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DE2727926C3 - Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlstellen auf der reflektierenden Oberfläche einer Bahn - Google Patents

Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlstellen auf der reflektierenden Oberfläche einer Bahn

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Publication number
DE2727926C3
DE2727926C3 DE2727926A DE2727926A DE2727926C3 DE 2727926 C3 DE2727926 C3 DE 2727926C3 DE 2727926 A DE2727926 A DE 2727926A DE 2727926 A DE2727926 A DE 2727926A DE 2727926 C3 DE2727926 C3 DE 2727926C3
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DE
Germany
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light guide
light
guide rods
web
reflection
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Expired
Application number
DE2727926A
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English (en)
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DE2727926A1 (de
DE2727926B2 (de
Inventor
Heinz 8031 Stockdorf Henneberger
Erwin 8021 Icking Sick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Original Assignee
Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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Publication date
Application filed by Erwin Sick GmbH Optik Elektronik filed Critical Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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Priority to GB19545/78A priority patent/GB1598244A/en
Priority to IT24513/78A priority patent/IT1096673B/it
Priority to JP7528978A priority patent/JPS548583A/ja
Publication of DE2727926A1 publication Critical patent/DE2727926A1/de
Publication of DE2727926B2 publication Critical patent/DE2727926B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2727926C3 publication Critical patent/DE2727926C3/de
Expired legal-status Critical Current

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901Optical details; Scanning details

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlstellen auf der reflektierenden Oberfläche einer Bahn, welche eine Indikatrix mit einer Reflexions-Hauptkuule und gegebenenfalls Reflexions-Nebenzipfein aufweist, mit zwei Lichtleitstäben, die parallel zu der Bahnebene angeordnet sind, mit ihrer Mantelfläche jeweils aus unterschiedlichen Richtungen stammendes Licht, das von einem durch einen scharf gebündelten Lichtstrahl erzeugten, parallel zu den Lichtleitstäben eine Abtastbewegung ausführenden Abtastlichfleck auf der Bahn ausgeht, empfangen und gegenüber der Lichteintrittsseite vorzugsweise eine am Mantel parallel zur Stabachse angeordnete Stufenspiegelanordnung tragen, so daß das auf die Mantelfläche auftreffende Licht unter Winkeln der Totalreflexion in das Stabinnere zurückgeworfen wird und zu einer Stirnseite des Licht'eitstabes gelangt, wo ein fotoelektrischer Wandler angeordnet ist.
Es ist bereits bekannt (DE-OS 24 33 683), unter unterschiedlichen Winkeln zu einer von einem Laserstrahl quer zu ihrer Bewegungsrichtung abgetasteten Bahn zwei Lichtleitstäbe anzuordnen, von denen der eine spiegelnd reflektiertes Licht, der andere ungerichtet reflektiertes Licht empfängt. Auf diese Weise sollen sowohl das gerichtet als auch das ungerichtet reflektierte Licht beeinflussende Fehler ermittelt werden können. Mit der bekannten Vorrichtung ist es jedoch kaum möglich, Eindrückungen oder Erhebungen auf reflektierenden Oberflächen mit einer Indikatrix mit einer Reflexions-Hauptkeule sicher festzustellen. Derartige Vertiefungen oder Erhebungen zeichnen sich dadurch aus, daß sie von der normal reflektierenden ebenen Oberfläche über stetig gekrümmte Flanken in den vertieften bzw. erhabenen Bereichen übergehen. Da derartige Fehler-Erkennungsvorrichtungen eine gewisse Tiefenschärfe haben müssen, um Abstandsschwankungen beim Transport der Bahn zulassen zu können, kann der unterschiedliche Abstand der Erhebungen bzw. Vertiefungen von der Erkennungsvorrichtung nicht für die Erkennungsvorrichtung nicht für die Erkennung ausgenutzt werden.
Des weiteren ist es schon bekannt (DE-OS 15 73 496), bei einer Vorrichtung zur Prüfung und Sortierung von
bahn- oder blattförmigen Erzeugnissen über die gesamte Breite der abzutastenden Bahn lichtleitende Fasern anzuordnen, die das reflektierte Licht im Bereich der Abtastlinie auffangen und einer lichtempfindlichen Einrichtung zuführen. Es können auch eine Leiste aus lichtleitenden Fasern im Bereich des direkt reflektierten Lichtstrahls und eine oder mehrere Leisten aus lichtleitenden Fasern im Bereich des deffus reflektierten Lichtes angeordnet sein. Die mit lichtleitenden Fasern arbeitenden Empfangsvorrichtungen sind sehr aufwen-
Des weiteren ist es bei der Prüfung von Bahnmaterial schon bekannt, die Lichtauffangvorrichtungen im Dunkelfeld anzuordnen (GB-PS 8 80135, DE-OS 14 73 742). Die foioelektrischen Wandler sind jedoch nur auf einer Seite des Hauptlichtbündels vorgesehen.
Weiter ist schon ein fotoelektrisches Inspektionsgerät bekannt (US-PS 29 39 963), bei dem mehrere fotoelektrische Empfangsanordnungen nebeneinander über einer zu überprüfenden Bahn angeordnet sind, wobei jeweils zwei unterschiedlichen Bahnstreifen zugeordnete Fotoempfänger an einen Differenzverstärker angeschaltet sind, um Unregelmäßigkeiten im Bahnmaterial von echten Fehlern unterscheiden zu können. Bei dieser Anordnung sind jedoch über die Breite der Bahn viele photuelektrische Wandler notwendig, welche jeweils paarweise an eine größere Anzahl von Differenzverstärkern anzuschließen sind. Das vorbekannte fotoelektrische Inspektionsgerät ist also sehr aufwendig in der Herstellung und wegen der vielen Bauteile auch störungsanfällig.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlstellen auf der reflektierenden Oberfläche einer Bahn der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der auch in Form von über stetig gekrümmte Flanken in die ungestörte Ebene der Bahn übergehende Vertiefungen oder Erhebungen einwandfrei als Fehlerstellen erkannt werden können, wobei gleichzeitig ein wirtschaftlich herstellbarer, einfacher und kompakter Aufbau gegeben sein soll und eine einfache Justierung möglich ist. Die Störanfälligkeit soll durch Verwendung von wenig Bauelementen gering sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen.
Erfindungsgemäß sind also zu beiden Seiten des normal reflektierten Lichtbündels im Dunkelfeld zwei Lichtleitstäbe mit fotoelektrischen Wandlern an den Stirnseiten vorgesehen, so daß sowohl Lichtablenkungen in der einen als auch in der anderen Richtung empfindlich zur Anzeige gebracht werden. Hierbei wird durch die Differenzschaltung der Streu- oder Grundlichtanteil im Fehlersignal weitgehend eliminiert. Vorteilhafterweise wird dieses Ergebnis mit nur zwei Lichtleitstäben und entsprechenden fotoelektrischen Wandlern erzielt.
Der Abstandswinkel der von den Lichtleitstäben empfangenen Seitenbündel beträgt vorzugsweise das 5-bis lOfache des öffnungswinkels der Hauptreflexionskeule. Auf diese Weise wirken sich gewisse Fehljustierangen und Kippungen der ,.· 'herwachenden Bahn noch nicht zu einer unerwünschten Fehleranzeige aus. Andererseits werden durch die Flanken von Erhöhungen bzw. Vertiefungen in der Bahn hervorgerufene Reflexionswinkeländerungen sicher zur Anzeige gebracht.
Erfindungsgemäß kommt zs also darauf an, daß die beiden Lichtleitstäbe zwar außerhalb des Reflexionswinkels der ungestörten Oberfläche, jedoch in unmittelbarer Nähe dieses Winkels angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist die symmetrische Anordnung der beiden Lichtleitstäbe relativ zu dem exakten Reflexionswinkel.
Sofern auch andere Fehler wie z. B. weniger reflektierende Flecken auf der Oberfläche festgestellt werden sollen, ist nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung für das normil reflektierte Hauptreflexionsbündel ein dritter Lichtleitstab zwischen den beiden anderen Lichtleitstäben angeordnet.
Zwischen den Lichtleitstäben und der Bahn ist zweckmäßigerweise eine das Licht auf die Apertur der Lichtleitstäbe konzentrierende Zylinderlinsenanordnung vorgesehen, welche bevorzugt aus einer alle drei Bündel erfassenden Zylinderlinse und drei jeweils einem der Bündel zugeordneten Einzel-Zylinderlinsen besteht. Die Einzel-Zylinderlinsen sind dabei vorteilhafterweise durch Längszerschneiden einer normalen Zylinderlinse hergestellt. Dies ist sehr wirtschaftlich. Die beiden äußeren Einzel-Zylinderlinsen können vorzugsweise um 180° um die Längsachse verdreht angeordnet sein. Auf diese Weise kommen die schmalen Außenkanten der zerschnittenen normalen Zylinderlinse nach innen zu liegen, wo sie ein unmittelbares Aneinanderanschließen der drei zu den drei Lichtleitstäben führendes Lichtbündel gestatten.
Der Ausgang der Differenzbildungsstufe ist zweckmäßigerweise an ein Video-Subtraktionsfilter angeschlossen, welches den über eine bestimmte zeitliche Periode gebildeten Mittelwert des Eingangssignals von dem Momentanwert des Signals abzieht, wodurch Gleichanteile aus dem Signal eliminiert werden. Dem Video-Subtraktionsfilter folgt bevorzugt ein Analog-Digital-Wandler, welcher das Signal beispielsweise auf ein Bit quantisiert, um entweder eine einwandfreie Oberfläche oder einen Fehler anzuzeigen.
Der dem dritten Lichtleitstab zugeordnete Wandler ist bevorzugt ebenfalls an eine Differenzbildungsstufe angeschlossen, deren zweitem Eingang ein aub den Signalen der beiden anderen Wandler gebildetes Summensignal zugeführt ist. Auf diese Weise wird auch bei dem Ausgangssignal des dritten fotoelektrischen Wandlers das Grund- oder Streulicht eliminiert.
Auch der Ausgang der weiteren Differenzbildungsstufe kann über ein Video-Subtraktionsfilter an einen Analog-Digital-Wandler angeschlossen sein.
Um für sämtliche Fehlerarten nur ein Fehlersignal zu bilden, sind die Ausgänge der beiden Analog-Digital-Wandler mit den beiden Eingängen eines ODER-Gatters verbunden. Dieses gibt dann ein Signal ab, wenn von dem mittleren fotoelektrischen Wandler ein Fleck od. dgl. oder von den beiden äußeren Wandlern eine Vertiefung oder Erhebung angezeigt wird.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt
F i g. 1 eine teilweise geschnittene schematische Stirnansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 2 eine schematische Seitenansicht eines der drei Strahlengänge nach F i g. 1 in Richtung des Pfeiles II,
F i g. 3 eine schematische Darstellung der Indikatrix einer auf Fehlstellen zu überwachenden Bahn, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt anwendbar IJt,
F i g. 4 eine bevorzugte Schaltungsanordnung für die erfindungsgemäße Vorrichtung,
F i g. 5 eine weitere bevorzugte Schaltungsanordnung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit drei
photoelektrischen Wandleranordnungen,
F i g. 6 eine bevorzugte Signalverarbeitungsschaltung für die Signale der einzelnen photoelektrischen Wandleranordnungen und
F i g. 7 ein schematisches Diagramm des zeitlichen Verlaufs des am Eingang der Schaltungsanordnung nach Fig.6 anstehenden Video-Signals bei Annahme von zwei entgegengesetzte Ausschläge hervorrufenden Fehlern.
Nach den F i g. 1 und 2 trifft ein auf nicht dargestellte Weise erzeugter Laserstrahl 38 unter einem Winkel « auf die Oberfläche einer in Richtung des Pfeiles F kontinuierlich fortbewegten Materialbahn auf, bei der es sich z. B. um ein Blech oder eine kupferkaschierte Leiterplatte handeln kann.
Die Reflexionseigenschaften der Bahn 37 sind in F i g. 3 schematisch dargestellt. Die dort dargestellte Indikatrix besteht aus einer Reflexionshauptkeule 11, mit einem öffnungswinkel γ und verschiedenen Nebenzipfeln 21. Die vom Auftreffpunkt P des Lichtstrahls 38 in den einzelnen Richtungen zur Indikatrix gezogenen Pfeile, von denen zwei beispielsweise wiedergegeben sind, geben bekanntlich die in der betreffenden Richtung reflektierte Lichtintensitjit wieder. Für die Erfindung ist es wesentlich, daß die Oberfläche der Bahn 37 ein ausgeprägtes Reflexionsmaximum gemäß der Reflexionshauptkeule um den exakten Reflexionswinkel α herum aufweist.
Nach den Fi g. 1 und 2 ist in einem Abstand von der Bahn 37 im wesentlichen unter dem Reflexionswinkel α eine Zylinderlinsenanordnung 39, 40 vorgesehen, deren Achsen senkrecht zur Bewegungsrichtung F und parallel zur Ebene der Bahn 37 verlaufen. Während die Zylinderlinse 39 sämtliche der drei dargestellten Lichtbündel 13, 16a, 166 erfaßt, ist die zweite Zylinderlinse 40 in drei Einzelzylinderlinsen 40a, 406, 40c unterteilt, welche in der dargestellten Weise nebeneinander und in Richtung der Bündel versetzt angeordnet sind. Die Einzellinsen sind derart um eine senkrecht auf der Zeichenebene stehende Achse gegeneinandergekippt. daß die drei Lichtbündel 16a, 166 und 13 entkoppelt und auf in der dargestellten Weise nebeneinander und versetzt angeordnete Lichtleitstäbe 12a, 126 und 12c gelenkt werden. Die Lichtleitstäbe 12 erstrecken sich parallel zu den Zylinderlinsenachsen.
Nach den F i g. 1 und 2 sind an der der Lichteintrittsseite diametral gegenüberliegenden Seite der Lichtleitstäbe 12 Stufenspiegelanordnungen 17 angebracht, welche sich entlang einer erzeugenden der mit kreiszylindrischem Querschnitt ausgebildeten Lichtleitstabe Ϊ2 erstrecken und das einfallende Licht unter Winkeln der Totalreflexion in das Stabinnere umlenken, so daß es gemäß F i g. 2 nach kein-, ein- oder mehrmaliger Reflexion aus der Stirnfläche 15 des Lichtleitstabes austritt und einen dort angeordneten fotoelektrischen Wandler 14 erreicht. Nach F i g. 2 führt der Laserstrahl 38 in Richtung des Doppelpfeiles /eine periodische Abtastbewegung aus, so daß die sich senkrecht zu / in Richtung F fortbewegende Bahn 37 kontinuierlich zeilenweise über ihre gesamte Breite abgetastet wird.
Der Winkelabstand β der beiden äußeren Lichtbündel 16a, 166 ist derart, daß das innerhalb der Haupt-Reflexionskeule 11 nach Fig.3 reflektierte Haupt-Reflexionsbündel 13 bei ungestörter Oberfläche der Bahn 37 nur den Lichtleitstab 12i> erreicht Vorzugsweise beträgt der Winkel γ nur etwa V5 bis Vi0 des Winkelabstandes ß.
so daß gewisse Toleranzen bei der Anordnung der optischen Elemente und der Fortbewegung der Bahn 37 hingenommen werden können.
Bei ungestörter Oberfläche der Bahn 37 erhalten also die seitlichen Lichtleitstäbe 12a, 126 abgesehen von Umgebungs- oder Streulicht bzw. den Nebenzipfeln 21 nach F i g. 3 entsprechendem Licht kein Meßlicht.
Laufen jedoch nach F i g. 1 Vertiefungen 19 oder Erhebungen 20 am Strahlauftreffpunkt P vorbei, so wird das auftreffende Licht an den Flanken entweder in den Seitenbereich 16a oder den Seitenbereich 166 reflektiert, so daß auch einer der seitlich angeordneten Lichtleitstäbe 12a, 12c Meßlicht empfängt. Die Lichtleitstäbe 12a, bearbeiten also im Dunkelfeld und erhalten Meßlicht nur im Fall von durch Vertiefungen oder Erhebungen gebildeten Störstellen auf der Oberfläche der Bahn 37. Der Lichtleitstab 126 arbeitet dagegen im Hellfeld. Er dient zur Feststellung von die Reflexionseigenschaften der Oberfläche 37 vermindernden Fehlstellen.
Die elektrischen Ausgänge 42,43,44 der fotoelektrischen Wandler 14a, 146 bzw. 14c sind gemäß F i g. 4 an Verstärker 29 angeschlossen, die einstellbar oder auch automatisch regelbar sein können.
Die Verstärker 29 der beiden äußeren Wandler 14a. 14c sind an eine Differenzbildungsstufe 28 angeschlossen, deren Ausgangssignal einem Video-Subtraktions-Filter 30 zugeführt ist. An dieses schließt sich ein Analog-Digital-Wandler 31 an.
Die verstärkten Signale der Wandler 14a, 14c sind außerdem an eine Summierungsstufe 33 angelegt, welche gegebenenfalls über einen Dämpfungsglied 45 an eine weitere Differenzbildungsstufe 32 angeschlossen ist, deren anderem Eingang das verstärkte Ausgangssignal des inneren fotoelektrischen Wandlers 146 zugeführt ist. Das Ausgangssignal der Differenzbildungsstufe 32 wird wieder über einen Video-Subtraktions-Filter 34 an einen weiteren Analog-Digital-Wandler 35 angelegt.
Die Differenzbildung in den Stufen 28, 32 dient der Eliminierung des Einflusses von Streu- oder Grundlicht. In den Video-Subtraktions-Filtern 30, 34 wird der Mittelwert des Eingangssignals über einen vorbestimmten Zeitraum von dem Momentansignal subtrahiert, wodurch der Gleichanteil aus dem Signal entfernt wird. In dem Analog-Digital-Wandler 31 bzw. 35 kann beispielsweise eine 1-Bit-Quantisierung erfolgen, um im Falle bestimmter Lichtablenkungen ein Alarmsignal zu erzeugen.
Die Ausgänge der beiden Analog-Digital-Wandler sind an die beiden Eingänge eines ODER-Gatters 36 angelegt, an dessen Ausgang ein in gewünschter Weise weiterzuverarbeitendes Fehlersignal bei allen auf einer reflektierenden Oberfläche vorkommenden Fehlern erscheint
Trifft der Laserstrahl 38 beispielsweise auf einen nichtreflektierenden Fleck auf der reflektierenden Oberfläche der Bahn 37, so verschwindet der Lichtstrom an dem mittleren Wandler 146 und am Ausgang des Wandlers 35 entsteht ein Fehlersignal, das über das ODER-Gatter 36 abgenommen werden kann. Tritt aufgrund einer Vertiefung oder Erhebung auf der Oberfläche der Bahn 37 eine zeitweise Veränderung des Reflexionswinkels auf, so erhält entweder der Wandler 14a oder der Wandler 14c Licht, was zu einem Fehlersignal am Ausgang des Wandlers 31 führt, das ebenfalls über das ODER-Gatter 36 abnehmbar ist. Falls erwünscht, können bei 46, 47 die der Dunkeifeldanord-
nung bzw. Hellfeldanordnung entsprechenden Signale gesondert abgenommen werden.
Mit besonderem Vorteil läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in Kombination mit einer Vorrichtung anwenden, wie sie in der gleichzeitig eingereichten Anmeldung mit dem Titel »Vorrichtung zur Unterscheidung bestimmter Winkelbereiche« (unser Aktenzeichen: S 3 331) beschrieben ist. Während die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Winkelbereiche in einer Ebene senkrecht zur Lichtleitstabachse festzustellen gestattet, ermöglicht die in der Parallelanmeldung beschriebene Vorrichtung die Erfassung von unterschiedlichen Winkelbereichen in einer dazu senkrechten Ebene, welche parallel zur Stabachse veriSüii.
F i g. 5 zeigt eine weitere mögliche Zusammenschaltung der Ausgangssignale der photoeleklrischen Wandleranordnungen. Die Ausgänge 42', 43', 44' sind über Widerstände an eine Mischstufe 52 angelegt, welche eine beliebige Mischung der Signale, vorzugsweise jedoch ihre Addition vornehmen kann. Über einen Trennverstärker 53 wird dann das Fehlersignal gebildet.
F i g. 6 zeigt eine bevorzugte Signalverarbeitungsschahung, welche die Ausgangssignale der Wandleranordnungen 14a, b bzw. c in geeigneter Weise verarbeitet, bevor sie den Eingängen 42', 43', 44' der Schaltung nach F i g. 5 zugeführt werden.
Nach Fig.6 ist der Ausgang der Wandleranordnungen 14a, b oder c an den Eingang eines Verstärkers 54 angelegt, dessen Ausgang mit dem einen Eingang einer Differenzbildungsstufe 55 verbunden ist. Der andere Eingang der Stufe 55 steht mit einem geerdeten Speicherkondensator 75 in Verbindung, der über einen Schalter 69 und einen Umschalter 73 wahlweise vom Ausgang des Verstärkers 54 oder von einem Mittelwertsignal M aufladbar ist, dessen Bildung im folgenden noch beschrieben wird.
An die Differenzbildungsstufe schließt sich ein Trennverstärker 56 und ein Tiefpaß 57 mit umschaltbarer Zeitkonstante an. Der Ausgang dieses Tiefpasses ist mit dem einen Eingang einer weiteren Differenzbildungsstufe 58 verbunden, deren anderer Eingang über ein Potentiometer 59 am Eingang des Tiefpasses 57 liegt. Die Schaltglieder 57, 58 bilden zusammen ein Video-Subtraktionsfilter, dessen Grenzfrequenz kleiner oder gleich der im Video-Signal enthaltenen Frequenz-Gemische ist. In diesen Stufen wird der Gleichanteil des Video-Signals eliminiert, d. h. daß am Ausgang nur noch die relevante Varianz im Signal vorhanden ist. .
Der Ausgang der Differenzbildungsstufe 58 ist über einen Trennverstärker 60 an eine erste Video-Ausgangsklemme 61 angelegt, welche das subtrahierte Video-Signal abgibt, das insbesondere die Polaritätsinformation enthält.
Die erste Video-Ausgangsklemme ist weiter über eine Syinmelrierslufe 62 und einen Gleichrichter 63 sowie einen weiteren Trennverstärker 64 an eine zweite Video-Ausgangsklemme 65 angelegt, welche den Hauptausgang der Schaltung bildet und ein gleichgerichtetes Video-Signal liefert, das an die Eingänge 42', 43' bzw. 44' der Schaltung nach F i g. 5 angelegt wird.
Von dem Ausgang der Differenzbildungsstufe 45 führt eine weitere Zweigleitung über einen Trennverstärker 66 zu einer dritten Video-Ausgangsklemme 67, an die eine Steuerstufe 68 angeschlossen ist. Die Steuerstufe 68 liefert die Steuersignale TP für den Tiefpaß 57 sowie 5 für den Schalter 69.
Der Ausgang des Trennverstärkers 66 ist außerdem über einen Schalter 72 und einen Integrator 70 an eine vierte Video-Ausgangsklemme 71 angeschlossen, welche das Langzeit-Mittelwerlsignal M für die Differenzbildungsstufe 55 liefert.
Nach Fig. 7 entsteht am Beginn einer Abtastperiode zunächst ein Dunkelimpuls 76, dem sich durch am Rand des abzutastenden Materials angeordnetes retroreflektierendes Material ein Heil-Impuls 77 anschließt. Anschließend folgt dann die Materialabtaststrecke 78, innerhalb der zwei Fehlstellen 79, 80 angezeigt werden mögen. Am Ende der Bahn folgt wieder ein durch retroreflektierendes Material hervorgerufener Hell-lmpuls 81 und ein Dunkelimpuls 82.
Die Steuerstufe 68 schließt während der Zeit 83 den Schalter 65 zur Bildung der Bezugsspannung für die Differenzbildungsstufe 55. Die Aufladung des Kondensators 75 kann entweder durch den Verstärker 54 oder die Ausgangsklemme 71 erfolgen, was durch entsprechende Stellung des Umschalters 73 festgelegt wird.
Die Hellsignale 77, 81 am Beginn und Ende der Abtastperiode bewirken aufgrund der Schaltung nach Fig.6, daß am Ausgang 65 nur das eigentliche Meßsignal erscheint, das sowohl von Umlichteinflüssen als auch von Gleichanteilen befreit ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlstellen auf der reflektierenden Oberfläche einer Bahn, welche eine Indikatrix mit einer Reflexions-Hauptkeule und gegebenenfalls Reflexions-Nebenzipfeln aufweist, mit zwei Lichtleitstäben, die parallel zu der Bahnebene angeordnet sind, mit ihrer Mantelfläche jeweils aus unterschiedlichen Richtungen stammendes Licht, das von einem durch einen scharf gebündelten Lichtstrahl erzeugten, parallel zu den Lichtleitstäben eine Abtastbewegung ausführenden Abtastlichtfleck auf der Bahn ausgeht, empfangen und gegenüber der Lichteintrittsseite vorzugsweise eine am Mantel parallel zur Stabachse angeordnete Stufenspiegelanordnung tragen, so daß das auf die Mantelfläche auftreffende Licht unter Winkeln der Totalreflexion in das Stabinnere zurückgeworfen wird und zu einer Stirnseite des Lichtleitstabes gelangt, wo ein fotoelekirischer Wandler angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß die beiden Lichtleitstäbe (12a, \2c) symmetrisch zu beiden Seiten des normal reflektierten Hauptreflexionsbündels (13) in einem solchen Winkelabstand von diesem angeordnet sind, daß das an ungestörten Stellen der Oberfläche der Bahn (37) reflektierte Hauptreflexionsbündel (13) zwischen den Lichtleitstäben (12a, \2c) hindurchgeht, jedoch an den Flanken von Vertiefungen (19) oder Erhebungen (20) reflektiertes Licht wenigstens teilweise einen der Lichtleitstäbe (12a, \2b) erreicht, und daß die fotoelektrischen Wandler (14a, Mcjder äußeren Lichtleitstäbe (12a, \2c) an eine Differenzbildungsstufe (28) angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandswinkel (ß) der von den Lichtleitstäben (12a, c) empfangenen Seitenbündel (16a, 16öjdas 5- bis lOfache des Öffnungswinkels (γ) der Hauptrefle>.ionskeule (11) beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 odev 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das normalreflektierte Hauptreflexionsbündel (13) ein dritter Lichtleitstab (12i>) zwischen den beiden anderen Lichtleitstäben (12a, ^angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Leichtleitstäben (12a. b, cjund der Bahn (37) eine das Licht auf die Apertur der Lichlleitstäbe (12a, b. c) konzentrierende Zylinderlinsenanordnung (39, 40) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlinsenanordnung aus einer alle drei Bündel (13, 16a, \bb) erfassenden Zylinderlinse (39) und drei jeweils einem der Bündel zugeordneten Einzel-Zylinderlinsen (40a, 406, 4OcJ besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Zylinderlinsen (40a, AOb, 4OcJ durch Längszerschneiden einer normalen Zylinderlinse hergestellt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Einzel-Zylinderlinsen (40a, 4OcJ um 180° um die Längsachse verdreht angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Differenzbildungsstufe (28) an ein Video-Subtraktionsfilter (30) angeschlossen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Video-Subtraktionsfilter (30) ein Analog-Digital-Wandler (31) folgt
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dem dritten Lichtleistab
(12ZjJ zugeordnete Wandler (14ZjJ an eine Differenzbildungsstufe (32) angeschlossen ist, deren zweitem Eingang ein aus den Signalen der beiden anderen Wandler (14a, c) gebildetes Summensignal zugeführt ist
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Differenzbildungsstufe (32) an ein Video-Subtraktionsfilter (34) angeschlossen ist
15' 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Video-Subtraktionsfilter (34) ein Analog-Digital-Wandler (35) folgt
13. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Analog-DigitaJ-Wandler (31,35) mit den beiden Eingängen eines ODER-Gatters (36) verbunden sind.
DE2727926A 1977-06-21 1977-06-21 Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlstellen auf der reflektierenden Oberfläche einer Bahn Expired DE2727926C3 (de)

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