt einer Sendelinse befindet, deren Durchmesser der Erstreckung der Stufenspiegelleisten in Richtung der Abtastbewegung des Sendestrahls entspricht.

Um den scharfgebündelten Lichtsträhl nacheinander auf die ^; verschiedenen Stufenspiege!leisten zu richten, ist das Spiegelrad nach einer ersten Ausführungsform ein Weilersches ; Spiegelrad, dessen einzelne Spiegelflächen derart unter- \ schiedlich gegen die Drehachse geneigt sind, daß die Stufenspiegelleisten nacheinander abgetastet werden. Diese Aus- ' führung eignet sich besonders für ein messendes Lochsuch- i gerät, weil der Sendelichtetrahl zu jedem Zeitpunkt lediglich j

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einen einzelnen Spiegel der Stufenspiegelleisten beaufschlagt, so daß durch geeignete Koordination zwischen der Drehbewegung des Spiegelrades und der Auswerteelektronik der Ort des Abtastlichtstrahls in jedem Augenblick feststeht und so im Falle der Anzeige eines Loches dessen Ort in Abtastrichtung festgestellt werden kann.

Eine besonders einfache, für die Lochsuche besonders geeig- ! nete Ausführungsform kennzeichnet sich jedoch dadurch, daß unmittelbar hinter dem Spiegelrad ein Zylinderlinsenraster mit senkrecht auf der Drehachse stehenden Zylinderlinsen anj geordnet ist, welches den scharf gebündelten Lichtstrahl nur in der die Drehachse enthaltenden Ebene zu einem alle Leisten gleichzeitig erfassenden Lichtband auffächert. Bei dieser Ausführungsform liegt also ein praktisch ebenes Lichtband vor, welches gleichzeitig sämtliche Stufenspiegelleisten periodisch abtastet. Es werden somit über so viel Einzelbereiche der abzutastenden Bahn, wie Stufenspiegelleisten vorhanden sind, periodisch Abtastlichtstrahlen gleichzeitig geführt. Die einzelnen Abtastzonen sind also relativ kurz, so daß bei einer vorbestimmten, durch die Drehzahl des Spiegelrades gegebenen Abtastgeschwindigkeit die einzelnen Bereiche der Bahn häufiger vom Abtaststrahl überstrichen werden. Die im allgemeinen mit einer bestimmten Geschwindigkeit an dem Lichtvorhang vorbeigeführte Bahn kann somit mit größerer Geschwindigkeit bewegt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß ein Loch in der Bahn unerkannt durch den Lichtvorhang hindurchläuft.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn jeder Stufenspiegelleiste eine Fresnellinse zugeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform könnte jede Fresnellinse in ihrer Breite genau der zugeordneten Stufenspiegelleiste angepaßt werden, wobei dann

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die aufeinanderfolgenden Fresnellinsen analog wie die Stufenspiegelleisten versetzt anzuordnen wären.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn pro Meter 5 bis 20 und vorzugsweise 10 aneinandergereihte Fresnellinsen vorgesehen sind.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lochsuchgerätes mit im Lichtvorhang vorgesehener Bahn,

Figur 2 eine schematische Draufsicht des Gegenstandes der Fig. 1 und

Figur 3 eine Draufsicht der Fresnellinsenreihe gemäß Fig. 1.

Nach der Zeichnung erzeugt ein bei 26 in Fig. 2 schematisch dargestellter Laserstrahl über ein Spiegelrad 17, das um eine Achse 29 drehbar ist,einen Abtastlichtstrahl 13, der durch eine Sendelinse 18 parallel gerichtet wird und im Sinne des Doppelpfeiles f in Fig. 1 einen vorbestimmten, relativ schmalen Abtastbereich periodisch abfährt. In Richtung des Sendelichtstrahls 13 sind hintereinander und gemäß Fig. 2 seitlich versetzt Stufenspiegelleisten 11a, b, c, d angeordnet, welche aus den Sendestrahl 13 um 90° ablenkenden Einzelspiegeln 12 und parallel zum Abtastlichtstrahl 13 verlaufenden unverspiegelten Bereichen 2.7 bestehen. Vorzugsweise handelt es sich um eine regelmäßig abwechselnde Anordnung von Spiegeln 12 und unverspiegelten Bereichen 27.

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Die unverspiegelten Bereiche 27 dürfen in Richtung des Abtastlichtstrahls 13 nur so lang sein, daß im Bereich der im Lichtvorhang 14 befindlichen, auf Löcher zu untersuchenden Bahn 23 ein lückenloser Lichtvorhang erzeugt wird. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, erhält man den lückenlosen Lichtvorhang im Bereich der Bahn 23 aufgrund der natürlichen Streuung des Laserstrahls 13. Zu diesem Zweck muß allerdings die auf Löcher 24, 25 zu untersuchende Bahn 23 in einem ausreichenden Abstand von den Stufenspiegelleisten 11 entfernt sein, wie das in Fig. 1 angedeutet ist.

Unmittelbar hinter der auf Löcher zu untersuchenden Bahn 23, welche senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1 bewegt zu denken ist, befindet sich eine Reihe 15 von Fresnellinsen 16a, b, c, d₅ welche gemäß Fig. 3 rechteckig geschnitten sind und mit ihren Schmalseiten unmittelbar aneinanderstoßen. Die Fresnellinsen 16a, b, c, d konzentrieren das beispielsweise durch Löcher 24 oder Z3 auf sie fallende Licht auf fotoelektrische Wandler 28a, b, c, d. Die fotoelektrischen Wandler 28a, b, c, d sind an eine elektronische Auswerteschaltung 22 angeschlossen

Um die einzelnen Stufenspiegelleisten 11a, b, c, d nacheinander mit dem Sendelichtstrahl beaufschlagen zu können, ist das Spiegelrad 17 nach einer ersten Ausführungsform ein sogenanntes Weilersches Spiegelrad. Bevorzugt ist jedoch unmittelbar hinter dem Spiegelrad 17 gemäß Fig. 2 ein Zylinderlinsenraster 2lO angeordnet, welches den scharfgebündelten Laserstrahl 26 ,in der Ebene der Fig. 2 derart auffächert, daß hinter der Linse 18 ein Lichtband 21 entsteht, welches gemäß Fig. 1 im Sinne des Doppelpfeiles f gleichzeitig sämtliche Stufenspiegelleisten 11 periodisch abtastet. Das Lichtband 21 ist in ;Fig. 2 in gestrichelten Linien angedeutet»

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Die elektronische Auswerteschaltung 22 kann die elektrischen Ausgangssignale der fotoelektrischen Wandler 28a, b, c, d entweder getrennt oder gemeinsam auswerten. Bei gemeinsamer Auswertung entfällt eine Ortsanzeige für ausfindig gemachte Löcher 2if, 25. Das Gerät erhält jedoch in diesem Fall einen sehr einfachen elektronischen Aufbau.

Bevorzugt werden die Totzonen 27 zwischen den Einzelspiegeln 12 dadurch überbrückt, daß gemäß Fig. 1 statt eines Lichtpunktes ein in der dargestellten Weise ausgedehnter Lichtfleck auf dem Spiegelrad 17 erzeugt wird. Dadurch tritt aus der Sendelinse 18, welche vorzugsweise ein Objektiv ist, kein exaktes Parallelbündel aus, sondern ein durch gestrichelte Linien angedeutetes leicht divergentes Bündel, welches zur Erfassung der gesamten Bahn 23 durch Sendelicht führt.

Eine andere Möglichkeit, eine lückenlose überwachung der Bahn 23 zu gestatten ist im Bereich 1 veranschaulicht, wo die StufenspLegelleiste 11b mit leicht konvex gekrümmtem Einzelspiegeln 12 versehen ist. Statt des etwas streuenden Eingangslichtbündels könnte auch diese Anordnung bei allen Stufenspiegelleisten 11a bis 11d verwendet werden.

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Claims

28QjB 3 PATENTANWÄLTE I 1^. ^ v\\\ (jedi^^J- — MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW Erwin Sick GmbH München, den 27.2.1978 Optik-Elektronik S/Co_s Suchgerät für Löcher in Bahnen Ansprüche

1. Suchgerät für Löcher in Bahnen mit einer vor der Bahn . angeordneten, einen Lichtvorhang erzeugenden, einen Laser umfassenden-Sendevorrichtung und einer hinter der Bahn angeordneten, aus einer Linsenreihe mit dahinter befindlichen fotoelektrischen Wandlern gebildeten Empfangsvorrichtung, wobei die elektrischen Ausgangssignale der fotoelektrischen Wandler einer elektronischen Auswertevorrichtung zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendevorrichtung aus einer Reihe seitlich versetzter, geneigter Stufenspiegelleisten (11a, b, c, d), die einen in Richtung der Reihe auftreffenden, die Einzelspiegel (12) nacheinander abtastenden Sendestrahl (13) um 90 in den Vorhangbereich (14) ablenkt, und die Empfangsvorrichtung aus einer parallel zur Leistenreihe verlaufenden Fresnellinsenreihe (15) besteht, welche aus rechteckig geschnittenen, mit ihren Schmalseiten unmittelbar aneinan-

■ derstoßenden Fresnellinsen_(16a, b, c, d) besteht, deren Breite mindestens so groß wie die seitliche Versetzung der ersten und letzten Stufensp:.egelleisten (11a, lld) ist.

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DR. C. MANlTZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIPL.-INC. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. RODERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTCART 50 (BADCANNSTATTI MÖNCHEN. KONTO-NUMMtR 7270

TEL. (Oa9> 22 42 II. TELEX 05 - 29672 PATMF SEELBERGSTR.23/25. TEL.I07III56 72 61 POSTSCHECK ι MONCMhN 77062-ΛΟ5

2. Suchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-net, daß der scharf gebündelte Laserstrahl auf eine periodische Lichtablenkvorrichtung insbesondere ein Spiegelrad (17) gelenkt ist, dessen reflektierende Oberfläche sich im Brennpunkt einer Sendelinse (18) befindet, deren Durchmesser der Erstreckung der Stufenspiegelleisten (11) in Richtung der Abtastbewegung des Sendestrahls (13) entspricht.

3. Suchgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelrad ein Weilersches Spiegelrad (17) ist, dessen einzelne Spiegelflächen derart unterschiedlich gegen die Drehachse (I9) geneigt sind, daß die Stufenspiegelleisten (11) nacheinander abgetastet werden.

4. Suchgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter dem Spiegelrad (I7) ein Zylinderlinsenraster (20) mit senkrecht auf der Drehachse (19) stehenden Zylinderlinsen angeordnet ist, welches den scharf gebündelten Lichtstrahl nur in der die Drehachse (19) enthaltenden Ebene zu einem alle Leisten (11) gleichzeitig erfassenden Lichtband (21) auffächert. ' . !

5. Suchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ;

gekennzeichnet, daß jeder Leiste (11a, b, c, d) \

eine Fresnellinse (16a., b, c, d) zugeordnet ist. }

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6. Suchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Meter 3 bis 20 und vor- '■ zugsweise 10 aneinandergereihte Fresnellinsen (16) vorgesehen sind.

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