DE2602970A1

DE2602970A1 - Vorrichtung zur ueberwachung einer materialbahn auf fehlstellen

Info

Publication number: DE2602970A1
Application number: DE19762602970
Authority: DE
Inventors: Werner Obser; Gernot Pinior; Erwin Sick
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1976-01-27
Filing date: 1976-01-27
Publication date: 1977-07-28
Also published as: DE2602970B2; DE2602970C3

Description

Vorrichtung zur Überwachung einer Materialbahn auf
Fehlstellen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Uberwachung einer Materialbahn oder einer sonstigen Abtastebene auf die Remission und/oder Reflexion eines auftreffenden Sendelichtstrahls beeinflussende Fehlstellen, bei der ein über die Breite der Materialbahn quer zu deren Bewegungsrichtung abtastender Sendelichtstrahl durch eine Zylinderlinse auf die Bahn konzentriert und von der Bahn zurückgeworfenes Licht auf einen Lichtleitstab geworfen wird, an dessen Stirnseite(n) eine photoempfindliche Vorrichtung angeordnet ist, wobei das remittierte Licht im wesentlichen entgegengesetzt der Auftreffrichtung des Sendelichtstrahls abgenommen wird, der Sendelichtstrahl und remittiertes Licht von entlang der Längsachse einer Zylinderlinse geteilten Aperturen erfaßt werden und das aus der Zylinderlinse austretendem Empfangslicht auf den Mantel des Lichtleitstabes gerichtet wird, nach Patentanmeldung P (= Ausscheidung aus P 24 33 603.2).
In der Hauptanmeldung ist der Gedanke offenbart, zur Vereinfachung des optischen Systems und der Erzielung einer guten Lichtausbeute die Apertur der vor der Materialbahn angeordneten Zylinderlinse in einen Sende- und Empfangsteil zu unterteilen. Das Empfangslicht wird auf einen Lichtleitstab gelenkt, der das empfangene Licht unter Winkeln der Totalreflexion zu an einer oder beiden Stirnseiten angeordneten Photoeapfängern weiterleitet.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, die Lichtausbeute der Vorrichtung nach der Hauptanmeldung noch weiter zu steigern, so daß auch bei relativ wenig Licht remittierenden Materialbahnen noch deutlich über dem Grundrauschen liegende Empfangssignale an dem bzw. den Photoempfängern erzielt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Lichtleitstab auf der dem Empfangsmantelbereich diametral gegenüberliegende Bereich eine streifenförmige Stufenspiegelanordnung trägt, welche im wesentlichen senkrecht zur Stabachse auftreffendes Licht unter solchen Winkeln in den Lichtleitstab reflektiert, daß die reflektierten Strahlen unter Winkeln der Totalreflexion auf die Wände des Lichtleitstabes auftreffen. Erfindungsgemäß wird also ein besonders lichtstarker Lichtleitstab verwendet, wie er beispielsweise in der älteren Anmeldung P 25 03 06.1 beschrieben ist. Die hohe Lichtausbeute ist dadurch bedingt, daß praktisch das gesamte in den Lichtleitstab eintretende Licht unter fJinheln der Totalreflexion abgelenkt wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung kennzeichnet sich dadurch, daß der Lichtleitstab einen solchen Brechungsindex aufweist, daß das aus der Zylinderlinse austretende, im wesentlichen parallele Lichtbündel auf der Stufenspiegelanordnung konzentriert wird. In diesem Fall ist die Anordnung einer weiteren Zylinderlinse im Er1pfangsstrahlengang entbehrlich, welche jedoch nach Anspruch 3 vorzugsweise vorgesehen wird, um besondere Anforderungen an die Höhe des Brechungsindex des Lichtleitstabes zu vermeiden. Eine besonders gute oogenisierung des zu den Photoempfängern hin- und herreflektierten Lichtes wird erzielt, wenn der Lichtleitstab einen runden Querschnitt aufweist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist so ausgebildet, daß der Sendelichtstrahl etwa 1/3, der Empfangslichtstrahl etwa 2/3 der Apertur der Zylinderlinse einnimmt. Hierdurch, wird berücksichtigt, daß relativ viel Sende-Lichtenergie zur Verfügung steht, während im remittierten Licht wesentlich weniger Energie steckt. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, den größeren eil der Apertur der Sende-Empfangszylinderlinse für das rernittierte Empfangslicht zur Verfügung zu stellen.
Bei allen Ausführungsformen wird das Sendelicht zweckmäßigerweise durch einen scharf gebündelten Laserstrahl gebildet.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 eine scherllatische Ansicht des Strahlenange einer er findungs gemäßen Vorrichtung in Richtung der Zylinder- und Lictleitstabacnsc, Fig. 2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäß verwendeten Lichtleitstabes nach Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung.
Nach der Zeichnung bewegt sich eine 1-1aterialbahn 12 in Richtung des Pfeiles f unter der optischen Vorrichtung gemäß der Erfindung hinweg.
Ein beispielsweise gemäß der erwälint en Parallelanieldunx durch einen Laser erzeugter scharf gebündelt er Sendelichtstrahl 15 wird durch eine sich quer zur Bewegungsrichtung f der Bahn 12 erstreckende Zylinderlinse 11, und zwar nur durch ihren in Fig. 1 linken Teil, auf einen Punkt 26 der Materialbahn 12 konzentriert. Der Sendelichtstrahl 15 tastet die Materialbahn senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung, d.h.
in Richtung des Doppelpfeiles F nach Fig. 3 kontinuierlich ab.
Die in Fig. 1 rechte-Hälfte der Zylinderlinse 11 dient dazu, von der Materialbahn 12 remittiertes Licht 17 zu empfangen und parallel zu richten. Die Zylinderlinse wird also durch Pupillenteilung für das Sende- und Empfangslicht ausgenutzt.
Links oberhalb der Zylinderlinse 11 ist eine weitere Zylinderlinse 20 parallel zu der erstgenannten angeordnet, welche das mit ihrem gesamten Querschnitt empfangene parallele Lichtbündel auf den Empfangsmantelbereich 24 (Fig. 1 und 2) eines Lichtleitstabes 14 konzentriert. Diametral gegenüber de Enipfangsn'antelbereich 24 befindet sich eine streifenförinige Stufenspiegolanordnung 53, welche sich zumindest über die gesamte Länge des Abtastbereiches des Lichtleitætabes 14 erstreckt. Die Breite der Stufenspiegelanordnung 53 ist derart, daß sie nocn ohne weiteres optisch dicht an der Mantelfläche des Lichtleitetabes 14 befestigt werden kann und das durch die Zylinderlinse 20 und durch den Lichtleitstab 14 selbst gebrochene Licht weitgehend vollständig empfängt. Die Stutenspiegelanordnunt, 54 besteht aus einzelnen aneinandergesetzten Elementarspie geln, welche das gemäß Fig. 2 senkrecht zur Stabachse auftreffende Licht unter -einem solchen Winkeln zur Stabachse reflektieren, daß es unter einem Winkel der Totalreflexion auf die Oberfläche des Lichtleitstabes 14 auftrifft. Durch Hin- und Herreflektieren gelangt das Licht somit bis zu der in Fig. 2 rechten Stirnseite des Lichtleitstabes 14, wo ein Photoempfänger 18 zur Aufnahme des aus der Stirnseite austretenden Lichtstromes angebracht ist.
Es ist auch möglich, daß die Flanken 55 der Stufenspiegelanordnung 53 als Spiegel ausgebildet sind, wobei die Neigung der Spiegel 55 gleich und symmetrisch zu der der Spiegel 54 ist. In diese Fall wird also eine dachförmige Anordnung gewählt, ini Gegensatz zu der in Fig. 2 wiedergegebenen Sägezahn anordnung. Bei einer dachförmigen Stufenspiegelanordnung 53 gelangt auch Licht an die andere Stirnseite des Lichtleitstabes 14, wo gegebenenfalls ein weiterer Photoempfänger 19 oder ein Planspiel angeordnet sein kann, der auchdas-zur in Fig. 2 linken Stirnseite gelangende Licht zur gegenüberliegenden Stirnseite zurückwirft.
Die optische Kombination der dargestellten Zylinderlinsen und Lichtleitstäbe gestattet besonders in der Achsrichtung große Enfangswinkel (-aperturen), die sich auch auf das Struktursignal der gesamten Empfangseinrichtung günstig auswirken.
- Patentansprüche -

Claims

P a t e n t a n 5 p r ü c Ii e Vorrichtung zur Uberwachun£ einer Materialbahn oder einer sonstigen Abtastebene auf die Remission und/oder Reflexion eines auftreffenden Sendelichtstrahls beeinflussende Fehlstellen, bei der ein über die Breite der Materialbahn quer zu deren Bewegungsrichtung abtastender Sendelichtstrahl durch eine Zylinderlinse auf die Bahn konzentriert und von der Bahn zurückgeworfenes Licht auf einen Lichtleitstab geworfen wird, an dessen Stirnseite(n) eine photoempfindliche Vorrichtung angeordnet ist, wobei das remittierte Licht im wesentlichen entgegengesetzt der Auftreffrichtung des Sendelichtstrahls abgenommen wird, der Sendelichtstrahl und remittiertes Licht von ent lang der Längsachse einer Zylinderlinse geteilten Aperturen verfaßt werden und das aus der Zylinderlinse austretende Ernpfane,slicht auf den Mantel des Lichtleitstabes gerichtet wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lichtleitstab (14) auf der dem Er.lpfangsmantelbereich (24) diametral gegenüberliegende Bereich eine streifenförmige Stufenspiegelanordnung (53) trägt, welche im wesentlichen senkrecht zur Stabachse auftreffendes Licht unter solchen TIVinkeln in den Lichtleitstab (14) reflektiert, daß die reflektierten Strahlen unter Winkeln der Totalreflexion auf die Wände des Lichtleitstabes (14) auftreffen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Lichtleitstab (14) einen solchen Brechungsindex aufweist, daß das aus der Zylinderlinse (11) austretende, im wesentlichenparallele Lichtbündel auf der Stufenspiegelanordnung (53) konzentriert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß zwischen den Lichtleitstab (14) und die Sende-Empfangszylinderlinse (11) eine weitere, nur den Empfangslichtstrahl erfassende Zylinderlinse (20) eingeschaltet ist, welche die Vereinigung des Empfangslichtbündels aun der Stufenspieelanordnun (53) unterstützt.
4. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch O e k e n n z e i c h n e t, daß der Lichtleitstab (14) einen runden Querschnitt hat.
5. Vorrichtung nach eine der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Sendelichtstrahl (15) etwa 1/3, der Empfangslichtstrahl etwa 2/3 der Apertur der Zylinderlinse (11) einnimmt.