DE2827704B2 - Optische Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtaustrittswinkel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtaustrittswinkel nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 3.

Die Erfindung bezweckt insbesondere die Feststellung von solchen Fehlern, die einen unter einem vorbestimmten Winkel auftreffenden scharf gebündelten Lichtstrahl, welcher möglichst viele unterschiedliche Wellenlängenbereiche enthält und insbesondere aus weißem Licht besteht, um vorbestimmte Winkelbeträge z. B. in einem bestimmten Raumwinkelbereich ablenken. Während vorbekannte Vorrichtungen dieser Art meistens mit dem monochromatischen Laserlicht arbeiten, ist es für die vorliegende Erfindung von Bedeutung, daß mit zumindest zwei unterschiedliche Wellenlängenbereiche enthaltendem Licht gearbeitet wird.

Optische Vorrichtungen zur Feststellung derartiger Fehler und insbesondere zur Differenzierung zwischen unterschiedlichen Fehlerarten müssen zwischen Lichtstrahlen bzw. Lichtbündeln unterscheiden können, die unter unterschiedlichen Winkeln von der Bahn ausgehen. Dies gilt besonders für Vorrichtungen zur Feststellung von Oberflächenfehlern bei Blechen. Der Lichtstrahl wird hierbei schräg auf das Blech gerichtet, und die Empfangszylinderlinse bevorzugt unter dem Reflexionswinkel angeordnet. Die Vorrichtung kann bei der Untersuchung von Folien oder Textilien aber auch in Transmission arbeiten, wobei sich die Empfangszylinderlinse bevorzugt in der Verlängerung des die Bahn von einer Seite beaufschlagenden scharf gebündelten Lichtstrahls befindet. Fehler in der Bahn ergeben dann charakteristische Winkelablenkungen und/oder Streuungen des Lichtstrahls in der Natur des Fehlers entsprechende Raumwinkelbereiche.

Besonders wichtig ist die Erfassung sowohl von Kratzern auf Metalloberflächen als auch von großflächi-

geren Beulen oder Erhebungen auf der Oberfläche. In jedem Fall soll jedoch die Vorrichtung zusätzlich einen in Remission arbeitenden Empfangskanal aufweisen, welcher in bekannter Weise auf FK-cken anspricht, welche das remittierte Licht beeinflussen. Auch bei der Durchleuchtung von Folien kann ein derartiger Empfangskanal seitlich des Hauptstrahls zur Erkennung von Flecken vorgesehen werden. Dieser Kanal kann sowohl mit remittiertem Licht als auch mit gestreutem Durchlicht arbeiten. Bei Textilien arbeitet ein derartiger zusätzlicher Fleckenerkennungskanal in Remission.

Zur Ermittlung von unter unterschiedlichen Winkeln von von einer Bahnoberfläche ausgehendem Licht ist bereits die optische Vorrichtung nach der DE-AS 25 32 603 bekanntgeworden. Sie erfordert jedoch einen Lichtleitstab mit rechteckigem Querschnitt von hoher optischer Qualität, da die Lichtleitung in dem Lichtleitstab so exakt durchgeführt werden muß, daß die ursprüngliche Winkelbeziehung zwischen den von dem Abtastlichtfleck ausgehenden Lichtstrahlen bis zum Empfänger voll erhalten bleibt

Eine wesentlich geringere optische Qualität der Lichtleitstäbe kann hingenommen werden, wenn diese nicht zur Differenzierung von unter unterschiedlichen Winkeln von einer Oberfläche ausgehendem Licht herangezogen werden, sondern nur dazu, daß auf andere Weise aus einem bestimmten Winkelbereich zu ihrer Mantelfläche geschickte Licht durch Totalreflexion einem an einer oder beiden Stirnseiten angeordneten Fotoempfänger zuzuführen. Eine derartige Vorrichtung zur Überwachung einer Materialbahn auf Fehlstellen ist aus der DE-OS 24 33 683 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung gestattet jedoch nur zwischen zwei in einer bestimmten Ebene liegenden Winkelbereichen zu differenzieren.

Durch die DE-OS 25 08 366 ist ein völlig neuer Typ eines Lichtleiistabes bekanntgeworden, welcher auf der dem Lichteinfalls-Mantelbereich diametral gegenüberliegenden Seite mit einer sich geradlinig in Richtung der Längsachse des Stabes erstreckenden schmalen Stufenspiegelanordnung versehen ist, deren Einzelspiegel derart zur Längsachse des Lichtleitstabes geneigt sind, daß diametral auffallendes Licht unter Winkeln der Totalreflexion in den Lichtleitstab hinein abgelenkt wird. Wesentlich ist dabei, daß die in einem Schnitt senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Lichtstrahlen möglichst nicht senkrecht, sondern schräg auf die kleinen Planspiegel auffallen, damit nach ein- oder mehrmaliger Totalreflexion die Lichtstrahlen möglichst nicht ein zweites Mal auf die Stufenspiegelanordnung auftreffen, wo sie für die weitere Lichtleitung verloren gehen würden.

Der vorbekannte Lichtleitstab hat runden Querschnitt und ermöglicht es, den größten Teil des auf den Mantelbereich auffallenden Empfangslichtes zu einem an einer oder beiden Stirnseiten vorgesehenen Fotoempfänger zu führen. Sofern nur ein Fotoempfänger an einer Stirnseite vorgesehen ist, wird die gegenüberliegende Stirnseite des Stabes zweckmaßigerweise verspiegelt. Es ist auch schon bekannt, die einzelnen Spiegel der Stufenspiegelanordnung quer zur Längsachse konvex gekrümmt auszubilden, um den die Gleichmäßigkeit verbessernden Streueffekt zu verbessern. Auch können mehrere sehr schmale Stufenspiegelanordnungen unmittelbar nebeneinander angeordnet werden.

Der eine wesentlich größere Lichtausbeute ergebende neue Lichtleitstab wird z. B. in einem optischen Abtastsystem, beispielsweise zur Untersuchung einer Materialbahn, nach der DE-OS 25 50 815 verwendet, wobei allerdings eine Differenzierung zwischen unterschiedlichen Winkelbereichen des von der Materialbahn ausgehenden Lichtes nicht möglich ist

Bei einem älteren Vorschlag für eine Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlstellen auf der reflektierenden Oberfläche einer Bahn (DE-OS 27 27 926) werden drei Lichtleitstäbe der u.a. aus der DE-OS 25 08 366 bekannten Art nebeneinander parallel angeordnet, wobei der mittlere in Lichtstrahlrichtung gegenüber den beiden Seiten-Lichtleitstäben etwas versetzt ist. Durch geeignet angeordnete Zylinderlinsen wird unter unterschiedlichen Winkelbereichen von der Bahnoberfläche ausgehendes Licht jeweils nur auf einen der drei Lichtleitstäbe gelenkt Der mittlere Lichtleitstab empfängt dabei das unter dem Reflexionswinkel von der Bahn ausgehende Licht, während die beiden seitlichen Lichtleitstäbe im Dunkelfeld arbeiten. Bei einem weiteren älteren Vorschlag (DE-OS 28 00 351) wird das von der Oberfläche der Bahn ausgehende Licht zunächst durch eine Zylinderlinse in einer Ebene parallel gerichtet und dann durch einen Zylinderspiegel zu einer Lichtempfangsanordnung geleitet.

Die vorliegende Erfindung hat eine Weiterbildung des Gerätes nach diesem älteren Vorschlag zum Ziel, welches auch farbige Flecken auf der Bahnoberfläche bzw. de,' durchstrahlten Folie zu ermitteln gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung nach einer ersten Ausführungsform die Merkmale des Anspruchs 1 vor.

Der zentrale Fotoempfänger befindet sich dabei zweckmäßigerweise in dem jenigen Mittelbereich der Lichtempfangsanordnung, wo das Licht bei exakter spiegelnder Oberfläche gegebenenfalls unter Berückschichtung der beim Bahntransport nicht vermeidbaren geringfügigen Kippungen auftreffen würde. Der auf den betreffenden Fotoempfänger auftreffende Lichtstrahl kann auch als das »Hauptlicht« bezeichnet werden, weil in diesem Kanal das bis auf Farbfehler und Flecken einer ungestörten Bahnoberfläche entsprechende Licht auftrifft. Vorzugsweise werden zwei Farbkanäle beispielsweise für rot und blau verwendet, was bereits eine sichere Erkennung von Verfärbungen der Oberfläche gestattet.

Bei einer optischen Vorrichtung mit wenigstens einem quer zur Abtastrichtung abgelenkte Lichtstrahlen erhaltenden, seitlich des zentralen Fotoempfängers angeordneten Fotoempfänger sieht die Erfindung vor, daß auch dieser Fotoempfänger befiltert und wenigstens ein Teil des zu ihm gerichteten Lichtstrahls vor der Filterung abgezweigt und nach Ausfilterung eines zweiten Wellenlängenbereichs einem weiteren Fotoempfänger zugeführt ist. Bei dieser Ausführungsform ist auch die Erkennung von Farbfehlern im Bereich von beulenartigen Vertiefungen oder Erhebungen auf der Bahnoberfläche möglich.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruches 3 gekennzeichnet. Auf diese Weise kann der zentrale, vorzugsweise von zwei seitlichen Lichtleitstäben umgebende Lichtleitstab der Kratzerkennung im Dunkelfeld dienen, während das Hauptlicht durch den Auslenkspiegel vom Lichtleitstab entfernt gehalten ■vird.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform ist im Anspruch 4 definiert.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der optischen Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtaustrittswinkel,

Fi g. 2 eine Ansicht nach Linie H-II in Fig. 1,

F i g. 3 eine Ansicht nach Linie IH-III in Fig. 1,

F i g. 4 eine zu F i g. 1 analoge Ansicht einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform,

F i g. 5 eine zu F i g. 2 analoge Ansicht der Ausführungsform nach F i g. 4,

F i g. 6 eine zu F i g. 3 analoge Ansicht der Ausführungsform nach F i g. 4.

Nach den F i g. 1 bis 3 bewegt sich eine Blechbahn 11 in Richtung des Pfeiles F in kontinuierlicher Weise. Es kann sich z. B. um eine aus einem Walzwerk austretende Blechbahn 11 handeln. Bei der Ansicht nach F i g. 1 steht die Bewegungsrichtung F der Bahn schräg zur Zeichnungsebene.

Ein durch einen schräg einfallenden, parallel zu sich selbst verschobenen Fahrstrahl 46 erzeugter kleiner Lichtfleck 16 tastet die Materialbahn 11 in Richtung des Doppelpfeiles /Ίη Fig. 1 periodisch über ihre gesamte Breite ab. Der Fahrstrahl 46 kann beispielsweise gemäß der Ausführungsform nach Fig.7 durch eine breitbandige Lichtquelle 24 über ein Spiegelrad 22 und einen Hohlspiegel 13 erzeugt sein. Die Abtastgeschwindigkeit und die Laufgeschwindigkeit der Bahn sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß unter Berücksichtigung der räumlichen Ausdehnung des kleinen Lichtfleckes 16 die gesamte Oberfläche der Materialbahn 11 nacheinander vom Abtastlichtfleck 16 erfaßt wird.

Parallel zur Materialbahn 11 erstreckt sich eine Zylinderlinse 12, deren Abstand vom Abtastfleck 16 auf der Materialbahn 11 gleich ihrer Brennweite ist. Die Brennlinie der Zylinderlinse 12 befindet sich somit am Ort des Abtastlichtfleckes 16. Sie fällt im wesentlichen mit der durch den Abtastlichtfleck 16 beschriebenen Linie zusammen.

In einem wesentlich größeren Abstand von der Bahn 11 als die Zylinderlinse 12 ist ein Zylinderspiegel 13 angebracht, dessen Zylinderachse senkrecht auf der Achse der Zylinderlinse 12 steht. Der Zylinderspiege! 13 hat eine längliche Streifenform; seine Längsachse ist mit 15 bezeichnet. Die Längsachse 15 des Zylinderspiegels 13 erstreckt sich parallel zur Materialbahn 11 und zur Achse der Zylinderlinse 12.

Gemäß Fig. 2 ist der Zylinderspiegel 13 um seine Längsachse 15 derart aus seiner parallel zur Zylinderlinse 12 verlaufenden Position herausgekippt, daß die gemäß Fig.2 von der Zylinderlinse 12 erfaßten Lichtstrahlen sämtlich an der Zylinderlinse 12 vorbei zu einer Empfangsanordnung 20 gelenkt werden, welche im Abstand der Brennweite vom Zylinderspiegel 13 vorgesehen ist und bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 3 aus einer Matrixanordnung von Fotoempfängern 14a, b, c,.. „ a', b', c\.., a", b", c",... besteht Die Fotoempfänger sind sämtlich über je eine Leitung an eine Auswerteelektronik 25 angeschlossen, in der die Empfangssignale in jeder gewünschten Weise miteinander verknüpft werden können.

Nach F i g. 1 wird alles unter dem Reflexionswinkel von der Materialbahn 11 ausgehende Licht auf dem mittleren Fotoempfänger 14c/ vereinigt Da der Lichtfleck 16 zu einem bestimmten Zeitpunkt nur einen bestimmten Punkt der Oberfläche der Materialbahn 11 erfaßt, wird also bei Lichtbeaufschlagung des Fotoempfängers 14c/ angezeigt, daß von dem Lichtfleck 16 Licht unter dem Reflexionswinkel austritt

In Fig. 1 ist der Lichtfleck 16 beispielsweise an zwei Stellen auf der Oberfläche der Materialbahn 11 wiedergegeben. In der Wirklichkeit tritt der Lichtfleck 16 an den beiden Stellen jedoch nie gleichzeitig, sondern zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten auf.
Beispielsweise ist in F i g. 1 angenommen, daß von dem links dargestellten Abtastlichtfleck 16 auch noch zwei weitere Lichtstrahlen unter den Winkeln α und β zur Senkrechten ausgehen. Diese fallen aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung auf die Fotoempfänger

ίο 14i> bzw. 14/; und zwar unabhängig davon, an welcher Stelle der Materialbahn 16 sich der Abtastlichtlfeck 16 befindet.

F i g. 2 zeigt, daß auch unterschiedliche Lichtaustrittswinkel in der zu F i g. 1 senkrechten Ebene dazu führen daß das Licht auf unterschiedliche Fotoempfänger fällt Während der nach F i g. 2 unter dem Reflexionswinkel von der Materialbahn 11 ausgehende Lichtstrahl wie in F i g. 1 auf den mittleren Fotoempfänger 14c/ trifft erreichen die unter den beispielsweise angenommenen Winkeln y bzw. δ gestreuten Strahlen die benachbarten Fotoempfänger 14c/'bzw. 14c/".

Würden sich Ablenkungen in beiden Ebenen überlagern beispielsweise die Ablenkung λ gemäß Fi g. 1 und die Ablenkung γ gemäß F i g. 2, so fällt das Empfangslicht auf weitere Fotoempfänger der Matrixanordnung nach F i g. 3, in dem vorstehend angenommenen Beispielsfall auf den Fotoempfänger 14/>'.

Auf diese Weise ist es also möglich, je nach der Feinheit der Matrixanordnung zwischen unterschiedlichen Raumwinkelbereichen des von dem Abtastlichtfleck 16 ausgehenden Lichtes zu unterscheiden, und zwar unabhängig von derjenigen Stelle des Abtastzyklus, an der sich der Abtastlichtfleck 16 gerade befindet. Vor allen Fotoempfängern können auch noch Sammellinsen 43 angeordnet sein, die das Licht auf die einzelnen Fotoempfänger 14 konzentrieren.

Erfindungsgemäß ist in den zum zentralen Fotoempfänger 14c/ führenden Lichtstrahl ein Strahlenteiler 39 eingeschaltet, welcher den Lichtstrahl in einen zum Fotoempfänger 14c/ und zu einem weiteren Fotoempfänger 14(/'" gerichteten Teil aufspaltet. Vor dem zentralen Fotoempfänger Hd ist ein Rotfilter 44 eingeschaltet, vor dem weiteren Fotoempfänger 14c/" ein Blaufilter 45. Von dem zum Strahlenteiler 39 gelangenden weißen Licht erkennt also der zentrale Fotoempfänger 14c/ den Rotanteil, der weitere Fotoempfänger 14c/'" den Blauanteil. Die Zusammenschaltung der beiden Fotoempfänger in der Auswerteelektronik 25 gestattet die Erkennung von Farbfehlern aul der Oberfläche der Bahn 11.

Der beispielsweise von einer Xenonlampe erzeugte parallel zu sich selbst senkrecht in der Ebene der F i g. 2 parallel verschobene Sendelichtstrahl ist mit 4€ bezeichnet Die Zylinderlinse 12 und der Zylinderspiege] 13 sind in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise unter dem Reflexionswinkel relativ zum Sendestrahl 46 angeordnet, derart, daß der unter dem Reflexionswinkel reflektierte zentrale Strahl 46' nach der Reflexion ar dem Zylinderspiegel 13 auf die beiden zentraler Fotozellen 14c/und 14c/'"trifft

Auch in den beiden aus Fig.2 ersichtlicher Seitenkanälen kann mittels Strahlenteilern 39' eine Strahlaufspaltung vorgenommen werden, was in F i g. 2 gestrichelt angedeutet ist Während die Fotoempfängei 14c/'bzw. XAd"aufgrund der Vorschaltung der Rotfilter 44 nur den Rotanteil des seitlich abgelenkten Sendelichtes empfangen, werden die beiden zusätzlichen Fotoempfänger 14c/"" bzw. Ud'"" aufgrund der Vorschal-

tung der Filter 45 nur vom Blauanteil des seitlich abgelenkten Sendelichtes erreicht.

Die Anordnung einer großen Zahl von Fotoempfängern wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 3 ist wirtschaftlich nur dann vertretbar, wenn es auf die Erkennung einer großen Zahl unterschiedlicher Raumwinkelbereiche ankommt. Im allgemeinen, und zwar insbesondere bei der Fehlerkennung von gewalzten Metalloberflächen genügt es jedoch, wenn zwischen bestimmten wenigen Winkelbereichen differenziert werden kann. Die Ausführungsform nach den F i g. 4 bis 6 zeigt eine Empfangsanordnung, die sich besonders für die Erkennung von Oberflächenfehlern bei gewalzten Blechen eignet.

Die Empfangsanordnung 20 besteht aus drei parallel zueinander angeordneten Lichtleitstäben 17a, b, c, welche über parallel zu ihnen verlaufende Zylinderlinsen 18a, b, c vom Empfangslicht beaufschlagt werden. An den dem Lichteintritt diametral gegenüberliegenden Mantelseiten sind die Lichtleitstäbe mit Stufenspiegelanordnungen 26 versehen, welche das Licht in der in F i g. 4 angedeuteten Weise unter Winkeln der Totalreflexion in den Lichtleitstab umlenken.

Gemäß den F i g. 4 und 5 liegen die Lichtleitstäbe 17a, c einschließlich der ihnen zugeordneten Zylinderlinsen 18a, c in gleicher Höhe, während der mittlere Lichtleitstab i7b mit der zugeordneten Zylinderlinse 186 etwas tiefer angeordnet ist, was bauliche Vorteile hat. Durch die versetzte Anordnung gemäß den F i g. 4 und 5 ist es möglich, die Empfangsbereiche der drei Lichtleitstäbe unmittelbar aneinander angrenzen zu lassen, ohne daß die Lichtleitstäbe oder Zylinderlinsen sich berühren müssen. Bei längeren Brennweiten des Zylinderspiegels 13 spielt die Versetzung der Lichtleitstäbe in Richtung der optischen Achse keine entscheidende Rolle.

Die Lichtleitstabanordnung nach den Fig.4 bis 6 gestattet es zunächst nur, zwischen drei unterschiedlichen Winkelbereichen in der Ebene der F i g. 2 und 5 zu unterscheiden, was jedoch bereits für die Beulenerken· nung ausreichend ist. Der mittlere Lichtleitstab wird von dem Licht beaufschlagt, das bei ungestörter Materialoberfläche in der Brennebene des Zylinderspiegels 13 erscheint. Bei gewalzten Metalloberflächen handelt es sich um einen ausgedehnten länglichen Lichtfleck 27, wie er in F i g. 6 schematisch veranschaulicht ist. Die sich in dem Lichtfleck 27 repräsentierende Lichtstreuung rührt von den in Bewegungsrichtung der Bahn 11 vorhandenen natürlichen Riefen her. Der auf diese Weise hervorgerufene längliche Lichtfleck 27 beaufschlagt nur den mittleren Lichtleitstab 17b, so daß das normalerweise von der ungestörten Oberfläche der Materialbahn 11 zurückgeworfene Licht nur einen einzigen Fotoempfänger, und zwar den Fotoempfänger 14"" an der Stirnseite des Lichtleitstabs i7b beaufschiagt Das entsprechende elektrische Signal kann als Bezugsgröße für die übrigen Ausgangssignale verwendet werden.

Fehlstellen mit einer wesentlichen Komponente quer zur Laufrichtung der Bahn 11 beaufschlagen die eo seitlichen Lichtleitstäbe 17a, 17c und erzeugen entsprechende elektrische Signale an den an den Stirnseiten dieser Lichtleitstäbe vorgesehenen Fotoempfängern 14'" bzw. 14'"".

Die unter den Winkeln <x und β von der Bahn 11 ausgehenden Strahlen fallen nach Fig.4 auf den gleichen Lichtleitstab 176 wie die senkrechten Strahlen, so daß in dieser Ebene im einfachsten Falle keine Winkeldifferenzierung vorgenommen wird.

Im wesentlichen in der Mitte des Abtastbereiches sind gemäß den F i g. 4 bis 6 oberhalb der Zylinderlinsen 18a, 18c ebene Umlenkspiegel 19a, 19c angeordnet, welche auf sie auftreffendes Licht nach außen zu Fotoempfängern 14', 14" lenken. Die Umlenkspiegel 19c erstrecken sich nur über einen geringen Teil der Länge der Lichtleitstäbe 17. Nur in diesem Bereich verhindern sie, daß aus der Ebene der F i g. 4 abgelenktes Licht auf die Lichtleitstäbe 17a, cfällt.

Es hat sich gezeigt, daß beim Auftreten von Eindrückungen oder Erhebungen auf der Materialbahn 11, welche stetig abfallende bzw. ansteigende Flanken aufweisen, in erster Linie die Umlenkspiegel 19a, 19c mit dem hierdurch abgelenkten Licht beaufschlagt werden, so daß entsprechende elektrische Signale an den Fotoempfängern 14', 14" hervorgerufen werden.

Die Fotoempfänger 14' bzw. 14'"" können analog dem Ausfuhrungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 3 an eine geeignete Auswerteelektronik 25 angeschlossen sein.

Nach F i g. 6 ist der Mittelbereich des mittleren Lichtleitstabs 17b bzw. der mittleren Zylinderlinse 186 durch einen Auslenkspiegel 196 abgedeckt, welcher gemäß Fig.5 das unter dem Reflexionswinkel in die Zylinderlinse 12 eintretende Licht über einen Strahlenteiler 39 auf Fotoempfänger 14Λ bzw. 14/ wirft, vor denen ein Rotfilter 44 bzw. ein Blaufilter 45 angeordnet sind. Dadurch werden wieder zwei Farbkanäle geschaffen, welche die Erkennung von farbigen Fehlern auf der Oberfläche der Bahn 11 gestatten.

Statt des zentral angeordneten Auslenkspiegels 19Λ könnten gemäß F i g. 6 auch an den beiden Stirnseiten des mittleren Lichtleitstabes 176 je ein Rotfilter 44 bzw. ein BlauFiIter 45 angeordnet sein. Dem Filter 44 müßte außerdem ein weiterer Fotoempfänger 14""a zugeordnet werden. Des weiteren ist es erforderlich, daß der mittlere Lichtleitstab 176 das auf seinen Mantelbereich auftreffende Licht nach beiden Stirnseiten hin unter Winkeln der Totalreflexion streut. Auf diese Weise würde der Fotoempfänger 14"" den Blauanteil, der Fotoempfänger 14""a den Rotanteil des zentral auffallenden Sendelichtes empfangen.

Bevorzugt ist jedoch die Ausspiegelung des Hauptlichtes mittels des Auslenkspiegels 196, weil hierdurch Farbfehler und Kratzer voneinander unterschieden werden können.

Während nach F i g. 5 der ausgespiegelte Hauptlichtstrahl 40 in zwei Teilstrahlen 41, 42 aufgespalten wird, können auch die beiden seitlichen Mittelstrahlen in der gestrichelt angedeuteten Weise durch einen Strahlenteiler 39' in zwei unterschiedliche Farbkanäle gelenkt werden, in denen wieder Filter 44, 45 und jeweils zwei Fotoempfänger 14', 14'a bzw. 14" bzw. 14"a angeordnet sind. Die beiden Farbkanäle gestatten auch eine Erkennung von farbigen, beulenartigen Erhebungen oder Vertiefungen der Blechoberfläche.

Schließlich ist es erfindungsgemäß auch noch möglich, den mittleren Lichtleitstab 176 und gegebenenfalls auch die Zylinderlinse 186 im Bereich des Auslenkspiegels 196 zu unterbrechen, den Auslenkspiegel 196 wegzulassen und die Empfangsanordnung 39, 44, 45, 144 14/ unmittelbar hinter der Lücke im Lichtleitstab anzuordnen. Zur vollständigen Erfassung des Kratzerlichtes sollten dann allerdings vorzugsweise an beiden Enden des unterbrochenen Lichtleitstabes 186 Photoempfänger, die parallel geschaltet sind, vorgesehen werden.

Statt der Farbfilter 44, 45 könnten auch die Strahlenteiler 39,39" als dichroitische Spiegel auseebil-

det werden. Auch jede andere Art der Strahlenteilung und Wellenlängenaufspaltung kommt für die Zwecke der Erfindung in Frage.

Nach F i g. 6 können zu beiden Seiten der Umlenkspiegel 19a, 19c auch noch Blenden 34 angeordnet werden, welche bewirken, daß in einem bestimmten Bereich zwischen den Umlenkspiegeln 19 und den Lichtleitstäben 17a, 17c Bereiche vorliegen, in denen kein Licht zu den Lichtleitstäben gelangt. Hierdurch

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wird eine gewisse winkelmäßige Entkopplung zwischen dem Licht, welches auf die Umlenkspiegel 19a, c fällt, und dem auf die Lichtleitstäbe 17a, 17c fallenden Licht erzielt. Die Ausdehnung der Blenden 34 in Richtung der Achse der Lichtleitstäbe entspricht größenordnungsmäßig der entsprechenden Ausdehnung der Umlenkspiegel 19.

Bei den verwendeten Fotoempfängern handelt es sich vorzugsweise um Fotomultiplyer.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Optische Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtaustrittswinkel bei einer mit einem Lichtfleck in einer Abtastrichtung abgetasteten Materialbahn mit einer parallel zur Abtastrichtung entlang des Abtastbereichs und parallel zur Materialbahn im Abstand ihrer Brennweite von dieser angeordneten Zylinderlinse, deren Abmessungen so sind, daß sie alles unter den zu bestimmenden Lichtaustrittswin- to kein von dem Lichtfleck ausgehende Licht erfaßt, mit wenigstens zwei Fotoempfängern und mit einem zwischen der Materialbahn und den Fotoempfängern hinter der Zylinderlinse angeordneten, sich parallel zu ihr erstreckenden, streifenförmigen Zylinderspiegel mit senkrecht auf der Achse der Zylinderlinse stehender Zylinderachse, in dessen Brennebene sich eine Empfangsanordnung befindet, die die Fotoempfänger enthält, auf denen die in wenigstens zwei vorbestimmten Raunr.vinkelbereichen von dem Lichtfleck ausgehenden Lichtstrahlen vereinigt werden und von denen einer das unter dem Reflexionswinkel von der Materialbahn ausgehende Licht erhält, wobei der Zylinderspiegel um seine Längsachse so gekippt ist, daß das reflektierte Licht seitlich neben die Zylinderlinse fällt, nach Hauptpatentanmeldung P 28 00 351.2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung von Fehlern an dem Bahnmaterial zu dem einen, zentralen Fotoempfänger (Hdjaurch Filterung mit Hilfe eines jo ersten Filters (44) nur Licht aus einem ersten Wellenlängenbereich durchgelassen wird und von dem zu diesem Fotoempfänger (i4d) verlaufenden Lichtstrahl vor der Filterung wenigstens ein Teilstrahl durch einen Strahlenteiler (39) abgezweigt und nach Ausfilterung eines zweiten Wellenlängenbereichs mit Hilfe eines zweiten Filters (45) einem weiteren Fotoempfänger (14(/'"J zugeführt wird.

2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 mit wenigstens einem quer zur Abtastrichtung abgelenkte Lichtstrahlen erhaltenden, seitlich des zentralen Fotoempfängers angeordneten Fotoempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß auch dieser Fotoempfänger (14<y, d") befiltert und wenigstens ein Teil des zu ihm gerichteten Lichtstrahls vor der Filterung abgezweigt und nach Ausfilterung eines zweiten Wellenlängenbereiches einem weiteren Fotoempfänger (14c/"", d'"") zugeführt ist.

3. Optische Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtaustrittswinkel bei einer mit einem Lichtfleck in einer Abtastrichtung abgetasteten Materialbahn mit einer Parallel zur Abtastrichtung entlang des Abtastbereichs und parallel zur Materialbahn im Abstand ihrer Brennweite von dieser angeordneten Zylinderlinse, deren Abmessungen so sind, daß sie alles unter den zu bestimmenden Lichtaustrittswinkeln von dem Lichtfleck ausgehende Licht erfaßt, mit wenigstens zwei, vorzugsweise drei parallel zur Abtastrichtung nebeneinander angeordneten, auf einem streifenförmigen Mantelbereich eine Stufenspiegelanordnung tragenden Lichtleitstäben, an deren Stirnseiten Fotoempfänger vorgesehen sind, und mit einem zwischen der Materialbahn und den Lichtleitstäben hinter der Zylinderlinse angeordneten, sich parallel zu ihr erstreckenden, streifenförmigen Zylinderspiegel mit senkrecht auf der Achse der Zylinderlinse stehender Zylinderachse, in dessen Brennebene sich eine Empfangsanordnung befindet, die die Lichtleitstäbe enthält, auf denen die in wenigstens zwei vorbestimmten Raumwinkelbereichen von dem Lichtfleck ausgehenden Lichtstrahlen vereinigt werden und von denen einer das unter dem Reflexionswinkel von der Materialbahn ausgehende Licht erhält, wobei der Zylinderspiegel um seine Längsachse so gekippt ist, daß das reflektierte Licht seitlich neben die Zylinderlinse fällt, nach (Patentanmeldung P 28 00 351.2), dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung von Fehlern an dem Bahnmaterial der eine, zentrale Lichtleitstab (ITb) in demjenigen Mittelbereich, wo das Licht bei exakt spiegelnder Bahnoberfläche gegebenenfalls unter Berücksichtigung der beim Bahntransport nicht vermeidbarer geringfügigen Kippungen auftreffen würde, durch einen Auslenkspiegel (194^ abgedeckt ist und daß der ausgelenkte Lichtstrahl (40) wellenlängemäßig durch Strahlteiler (39) und wenigstens zwei Filter (43, 44) in wenigstens zwei Teilstrahlen aufgespalten und jeder Teilstrahl einem von weiteren Fotoempfängern (14Λ, i) zugeführt ist.

4. Optische Vorrichtung nach Anspruch 3 mit im Mittelbereich des bzw. der seitlichen Lichtleitstäbe angeordneten Auslenkspiegeln (19a, 192'Jt dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die ausgelenkten Lichtstrahlen wellenlängenmäßig in wenigstens zwei Teilstrahlen aufgespalten und jeder Teilstrahl einem von weiteren Fotoempfängern (14', 14'a; 14", 14"a) zugeführt ist.