DE3334357C2 - Optisches Fehlersuchgerät für Bahnen - Google Patents

Abstract

Bei einem optischen Fehlersuchgerät für in ihrer Längsrichtung bewegte Bahnen ist eine optische Abtastanordnung vorgesehen, welche auf der Oberfläche der Bahn einen quer zur Laufrichtung über die Bahn bewegten Lichtfleck erzeugt. Die Abtastanordnung erzeugt in Vorschubrichtung versetzt mehrere zueinander parallele Lichtspuren (12, 13, 14). Eine Lichtempfangsanordnung (15) für jede Lichtspur (12, 13, 14) weist einen photoelektrischen Empfänger (16, 19; 17, 20; 18, 21) auf. Die Lichtspuren (12, 13, 14) grenzen entweder aneinander oder weisen einen solchen Abstand auf, daß nach dem Vorbeilaufen der Bahn (22) an allen Lichtspuren (12, 13, 14) jeder Bahnbereich einmal von einem Abtastlichtfleck erfaßt wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Fehlersuchgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Normalerweise erfolgt bei optischen Fehlersuchgeräten mit einer optischen Abtastanordnung nur eine einspurige Abtastung (Firmenprospekt: Mit dem Sick Scan System die Qualität steigern. Best.Nr. 8004568.31). Soll bei derartigen Fehlersuchgeräten die zu untersuchende Materialbahn schneller vorgeschoben werden, so muß die Abtastfrequenz, d. h die Drehzahl des verwendeten Spiegelrades entsprechend erhöht werden. Da jedoch die Drehzahl von Spiegelrädern wegen deren begrenzter Festigkeit nicht beliebig hoch gewählt werden kann, sind somit Grenzen für die Erhöhung der Bahngeschwindigkeit geset/.t.

Es ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 32 12 438). auf einer Bahn nebeneinander mehrere Abtastspuren zu erzeugen, wobei jedoch darauf zu achten ist. daß jeder Punkt der Bahn, der an der Abtastanordnung vorbcilauft. von jedem Abtastlichtfleck einmal erfaßt wird, ßei drei hintereinander parallel zueinander angeordneten Abtastlichtspuren wird also jeder Punkt der Bahn, der an der Abtastanordnung vorbeiläuft, dreimal erfaßt. Auf diese Weise soll festgestellt werden, ob in bestimmten in Laufrichtung der Bahn vorliegenden Gassen mehrere Fehler hintereinander auftreten, damit punktartige von länglichen Fehlern unterschieden werden können.

Es ist auch schon bekannt, hintereinander durch schraggcstellte Umlenkspiegel mittels eines einzigen Spicgelrjdes mehrere Abiastspuren /u erzeugen (GB-PS 20 15 724). Durch diese Maßnahme wird die Abtastgeschwindigkeit im Bereich der einzelnen Ablastspuren erniedrigt. Die Abtastfrequcn/ und damit die Drehzahl des Spiegelrades bleibt jedoch durch diese Maßnahme unverändert. Soll bei dieser bekannten Abtastanordnung die Bahngeschwindigkeit erhöht werden, so muß auch die Drehzahl des Spiegelrades entsprechend heraufgesetzt werden.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, ei» optisches Fehlersuchgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem auch bt sehr schnell laufenden Materialbahnen die erwünschte Auflösung, d.h. die Erkennung auch räumlich wenig ausgedehnter Fehler ohne Erhöhung der Abtastfrequenz möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 vorgesehen.

Erfindungsgemäß wird also der bei Erhöhung der Materialbahnlaufgeschwindigkeit ohne gleichzeitige Erhöhung der Abtastfrequenz auftretende Mangel, daß die Bahn nicht mehr an allen Stellen vom Lichtfleck getroffen wird, dadurch beseitigt, daß zwei oder mehr Abtastlichtstrahlen in Vorschubrichtung versetzt vorgesehen werden, die zueinander parallele Lichtspuren erzeugen. Indem jedem Abtastiichtsirahl bzw. jeder auf der Bahn erzeugten Lichtspur ein eigener photoelektrischer Empfänger zugeordnet wird, an dem ein herkömmlicher Auswertekanal angeschlossen ist, kann so für jeden Ort der Bahn ef.-i Empfangssignal erhalten werden, wodurch das Übersehen kleinerer Fehler wirksam vermieden ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch das Parallelschalten von n-Kanälen die maximal mögliehe Vorschubgeschwindigkeit der Bahn um einen Faktor η zu erhöhen, ohne die Technologie der Signalverarbeitung auf höhere Geschwindigkeit bzw. Bandbreiten umstellen zu müssen. Der für die Bereitstellung weiterer optischer Abtastlichtstrahlen erforderliche Aufwand ist genau kalkulierbar und hält sich innerhalb vernünftiger Grenzen, da als Faktor η vorzugsweise Werte von 2 oder 3 in Frage kommen.

Um eine saubere Trennung des von den verschiedenen Lichtspuren herrührenden Lichtes zu ermöglichen, sind zweckmäßig die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Ohne verschiedene geometrische Bedingungen schaffen zu müssen, wird so eine einwandfreie Trennung des Lichtes von den verschiedenen Lichtspuren gewährleistet. Man kann z. B. mehrere Lichtquellen mit verschiedpnen Wellenlängen verwenden. Die empfangenen Lichtsignale können mit Hilfe von Farbfiltern getrennt werden und auf diese Weise den verschiedenen parallel ausarbeitenden Auswertekanalen zugeordnet werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschriebenen dieser zeigt

Fig- 1 eine schematische Seitenansicht eines an einer schnell laufenden Materialbahn angeordneten optischen Fehlersuchgeräts gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Draufsicht der Materialbahn nach F i g. 1 gemäß der Linie 11-11 und

Fi g. 3 einen Schnitt nach Linie IM-I Il in Fig. I. Nach der Zeichnung wird eine Materialbahn 22 über Umlenkwalzen 23. 24 in Richtung des Pfeiles Fmit einer relativ hohen Geschwindigkeit an dem erfindungsgomä-Ben optischen Fehlersuchgerät vorbeigeführt, welches aus einer optischen Abtastanordnung 11 und einer optischen Lichtempfangsanordnung 15 besteht.

Nach F i g. 1 besteht die optische Abtastanordnung

b5 aus drei unmittelbar aneinander grenzenden Einzel-Lichiubtastern 11.7. 116 und lic welche gemäß F i g. 3 mittels einer nicht dargestellten Lascrlichtquellc, nicht dargestellter optischer Strahlaufwcitungs- und Umlcnk-

mittel, Spiegelrader 25 und Hohlspiegel 32 parallel zu sich selbst verschobene Fahrstrahlen 26 erzeugen, die durch unmittelbar an der Bahn angeordnete Zylinderlinsen 27a, 276. 27c, Lichtflecke 12a, 13a bzw. 14a auf der Oberfläche der Materialbahn 22 erzeugen. Beim Umlaufen des Spiegelrades 25 in Richtung der Pfeildarstellung in F i g. 3 wird der Fahrstrahl 26 in Richtung des Pfeiles f parallel zu sich selbst verschoben, wodurch die Lichtflecke 12a, 13a h<:w. 14a auf der Oberfläche der Materialbahn 22 Lichtspuren 12,13 bzw. 14 erzeugen.

Die räumliche Ausdehnung der Lichtflecke bzw. Lichtspuren in der Vorschubrichtung F entspricht der Ausdehnung der kleinsten noch zu erkennenden Fehler.

Unterhalb der MaterialDahn sind im Bereich der Einzelabtaster 11a, 116 bzw. 1 Ic Zylinderlinsen 16. 17, 18 der Lichtempfangsanordnung 15 vorgesehen, welche das durch etwaige Löcher in der Materialbahn hindurchgehende Licht empfangen und auf den Eingangsmantelseiten von Lichtleiisiäben 19. 20, 21 konzentrieren, an deren Stirnseiten photoelektrische Wandler 28 vorgesehen Mild, die übci" elektrische Leitungen mit einer elektronischen Auswerteschaltung 22a (F.g. 1) verbunden sind.

Während bei dem vorbeschriebenen Lochsuchgerät die Lichtempfangsanordnung 15 auf der entgegengesetzten Seile der Bahn 22 wie die Abtastanordnung 11 angeordnet ist. kann zum Empfang von reflektiertem Licht die Abtastanordnung auch in Autokollimation arbeilen und die Lichtempfangsanordnung enthalten. In diesem Fall werden die empfangenen elektrischen Signale an eine elektronische Auswerteschaltung 226 angelegt.

Durch Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge oder Filter 29a. 296.29c kann jeder Abtastlichtfleck 12a, 13.7 bzw. 14a aus Licht einer anderen Wellenlänge bestehen, wobei sich die Weüenlängenbereiche der einzelnen Lichtflecke nicht überlappen sollen. An der Lichtcmpfangsanordnung können dann ebenfalls entsprechende Filier 303.306.30c vorgesehen sein, so daß jeder photoelekiriiohe Empfänger 16. 19: 17, 20 bzw. 18, 21 nur Licht von dem zugeordneten Einzelabtaster lla, 116 bzw. 1 Ic empfängt, hierdurch wird eine wirksame Entkopplung der benachbarter, Empfangskanäle gewährleistet.

Unter Berücksichtigung der Vorschubgeschwindigkeil der Materiaibahn und der Ausdehnung der Lichtflecke 12.7. 13,-j bzw. 14a in Laufrichtung der Bahn 22 sind erfindungsgeniäß sovide Lichtspuren 12. 13 bzw. 14 hintereinander anzuordnen, daß nach dem Durchlaufen der Bahn 22 durch das erfindungsgemäße optische Fehler.suehgerät jeder Punkt der Bahn einmal von einem der Lichtflecke 12a. 13a bzw. 14a erfaßt wurde.

In den elektronischen Auswerteschaltungen 22a bzw. 226 können die drri Eingangssignal so zusammengefaßt werden, daß am Ausgang 31a bzw. 316 nur ein einziges Fehlersignal erscheint, das zur Auswertung oder auch zum Anhalten der Materialbahn herangezogen werden kann.

Die Geometrien der Lichtflecke 12a, 13a bzw. 14a sind vorteilhafterweise gleich gewählt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

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Ergänzungsbiatt zur Patentschrift 33 34

Int. C!.: G Ol N

Veröffentlichungstag der Patenterteilung:

21/89

10. April 1986

Einzufügen in Spalte 2, zwischen Zeilen 5 und 6

15

Es ist auch schon bekannt (US-PS 42 65 545), auf einer Bahn nebeneinander mehrere Abtastspuren zu erzeugen, um entweder mittels unterschiedlicher Abtastlichtflecke unterschiedliche Fehlertypen aufzuspüren oder durch Mehrfachabtastung aller Stellen der Bahn eine Redundanz in dem Sinne zu gewährleisten, daß etwaige Fehler mehrfach abgetastet und somit besser erkannt werden können.

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40

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Optisches Fehlersuchgerät für in ihrer Längsrichtung bewegte Bahnen mit einer optischen Abtastanordnung, weiche auf der Oberfläche der Bahn mehrere Lichtflecke erzeugt, die die Oberfläche quer zur Laufrichtung der Bahn periodisch abtasten und so in Vorschubrichtung versetzte mehrere und vorzugsweise zwei oder drei zueinander parallele, quer zur Laufrichtung verlaufende Lichtspuren auf der Oberfläche der Bahn erzeugen, und mit einer photoelektrischen Lichtempfangsanordnung, welche im Bereich der Lichtflecke von der Bahn reflektiertes und/oder durch die Bahn gelangendes Licht empfängt und ein entsprechendes elektrisches Signal abgibt, wobei für jede Lichtspur ein eigener photoelektrischer Empfanger vorgesehen ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Lichtspuren (Ί2. 13, 14) derart hintereinander angeordnet sind, daß nach dem Vorbeilaufen der Bahn (22) an allen Lichtspuren (12,13, 14) jeder an den Lichtspuren (12, 13, 14) vorbeigeführte Punkt der Bahn (22) gerade einmal von einem Abtastiichifleck (12a. 13a. 14a) erfaßt wurde.

2. Fehlersuchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen L'chtspuren (12, 13, 14) durch Licht unterschiedlicher Wellenlänge gebildet sind und die photoelektrischen Empfänger (16, 19: 17. 20: 18. 21) au' die Wellenlängen der zugeordneten Lichtspuren(12,13,14) abgestimmt sind.