DE10157927A1 - Assembly to detect the location of the edge of moving fabric piecegoods, has a rotating drum, with an inner longitudinal lamp, and a spiral mantle slit for the emerging light intensity to be used with the drum rotary angle and speed - Google Patents
Assembly to detect the location of the edge of moving fabric piecegoods, has a rotating drum, with an inner longitudinal lamp, and a spiral mantle slit for the emerging light intensity to be used with the drum rotary angle and speedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kantenerkennung eines geförderten Werkstückes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen. The invention relates to a device for edge detection a funded workpiece according to the generic term of Claim 1 and a method for operating such.
In technologischen Abläufen, bei denen Werkstücke zu einer Verarbeitungsvorrichtung transportiert werden und bei denen dies insbesondere in Form einer Endlosbahn erfolgt, wie beispielsweise im textil- oder metallverarbeitenden Gewerbe, ist es oft notwendig, die genaue Lage einer Kante des betreffenden Werkstückes oder der Materialbahn bezüglich beispielsweise einer trennenden oder verbindenden Vorrichtung zu kennen, um den entsprechenden Fertigungsschritt mit der notwendigen Genauigkeit auszuführen. In technological processes in which workpieces become one Processing device are transported and in which this is done in particular in the form of an endless web, such as for example in the textile or metal processing industry it is often necessary to determine the exact location of an edge of the subject Workpiece or the web of material, for example a separating or connecting device to know the corresponding production step with the necessary To perform accuracy.
Fertigungsvorrichtungen können in ihrer Funktionsweise effizienter und rationeller gestaltet werden, indem diese selbsttätig die Lage eines Werkstückes innerhalb der Vorrichtung erkennen und sich dementsprechend automatisch justieren. Manufacturing devices can function be made more efficient and rational by this automatically the position of a workpiece within the device recognize and adjust itself accordingly.
Auch hier ist das automatische Erkennen einer Werkstückkontur, insbesondere einer Werkstückkante erforderlich. Dies wird durch Vorrichtungen zur Kantenerkennung ermöglicht. Here too is the automatic recognition of a workpiece contour, especially a workpiece edge required. This is through Devices for edge detection enabled.
Bei den bekannten Ausführungsformen derartiger Vorrichtungen, die vor allem für Werkstücke oder Materialbahnen angewendet werden, welche aus einem im wesentlichen lichtundurchlässigen oder stark absorbierenden Werkstoff bestehen, kommen insbesondere Vorrichtungen zum Einsatz, die auf dem Prinzip einer Lichtschranke beruhen. So werden Lichtschrankenvorrichtungen um einen definierten und detektierten Weg x verschoben, bis ein Lichtbündel durch eine Kante des Werkstückes abgeblendet wird. Die an diesem Punkt gemessene Verschiebung x ist dann ein Maß für die Lage der Werkstückkante in einer entsprechenden Vorrichtung. In the known embodiments of such devices, which is mainly used for workpieces or material webs be made from an essentially opaque or highly absorbent material in particular devices for use based on the principle of a Light barrier. So are light barrier devices shifted by a defined and detected path x until a beam of light is blocked by an edge of the workpiece becomes. The displacement x measured at this point is then a measure of the position of the workpiece edge in one corresponding device.
Kantenerkennungsvorrichtungen, die auf dem Prinzip einer verschiebbaren Lichtschrankenanordnung beruhen, weisen jedoch einige prinzipielle Nachteile auf, die ihre Anwendung insbesondere in der Massenproduktion einschränken. Um eine Kante mit einer derartigen bekannten Vorrichtung zu detektieren, ist es notwendig, die gesamte Lichtschrankenanordnung, bestehend aus Lichtquelle und einem Fotosensor, um einen genau definierten Weg zu verschieben. Um die Kantenerkennung zeitsparend auszuführen, muß die Verschiebung möglichst schnell erfolgen. Dies ist nur dann möglich, wenn die Masse der Lichtschrankenanordnung und/oder deren Verschiebelängen klein sind. Aus diesem Grund eignet sich dieses Kantenerkennungsverfahren nur für relativ eng bemessene und vorher bekannte Toleranzbereiche einer Kantenlänge bezüglich einer verarbeitenden Vorrichtung. Edge detection devices based on the principle of a displaceable light barrier arrangement are based, however some principal drawbacks to its application restrict especially in mass production. Around with an edge to detect such a known device, it is necessary, the entire light barrier arrangement consisting of Light source and a photo sensor to a precisely defined Way to move. Time-saving for edge detection to carry out, the shift must take place as quickly as possible. This is only possible if the mass of the Light barrier arrangement and / or their displacement lengths are small. For this This edge detection method is only suitable for relatively narrow and previously known tolerance ranges of one Edge length with respect to a processing device.
Für Vorrichtungen, bei denen die Lagetoleranzen der zu erkennenden Kante groß und die Kantenlagen aus diesem Grund in hohem Maße variabel sind, kann das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren der verschiebbaren Lichtschranke nur mit einem erheblich vergrößeren zeitlichen Aufwand angewendet werden, wodurch es insbesondere für eine Massenproduktion von Werkstücken nicht oder nur unter einem erhöhten Zeitaufwand anwendbar ist. For devices in which the position tolerances of the recognizing edge large and the edge layers for this reason in are highly variable, this can be done from the prior art known method of sliding light barrier only with a considerably increased expenditure of time be, making it particularly suitable for mass production of Workpieces not or only with an increased expenditure of time is applicable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kantenerkennung für Werkstücke und insbesondere Materialbahnen aus einem im wesentlichen lichtundurchlässigen Werkstoff anzugeben, die auf einem Lichtschrankenprinzip beruht, welche eine einfache, präzise und schnelle Kanntenerkennung innerhalb eines großen Lagetoleranzbereiches ermöglicht, einfach aufgebaut und insbesondere zur Anwendung im Rahmen eines technologischen Ablaufs einer Massenproduktion geeignet ist. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung angegeben werden. The invention has for its object a device for Edge detection for workpieces and in particular material webs made of an essentially opaque material specify, which is based on a light barrier principle, which a simple, precise and fast recognition of edges within a large position tolerance range allows, simply constructed and in particular for use in the context of a technological Mass production is suitable. Furthermore should specified a method for operating such a device become.
Die vorrichtungsseitige Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung zur Kantenerkennung nach Anspruch 1, wobei die darauf folgenden Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen des Hauptanspruches beinhalten. The device-side solution of the task is carried out with a device for edge detection according to claim 1, the subsequent subclaims expedient Embodiments of the main claim include.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kantenerkennung besteht aus einer Beleuchtungseinheit, die aus einer um ihre Längsachse rotierenden lichtundurchlässigen Trommel, die mit einem, aus die Mantelfläche ausgearbeiteten, sich schraubenförmig um die Längsachse der Trommel windenden Lichtaustrittsfenster versehen ist und in ihrem Inneren eine langgestreckte Lichtquelle aufweist, sowie einer Erfassungseinheit zur Lichtdetektion längs einer Linie parallel zur Rotationsachse der Trommel. Die momentane Winkelposition der rotierenden Trommel sowie ihre Winkelgeschwindigkeit der Rotation wird dabei fortlaufend mittels eines Winkelgebers bestimmt. Eine Auswerteeinheit bestimmt aus einem detektierten Rotationswinkel der Trommel und/oder einer Rotationszeit neben einer detektierten oder bekannten Winkelgeschwindigkeit der Trommel bzw. einer von der Erfassungseinheit registrierten Lichtintensität die Kantenposition des Werkstückes. The device for edge detection according to the invention exists from a lighting unit, from one to their Longitudinal axis of the opaque drum rotating with a worked out from the outer surface, screwed around the longitudinal axis of the drum winding light exit window is provided and an elongated inside Has light source, and a detection unit for Light detection along a line parallel to the axis of rotation of the Drum. The current angular position of the rotating drum as well as their angular velocity of rotation continuously determined using an angle encoder. A Evaluation unit determines the from a detected angle of rotation Drum and / or a rotation time in addition to a detected or known angular velocity of the drum or one of the Detection unit registered the light intensity Edge position of the workpiece.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, durch eine Rotation der Trommel eine Verschiebung eines aus dem schraubenförmigen Lichtaustrittsfenster austretenden, aus der Lichtquelle innerhalb der rotierenden Trommel stammenden Lichtbündels hervorzurufen. Das Lichtschrankenprinzip kommt zur Anwendung, sobald das Lichtbündel von der zu erkennenden Kante des lichtundurchlässigen Werkstückes abgeblendet wird. Die Erfassungseinheit ist erfindungsgemäß so ausgeführt, daß eine Lichtdetektion über die gesamte Länge der rotierenden Trommel parallel zu ihrer Rotationsachse möglich ist. Die Lage der Kante wird erfindungsgemäß aus dem Rotationswinkel der Trommel bestimmt, bei dem das Lichtbündel abgeblendet wird, bzw. durch die Zeit, die vom Beginn einer Initialisierung der Erfassungseinheit bei einer bekannten Winkelgeschwindigkeit der Trommel bis zur Abblendung des Lichtbündels verstreicht. An essential idea of the invention is through a rotation of the drum a shift one out of the helical light exit window emerging from the Light source originating within the rotating drum To produce light beams. The light barrier principle comes to be used as soon as the light beam from the one to be recognized Edge of the opaque workpiece is dimmed. According to the invention, the detection unit is designed such that a light detection over the entire length of the rotating Drum parallel to its axis of rotation is possible. The location the edge is according to the invention from the angle of rotation Determines the drum in which the light beam is dimmed, or by the time from the start of an initialization of the Detection unit at a known angular velocity the drum passes until the beam is dimmed.
Die im Inneren der rotierenden Trommel angeordnete Lichtquelle ist bevorzugt stabförmig ausgebildet, und im wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Trommel gerichtet. Dadurch wird eine gleichmäßige Intensität des aus dem Lichtaustrittspalt austretenden Lichtbündels sowie eine senkrecht zur Rotationsachse der Trommel gerichtete Lichtausbreitung an jedem Punkt der Mantelfläche der Trommel erreicht. Dies kann auch durch eine lineare Anordnung mehrerer punktförmiger Lichtquellen (beispielsweise LEDs) erreicht werden. The light source located inside the rotating drum is preferably rod-shaped, and essentially directed parallel to the axis of rotation of the drum. This will a uniform intensity of out of the light exit slit emerging light bundle and one perpendicular to the Rotation axis of the drum directed light propagation at each Point of the outer surface of the drum reached. This can also be the case through a linear arrangement of several punctiform Light sources (e.g. LEDs) can be reached.
Die Erfassungseinheit weist einen Fotosensor auf, der stirnseitig an einem stabförmigen, im wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Trommel bzw. zur Längsachse der stabförmigen Lichtquelle innerhalb der Trommel orientierten Lichtleiter angeordnet ist, welcher das aus dem Lichtaustrittsfenster austretende Lichtbündel sammelt und zum Fotosensor zur Detektion leitet. Damit wird eine Lichtdetektion über im wesentlichen die Länge der rotierenden Trommel erreicht. The detection unit has a photo sensor that on the face of a rod-shaped, essentially parallel to Rotation axis of the drum or to the longitudinal axis of the rod-shaped Light source within the drum oriented light guide is arranged, which from the light exit window emerging light bundle collects and to the photo sensor for detection passes. This essentially makes light detection reached the length of the rotating drum.
Das Lichtaustrittsfenster der Trommel erstreckt sich dabei zweckmäßig über die gesamte Trommellänge, um einen maximalen Toleranzbereich möglicher Kantenlagen für eine Detektion zugänglich zu machen. The light exit window of the drum extends expediently over the entire drum length to a maximum Tolerance range of possible edge positions for a detection to make it accessible.
Alternativ ist es möglich, zwei Lichtaustrittsfenster vorzusehen, die jeweils von den Trommelenden ausgehen. Alternatively, it is possible to have two light exit windows to be provided, each starting from the drum ends.
Die Trommel rotiert mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit, welche durch den Winkelgeber fortlaufend registriert wird, was eine besonders einfache proportionale Umrechnung einer Rotationsdauer in einen entsprechenden Rotationswinkel ermöglicht. The drum rotates at a constant Angular velocity, which is continuously registered by the angle encoder becomes what a particularly simple proportional conversion a rotation period in a corresponding rotation angle allows.
Sowohl zur Feststellung der Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Trommel, als auch zur Überprüfung einer gleichförmigen Rotation ist ein Winkelgeber an der rotierenden Trommel angeordnet. Both to determine the angular velocity of the rotating drum, as well as for checking a uniform Rotation is an angle encoder on the rotating drum arranged.
Bei einer ersten Ausführungsform des Winkelgebers weist eine Stirnseite der rotierenden Trommel über einen Umfang eines konzentrisch auf der Stirnseite der Trommel angeordneten Kreises gleichmäßige verteilte lichtdurchlässige Öffnungen auf, die von einer Lichtquelle durchstrahlt werden. Auf der entgegengesetzten Seite der Öffnungen befindet sich in Verlängerung der Durchstrahlungsrichtung zwischen Lichtquelle und Öffnungen ein Fotodetektor, der mit einem Zählmechanismus verbunden ist. Anhand der vom Fotodetektor gezählten Impulse wird bei bekannter Verteilung der stirnseitigen Löcher der Trommel die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel und/oder der aktuell eingestellten Winkel der Trommel nach einem Unterbrecherprinzip bestimmt. In a first embodiment of the angle encoder, a Front of the rotating drum over a circumference of a arranged concentrically on the front of the drum Evenly distributed translucent openings, that are illuminated by a light source. On the opposite side of the openings is in extension the direction of radiation between the light source and the openings a photodetector connected to a counting mechanism. Based on the pulses counted by the photodetector known distribution of the front holes of the drum Rotation speed of the drum and / or the current one set angle of the drum according to a breaker principle certainly.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Winkelgebers ist dieser durch ein auf der Mantelfläche der rotierenden Trommel abrollendes Rad ausgebildet. Aus einem bekannten Umfang der rotierenden Trommel, sowie des abrollenden Rades ist die Winkelgeschwindigkeit der Trommel und/oder der aktuelle Rotationswinkel der Trommel bestimmbar. In a further embodiment of the angle encoder, this is by a on the outer surface of the rotating drum rolling wheel trained. From a known scope of rotating drum, as well as the rolling wheel is the Angular speed of the drum and / or the current one Rotation angle of the drum can be determined.
Bei einer dritten, besonders einfachen Ausführungsform des Winkelgebers kann dieser als ein induktiver Impulsgeber ausgeführt sein. Hierbei werden die Einzelzähne eines vorzugsweise ferromagnetischen oder metallischen Zahnrades mit einer bekannten, dem Trommelumfang zugeordneten Zahnzahl durch eine Induktionsschleife geführt und die dabei induzierten Spannungsimpulse gezählt und dem momentanen Stand des Rotationswinkels der Trommel zugeordnet. In a third, particularly simple embodiment of the Angle encoder can be used as an inductive encoder be executed. The individual teeth are preferred here ferromagnetic or metallic gear with a known number of teeth assigned to the drum circumference by a Induction loop performed and the induced Voltage pulses counted and the current status of the Rotation angle assigned to the drum.
Zur Kantenerkennung rotiert die Trommel, wobei das Lichtbündel durch das auf der Mantelfläche der Trommel angeordnete schraubenförmig um die Längsachse der Trommel gewundene Lichtaustrittsfenster in Richtung der Trommellängsachse verschoben wird, bis es durch die lichtundurchlässige Kante des Werkstükkes abgeblendet wird. Dafür ist es notwendig, einen Anfangszustand der rotierenden Trommel anzugeben. Dieser ist dadurch definiert, daß das durch das Lichtaustrittsfenster austretende Lichtbündel an einer am weitesten von der zu erkennenden Kante entfernten Stelle positioniert ist. Dieser ausgezeichnete Punkt ist innerhalb der Anordnung, beispielsweise des Winkelgebers, gespeichert und definiert einen Startpunkt des Meßprozesses. The drum rotates for edge detection, whereby the light beam by the arranged on the outer surface of the drum helically wound around the longitudinal axis of the drum Light exit window moved in the direction of the longitudinal axis of the drum until it passes through the opaque edge of the Workpiece is dimmed. For that it is necessary to have one State the initial state of the rotating drum. This is because of it defines that that exiting through the light exit window Beams of light farthest from the edge to be recognized remote position is positioned. This excellent Point is within the array, for example the Angle encoder, saved and defines a starting point of the Measuring process.
Die Detektion dieses Startpunkts initialisiert durch ein Triggerelement die Betriebsbereitschaft des Fotosensors im Erfassungselement. Während des Erkennungsvorganges befindet sich das lichtundurchlässige Material in einem Durchführungsspalt, wobei die Trommel rotiert und das Lichtbündel durch das Lichtaustrittsfenster auf den Lichtleiter trifft. Gleichzeitig registriert der Winkelaufnehmer fortlaufend die Winkelstellung sowie die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Trommel. The detection of this starting point is initialized by a Trigger element the operational readiness of the photo sensor in the Sensing element. Is during the recognition process the opaque material in a lead-through gap, the drum rotates and the light beam through the Light exit window meets the light guide. simultaneously the angle sensor continuously records the angular position and the angular velocity of the rotating drum.
Bei einer ersten Ausführungsform des Verfahrens der Kantenerkennung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden aus den Signalen des Winkelaufnehmers die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Trommel sowie die von der Initialisierung des Fotodetektors bis zum Abblenden verstrichene Zeit fortlaufend gemessen. In a first embodiment of the method of Edge detection using the device according to the invention are the signals from the angle sensor Angular speed of the rotating drum and that of the Initialization of the photo detector until the time has elapsed Time measured continuously.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird der Winkel mittels des Winkelaufnehmers bestimmt, der in der Zeit von der Rotation der Trommel überstrichen wird, die von der Initialisierung des Fotodetektors bis zum Abblenden des Lichtbündels vergeht. In a second embodiment, the angle is determined by means of the Angle sensor determined in the time of the rotation the drum is swept by the initialization of the Photo detector passes until the light beam is dimmed.
Ist die Winkelgeschwindigkeit ω bekannt, und wird die Zeit t
zwischen Initialisierungs- und Stoppsignal der Berechnung von
x zugrunde gelegt und windet sich das Lichtaustrittsfenster
über die gesamte Länge des Trommelmantels genau einmal um den
Umfang der Trommel, ergibt sich die Kantenposition x durch
wobei L die Länge der rotierenden Trommel, ω deren vom
Winkelgeber bestimmte Winkelgeschwindigkeit und t die gemessene Zeit
zwischen Initialisierungs- und Stoppsignal ist.
If the angular velocity ω is known, and if the time t between the initialization and stop signal is used as the basis for the calculation of x and the light exit window winds exactly once around the circumference of the drum over the entire length of the drum shell, the edge position x results
where L is the length of the rotating drum, ω is the angular velocity determined by the angle encoder and t is the measured time between the initialization and stop signal.
Wird der zum Zeitpunkt des Stoppsignals vom Winkelgeber
gemessene und von der Trommelrotation aktuell durchlaufene Winkel α
bei einer gleichen Ausführungsform der Trommel und
insbesondere des Lichtaustrittsfensters wie im Falle einer
zeitdetektierten Kantenposition der Bestimmung der Kantenposition x
zugrunde gelegt, ergibt sich die Kantenposition x durch:
If the angle α measured by the angle encoder and currently traversed by the drum rotation at the time of the stop signal is used in the same embodiment of the drum and in particular the light exit window as in the case of a time-detected edge position to determine the edge position x, the edge position x results from:
Wobei α in Grad angegeben und L die Länge der rotierenden Trommel ist. Where α is given in degrees and L is the length of the rotating Drum is.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 3. The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. For clarity, the Figures Figure 1 are used. To FIG. 3.
Es werden für gleiche oder gleichwirkende Teile die selben Bezugsziffern verwendet. It will be the same for the same or equivalent parts Reference numbers used.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung zur Kantenerkennung in einem Überblick. Fig. 1 shows the device for edge detection in an overview.
Fig. 2 zeigt einen Ablaufplan der Kantenerkennung unter Verwendung einer Winkelmessung der rotierenden Trommel. Fig. 2 shows a flow chart of edge detection using an angle measurement of the rotating drum.
Fig. 3 zeigt einen Ablaufplan der Kantenerkennung unter Verwendung einer Zeitmessung zwischen einem Initialisierungssignal durch ein Triggerelement am Fotosensor und einem Stoppsignal durch den Fotosensor. Fig. 3 shows a flowchart of edge detection using a time measurement between a initialization signal by a trigger element on the photo sensor and a stop signal by the photo sensor.
In einer Trommel 10, die einen lichtundurchlässigen Trommelmantel 11 hat; befindet sich eine stabförmige Lichtquelle 20, deren Längsachse parallel zur Längsachse der Trommel 10 orientiert ist. Der Trommelmantel 11 weist einen schraubenförmig um die Längsachse der Trommel 10 gewundenen Lichtaustrittsschlitz 50 auf, welcher den Durchtritt eines senkrecht bezüglich des Trommelmantels (11) orientierten Lichtbündels 21 in Richtung eines stabförmig ausgeführten Lichtleiters 30 ermöglicht. Die Längsachse des stabförmigen Lichtleiters 30 ist parallel zur Längsachse der Trommel orientiert. Durch den Lichtleiter 30 wird das Lichtsignal zu einem stirnseitig am Lichtleiter 30 angeordneten Fotosensor 40 übertragen. In a drum 10 which has an opaque drum shell 11 ; there is a rod-shaped light source 20 , the longitudinal axis of which is oriented parallel to the longitudinal axis of the drum 10 . The drum shell 11 has a light exit slot 50 which is wound helically around the longitudinal axis of the drum 10 and which allows a light bundle 21 oriented perpendicularly with respect to the drum shell ( 11 ) to pass in the direction of a rod-shaped light guide 30 . The longitudinal axis of the rod-shaped light guide 30 is oriented parallel to the longitudinal axis of the drum. The light signal is transmitted through the light guide 30 to a photo sensor 40 arranged on the end face of the light guide 30 .
Die rotierende Trommel 10 ist mit einem Winkelgeber 70 ausgestattet, der einen aktuellen Winkel und die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Trommel fortlaufend registriert. Bei einer ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt ist, werden vom Winkelgeber 70 Lichtimpulse gezählt und zur aktuellen Winkeldetektion der rotierenden Trommel 10 verwendet, die durch eine innerhalb der Trommel 10 angeordneten Lampe 71 ausgesendet werden und aus gleichmäßig stirnseitig über einen konzentrisch zur Rotationsachse der Trommel angeordneten 10 Kreisumfang mit gleichmäßig verteilten Öffnungen 72 austreten. The rotating drum 10 is equipped with an angle transmitter 70 which continuously registers a current angle and the angular velocity of the rotating drum. In a first embodiment, which is shown in FIG. 1, light pulses are counted by the angle transmitter 70 and used for the current angle detection of the rotating drum 10 , which are emitted by a lamp 71 arranged inside the drum 10 and from a uniform end face via a concentric to the axis of rotation the drum arranged 10 circumference emerge with evenly distributed openings 72 .
Bei einer weiteren, nicht bildlich dargestellten Ausführungsform des Winkelgebers ist dieser durch ein auf der Außen- oder Innenseite des Mantels der rotierenden Trommel abrollendes Rad realisiert, dessen momentane Stellung erfaßt und in eine aktuelle Winkelstellung und Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Trommel 10 umgerechnet wird. In a further embodiment of the angle transmitter, not shown in the figure, this is implemented by a wheel rolling on the outside or inside of the casing of the rotating drum, the current position of which is detected and converted into a current angular position and angular velocity of the rotating drum 10 .
Die Trommel 10 wird von einem Motor (60) in eine Rotation um ihre Längsachse versetzt. Dabei wird das aus dem Lichtaustrittsschlitz 50 austretende, von der Lichtquelle 20 ausgesandte Lichtbündel 21 durch die schraubenförmige Gestaltung des Lichtaustrittsschlitzes 50 in Richtung der Längsachse der rotierenden Trommel 10 verschoben und an einer Stelle x, die eine Kante 91 einer in einem Durchführungsspalt 95 angeordneten textilen Materialbahn 90 bezeichnet, abgeblendet. Drum 10 is rotated by a motor ( 60 ) about its longitudinal axis. The light bundle 21 emerging from the light exit slot 50 and emitted by the light source 20 is displaced by the helical design of the light exit slot 50 in the direction of the longitudinal axis of the rotating drum 10 and at a point x that has an edge 91 of a textile material web arranged in a passage gap 95 Inscribed 90 , dimmed.
In diesem Fall empfängt der Fotosensor 40 kein aus dem Lichtbündel 21 stammendes Lichtsignal aus dem Lichtleiter 30. Zeitgleich dazu wird die aktuelle Winkelstellung der Trommel 10detektiert und in eine Auswerteeinheit 80 ausgelesen, in der die Position x der Kante 91 errechnet wird. In this case, the photosensor 40 does not receive a light signal from the light bundle 21 from the light guide 30 . At the same time, the current angular position of the drum 10 is detected and read out in an evaluation unit 80 , in which the position x of the edge 91 is calculated.
Im Folgenden werden zwei Ausgestaltungen des Meßverfahrens näher beschrieben. Eine erste Möglichkeit, die Position x der Kante 91 zu bestimmen, ist durch eine Messung einer momentanen Winkelstellung der rotierenden Trommel zum Zeitpunkt der Abblendung des Lichtbündels 21 durch die Kante 91 möglich. Two configurations of the measuring method are described in more detail below. A first possibility of determining the position x of the edge 91 is possible by measuring a momentary angular position of the rotating drum at the time when the light beam 21 is dimmed by the edge 91 .
Bei dieser ersten Ausführungsform befindet sich die Trommel in einer Ausgangsstellung, die durch einen Winkel α = 0 bezeichnet ist. In diesem Falle befindet sich das aus dem schraubenförmigen Lichtaustrittsschlitz 50 auftreffende Lichtbündel 21 an einer am weitesten entfernten Position bezüglich einer zu erkennenden Kante 91, trifft auf den Lichtleiter 30 auf und wird auf den Fotosensor 40 geleitet. In der Ausgangsstellung ist der Fotosensor 40 inaktiv und noch nicht für den Meßablauf initialisiert. Befindet sich die Materialbahn 90 innerhalb des Durchführungsspaltes 95, wird das Kantenerkennungssystem aktiviert, indem die Trommel 10 durch den Antriebsmotor 60 in Rotation versetzt oder die Winkeldetektion mittels des Winkelgebers 70 gestartet wird. Zeitgleich mit dem Beginn der Rotation der Trommel 10 oder dem Beginn der Winkeldetektion wird der Fotosensor 40. Über eine Triggereinheit 81 initialisiert. Durch die Rotation der Trommel 10 verschiebt sich das Lichtbündel 21 in Richtung der Längsachse der rotierenden Trommel 10, wobei eine fortlaufende Winkelmessung durch den Winkelgeber 70 erfolgt. In this first embodiment, the drum is in a starting position, which is indicated by an angle α = 0. In this case, the light bundle 21 incident from the helical light exit slit 50 is at a most distant position with respect to an edge 91 to be recognized, strikes the light guide 30 and is directed onto the photosensor 40 . In the starting position, the photosensor 40 is inactive and has not yet been initialized for the measurement process. If the material web 90 is located in the passage gap 95 , the edge detection system is activated in that the drum 10 is rotated by the drive motor 60 or the angle detection is started by means of the angle transmitter 70 . Simultaneously with the start of the rotation of the drum 10 or the start of the angle detection, the photosensor 40 . Initialized via a trigger unit 81 . The rotation of the drum 10 shifts the light beam 21 in the direction of the longitudinal axis of the rotating drum 10 , with the angle sensor 70 continuously measuring the angle.
Erreicht das Lichtbündel (21) die Position x der Kante 91 der lichtundurchlässigen Materialbahn 90, wird dieses abgeblendet, so daß kein Lichtsignal auf den Lichtleiter 30 auftreffen kann und das Signal am Fotosensor 40 Null ist. If the light beam ( 21 ) reaches the position x of the edge 91 of the opaque material web 90 , this is dimmed so that no light signal can strike the light guide 30 and the signal at the photosensor 40 is zero.
Unmittelbar damit wird die die fortlaufende Winkelmessung
durch die Triggereinheit 81 gestoppt, und der aktuelle Wert
des Rotationswinkels α aus dem Winkelgeber 70 ausgelesen. Bei
einer Länge L der Trommel 10 und nur einer Windung des
Lichtaustrittsschlitzes 50 um den Umfang der Trommel 10 über deren
Mantelfläche bezüglich ihrer Länge L, ist die Position x der
Kante (91) über die Beziehung
innerhalb der Recheneinheit 80 bestimmbar, wobei α der vom
Winkelgeber bestimmte Winkel zum Zeitpunkt des Abblendens des
Lichtbündels 21 in Grad und L die Länge der rotierenden
Trommel 10 ist.
Immediately therewith, the continuous angle measurement is stopped by the trigger unit 81 , and the current value of the rotation angle α is read out from the angle transmitter 70 . With a length L of the drum 10 and only one turn of the light exit slit 50 around the circumference of the drum 10 over its lateral surface with respect to its length L, the position x of the edge ( 91 ) is about the relationship
can be determined within the computing unit 80 , where α is the angle determined by the angle transmitter at the time the light beam 21 is dimmed in degrees and L is the length of the rotating drum 10 .
Bei einer zweiten Methode der Kantenerkennung wird eine Zeit t gemessen, die zwischen einem Startwert der Trommelrotation bis zum Ausblenden des Lichtbündels 21 verstreicht. In a second method of edge detection, a time t is measured which elapses between a start value of the drum rotation until the light beam 21 is faded out.
Hierbei rotiert die Trommel 10 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ω, wobei der Winkelgeber 70 fortlaufend die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Trommel mißt. Mit der Initialisierung des Fotosensors 40 wird eine Zeitmessung gestartet. Wird das Lichtbündel 21 durch die Kante 91 an der Position x abgeblendet, und fällt damit die Lichtintensität am Fotosensor (40) auf Null, wird vom Fotosensor 40 über die Triggereinheit 81 ein Stoppsignal ausgegeben, welches die Zeitmessung stoppt. Daran anschließend wird die zwischen Initialisierungs- und Stoppsignal verstrichene und gemessene Zeit t ausgelesen. Here, the drum 10 rotates at a constant angular velocity ω, the angle transmitter 70 continuously measuring the angular velocity of the rotating drum. A time measurement is started when the photo sensor 40 is initialized. If the light beam 21 is dimmed by the edge 91 at position x, and the light intensity at the photo sensor ( 40 ) thus falls to zero, the photo sensor 40 outputs a stop signal via the trigger unit 81 , which stops the time measurement. The time t that has elapsed and measured between the initialization and stop signal is then read out.
Die Position x der Kante 91 ist bei einer Länge L der
rotierenden Trommel 10, bekannter Winkelgeschwindigkeit der
Rotation ω und gemessener Zeit t zwischen Initialisierungs- und
Stoppsignal und bei einer schraubenförmigen, von Anfang bis
Ende der Trommel 10 reichenden Windung des
Lichtaustrittsschlitzes 50 durch die Beziehung
bestimmbar.
The position x of the edge 91 is at a length L of the rotating drum 10 , known angular velocity of the rotation ω and measured time t between the initialization and stop signal and with a helical winding of the light exit slot 50 extending from the beginning to the end of the drum 10 by the relationship
determinable.
Insbesondere die zweite Ausführungsform der Kantenerkennung
ist im Rahmen einer Massenproduktion von großem Vorteil, da
fortlaufend Kantenpositionen beispielsweise an Werkstücken,
welche an einer Fließbandeinrichtung bewegt werden, bestimmt
werden können. Rotiert die Trommel (10) mit einer hinreichend
großen Winkelgeschwindigkeit, kann der zeitliche Aufwand der
Positionsbestimmung der Kante in beliebiger Weise verkürzt
werden. Das erfindungsgemäße Kantenerkennungssystem erlaubt
demnach eine flexible Anpassung der Schnelligkeit der
Kantenerkennung durch die einfache Wahl einer entsprechenden
Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Trommel.
Bezugszeichenliste
10 Trommel
11 Lichtundurchlässiger Trommelmantel
20 Lichtquelle
21 Lichtbündel
30 Lichtleiter
40 Fotosensor
50 Lichtaustrittsschlitz
60 Antriebsmotor
70 Winkelgeber
71 Lampe
72 Öffnungen
80 Auswerteeinheit
81 Triggereinheit
90 Lichtundurchlässiges Werkstück
91 Kante
95 Durchführungsspalt
t Zeit
α Winkel
x Kantenposition
In particular, the second embodiment of edge detection is of great advantage in the context of mass production, since edge positions, for example on workpieces that are moved on an assembly line device, can be determined continuously. If the drum ( 10 ) rotates at a sufficiently high angular speed, the time required for determining the position of the edge can be shortened in any way. The edge detection system according to the invention accordingly allows a flexible adjustment of the speed of the edge detection by simply selecting an appropriate angular velocity of the rotating drum. LIST OF REFERENCE NUMERALS 10 barrel
11 Opaque drum jacket
20 light source
21 light beams
30 light guides
40 photo sensor
50 light exit slot
60 drive motor
70 angle encoders
71 lamp
72 openings
80 evaluation unit
81 trigger unit
90 Opaque workpiece
91 edge
95 feedthrough gap
t time
α angle
x edge position
Claims (12)
die Beleuchtungseinheit eine langgestreckte Lichtquelle aufweist, die innerhalb einer um ihre Längsache rotierenden, im wesentlichen lichtundurchlässigen Trommel (10) angeordnet ist, welche in der Mantelfläche (11) einen sich mindestens über einen Abschnitt der Trommellänge schraubenförmig um ihre Längsachse der Trommel windenden Lichtaustrittsschlitz (50) hat,
die Erfassungseinheit zur Lichtdetektion längs einer parallel zur Rotationsachse der rotierenden Trommel verlaufenden Linie ausgebildet ist,
ein Winkelgeber (70) zur Detektierung eines Rotationswinkels und/oder einer Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Trommel (10) vorgesehen ist,
eine Auswerteeinheit (80) zur Bestimmung einer Kantenposition aus dem detektierten Rotationswinkel und/oder einer detektierten Rotationszeit und/oder einer detektierten Winkelgeschwindigkeit der Trommel und der von der Erfassungseinheit registrierten Lichtintensität vorgesehen ist. 1. Device for edge detection of a conveyed workpiece, in particular a material web, on the principle of a light barrier, with a lighting unit, a passage gap for the workpiece and a detection unit, wherein
the lighting unit has an elongated light source which is arranged within an essentially opaque drum ( 10 ) which rotates about its longitudinal axis and which in the lateral surface ( 11 ) has a light exit slot ( 50) which winds helically around its longitudinal axis of the drum at least over a section of the drum length ) Has,
the detection unit for light detection is formed along a line running parallel to the axis of rotation of the rotating drum,
an angle encoder ( 70 ) is provided for detecting an angle of rotation and / or an angular velocity of the rotating drum ( 10 ),
an evaluation unit ( 80 ) for determining an edge position from the detected rotation angle and / or a detected rotation time and / or a detected angular velocity of the drum and the light intensity registered by the detection unit is provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10157927A DE10157927A1 (en) | 2001-07-26 | 2001-11-26 | Assembly to detect the location of the edge of moving fabric piecegoods, has a rotating drum, with an inner longitudinal lamp, and a spiral mantle slit for the emerging light intensity to be used with the drum rotary angle and speed |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10136411 | 2001-07-26 | ||
| DE10157927A DE10157927A1 (en) | 2001-07-26 | 2001-11-26 | Assembly to detect the location of the edge of moving fabric piecegoods, has a rotating drum, with an inner longitudinal lamp, and a spiral mantle slit for the emerging light intensity to be used with the drum rotary angle and speed |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10157927A1 true DE10157927A1 (en) | 2003-02-20 |
Family
ID=7693162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10157927A Ceased DE10157927A1 (en) | 2001-07-26 | 2001-11-26 | Assembly to detect the location of the edge of moving fabric piecegoods, has a rotating drum, with an inner longitudinal lamp, and a spiral mantle slit for the emerging light intensity to be used with the drum rotary angle and speed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10157927A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006092300A2 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-08 | Mahlo Gmbh & Co. Kg | Sensor assembly for optically detecting the edges of a product and width-measurement method |
| DE102004044341B4 (en) * | 2003-10-13 | 2017-09-07 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Sheet-fed printing machine with optical sensor arrangement for a printing material |
| DE102021121442A1 (en) | 2021-08-18 | 2023-02-23 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Method for testing a non-hardened semi-finished fiber product for defects and device for carrying out the method |
-
2001
- 2001-11-26 DE DE10157927A patent/DE10157927A1/en not_active Ceased
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102004044341B4 (en) * | 2003-10-13 | 2017-09-07 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Sheet-fed printing machine with optical sensor arrangement for a printing material |
| WO2006092300A2 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-08 | Mahlo Gmbh & Co. Kg | Sensor assembly for optically detecting the edges of a product and width-measurement method |
| WO2006092300A3 (en) * | 2005-03-04 | 2007-04-26 | Mahlo Gmbh & Co Kg | Sensor assembly for optically detecting the edges of a product and width-measurement method |
| DE102021121442A1 (en) | 2021-08-18 | 2023-02-23 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Method for testing a non-hardened semi-finished fiber product for defects and device for carrying out the method |
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