DE10101443A1

DE10101443A1 - Optoelektronische Vorrichtung

Info

Publication number: DE10101443A1
Application number: DE10101443A
Authority: DE
Inventors: Rolf Banschbach
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-07-25
Anticipated expiration: 2021-01-16
Also published as: EP1223132A2; EP1223132B1; EP1223132A3; DE50202873D1; DE10101443B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung (1) zur Ermittlung eines Schnittbildes einer Objektstruktur mit einem Sendelichtstrahlen (6) emittierenden Sender (7), einem Empfangslichtstrahlen (8) empfangenden Empfänger (9), welcher eine zeilenförmige Anordnung von N Empfangselementen (10) aufweist und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Ausgangssignale A¶n¶ (n = 1, ...N) der Empfangselemente (10). Die Objektstruktur ist von wenigstens einer Kante eines Bogens gebildet und wird mittels der Sendelichtstrahlen (6) beleuchtet. Die an der Objektstruktur zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen (8) generieren eine Abbildung der Objektstruktur auf den Empfangselementen (10) des Empfängers (9). Zur Ermittlung der Objektstruktur werden die Ausgangssignale A¶n¶ mit zwei Schwellwerten S¶1¶, S¶2¶ mit S¶2¶ >= S¶1¶ zur Unterscheidung von belichteten Empfangselementen (10) mit Ausgangssignalen A¶n¶ > S¶2¶ und unbelichteten Empfangselementen (10) mit Ausgangssignalen A¶n¶ < S¶1¶ bewertet.

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen weisen einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender auf, wobei die Sendelichtstrahlen zur Ausleuchtung einer Objektstruktur ver wendet werden. In Abstand neben dem Sender liegt ein Empfangslichtstrahlen empfangender Empfänger. Der Empfänger besteht aus einer zeilenförmigen Anordnung von Empfangselementen. Die Objektstruktur wird durch die Rück reflexion der Sendelichtstrahlen auf den Empfänger abgebildet, wobei die Empfangslichtstrahlen an den Ausgängen der Empfangselemente Ausgangssig nale in Form eines Kontrastmusters generieren, welches der Objektstruktur entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs ge nannten Art so auszubilden, dass mit dieser eine sichere und zuverlässige Bo genkontrolle an einer bogenverarbeitenden Maschine durchführbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung werden zur Er mittlung der Objektstruktur die Ausgangssignale A_n mit zwei Schwellwerten S₁, S₂ mit S₂ ≧ S₁ zur Unterscheidung von belichteten Empfangselementen mit Ausgangssignalen A_n < S₁ bewertet. Die Objektstruktur weist wenigstens eine Kante eines Bogens auf, auf welche ein Teil der Sendelichtstrahlen ausgerichtet ist. Durch die von der Kante des Bogens zurückreflektierten Empfangslicht strahlen wird eine Anzahl N_b von aufeinander folgenden belichteten Empfangs elementen A_n erhalten, wobei die Anzahl N_b der belichteten Empfangselemente ein Maß für die Dicke des Bogens liefert.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die optoelektronische Vorrichtung seitlich versetzt zu den zu erfassenden Bögen derart anzuordnen, dass mit dieser jeweils die Kante eines Bogens erfassbar ist. Die Kante eines Bogens oder gegebenenfalls die Kanten mehrerer Bögen werden damit auf den Empfänger abgebildet. Dabei wird der von jeder Kante eines Bogens zurückre flektierte Teil der Sendelichtstrahlen entsprechend der Lage und der Dicke des Bogens auf eine vorgegebene Anzahl von Empfangselementen zurückreflek tiert. Durch die auf diese Empfangselemente zurückreflektierte Lichtmenge liegen deren Ausgangsignale oberhalb des Schwellwerts S₂, so dass diese be lichtet sind. Die seitlich im Bogen vorbeigeführten Sendelichtstrahlen werden nicht oder nur in geringem Maß zum Empfänger zurückreflektiert, so dass die korrespondierenden Empfangselemente unbelichtet bleiben; das heißt die Aus gangssignale A_n liegen dann unterhalb eines Schwellwerts S₁ (S₁ < S₂). Im Grenzfall können die beiden Schwellwerte auch zusammenfallen, so dass die Bewertung der Ausgangssignale mit einem Schwellwert S = S₁ = S₂ erfolgt.

Durch die Auswertung der Folgen aufeinander folgender belichteter Empfangs elemente ist eine zuverlässige Detektion der Bögen möglich, wobei die Länge einer derartigen Folge ein Maß für die Dicke eines Bogens liefert.

Im Gegensatz zu bekannten optischen Verfahren zur Bogendetektion wird nicht die Oberfläche eines Bogens zu dessen Detektion im Auflicht- oder Durch lichtverfahren mit den Sendelichtstrahlen beaufschlagt. Vielmehr erfolgt die Bogendetektion durch seitliche Sendelichteinstrahlung in Form einer Dicken messung des jeweiligen Bogens.

Dadurch wird erreicht, dass die optische Messung zur Bogenerfassung weitge hend unabhängig von der Bedruckung eines Bogens ist. Auch ist die erfin dungsgemäße Dickenmessung der Bögen weitgehend unabhängig von den Materialeigenschaften der Bögen. So können gleichermaßen Bögen aus Blech, Karten, Folien oder weiteren Materialien sicher erfasst werden. Schließlich ist vorteilhaft, dass die seitliche Anordnung der Vorrichtung an bogenverarbeiten den Maschinen ohne konstruktiven Aufwand an mehreren Stellen der Maschi ne, insbesondere an deren Anlegetisch bewerkstelligt werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass in einer bogenverarbeitenden Maschine auch Bögen dann sicher erfassbar sind, wenn diese nicht nur als Einfachbögen sondern auch als Mehrfachbögen mehrfach übereinander liegen. Dabei können mit der erfindungsgemäßen op toelektronischen Vorrichtung die einzelnen Bögen in einer Mehrfachbogenan ordnung gerade dann auch sicher erfasst werden, wenn zwischen diesen Bögen durch die unvermeidlichen Flatterbewegungen der Bögen unterschiedliche Zwischenräume vorhanden sind, die durch Luftpolster zwischen den Bögen entstehen.

Eine derartige Situation ist insbesondere dann gegeben, wenn mit der optoe lektronischen Vorrichtung der Transport von Einfach- und Mehrfachbögen an einem Anlegetisch einer Druckmaschine kontrolliert wird. Die Bögen liegen dann gegebenenfalls in Mehrfachbögen auf dem Anlegetisch auf, wobei zwi schen den einzelnen Bögen kleine Zwischenräume aufgrund von Luftpolstern verbleiben.

Durch seitliche Anordnung der optoelektronischen Vorrichtung werden die einzelnen Kanten der Bögen und die Oberkante des Anlegetisches erfasst. Ent sprechend der Anzahl und der Lagen der Kanten werden vom Empfänger Fol gen bestimmter Längen von aufeinander folgenden belichteten Empfangsele menten registriert. Zwischen den einzelnen Folgen von belichteten Empfangselementen werden Folgen von aufeinander folgenden unbelichteten Empfangs elementen registriert. Diese unbelichteten Empfangselemente werden dadurch erhalten, dass Teile der Sendelichtstrahlen in die Zwischenräume zwischen die Bögen geführt sind und dadurch nicht mehr oder nur in geringem Maß zum Empfänger zurückgeführt werden.

Durch die Auswertung der Folgen von belichteten und unbelichteten Emp fangselementen lassen sich die Zahl und die Dicken der auf dem Anlegetisch liegenden Bögen erfassen.

Zweckmäßigerweise erfolgt in einer Einlernphase die Erfassung eines Einzel bogens, dessen Dicke als Referenzwert abgespeichert wird. Dadurch können in der darauf folgenden Arbeitsphase mit großer Sicherheit durch Vergleich der aktuellen Messwerte mit dem Referenzwert Einfachbögen von Mehrfachbögen unterschieden werden.

Vorteilhaft wird in der oder in einer weiteren Einlernphase auch die Oberkante des Anlegetisches als Referenzwert eingelernt. Durch Referenzierung der in der Arbeitsphase ermittelten Messwerte auf die Lage der Oberkante des Anlegeti sches ist dann eine Lagebestimmung der Bogenkanten möglich.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Querschnitt durch einen Anlegetisch einer bogenverarbeitenden Maschine mit einer seitlich am Anlegetisch montierten optoe lektronischen Vorrichtung zur Erfassung von Bögen auf dem Anle getisch.

Fig. 2 a) Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1 mit verschiedenen Montageorten der optoelektronischen Vorrichtung. b) Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 2a.

Fig. 3 Ausgangssignale der Empfangselemente des Empfängers der op toelektronischen Vorrichtung bei

a) leerem Anlegetisch,
b) einem auf dem Anlegetisch aufliegendem Bogen,
c) mehreren auf dem Anlegetisch aufliegenden Bögen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine optoelektronische Vorrichtung 1, die seitlich an einem Anlegetisch 2 einer bogenverarbeitenden Maschine, insbesondere einer Druckmaschine angeordnet ist. Auf dem Anlegetisch 2 liegt gegebenenfalls ein Bogen 3 auf, insbesondere können auf dem Anlegetisch 2, wie in Fig. 1 dar gestellt, auf der Oberseite des Anlegetisches 2 auch mehrere Bögen 3 aufeinan der aufliegen.

Die Bögen 3 werden in Längsrichtung des Anlegetisches 2, das heißt senkrecht zu der in Fig. 1 dargestellten Querachse des Anlegetisches 2 gefördert. Bei dem Transport der Bögen 3 üben diese Flatterbewegungen aus, die insbesonde re durch hohe Transportgeschwindigkeiten hervorgerufen werden können. Da her liegen die Bögen 3 nicht dicht aufeinander bzw. auf der Oberseite des An legetisches 2 auf. Vielmehr verbleiben zwischen den Bögen 3 Zwischenräume, die von Bogen 3 zu Bogen 3 variieren können. Die Ausdehnung der Zwischen räume kann von einem Bruchteil bis zu einem Mehrfachen eines Bogens betra gen. Diese Zwischenräume sind schematisch in Fig. 1 dargestellt.

Die optoelektronische Vorrichtung 1 kann ohne großen konstruktiven Aufwand und insbesondere nahezu ohne konstruktiven Eingriff in die bogenverarbeiten de Maschine in der in Fig. 1 dargestellten Position montiert werden. Zweck mäßigerweise ist im Bereich der optoelektronischen Vorrichtung 1 eine Vertie fung 4 am Anlegetisch 2 angebracht, die an dessen Oberseite ausmündet. Da durch entsteht der in Fig. 1 dargestellte Absatz an der Seitenwand des Anle getisches 2, auf welchen die optoelektronische Vorrichtung 1 ausgerichtet ist.

Fig. 2 zeigt unterschiedliche Anbringungsmöglichkeiten der optoelektroni schen Vorrichtung 1 an der bogenverarbeitenden Maschine. Dabei zeigt Fig. 1 den Transport von Bögen 3 bei fehlerfreiem Betrieb der bogenverarbeitenden Maschine. Von einem Stapel von Bögen 3 wird der jeweils oberste Bogen 3 einzeln abgezogen und dann über den Anlegetisch 2 transportiert. Die optoe lektronische Vorrichtung 1 kann beispielsweise in den in Fig. 2 dargestellten Einbaupositionen am Anlegetisch 2 montiert sein, wobei je nach Einbaupositi on auf der jeweiligen Höhe der Vorrichtung 1 im fehlerfreien Fall ein Doppel- oder Einfachbogen vorliegt. Zudem kann die Vorrichtung 1 an der Oberkante des Stapels angeordnet sein. Mit einer Vorrichtung 1 am Anlegetisch 2 wird kontrolliert, ob ein fehlerfreier Transport eines Einfach- oder Doppelbogens vorliegt, oder ob durch einen Fehler in der Bogenförderung eine hierzu unter schiedliche Zahl von Bögen 3 vorliegt. Mit einer am Stapel montierten Vor richtung 1 kann kontrolliert werden, ob die Bögen 3 einzeln vom Stapel abge zogen werden.

Die in Fig. 1 dargestellte optoelektronische Vorrichtung 1 ist in einem Gehäu se 5 integriert, welches an einer nicht dargestellten Halterung integriert ist. Die optoelektronische Vorrichtung 1 weist einen Sendelichtstrahlen 6 emittierenden Sender 7 und einen Empfangslichtstrahlen 8 empfangenden Empfänger 9 auf, welche in Abstand nebeneinander liegend angeordnet sind. Der Sender 7 ist beispielsweise von einer Leuchtdiode gebildet. Der Empfänger 9 besteht aus einer zeilenförmigen Anordnung von Empfangselementen 10. Vorzugsweise besteht der Empfänger 9 aus einem CCD-Zeilenelement mit typischerweise 100 bis 1000 dicht nebeneinander liegenden Empfangselementen 10. Die Längsach se des Empfängers 9, in dessen Verlängerung der Sender 7 liegt, verläuft senk recht zu der Oberfläche des Anlegetisches 2.

Dem Sender 7 ist eine Sendeoptik 11 zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 6 nachgeordnet. Dem Empfänger 9 ist eine Empfangsoptik 12 zur Fokussierung der Empfangslichtstrahlen 8 vorgeordnet. Zur Unterdrückung von Fremdlichteinflüssen ist der Empfangsoptik 12 ein Filter 13 vorgeordnet. Zwischen dem Filter 13 und der Empfangsoptik 12 ist eine Blende 14 angeordnet.

Durch die Blende 14 wird erreicht, dass die Bögen 3 in einem relativ großen Abstandsbereich, dem sogenannten Tiefenschärfebereich, erfasst werden kön nen.

Der Sender 7 wird vorzugsweise im Pulsbetrieb betrieben, so dass die Sende lichtstrahlen 6 in Form von Lichtimpulsen mit einem vorgegebenen Puls- Pausenverhältnis emittiert werden. Prinzipiell kann auch eine Anordnung von mehreren Sendern 7 vorgesehen sein.

Der Sender 7 und der Empfänger 9 sind an eine Auswerteeinheit 15 ange schlossen, die von einem Mikrocontroller, einem ASIC oder dergleichen, ge bildet ist. Die Auswerteeinheit 15 übernimmt die Ansteuerung des Senders 7 sowie die Auswertung der an den Ausgängen der Empfangselemente 10 anste henden Ausgangssignale A_n (N = 1, . . . N).

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die Sendelichtstrahlen 6 auf die Oberkante des Anlegetisches 2 sowie die seitlichen Kanten der darauf liegenden Bögen 3 aus gerichtet. Diese von den Sendelichtstrahlen 6 ausgeleuchtete Objektstruktur wird durch die Rückreflexion der Empfangslichtstrahlen 8 an den Bogenkanten und der Kante des Anlegetisches 2 auf die Empfangselemente 10 des Empfän ger 9 abgebildet. Damit dabei die einzelnen Bögen 3 erfassbar sind, ist die Auflösung des Empfängers 9 größer als die Dicke eines Bogens 3. Die Dicke eines Bogens 3 beträgt typischerweise bei Papierbögen etwa 70 µm, während die Auflösung des Empfängers 9 typischerweise bei etwa 10 µm liegt.

Die optoelektronische Vorrichtung 1 ist in fest vorgegebenem Abstand zur Oberkante des Anlegetisches 2 und in etwa konstantem Abstand zu den Kanten der Bögen 3, deren Lagen bei dem Transport über den Anlegetisch 2 etwas variieren können, angeordnet, so dass die Objektstruktur vollständig von den Sendelichtstrahlen 6 ausgeleuchtet wird.

Die Auswertung der Ausgangssignale A_n wird im Folgenden anhand der Dia gramme gemäß Fig. 3 erläutert. In den Diagrammen sind die Ausgangssignale A_n der mit n = 1, . . . N nummerierten Empfangselemente 10 des Empfängers 9 aufgetragen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, werden die Ausgangssignale A_n der Empfangselemente 10 mit zwei Schwellwerten S₁, S₂ bewertet, wobei vorteil hafterweise S₂ < S₁ ist. Prinzipiell ist auch eine Auswertung mit einem Schwellwert S₁ = S₂ = S möglich.

Ein belichtetes Empfangselement 10 liegt dann vor, wenn die auf diese auftref fende Lichtmenge der Empfangslichtstrahlen 8 so groß ist, dass das entspre chende Ausgangssignal A_n oberhalb von S₂ liegt.

Demgegenüber liegt ein nicht belichtetes Empfangselement 10 vor, wenn des sen Ausgangssignal A_n unterhalb von S₁ liegt.

In Fig. 3 sind mehrere Diagramme unterschiedlicher Messungen dargestellt. Der oberhalb der Diagramme dargestellte Anlegetisch 2, insbesondere dessen Oberkante, deren Position mit 0 bezeichnet ist, sowie die gegebenenfalls darauf liegenden mit A-D bezeichneten Positionen der darauf liegenden Bögen 3 zeigen den Bezug zu der jeweils abgetasteten Objektstruktur.

Während einer Einlernphase erfolgt zunächst eine Referenzierung der optoe lektronischen Vorrichtung 1 auf die Oberkante des Anlegetisches 2. Hierzu wird der Anlegetisch 2 mit den Sendelichtstrahlen 6 ausgeleuchtet, wobei in diesem Fall keine Bögen 3 auf dem Anlegetisch 2 aufliegen, das heißt der in Fig. 3 dargestellte Anlegetisch 2 wird ohne die in den Positionen A-D lie genden Bögen 3 vermessen.

Die entsprechenden Messergebnisse sind in Fig. 3a dargestellt. Der auf den Anlegetisch 2 auftreffende Teil der Sendelichtstrahlen 6 wird von dort auf den Empfänger 9 zurückreflektiert. Die Ausgangssignale A_n der auf diese Weise beleuchteten Empfangselemente 10 liegen oberhalb des Schwellwerts S₂. Da die Oberfläche des Anlegetisches 2 homogen ausgebildet ist, bilden diese Emp fangselemente 10 eine lückenlose Folge von belichteten Empfangselementen.

Der am Anlegetisch 2 vorbeigeführte Teil der Sendelichtstrahlen 6 trifft nicht auf den Empfänger 9, so dass zudem eine lückenlose Folge von nicht belichte ten Empfangselementen 10 erhalten wird.

Zur Kontrolle, ob die Sendelichtstrahlen 6 korrekt auf die Oberkante des Anle getisches 2 ausgerichtet sind, werden die Folgen von belichteten und nicht be lichteten Empfangselementen 10 mit Grenzwerten N_a,1 und N_a,0 verglichen. Die Grenzwerte N_a,1 und N_a,0 sind in der Auswerteeinheit 15 als Parameter abge speichert. Diese Grenzwerte stellen eine Anzahl von belichteten bzw. nicht belichteten Empfangselementen 10 dar, die bei der Vermessung des Anlegeti sches 2 wenigstens erhalten werden muss, damit die Oberkante des Anlageti sches 2 als erkannt gilt.

Wie aus Fig. 3a ersichtlich, ist sowohl für die Folge der belichteten Emp fangselemente 10 der Grenzwert N_a,1 überschritten als auch für die Folge der nicht belichteten Empfangselemente 10 der Grenzwert N_a,0.

Als weiteres Kriterium für die Detektion der Oberkante muss der Übergang der belichteten auf die unbelichteten Empfangselemente 10 mit einer vorgegebenen Mindeststeilheit erfolgen. Hierzu ist in der Auswerteeinheit 15 als weiterer Parameter als Höchstzahl von Empfangselementen 10, innerhalb derer der Übergang der belichteten zu den nicht belichteten Empfangselemente 10 erfol gen muss, der Wert N_a,min abgespeichert. Liegt das höchste Empfangselement 10 der in Fig. 3a dargestellten Folge von belichteten Empfangselementen 10 weniger als N_a,min Empfangselemente 10 vom niedrigsten der Folge der nicht belichteten Empfangselemente 10 entfernt, so gilt die Oberkante des Anlegeti sches 2 als erfasst. Dieser Auswertung liegt die Überlegung zugrunde, dass zwischen den Folgen der belichteten und unbelichteten Empfangselemente 10 ein Übergangsbereich mit Empfangselementen 10 liegen kann, deren Aus gangssignale A_n zwischen S₁ und S₂ liegen. Die Lage n₀ der Oberkante des Anlegetisches 2 ergibt sich vorzugsweise aus dem Mittelwert der Lagen des höchsten belichteten und des niedrigsten nicht belichteten Empfangselements 10.

Durch Bezug auf die so ermittelte Lage n₀ der Oberkante können nachfolgend die Dicken und Positionen der auf dem Anlegetisch 2 liegenden Bögen 3 quan titativ erfasst werden.

Fig. 3b zeigt den Abgleich der Vorrichtung 1 auf einen einzelnen auf dem Anlegetisch 2 in der Position A liegenden Bogen 3. Dieser Abgleich erfolgt zweckmäßigerweise in derselben oder in einer weiteren Einlernphase, bei wel cher ein einzelner Bogen 3 auf den Anlegetisch 2 durch den Erfassungsbereich der optoelektronischen Vorrichtung 1 gefördert wird.

Wie aus Fig. 3b ersichtlich, wird bei dieser Messung wieder die Lage n₀ der Oberkante des Anlegetisches 2 als Messwert erhalten. Entsprechend der Positi on A des Bogens 3 auf dem Anlegetisch 2 wird zudem an den Empfangsele menten 10 zwischen n₁ und n₂ ein Signalpeak erhalten.

Dieser Signalpeak wird dadurch verursacht, dass die Sendelichtstrahlen 6, die auf die Kante des Bogens 3 treffen, auf die Empfangselemente 10 zwischen n₁ und n₂ zurückreflektiert werden, so dass in diesem Bereich Ausgangssignale mit A_n < S₂ erhalten werden.

Die beiderseits der Kante des Bogens 3 verlaufenden Sendelichtstrahlen 6 ge langen in den Zwischenraum zwischen Anlegetisch 2 und Bogen 3 bzw. wer den seitlich an diesem vorbeigeführt. Dadurch entstehen beiderseits des Signal peaks zwischen n₁ und n₂ Bereiche von unbelichteten Ausgangssignalen A_n, die unterhalb von S₁ liegen. Anschließend wird wieder die Oberkante des Anlege tisches 2 detektiert.

Die Anzahl N_b der belichteten Empfangselemente 10 zwischen n₁ und n₂ liefert durch die Referenzierung auf die Lage n₀ der Oberkante ein Maß für die Lage und Dicke des Bogens 3.

Die Anzahl N_b wird als Referenzwert N_b,ref in der Auswerteeinheit 15 abge speichert. In der auf die Einlernphase folgenden Arbeitsphase, innerhalb derer die Bogenkontrolle mittels der optoelektronischen Vorrichtung 1 erfolgt, wer den die aktuell ermittelten Messwerte der Bogendetektion mit dem Referenz wert N_b,ref verglichen, wodurch eine Unterscheidung von Einfach- und Mehr fachbögen ermittelt wird. Stimmt ein aktueller Messwert N mit dem Referenz wert N_b,ref mit einer vorgegebenen Genauigkeit, die vorzugsweise über in der Auswerteeinheit 15 abgespeicherte Toleranzgrenzen definiert ist, überein, so liegt ein Einfachbogen vor.

Eine derartige während der Arbeitsphase erfolgende Messwerterfassung ist in Fig. 3c beispielhaft dargestellt. Die in Fig. 3c erhaltenen Messwerte entspre chen dem in Fig. 3 dargestellten Fall, bei welchem insgesamt vier Bögen 3 in den Positionen A, B, C und D auf dem Anlegetisch 2 aufliegen.

Die Ausgangssignale A_n gemäß Fig. 3c zeigen wiederum die bei n₀ liegende Oberkante des Anlegetisches 2. Entsprechend den Positionen der Bögen 3 wer den bei den Empfangselementen 10 zwischen n₁ und n₂, n₃ und n₄, n₅ und n₆ sowie n₇ und n₈ insgesamt vier Signalpeaks erhalten, die von lückenlosen Fol gen von belichteten Empfangselementen 10 gebildet sind. Die Breiten N₁, N₂, N₃, N₄ der Signalpeaks, die durch die Beziehungen N₁ = n₂ - n₁, N₂ = n₄ - n₃, N₃ = n₆ - n₅ sowie N₄ = n₈ - n₇ definiert sind, liefern ein Maß für die Dicken der jeweils erfassten Bögen 3.

Entsprechend der Breite der Zwischenräume zwischen den Oberflächen der Bögen 3 bzw. des Anlegetisches 2 werden zwischen den Signalpeaks Folgen von unbelichteten Empfangselementen 10 erhalten, wobei die Anzahl N_z der Empfangselemente 10 in einer derartigen Folge von unbelichteten Empfangs elementen 10 ein Maß für die Breite eines derartigen Zwischenraumes liefert. Die Längen dieser Folgen werden in der Auswerteeinheit 15 mit einem dort abgespeicherten Grenzwert N_z,min verglichen. Ist die aktuell ermittelte Anzahl N_z größer als N_z,min, so gilt ein derartiger Zwischenraum als erkannt.

Bei dem in Fig. 3c dargestellten Beispiel werden insgesamt vier Signalpeaks erhalten, welche an die Oberkante des Anlegetisches 2 anschließen. Zwischen diesen Signalmaxima werden vier Folgen N_z1, N_z2, N_z3, N_z4 von unbelichteten Empfangselementen 10 erhalten.

Die Folgen N_z1, N_z2, N_z4 liegen in der Größenordnung der Breiten der Signal peaks und sind größer als der Grenzwert N_z,min, so dass diese Folgen als Zwi schenräume klassifiziert werden. Dagegen liegt die Folge N_z3 unterhalb des Grenzwerts N_z,min.

Demzufolge werden in der Auswerteeinheit 15 die Signalpeaks zwischen n₁ und n₂ einerseits und n₇ und n₈ als separate Folgen von belichteten Empfangs elementen 10 erkannt, die jeweils zwischen zwei als sicher erkannten Zwi schenräume liegen.

Die Längen N₁ und N₄ dieser Folgen werden mit dem Referenzwert N_b,ref ver glichen, wobei in diesem Fall eine hinreichende Übereinstimmung vorliegt, so dass diese Folgen als Einfachbögen klassifiziert werden, wobei die Längen der Folgen N₁ und N₄ ein Maß für die Breite des jeweiligen Einfachbogens liefern.

Dagegen ist die Länge N_z3 der dritten Folge von unbelichteten Empfangsele menten 10 kleiner als der Grenzwert N_z,min. Demzufolge werden die Signal peaks zwischen n₃ und n₄ sowie n₅ und n₆ nicht als separate Signalpeaks auf gelöst, sondern in der Auswerteeinheit 15 als ein gemeinsamer, zwischen n₃ und n₆ liegender Signalpeak ausgewertet. Die Breite dieses Signalpeaks, die im Wesentlichen durch die Beziehung N₂ + N_z3 + N₃ definiert ist, ist signifikant größer als der Referenzwert N_b,ref, so dass aufgrund dieses Vergleichs der Signalpeak zwischen n₃ und n₆ als Mehrfachbogen klassifiziert wird.

Somit liefert die Auswertung der Ausgangssignale A_n gemäß Fig. 3c eine Einzelauflösung der Bögen 3 in den Positionen A und D sowie eine Doppelbo generkennung der Bögen 3 in den Positionen B und C.

Aufgrund von Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Temperatur oder Material schwankungen unterschiedlicher Chargen von zu detektierenden Bögen 3 kann der Wert für die Dicke eines Einfachbogens driften. Um dies zu kompensieren kann der abgespeicherte Referenzwert N_b,ref mittels eines I-Reglers den aktuel len Messwerten nachgeführt werden.

Aufgrund von Bewegungen der Bögen 3 quer zur Förderrichtung kann der Ab stand der Bogenkanten zur optoelektronischen Vorrichtung 1 zeitlich veränder lich sein. Dies bedingt eine Drift der Amplitudenwerte der Ausgangssignale A_n, die vorzugsweise in der Auswerteeinheit 15 ebenfalls mit geführt sind. Alter nativ kann die Drift der Amplitudenwerte auch durch eine Nachführung der Schwellwerte S₁, S₂ kompensiert werden.

Bezugszeichenliste

1

Optoelektronische Vorrichtung

2

Anlegetisch

3

Bogen

4

Vertiefung

5

Gehäuse

6

Sendelichtstrahlen

7

Sender

8

Empfangslichtstrahlen

9

Empfänger

10

Empfangselemente

11

Sendeoptik

12

Empfangsoptik

13

Filter

14

Blende

15

Auswerteeinheit

Claims

1. Optoelektronische Vorrichtung zur Ermittlung eines Schnittbildes einer Objektstruktur mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, welcher eine zeilen förmige Anordnung von N Empfangselementen aufweist, und einer Aus werteeinheit zur Auswertung der Ausgangssignale A_n (n = 1, . . .N) der Empfangselemente, wobei die Objektstruktur mittels der Sendelicht strahlen beleuchtet ist und die an dieser zurückreflektierten Empfangs lichtstrahlen eine Abbildung der Objektstruktur auf den Empfangsele menten des Empfängers generieren, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Objektstruktur die Ausgangssignale A_n mit zwei Schwellwerten S₁, S₂ mit S₂ ≧ S₁ zur Unterscheidung von belichteten Empfangselementen (10) mit Ausgangssignalen A_n < S₂ und unbelichte ten Empfangselementen (10) mit Ausgangssignalen A_n < S₁ bewertet werden, und dass die Objektstruktur wenigstens eine Kante eines Bogens (3) aufweist, auf welche ein Teil der Sendelichtstrahlen (6) ausgerichtet ist, wobei durch die von der Kante des Bogens (3) zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen (8) eine Anzahl N_b von aufeinander folgenden be lichteten Empfangselementen A_n (10) erhalten wird, wobei die Anzahl N_b der belichteten Empfangselemente (10) ein Maß für die Dicke des Bo gens (3) liefert.

2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass während einer Einlernphase ein einzelner Bogen (3) in den Strahlengang der Sendelichtstrahlen (6) eingebracht ist, und dass die da bei ermittelte Anzahl N_b von aufeinander folgenden Empfangselementen (10) mit Ausgangssignalen A_n < S₂ als Referenzwert N_b,ref in der Auswerteeinheit (15) abgespeichert wird, und dass zur Detektion wenigstens eines Bogens (3) während einer auf die Einlernphase folgenden Arbeits phase die dabei registrierten Ausgangssignale A_n fortlaufend auf das Vor handensein von Folgen von Ausgangssignalen A_n aufeinander folgender belichteter Empfangselemente (10) untersucht werden, wobei ein Bogen (3) als erkannt gilt, falls die Länge N_b einer Folge mit einer vorgegebenen Genauigkeit mit dem Referenzwert N_b,ref übereinstimmt.

3. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass ein Bogen (3) als erkannt gilt, falls die Länge N_b einer Folge in nerhalb von in der Auswerteeinheit (15) abgespeicherten Toleranzgren zen mit dem Referenzwert N_b,ref übereinstimmt.

4. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, dass durch den Vergleich der aktuellen Länge N_b mit dem Referenzwert N_b,ref Einfach- und Mehrfachbögen unterscheidbar sind.

5. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass deren Sendelichtstrahlen (6) mit einem Teil ihres Strahldurchmessers auf eine Oberkante eines Anlegetisches (2) einer Druckmaschine ausgerichtet sind, wobei auf der an die Oberkante an schließende Auflagefläche des Anlegetisches (2) wenigstens ein Bogen (3) aufliegt, welcher mit der Kante des Bogens (3) die Objektstruktur bil det.

6. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass auf der Auflagefläche des Anlegetisches (2) ein Stapel von Bö gen (3) aufliegt, welcher Bestandteil der Objektstruktur ist.

7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Sendelichtstrahlen (6) in Zwischenräu me zwischen die Bögen (3) und/oder die Auflagefläche geführt ist, wobei die Höhe des Schwellwertes S₁ so gewählt ist, dass die von den die Zwi schenräume begrenzenden Oberflächen der Bögen (3) und/oder von der Auflagefläche als Empfangslichtstrahlen (8) auf Empfangselemente (10) des Empfängers (9) zurückreflektierten Sendelichtstrahlen (6) in diesen Empfangselementen (10) Ausgangssignale A_n generieren, die unterhalb des Schwellwertes S₁ liegen.

8. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass ein Zwischenraum zwischen zwei Bögen (3) als erkannt gilt, falls eine Anzahl N_z von aufeinander folgenden, nicht belichteten Emp fangselementen (10) registriert wird, die größer oder gleich einem Grenzwert N_z,min ist, wobei die Anzahl N_z der nicht belichteten Emp fangselemente (10) ein Maß für die Breite eines Zwischenraumes liefert.

9. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, dass zu deren Referenzierung während einer oder der Einlernphase die Lage der Kante des Anlegetisches (2) ermittelt wird.

10. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass der auf den Anlegetisch (2) auftreffende Teil der Sendelicht strahlen (6) zum Empfänger (9) zurückreflektiert ist, wodurch wenigstens eine Anzahl N_a,1 von aufeinander folgenden belichteten Empfangsele menten (10) erhalten wird, dass durch den am Anlegetisch (2) vorbei ge führten Anteil der Sendelichtstrahlen (6) wenigstens eine Anzahl N_a,0 von aufeinander folgenden nicht belichteten Empfangselementen (10) erhal ten wird, und dass der Übergangsbereich der belichteten zu den unbe lichteten Empfangselementen (10) die Lage n₀ der Oberkante des Anle getisches (2) definiert.

11. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass die Lage n₀ der Oberkante des Anlegetisches (2) als erkannt gilt, falls die jeweils letzten der N_a,1 belichteten Empfangselemente (10) und der N_a,0 unbelichteten Empfangselemente (10), die an den Übergangsbereich angrenzen, weniger als N_a,min Empfangselemente (10) voneinander getrennt liegen.

12. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, dass das Zentrum des Übergangsbereichs die Lage n₀ der Oberkante definiert.

13. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 9-12, dadurch gekenn zeichnet, dass durch Bezug auf die Lage n₀ der Oberkante die Positionen der auf dem Anlegetisch (2) aufliegenden Bögen (3) bestimmbar sind.

14. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-13, da durch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von Umwelteinflüssen der Referenzwert N_b,ref mittels eines I-Reglers den aktuellen Werten von N_b nachgeführt ist.

15. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, da durch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte S₁ und S₂ zur Kompensati on von Driften der Amplituden der Ausgangssignale A_n veränderbar sind.