DE2800351B2 - Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels bei einer mit einem Lichtfleck abgetasteten Materialbahn - Google Patents
Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels bei einer mit einem Lichtfleck abgetasteten MaterialbahnInfo
- Publication number
- DE2800351B2 DE2800351B2 DE2800351A DE2800351A DE2800351B2 DE 2800351 B2 DE2800351 B2 DE 2800351B2 DE 2800351 A DE2800351 A DE 2800351A DE 2800351 A DE2800351 A DE 2800351A DE 2800351 B2 DE2800351 B2 DE 2800351B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- cylinder
- mirror
- lens
- material web
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/8901—Optical details; Scanning details
Description
Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zur
Bestimmung der LichtaustrittswirUi*! bei einer mit
4Π einem Lichtfleck in einer Abtastnchtung abgetasteten
Materialbahn mit wenigstens einem Fotoempfänger und zwischen der Materialbahn und dem bzw. den
Fotocmpfänger(n) angeordneten optischen Mitteln, welche nur in einem oder mehreren vorbestimmten
Raumwinkelbercich(en) von dem Lichtfleck ausgehende Lichtstrahlen auf dem bzw. den Foioempfänger(n)
vereinigen, und mit einer parallel zur Abtastrichtung entlang des Abtastbereichs und parallel zur Materialbahn
im Abstand ihrer Brennweite von dieser
5Ί angeordneten Zylinderlinse, deren Abmessungen so
sind, daß sie alles unter den zu bestimmenden Lichtaustrittswinkeln von dem Lichtfleck ausgehende
Licht erfaßt.
Ls ist bereits bekannt (DE-OS 25 32 603). parallel zu
der von einem Abiastlichtflcck iiberstrichcnen Materialbahn
eine Stufenspiegclanordnung vorzusehen, welche das auf sie auftreffende Licht je nach dem Austriltswinkei
von der Matcrialbahn zu unterschiedlichen Fotoempfängern einer matrixartigen I oioempfängeranord-
fiO nung an der Stirnseite des Lichtlcitsiabes lenkt. Die
bekannte Anordnung stellt jedoch relativ hohe Anforderungen an die optische Qualität der verwendeten
Stufenspiegclanordnungen und l.ichtleitstäbe. Ein weiteres
Problem besteht darin, daß insbesondere beim Auftreffen des Empfangslichtes an den weit von den
Fotoempfängern entfernten Stellen des l.ichtleitstabcs durch Inhomogenitäten oder sonstige Unvollkommenheilen
des Lichtlcitstabcs ein Teil des Emofaneslichtes
so gestreut oder abgelenkt wird, daß es nicht mehr auf
den dem betreffenden Winkel zugeordneten Fotoempfänger fällt
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, eine optische Vorrichtung der eingangs genannten Gattung
zu schaffen, welche bei geringem Herstellungs- und Montageaufwand sehr genau arbeitet und trotz
Verwendung eines bewegten Abtastlichtfleckes unabhängig von dt: Stelle des Lichteinfalls eine genaue
Messung des Lichtaustrittswinkelbereiches gestattet, wobei außerdem eine gute Lichtausbeute gewährleistet
seinsoll.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die genannten optischen Mittel aus einem hinter der
Zylinderlinse angeordneten, sich parallel zu ihr erstrekkenden, streifenförmigen Zylinderspiegel mit senkrecht
auf der Achse der Zylinderlinse stehender Zylinderachse besteht, in dessen Brennebene sich die den bzw. die
Fotoempfänger enthaltene Empfangsanordnung befindet, und daß der Zylinderspiegel um seine Längsachse so
gekippi ist, daß das refiekiierie Licht seitlich neben die
Zylinderlinse fällt. Die Erfindung nutzt somit die Tatsache aus, daß von unterschiedlichen Punkten einer
parallel zu dem Zylinderspiegel angeordneten Materialbahn unter gleichen Winkeln ausgehendes Licht an
einem bestimmten Punkt der Brennebene konzentriert wird, während das vom gleichen Punkt unter verschiedenen
Winkeln ausgehende Licht zu unterschiedlichen Stellen in der Brennebene gelenkt wird. Da bestimmte
Fehlcrtypen auf der Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere einer gewalzten Blechbahn das aus einer
vorbestimmten Richtung auf sie aiiftreffende Licht in
ganz charakteristischer Weise unter versi.hiedenen Winkeln zurückwerfen, können somit bestimmte Fehlertypcn
unabhängig vom Ort entlang der Abtastbahn ermittelt werden, indem das F.mpfungsniuster in der
Brennebene durch die Empfangsanordnung in geeigneter
Weise ausgewertet wird.
Damit auch die Randbcrcichc der Materialbahn um Ende des AL.astbereiches des Abtastlichtfleckes noch
einwandfrei erfaßt werden, überragt der Zylinderspiegel
zweckmäßigerweisc die Zylinderlinse an beiden Seiten. Dabei soll der Zylindcrspiegcl die Zylinderlinse
beidseits um ein solches Stück überragen, daß am Ende der Zylinderlinse unter Winkeln von 10 bis 20 .
vorzugsweise 15" zur Senkrechten am der Materialbahn
ausgehende Lichtstrahlen noch auf den Zylinderspiegel auftreffen. Der Bereich vor, wenigstens 10 und bis zu
20 ist für die Erkennung aller gängigen Fehlertypcn auf Blechoberflächen ausreichend.
Der Zylinderspiegel soll im wesentlichen im Abstand seiner Brennweite von der Malerialbahn angeordnet
sein, wodurch es möglich ist. auch die Empf-.iiigsanordnung
beispielsweise unmittelbar über der Malerialbahn anzuordnen. Will man iedoch die Empfangsanordnun«
in sicherer Entfernung von der Materialbahn vorsehen, so kann der Zylindcrspiegcl aber auch um ein größeres
Stück von der Malerialbahn als seine Brennweite entfernt sein.
Die Empfangsanordnung kann im einfachsten Falle dadurch verwirklicht werden, daß in der Brennebene
des /ylinderspiegels eine Matrix von Fotoempfängern angeordnet ist. Die Fotoempfänger sollen jedoch
vorzugsweise Fotoelektronenvervielfacher sein, welche bekanntlich relativ kostspielig sind.
Aus diesem Grund wird es besonders bei der Fehlerkennung auf der Oberfläche von gewalzten
Blechbahnen bevorzugt, wenn im wesentlichen in der Brennebene des Zylinderspiegels wenigstens ein sich
parallel zur Längsachse des Zylinderspiegels erstrek kender vorzugsweise runder Lichtleitstab vorgesehen
ist. Würde ein Lichtleitstab verwendet, so wird dieser vorzugsweise außerhalb des bei ungestörter Bahnoberfläche
in der Brennebene vorliegenden ausgedehnten Lichtflecks angeordnet, so daß im Dunkelfeld gearbeitet
wird.
Um jedoch eine ausreichende Differenzierung zwirn sehen unterschiedlichen Fehlertypen zu erzielen, sind
nach einer bevorzugten Ausführungsform parallel zueinander drei Lichtleitstäbe nebeneinander angeordnet,
von denen der mittlere sich an der Stelle befindet, wo das bei ungestörter Malerialbahn von dieser
π ausgehende Licht auftrifft. Am Ende der Lichtleitstäbe
sind in bekannter Weise VerSpiegelungen bzw. Fotoempfänger vorgesehen. Bei der letztgenannten Ausführungsform
kann das am Fotoempfänger des mittleren Lichtleitstsbes erhaltene Signal als Referenzsignal
_>o verwendet werden, mit dem die S'^nale, die an den
Fotoempfängern der benachbarten Licnfeiistäbe erhalten
werden, verglichen werden. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für die Ermittlung von Oherflächenfehlern
bei durch Walzen hergestellten Blechbah-
;i nen, be: denen in Laufrichtung der gewalzten Metallbahn
als natürliche Walzspuren Riefen vorliegen, welche jedoch von der Vorrichtung nicht zur Anzeige
gebracht werden, da die hierdurch abgelenkten Lichtstrahlen nach wie vor zu dem gleichen, quer zu den
in Riefen verlaufenden Lichtleitstab gelangen. Das durch
von der Längsrichtung abweichende Kratzer in verschiedene Winkel abgelenkte Licht wird jedoch für
eine empfindliche Fehleranzeige ausgenutzt.
Um das Einfalkücht möglichst vollständig in den
1Ί Lichtleitstab /u lenken, ist vor jedem Lichtleitstab
bevorzugt in an sich bekannter Weise eine sich parallel zu ihm erstreckende Zylinderlinse angeordnet. Die
Lichtleitstäbe weisen außerdem vorzugsweise die
bekannte Stufenspiegclanordnung auf. auf welche das
jo Licht durch die runde Form des Licht ieitstabes und die
Zylinderlinse konzentriert wird. Die Stufenspiegelan-Ordnung
braucht jedoch bei vorliegender Anwendung nicht besonders präzise hergestellt zu sein, tveil sie bei
der Winkeldifferenzierung keine Rolle spielt, sondern
I) allein den Zweck hat, da<
auf die Mantelflache des Lichtleitstabes auffallende Licht möglichst vollständig
unter Winkeln der Totalreflexion in die Lichtleitstäbe hineinzuref Ick tieren.
Für die zusätzliche Erkennung von gleichmäßigen
Vi Eindrücken oder Erhebungen der Blechoberfläche sind
nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform im mittleren Bereich der seit liehen Lichtleilstäbe vor
dieser umlenkspiegel angeordnet, welche das auf sie
aufireffende Licht zu je einem Fotoempfänger lenken.
■>■■> Während die F Moempfängcr an den seitlichen
l.ichtlciistäben die Erkennung von Kratzern auf der Bahnoberfläche mit einer wesentlichen Querkomponen-
!e relativ zur Wslzrichtung gestatten, ermöglichen es
die beiden durch die UmlcnkspiegeI beaufschlagten
mi Fotoempfangcr, die betreffenden Erhebungen bzw.
Eindrückungen in der Bahnoberfläche festzustellen.
Um bei schräg einfallenden Sendesirahlen eine optimale Lichtausbeule zu erhalten, ist die optische
Achse der Zylinderlinse zweckmäßigerweise unter dem
v> Reflexionswinkel des den Lichtfleck erzeugenden
Sendestrahls angeordnet.
Sofern bei der optischen Vorrichtung der Abtastüchtfleck
mittels einer Lichtablenkvorrichtune wie ein
Spiegelrad über einen streifenförmigen Zylinderspiegel
und eine Zylinderlinse erzeugt wird, ist erfindungsgemäß vorzugsweise vorgesehen, daß ein Teil der Apertur
der Zylinderlinse und des Zylinderspiegels für das Sendelicht, der restliche Teil für das Empfangsüch! ';
verwendet wird und daß entweder die Empfangsanordnung in Richtung der Drehachse gesehen unmittelbar
neben der Lichtablenkvorrichtung liegt oder daß zwischen der Lichtablenkvorrichtung und dem Zylinderspiegel
eine Strahlumlenkung durch gegeneinan· der geneigte Planspiegel erfolgt, und die Empfangsanordnung
in einem tier Neigung der Spiegel entsprechenden Abstand von der l.ichtablenkvorrichtung angeordnet
ist.
Zwecks klarer Differenzierung /wischen den Fehler- ' >
Signalen von Kratzern einerseits und Erhebungen bzw. Eindrückungen andererseits sind nach einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung seitlich von den Umlenkspiegel Blenden angeordnet. Hierdurch wird
der Fintriitsbercich tier seitlichen LichtJcitstabe neben .">
den Umlenkspiegeln abgedeckt.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben: in dieser zeigt
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten
Ausführungsform der optischen Vorrichtung zur 2Ί
Bestimmung der Lichtaustritts winkel.
F ig. 2 eine Ansicht nach Linie H-Il in Fi g. 1.
F i g. 3 eine Ansicht nach Linie 111-111 in F i g. I.
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,
F i g. 7 eine schematische Ansicht einer weiteren )■>
Ausführungsform der optischen Vorrichtung bei der einige optische Elemente sowohl für den Sende· als auch
fürden Empfangsstrahlengang ausgenutzt werden.und
F i g. 8 eine schematische Ansicht analog den F i g 2
und 5 einer weiteren besonders vorteilhaften Ausfiih- *'<
rungsform.
Nach den F i g. I bis 3 bewegt sich eine Blechbahn 11
r Richtung des Pfeiles Fin 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 J >
die Bewegungsrichtung F der Bahn senkrecht auf der Zeichnungsebene.
Ein beispielsweise gemäß der Ausführungsform gemäß Fig. 7 durch einen Laser 24 erzeugter kleiner
Lichtfleck 16 tastet die Materialbahn 11 in Richtung des w
Doppelpfeiles f in Fig. 1 periodisch über ihre gesamte
Breite ab. Di? 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 von 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 *5
11 als die Zylinderlinse 12 ist ein Zylinderspiegel 13 angebracht, dessen Zylinderachse senkrecht auf der
Achse der Zylinderlinse 12 steht Der Zylinderspiegel 13 hat eine längliche Slrcifenform; seine Längsachse ist mi
15 bezeichnet. Die Längsachse 15 des Zylinderspiegel
13 erstreckt sich parallel zur Materialbahn 11 und zu Achse der Zylinderlinse 12.
Gemäß Fig. 2 is! der Zyündcrspicgel !3 um sein.
Längsachse 15 derart aus seiner parallel zur Material bahn 11 verlaufenden Position herausgekippt, daß dii
gemäß Fig. 2 von der Zylinderlinse 12 erfaßtei Lichtstrahlen sämtlich an der Zylinderlinse 12 vorbei zt
einer Empfangsanordnung 20 gelenkt werden, welchi im Abstand der Brennweite vom Zylinderspiegel K
vorgesehen ist und bei dem Ausführungsbeispicl nacl
den (·" ι g. I bis 3 aus einer Matrixanordming vor
Foloempfängern 14,). b, r, .... ,)'. b'. c'. ... u". b'. c". ..
besteht. Die Foiocmpfängcr sind samtlich über je eine
Leitung an eine Auswerleelektronik 25 angeschlossen in der die Empfangssignale in jeder gewünschten Weist
miteinander verknüpft weiten können.
Nach Fig. 1 wird alles senkrecht von der Material
bahn 11 ausgehende Licht auf dem mittleren Fotoemp fänger 14</ vereinigt Da der Lichtfleck 16 zu einen
bestimmten Zeitpunkt nur einen bestimmten Punk! dei Oberfläche der Materialbahn Π erfaßt, wird also be
Lichtbeaufschlagung des Fotoempfängers 14t/ ange zeigi dau von dem Lichtfleck 16 Licht senkrecht /ui
Materialbahn II austritt.
In F i g. 11 ist der Lichtfleck 16 beispielsweise an zwe
Stellen auf der Oberfläche der Materialbahn 11 wiedergegeben. In der Wirklichkeit tritt der Lichtfleck
16 an den beiden Stellen jedoch mc gleichzeitig sonderr
zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten auf.
Beispielsweise ist in F i g. 1 angenommen, daß vor dem links dargestellten Abtastlichtflcck 16 auch noch
zwei weitere Lichtstrahlen unter den Winkeln ι und β
zur Senkrechten ausgehen. Diese fallen aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung auf die Fotoempfänger
14£i bzw. 14/! und zwar unabhängig davon, an welcher
Stelle der Materialbahn 16 sich der Abtastlichtflcck 16 befindet.
F i g. 2 zeigt, daß auch unterschiedliche Lichtaustrittswinkel
in der zu ( ι g. 1 senkrechten Ebene dazu führen daß das Licht auf unterschiedliche Fotoempfänger fällt
Während der nach F i g. 2 senkrecht von der Materialbahn 11 ausgehende Lichtstrahl wie in Fig. 1 auf den
Mittleren Fotoempfänger 14c/trifft erreichen die unter
den beispielsweise angenommenen Winkeln γ bzw. Λ die
benachbarten Fotoempfänger I4c/'bzw. XAd".
Würden sich Ablenkungen in beiden Ebenen überlagern beispielsweise die Ablenkung α gemäß F i g. 1 und
die Ablenkung γ gemäß F i g. 3 so fällt das Empfangslicht auf weitere Fotoempfänger der Matrixan^rdnung
nach Fig. 3. in dem vorstehend angenommenen Beispielsfall auf den Fotoempfänger 146'.
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 s'ch der Abtastlichtfleck 16 gerade befindet.
Die Anordnung einer großen Zahl von Fotoempfängern wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 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 Fehlererkennung von gewalzten Metalloberflächen genügt es jedoch, wenn
zwischen bestimmten wenigen Winkelbereichen differenziert werden kann. Die Ausfühninjtsform nach den
Fig.4 bis 6 zeigt eine Empfangsunordnung, die sich
besonders für die Erkennung von Oberflächenfehlern bei gewalzten Blechen eignet.
Die Empfanjsanordnung 20 besteht aus drei parallel Zueinander angeuiuiieieii Licliileitstäben ua. b, c,
welche über parallel zu ihnen verlaufende Zylinderlinsen 18a, b, c vom Empfangslicht beaufschlagt werden.
An Λ.εη dem Lichteintritt diametral gegenüberliegenden
Man'elseiten 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 176 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 F i g. 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 Kratzererkennung
ausreichend ist. Der mittlere Lichtleitstab wird von den 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 176, so daß das normalerweise von der ungestörten Oberfläche der
Materialbahn 11 zurückgeworfene Licht nur einen einzigen Fotoempfänger und zwar den Fotoempfänger
!4"" an der Stirnseite des Lichtleitstabs 176 beaufschlagt.
Das entsprechende elektrische Signal kann als Bezugsgröße für die übrigen Ausgangssignale verwendet
werden.
Kratzer mit einer wesentlichen Komponente quer zur Laufrichtung der Bahn 11 beaufschlagen die 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 α 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 bewußt 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 fiber 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, c fällt
Eindrückungen oder Erhebungen auf der Materialbahn 11, welche stetig abfallende bzw. ansteigende Flanken
aufweisen, in erster Linie die Umlenkspiegel 19a, 19cmit dem hierdurch abgelenkten Licht beaufschlagt werden,
so daß entsprechende elektrische Signale an den Fotoempfängern 14', 14" hervorgerufen werden.
Die Fotoempfänger 14' bis 14"'" können analog dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. I bis 3 an eine
geeignete Auswerteelektronik 25 angeschlossen sein.
ίο Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 entspricht
die optische Vorrichtung und die Empfangsanordnung 20 dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 4 bis 6. Der
Zylinderspiegel 13 und die Zylinderlinse 12 werden jedoch gleichzeitig zur Erzeugung des Abtastlichtflecks
16 herangezogen, indem ein Teil ihrer Pupille quer zur Abtastrichtung für den Sendestrahl 28 ausgenutzt wird.
Ein Laser 24 erzeugt über zwei gekreuzt angeordnete, zur Strahlaufweitung vorgesehene Zylinderlinsen 29, 30
ein Lichtbündel, welches durch das Frontobjektiv 31 parallelgerichtet wird. Das so erzeugte Sendelichtbün·
del 28 wird über ein um eine Achse 21 drehbares Spiegelrad 22 auf einen Planspiegel 23a gerichtet,
welcher das Sendelichtbündel auf den in F i g. 7 unteren Bereich des Zylinderspiegels 13 wirft. Der Zylinderspiegel
13 und die Zylinderlinse 12 konzentrieren das Lichtbündel gemeinsam auf den Abtastlichtfleck 16.
Für die Unterbringung der Empfangsanordnung 20 sind in Fig. 7 zwei Möglichkeiten dargestellt. Bei der
einen in ausgezogenen Linien dargestellten Ausfüh-
)o rungsform wird das Empfangsbündel 32 über den Zylinderspiegel 13 auf einen neben dem Planspiegel 23a
angeordneten Planspiegel 236 gerichtet, welcher in der dargestellten Weise gegenüber dem Planspiegel 23a
etwas um eine senkrecht auf der Ebene der Fig. 7 stehende Achse gekippt ist. Hierdurch wird das
Empfangsbündel 32 nach oben umgelenkt, so daß die Empfangsanordnung 20 in einem deutlichen Abstand
vor. dem Zylinderspiegel 13 und von dem Spiegelrad 22 angeordnet werden kann.
In gestrichelten Linien ist eine vereinfachte Ausführungsform gezeigt, bei der nur ein beide Strahlenbündel
erfassender Planspiegel 23 vorgesehen ist, welcher mit seinem unteren Bereich das Sendelichtbündel 28 zum
Zylinderspiegel 13 reflektiert, während der in Fig. 7
obere Bereich das Empfangsbündel 32 zu einer Empfangsanordnung lenkt, die in Richtung der Achse 21
gesehen neben dem Spiegelrad 22 liegt. Die letztgenannte Ausführung jform zeichnet sich durch besondere
bauliche Kompaktheit aus.
so Es ist weiter möglich, auf den Planspiegel 23 überhaupt zu verzichten und das Spiegelrad 22 sowie
riie sie mit Licht beaufschlagenden optischen Elemente so anzuordnen, daß es das von ihm reflektierte Licht
direkt zum Zylinderspiegel 13 lenkt Die Empfangsan- Ordnung 20 wäre in diesem Fall ebenfalls so neben dem
Spiegelrad anzuordnen, wie das in F i g. 7 mit gestrichelten
Linien dargestellt ist
Nach F i g. 6 können zu beiden Seiten der Umlenk
spiegel 19a, 19c auch noch Blenden 34 angeordnet werden, weiche 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 wird eine gewisse wirkelmäßige Entkopplung zwischen dem licht, welches auf die Umlenkspiegel 19a, c fällt,
und dem auf die Lächileitstäbe 17a, 17c fallenden Licht
erzielt Die Ausdehnung der Blenden 34 in Richtung der Achse der Lichtleitstäbe entspricht größenordnungsmä-
Oig der entsprechenden Ausdehnung der Umlenkspiegel 19.
In F i g. 8 ist eine für die Erkennung von Oberflächenfehlern
bei Blechbahnen 11 besonders geeignete Empfangsvorrichtung dargestellt.
Unter dem Reflexionswinkel ε des Sendestrahls 28 ist die Zylinderlinse 12 mit ihrer optischen Achse 33
angeordnet. Das ρ us ihr austretende Licht wird über den
gemäß Fig.8 angeordneten Zylinderspiegel 13 und einen Planspiegel 23 auf die Empfangsanordnung 20
gerichtet, welche wieder gemäß den F i g. 4 — 6 ausgebildet
ist.
Da die Zylinderlinse 12 unter dem Reflexionswinkel f relativ zum Sendestrahl 28 angeordnet ist, gelangt das
normalerweise an der Oberfläche der Bahn 11
10
reflektierte Licht p, iktisch weitgehend vollständig zum
mittleren Lichtleitstab 186, wo bei gewalztem Blech das Muster 27 gemäß Fig.6 erzeugt wird. Die Empfangsvorrichtung nach den F i g. 4—6 wird also vorzugsweise
gemäß Fig. 8 unter dem Reflexionswinkel ε zum Sendestrahl 28 angeordnet.
Zwischen dem Sendestrahl 28 und der Zylinderlinse 12 befindet sich noch praktisch senkrecht über der Bahn
eine Zylinderlinse 37, hinter der ein Lichtleitstab 38 angeordnet ist. Beide Elemente verlaufen wie die
Zylinderlinse 12 parallel zur Abtastrichtung. Der Lichtleitstab 38 dient zum Empfang des von der
Bahnoberfläche Il remittierten Lichtes. Mit diesem Empfangssystem können vorzugsweise Flecke auf der
Bahnoberfläche erkannt werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Optische Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtaustrittswinkel bei einer mit einem Lichtfleck in
einer Abtastrichtung abgetasteten Materialbahn mit wenigstens einem Fotoempfänger und zwischen der
Materialbahn und dem bzw. den Foioempfänger(n) angeordneten optischen Mitteln, welche nur in
einem oder mehreren vorbestimmten Raumwinkelbereich(en) von dem Lichtfleck ausgehende Lichtstrahlen auf dem bzw. den Fotoempfänger(n)
vereinigen, und mit einer parallel zur Abtastrichtung entlang des Abtastbereiches 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, dadurch gekennzeichnet,
daß die genannten optischen Mittel aus einem hinter der Zylinderlinse (12) angeordneten, sich parallel zu
ihr (12) erstreckenden, streifenförmigen Zylinderspiegel
(13) mit senkrecht auf der Achse der Zylinderlinse (12) stehender Zylinderachse besteht,
in dessen Brennebene sich die den bzw. die Fotoempfänger (14) enthaltene Empfangsanordnung
(20) befindet, und daß der Zylinderspiegel (13) um seine Längsachse (15) so gekippi ist. daß das
reflektierte Licht seitlich neben die Zylinderlinse (12) fällt.
2. Verrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daP rter Zylinderspiegel {i3) die Zylinderlinse (12) beidseits überragt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylintienpiegel (13) die Zylinderlinse
(12) beidseits um ein sole .es Stück überragt,
daß am Ende der Zylinderlinse (12) unter Winkeln von 10 bis 20°, vorzugsweise i5 . zur Senkrechten
auf der Materialbahn (11) ausgehen Je Lichtstrahlen
noch auf den Zylinderspiegcl(13)uuftreffen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderspiegel
(13) im wesentlichen im Abstand seiner Brennweite von der Materialbahn (11) angeordnet
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4. daß die Brennweite des Zylinderspiegcls (13) etwa gleich wie
und vorzugsweise etwas langer als die Abtasibreite ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Brennebene des Zylinderspiegels (13) eine Matrix (14) von Fotoempfängern (a. b. c..... a'. b'. c'...., α",
b", c". ■ ■ Jangeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen in der
Brennebene des Zylindcrspiegels (13) wenigstens ein
sich parallel zur Längsachse (15) des Zylinderspicgcls (13) erstreckender vorzugsweise runder Liehtleiislab
(17) vorgesehen ist.
H. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zueinander drei Lichtleilstabe (17,7, b, c)nebeneinander angeordnet sind, von denen
der mittlere sich an der Stelle befindet, wo das bei ungeslöitcr Materialbahn (II) von dieser ausgehende
Licht aufirifft.
S. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch geW.'nn/eichnet. daß vor jedem Lichtleitstab (17a, b,
c)c\ne sich parallel /ti ihm erstreckende Zylinderlinse (18a, b, ^angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Bereich der
seitlichen Lichtleitstäbe (17a, i7c) vor diesen Umlenkspiegel (19a, t9c) angeordnet sind, welche
das auf sie auftreffende Licht zu je einem Fotoempfänger(14', 14") lenken.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, uau üic optische Achse
(33) der Zylinderlinse (12) unter dem Reflexionswinkel (ε) des den Lichtfleck erzeugender Sendestrahls
(28) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der der Abtastlichtfleck mittels einer
i) Lichtablenkvorrichtung wie ein Spiegelrad über
einen streifenförmigen Zylinderspiegel und eine Zylinderlinse erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der Apertur der Zylinderlinst (12) und des Zylinderspiegels (13) für das Sendelicht, der
restliche Teil für das Empfangslicht verwendet wird und daß entweder die Empfnngsanordnung (20) in
Richtung der Drehachse (21) gesehen unmittelbar neben der Lichiablenkvorrichtung (22) liegt oder
daß zwischen der LL-htablenkvorrichtung (22) und
dem Zylinderspiegel (13) eine Strahlumlenkung durch gegeneinander geneigte Planspiegel (23a. b)
erfolgt und die £mpfangsanordnung (20) in einem der Neigung der Spiegel entsprechenden Abstand
von der Lichtablenkvorrichtung (22) angeordnet ist.
w 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich von den
Umlenkspiegeln (19a. 19c//1 Blenden (34) angeordnet
sind.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2800351A DE2800351B2 (de) | 1978-01-04 | 1978-01-04 | Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels bei einer mit einem Lichtfleck abgetasteten Materialbahn |
GB7849309A GB2023868B (en) | 1978-01-04 | 1978-12-20 | Optical apparatus for determining light exit angles |
SE7813256A SE428973B (sv) | 1978-01-04 | 1978-12-22 | Optisk anordning for bestemning av ljusuttredesvinkeln vid en av en ljusfleck treffad materialbana |
US05/972,301 US4248537A (en) | 1978-01-04 | 1978-12-22 | Optical apparatus for determining the light exit angle from a material strip illuminated by a light bead |
JP16544578A JPS5497475A (en) | 1978-01-04 | 1978-12-29 | Rays radiation angle detecting optical device from beltlike body scanned by rays |
FR7900035A FR2422933A1 (fr) | 1978-01-04 | 1979-01-02 | Dispositif optique pour determiner l'angle de sortie des rayons lumineux dans une bande de materiau balayee par un spot lumineux |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2800351A DE2800351B2 (de) | 1978-01-04 | 1978-01-04 | Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels bei einer mit einem Lichtfleck abgetasteten Materialbahn |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2800351A1 DE2800351A1 (de) | 1979-07-05 |
DE2800351B2 true DE2800351B2 (de) | 1979-11-15 |
DE2800351C3 DE2800351C3 (de) | 1980-07-31 |
Family
ID=6028981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2800351A Granted DE2800351B2 (de) | 1978-01-04 | 1978-01-04 | Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels bei einer mit einem Lichtfleck abgetasteten Materialbahn |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4248537A (de) |
JP (1) | JPS5497475A (de) |
DE (1) | DE2800351B2 (de) |
FR (1) | FR2422933A1 (de) |
GB (1) | GB2023868B (de) |
SE (1) | SE428973B (de) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2827704C3 (de) * | 1978-06-23 | 1981-03-19 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Optische Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtaustrittswinkel |
DE2827705C3 (de) * | 1978-06-23 | 1981-07-30 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Gerät zur Feststellung von Fehlern an Bahnmaterial |
SE440405B (sv) * | 1979-03-02 | 1985-07-29 | Svenska Textilforskningsinst | Anordning for bestemning av riktningsfordelningen av fibrer i planet for ett dukformigt material |
DE3006072C2 (de) * | 1980-02-19 | 1984-11-29 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Fehlstellenermittlungsvorrichtung für Materialbahnen |
DE3037622A1 (de) * | 1980-10-04 | 1982-04-22 | Theodor Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Gast | Optoelektronisches messverfahren und einrichtungen zum bestimmen der oberflaechenguete streuend reflektierender oberflaechen |
DE3307591C2 (de) * | 1983-03-03 | 1986-06-05 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Verfahren zur optischen Kontrolle der Oberfläche eines Prüfgutes |
DE3411934C2 (de) * | 1983-04-22 | 1986-04-24 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Fehlerfeststellungsvorrichtung |
EP0123929B1 (de) * | 1983-04-22 | 1988-06-22 | Erwin Sick GmbH Optik-Elektronik | Fehlerfeststellungsvorrichtung |
DE3408106A1 (de) * | 1984-03-05 | 1985-09-12 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Optischer rauheits-scanner |
DE3428435A1 (de) * | 1984-08-01 | 1986-02-06 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Rauheitssonde |
US5448364A (en) * | 1993-03-22 | 1995-09-05 | Estek Corporation | Particle detection system with reflective line-to-spot collector |
EP1241466A1 (de) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Daniel Malaise | Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zur Echtzeit-Messung des von einer laufenden Oberfläche gestreuten Lichts |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL279098A (de) * | 1961-05-31 | |||
DE1473746A1 (de) * | 1964-06-15 | 1969-01-09 | Eastman Kodak Co | Vorrichtung zum photoelektrischen Abtasten eines gefuehrten Bandes |
US3618063A (en) * | 1970-02-11 | 1971-11-02 | Eastman Kodak Co | Defect inspection apparatus |
DE2051908A1 (de) * | 1970-10-22 | 1972-04-27 | Licentia Gmbh | Photoelektronische Oberflachenabtast einrichtung |
GB1347777A (en) * | 1970-12-12 | 1974-02-27 | Sick Optik Elektronik Erwin | Photoelectric length measuring apparatus |
GB1389444A (en) * | 1971-03-09 | 1975-04-03 | Sira Institute | Apparatus for automatic inspection of materials |
JPS4879686A (de) * | 1972-01-28 | 1973-10-25 | ||
JPS5035437A (de) * | 1973-07-31 | 1975-04-04 | ||
US3866054A (en) * | 1973-09-28 | 1975-02-11 | Du Pont | Defect size discriminator circuit for web inspection system |
US3919531A (en) * | 1974-05-16 | 1975-11-11 | Libbey Owens Ford Co | Method of and apparatus for inspecting the contours of moving bent articles |
GB1496765A (en) * | 1974-12-19 | 1978-01-05 | Ciba Geigy Ag | Examining sheet material photoelectrically |
JPS5210793A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-27 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | Fault detector |
-
1978
- 1978-01-04 DE DE2800351A patent/DE2800351B2/de active Granted
- 1978-12-20 GB GB7849309A patent/GB2023868B/en not_active Expired
- 1978-12-22 US US05/972,301 patent/US4248537A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-12-22 SE SE7813256A patent/SE428973B/sv not_active IP Right Cessation
- 1978-12-29 JP JP16544578A patent/JPS5497475A/ja active Granted
-
1979
- 1979-01-02 FR FR7900035A patent/FR2422933A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE428973B (sv) | 1983-08-01 |
GB2023868B (en) | 1982-06-23 |
JPS638420B2 (de) | 1988-02-23 |
FR2422933A1 (fr) | 1979-11-09 |
FR2422933B1 (de) | 1984-03-02 |
SE7813256L (sv) | 1979-07-05 |
GB2023868A (en) | 1980-01-03 |
DE2800351A1 (de) | 1979-07-05 |
US4248537A (en) | 1981-02-03 |
DE2800351C3 (de) | 1980-07-31 |
JPS5497475A (en) | 1979-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2256736C3 (de) | Meßanordnung zur automatischen Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit und Ebenheit einer Werkstückoberfläche | |
DE2532602C3 (de) | Optische Vorrichtung mit einem Lichtvorhang | |
DE2508366C3 (de) | Optische Vorrichtung mit einem Lichtvorhang | |
DE2927845C3 (de) | Einen Taktmaßstab aufweisender Lichtvorhang | |
DE2827704C3 (de) | Optische Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtaustrittswinkel | |
EP2106530B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur erfassung der dreidimensionalen oberfläche eines objekts, insbesondere eines fahrzeugreifens | |
DE2532603C3 (de) | Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels | |
DE3728210A1 (de) | Optische abtastvorrichtung fuer transparentes bahnmaterial | |
DE2800351B2 (de) | Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels bei einer mit einem Lichtfleck abgetasteten Materialbahn | |
DE2550815C3 (de) | Optisches Abtastsystem | |
DE3000352C2 (de) | Optoelektronisches Überwachungsgerät | |
EP0264027A2 (de) | Lichtvorhangsvorrichtung | |
DE2550814B2 (de) | Zeilentastvorrichtung für Materialbahnen zur Fehlstellenermittlung | |
DE3409522C2 (de) | Einrichtung zum Messen des Flächeninhaltes der Projektion eines Prüfkörpers auf eine Ebene | |
DE2827705C3 (de) | Gerät zur Feststellung von Fehlern an Bahnmaterial | |
DE3544871A1 (de) | Optisches fehlersuchgeraet | |
DE2800351C (de) | Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels bei einer mit einem Lichtfleck abgetasteten Materialbahn | |
DE2552331C3 (de) | Abtastvorrichtung | |
DE2552332C3 (de) | Abtastvorrichtung | |
DE2552333C3 (de) | Vorrichtung zur Vereinigung von von einem linearen Abtastfeld ausgehendem Licht auf einem Empfanger | |
DE3426332C2 (de) | ||
DE3335396C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Messen eines Abstandes eines bestimmten Punktes einer Oberfläche von einer Bezugsebene | |
DE2654478A1 (de) | Vorrichtung zur beruehrungsfreien dickenmessung | |
DE2809879A1 (de) | Verfahren zur ermittlung der abmessungen eines gegenstandes | |
DE2559881B1 (de) | Optische Vorrichtung mit vorhangartig hin- und herbewegtem Lichtstrahl |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAM | Search report available | ||
OAP | Request for examination filed | ||
OC | Search report available | ||
OD | Request for examination | ||
OI | Miscellaneous see part 1 | ||
OI | Miscellaneous see part 1 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |