DE2056551A1

DE2056551A1 - Anlage zum Abtasten von bewegten Markierungen

Info

Publication number: DE2056551A1
Application number: DE19702056551
Authority: DE
Inventors: James N Stonington Conn Crum (V St A)
Original assignee: Harris Intertype Corp
Current assignee: Harris Corp
Priority date: 1969-11-18
Filing date: 1970-11-17
Publication date: 1971-05-27
Also published as: CA927946A; US3604941A; FR2067357A1; FR2067357B1

Description

Bisher wurden verschiedene Signalverarbeitungsschaltungen und Abtastgeräte zum Auffinden von Registriermarken und anderen Zeichen verwendet, um dadurch bewegte Streifen oder Papierbahnen in gewünschter Weise registrieren zu können. Beispielsweise wurde bei Hochgeschwindigkeitsund Hochqualitäts-Eotationsdruckerpressen und anderen Geräten eine Eegistrationskontroll· für in vertikaler Richtung wirkende Parameter dadurch erzielt, daß Eegistriermarken mit optischen Geräten abgetastet wurden. Die verwendeten Abtastgeräte für Eegistriermarken und andere Zeichen enthielten herkömmliche optische Sonden, etwa lichtelektrische Dioden, die von der Amplitude oder Breite des von einer Sonden-Amplitude oder von breitenabhängigen Abtastschaltungen

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

erzeugten Signale abhängig sind. Biese Geräte sind jedoch Fehlern unterworfen, wenn die Amplitude oder Breite des abgetasteten Signals aufgrund geänderter Reflexionseigenschalten der Druckerfarbe oder des Papiers oder aufgrund von Änderungen in der .Beleuchtungsstärke der Lichtquelle oder der Empfindlichkeit der Sonde oder des Verstärkerkreises variiert.

Abtastanlagen mit komplexen optischen Systemen und Linsenanordnungen, bei denen die obigen Nachteile nicht auftreten, sind für viele Verwendungszwecke zu kostspielig und kompliziert. Die vorliegende Erfindung schafft eine relativ preiswerte und einfache Möglichkeit, den Durchgang einer Registriermarke oder anderer Zeichen abzutasten, die sich relativ zur Sonde bewegen.

Der Erfindung liegt folgende Aufgabenstellung zugrunde: Es soll eine Signalverarbeitungsschaltung für ein abgetastetes Signal geschaffen werden, das durch eine Registriermarke oder andere Zeichen erzeugt wird, wobei die Signalverarbeitungsschaltung relativ unempfindlich gegen Amplituden- oder Breitenänderungen des abgetasteten Signals ist; hierfür wird das Signal differenziert und einem Detektorgerät, vorzugsweise einem Operationsverstärker, eingespeist, der dann einen die Registriermarke darstellenden AusgangspulB liefert, wenn das abgetastete Signal seine Maximalamplitude erreicht.

Es soll weiterhin eine Signalverarbeitungsschaltung für ein von einer Registriermarke abgetastetes Signal

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geschaffen werden, die relativ unempfindlich gegen Amplitudenoder Breitenänderungen des abgetasteten Signale ist, wobei ein Signal, das einen bestimmten Pegel überschreitet, differenziert und einem Detektorgerät, vorzugsweise einem Operationsverstärker, eingespeist wird, der im wesentlichen gleichzeitig mit dem Auftreten der Maximalamplitude des abgetasteten Signals einen Ausgangspule liefert·

Es soll weiterhin eine Signalverarbeitungsschaltung für ein von einer Registriermarke abgetastetes Signal geschaffen werden, die relativ unempfindlich gegen Amplituden- oder Breitenänderungen des abgetasteten Signals ist, wobei das Signal einen ersten Operationsverstärker durchläuft, der eine variable Verstärkungskurve mit höherer Verstärkung bei niedrigen Eingangssignalen aufweist, wobei das Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers über einen Emitterfolgerkreis mit Schwellwert-Einstellwiderstand einer differenzierenden Schaltung eingespeist wird, die an einem zweiten Operationsverstärker anliegt, der einen Ausgangspuls liefert, wenn das abgetastete Signal seine Maximalamplitude erreicht.

Die Erfindung läßt sich folgendermaßen zusammenfassent Eine Anlage zum Abtasten einer Eegistriermarke oder anderer Zeichen in Verbindung mit z. B. einer Hochgeschwindigkeits-Hotationsdruckerpreese liefert ein Signal, das den Durchgang einer an einer üblichen Sonde vorbeilaufenden Registriermarke anzeigt. Das Signal eines mit der Sonde verbundenen üblichen Verstärkers wird über einen Operationsverstärker

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mit einem Varistor zwischen seinem invertierenden Eingang und seinem Ausgang einem Emitterfolgerkreis eingespeist, der einen Schwellwert-Einstellwiderstand zwischen Emitterkreis und Erdpotential enthält. Der Ausgang der Emitterfolgerschaltung liegt an einer differenzierenden HC-Schaltung an, die mit einem zweiten Operationsverstärker verbunden ist. Der zweite Operationsverstärker enthält eine Zenerdiode zwischen seinem invertierenden Eingang und seinem Ausgang und liefert eine Ausgangsspannung, die nahe Erdpotential liegt, wenn das differenzierte Signal die eine Polarität aufweist, und ein Ausgangssignal, das unabhängig von der Breite des abgetasteten Signals ist und das im wesentlichen gleichzeitig mit der Maximalamplitude des abgetasteten Signals auftritt, das von der herkömmlichen Sonden/Verstärker-Anordnung erzeugt wird, wenn das differenzierte Signal die Polarität wechselt.

Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Eine Eegistriermarke 7 ist in der Zeichnung als dunkle Markierung auf dem weißen Untergrund einer bewegten Papierbahn einer Rotationsdruckerpresse oder dergleichen dargestellt und bewegt sich an einer lichtempfindlichen Diode 11 vorbei. Während die Regietriermarke 7 an der Diode 11 vorbeiläuft, verringert sich die Stärke des von der Diode empfangenen reflektierten Liohts der Lichtquelle 13, so daß die durch die lichtempfindliche Diode 11von der an Klemmt

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anliegenden positiven Spannungsquelle fließende Strommenge abnimmt· Wenn der Strom durch die Diode 11 abnimmt, erscheint am invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 12 ein negativer Spannungspuls, der durch die negativ verlaufende Wellenform 10 dargestellt ist. Der Verstärker 12 liefert eine Verstärkung der abgetasteten Signale über einen weiten Bereich» da er zwischen seinem Ausgang und seinem invertierenden Eingang einen spannungsabhängigen, nichtlinearen Widerstand oder Varistor 16 enthält. Wenn die Eingangsspannung abnimmt, steigt der Widerstand des Varistors 16 und erhöht damit den Verstärkungsgrad des Verstärkers 12 bei niedrigen Eingangsspannungen so, daß der Verstärker bei variierenden Eingangsspannungen angenähert konstante Ausgangssignale liefert. Eine Diode 14, deren Anode mit der invertierenden Eingangsklemme und deren Kathode mit der geerdeten, nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 12 verbunden ist, verhindert ein Übersteuern des Operationsverstärkers 12.

Die vom Verstärker 12 erzeugte positive Wellenform 15 liegt über einen Koppelkondensator 22 und einen Strombegrenzungswiderstand 24 an der Basis eines npn-Emitterfolger-Transistors 28. Die Signalspannung wird parallel zu einem Widerstand 30 erzeugt, der zwischen der Basis und Erdpotential liegt. Der Kollektor des Transistors 28 ist mit einer Klemme 33 einer positiven Spannungsquelle verbunden, während der Emitter des Transistors 28 über einen festen Widerstand 36 zum Schleifarm eines Potentiometers 38 führt. Das eine Ende

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des Potentiometers 38 ist geerdet, während das andere Ende an einer Klemme 39 einer positiven Spannungsquelle anliegt, die den Transistor 28 über den Abschaltpunkt hinaus vorspannt, da die .Basis des Transistors 28 nominell auf Erdpotential liegt. Sie Einstellung des Potentiometers 38 bestimmt den Schwellwert für den Transistor 28, wodurch die Aufnahme fehlerhafter Signale, die durch geänderte Reflexionseigenschäften des Papiers, flattern des Papiers etc. entstehen können, am Emitter des Transistors 28 minimal klein gehalten wira.

Die Wellenform des Signals am Emitter des Emitterfolge-Transistors 28 ist ähnlich der Wellenform 11, wenn der Schwellwert überschritten wira; diese Wellenform wird aurch die differenzierende Schaltung differenziert, die aus einem Kondensator 4ü und dem wirksamen niedrigen Widerstand uer summierenden Verzweigung eines Verstärkers 42 besteht. Der Verstärker 42 wirkt als nerkömmliche diiferenzierenüe Verstärkerschaltung, solange die zenerdiode 5b in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Wenn kein Eingangssignal anliegt, wird die Vorspannung der Zenerdiode 56 durch den Widerstand 44 aufrechterhalten, der mit der Klemme 46 einer positiven Spannungsquelle verbunden ist, so daß dann die Ausgangsspannung des Verstärkers 42 ein geringes negatives Potential aufweist.

Wenn das Signal der Basis des Transistors 28 in positiver Richtung zunimmt, wird der Punkt erreicht, bei dem die Basie-Emitterverzweigung in Durchlaßrichtung vorgespannt

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ist und das Signal am Emitter dem Signal an der Basis folgt. Wenn die differenzierte Wellenform 1? von der positiven Polarität zur negativen Polarität umwechselt, was am positiven Scheitelpunkt der Wellenform 15 der Fall ist, wird der Auegang des Verstärkers 42 positiv, wodurch die Zenerdiode 56 in Sperrriehtung vorgespannt wird und auf ihren Zustand mit hoher Impedanz umschaltet und dadurch den Verstärkungsgrad des Verstärkers 42 stark erhöht. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers wird weiterhin durch die positive Rückkopplung über die Widerstände 54 und 52 erhöht, die sich dann auswirkt, wenn die Zenerdiode 56 in Sperrichtung vorgespannt ist« Hierdurch steigt die Verstärker-Ausgangsspannung sehr rasch an, bis die Zenerspannung der Zenerdiode 56 erreicht ist· Dann leitet die Zenerdiode 56 in umgekehrter Richtung, und die Ausgangsspannung des Verstärkers 42 wird auf die Zenerspannung begrenzt. Der resultierende Ausgangsspannungspuls 58 hat eine Anstiegsflanke 60, die praktisch gleichzeitig mit dem Minimum der Eingangswellenform 10 auftritt (d. h. dem Zeitpunkt, an dem die Wellenform 10 bei der niedrigsten positiven Spannung einen negativen Scheitelpunkt erreicht). Diese Anstiegsflanke 60 ist praktisch unabhängig von der Stärke und Breite der Eingangswellenform 10. Die Eingangswellenform ist nicht auf negative Polarität beschränkt, und für Fachleute ist ersichtlich, daß die Erfindung dahingehend abgewandelt werden kann, daß die Anlage auch bei einer Wellenform mit positivem Scheitelpunkt eine Ausgabe liefert. Die entgegengesetzt gepolten Dioden 48 und 50 liegen

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parallel zu den Eingängen des Verstärkers 42 und verhindern ein Übersteuern des Verstärkers.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Markierungs-Abtastanlage zum Abtasten von Markierungen auf einem bewegten Element» gekennzeichnet durch Abtastvorrichtungen (11) zum Erzeugen einee ersten Signals, das bei einer relativen Bewegung zwischen der Markierung (7) und der Abtastvorrichtung zwischen einem ersten Spannungspegel und einem Scheitelwert variiert» Vorrichtungen (4-0)» um das von der Abtastvorrichtung erzeugte Signal zu differenzieren» und Vorrichtungen (42)» die gemäß dem differenzierten Signal einen Ausgangspule erzeugen» wenn das erste Signal seinen Scheitelwert erreicht hat.
2. Markierungs-Abtastanlage nach Anspruoh 1» gekennzeichnet durch Vorrichtungen (28),die dafür sorgen» daß das erste Signal erst dann mit der differenzierenden Vorrichtung verbunden wird» wenn es einen bestimmten Wert überschreitet·

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3. Markierungs-Abtastanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das differenzierte Signal seine Polarität gegenüber einem Bezugspotential ändert, wobei die Anstiegsflanke (60) des Ausgangspulses (58) dann auftritt, wenn das differenzierte Signal den Wert des Bezugspotentials überschritten und das erste Signal einen Scheitelwert erreicht hat.
4. Markierungs-Abtastanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das differenzierte Signal seine Polarität gegenüber einem Bezugspotential ändert, wobei die Anstiegsflanke (60) des Ausgangspulses (58) dann auftritt, wenn das differenzierte Signal den Wert des Bezugspotentials überschritten hat und das erste Signal einen Scheitelwert erreicht.
5· Markierungsabtastanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung aus Registriermarken auf einer bewegten Bahn besteht, wobei eine Lichtquelle (13) die Registriermarken (7) und die Bahn beleuchtet und wobei die Abtastvorrichtung (11) eine optische Abtastvorrichtung zum Erzeugen des ersten Signals ist, dessen Wert von dem Licht abhängt, das von einer auf der Bahn vorgesehenen Registriermarke (7) empfangen wird, während sich die Marke an der Abtastvorrichtung (11) vorbeibewegt.
6. Markierunge-Abtastanlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (28), die dafür sorgen, daß das •rate Signal nur dann mit der differenzierenden Vorrichtung verbunden wird, wenn es «inen bestimmten Wert überschreitet,

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wobei der bestimmte Wert ein Schwellwert ist, der ein Anlegen fehlerhafter Signale, die durch optische Bedingungen hervorgerufen werden, an die differenzierende Vorrichtung verhindert.
7. Markierungs-Abtastanlage naoh Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das differenzierte Signal ein Spannungssignal ist, das seine Polarität gegenüber einem Bezugspotential ändert, wobei die Anstiegsfianke (60) des Ausgangspulees (58) dann auftritt, wenn das differenzierte Signal den Wert des Bezugspotentials tiberschritten hat und das erste Signal einen Scheitelwert erreicht.

8* Markierungs-Abtastanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das differenzierte Signal ein Spannungssignal ist, das seine Polarität gegenüber einem Bezugspotential ändert, wobei die Anstiegeflanke (60) des Ausgangspulees (58) dann auftritt, wenn das differenzierte Signal den Wert des Bezugspotentials überschritten hat und das erste Signal einen Scheitelwert erreicht.

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