CH415083A - Anordnung zur fotoelektrischen Abtastung der Lage von Marken - Google Patents

Description

  
 



  Anordnung zur fotoelektrischen Abtastung der Lage von Marken
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur fotoelektrischen Abtastung der Lage von Marken, insbesondere von Massstabsstrichen, mittels eines schwingenden Bauteils, das mit einer ortsfest angebrachten Blende zusammen wirkt.



   Es ist bereits bekannt, zur Abtastung von Marken eine oszillierende planparallele Platte zu verwenden (vgl. beispielsweise DBP   876.161).    Es ist aber schwierig, Platten brauchbarer Grösse so stabil zu lagern, dass von ihrem Schwingen herrührende Erschütterungen des Gerätes nicht ins Messergebnis eingehen. Es ist auch bekannt, als schwingendes Bauteil einen Draht zu verwenden, der elektrisch angeregt wird (DBP 1.763.176; DAS   1.079.336).    Zu ihrer Realisierung werden Blenden mit engen Spalten benötigt, deren Herstellung naturgemäss ziemlich aufwendig ist.



  Darüber hinaus ist bei Anordnungen mit schwingender Saite noch die Gefahr der Überstrahlung gegeben, wenn sich die abtastenden Marken auf hellem Grund befinden.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der die aufgezeigten Nachteile vermieden sind und die sich gegenüber Bekanntem dadurch auszeichnet, dass sich das schwingende Bauteil in einer der Bildebenen befindet und als Spiegel ausgeführt ist, dass sich die Blende in dem Raum zwischen diesem Spiegel und dem verwendeten fotoelektrischen Empfänger befindet und dass in Schwingungsrichtung gesehen zu beiden Seiten des einfallenden Lichtbündels feststehende Spiegel angebracht sind, die den von dem erstgenannten Spiegel reflektierten Strahl zum fotoelektrischen Empfänger hinleiten. Der schwingende Spiegel weist vorzugsweise eine Dachkante auf. Er kann auch aus einem spiegelnden Draht bestehen.



   Die erfindungsgemässe Anordnung ist nachfolgend beispielsweise an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 den grundsätzlichen Aufbau dieser Anordnung,
Figur 2 eine spezielle Ausführungsform samt Diagramm,
Figur 3 weitere Diagramme,
Figur 4 eine andere Ausführungsform der Anordnung,
Figur 5 die zugehörigen Diagramme.



   In Figur 1 ist dargestellt, dass in einer dem abgetasteten Massstab 1 entsprechenden Bildebene der nur angedeuteten   optischen    Anordnung ein Spiegel 2 in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen schwingt. Eine hinter dem Spiegel befindliche ortsfeste Blende 3 verhindert, dass bei ausgelenktem Spiegel Licht direkt auf den fotoelektrischen Empfänger 4 gelangen kann. Zu beiden Seiten des abbildenden Strahlenbündels befinden sich ortsfest montierte Spiegel 5, 6, die so ausgebildet und eingestellt sind, dass sie vom Spiegel 2 kommendes Licht auf den fotoelektrischen Empfänger hin umlenken.



   Der Spiegel 2 kann, wie Figur 2 zeigt, als Dachkante ausgebildet sein. Dann ergeben sich beim Schwingen des Spiegels am foto elektrischen Empfänger die in Figur 2a gezeigten Impulse, wobei zu erkennen ist, dass in definierten Lagen des Dachspiegels während des Schwingens entweder nur Licht vom Spiegel 5 oder von beiden Spiegeln oder nur vom Spiegel 6 auf den fotoelektrischen Empfänger auftrifft. Die Breite   (A-B) des Gesamtimpulses entspricht dabei einem ganz bestimmten Weg des Dachspiegels, und zwar unabhängig davon, welche Amplitude die Schwingung hat. Es entstehen also während des Schwingens Impulse gemäss Figur 3, wobei das Teilbild a der Nullage der zu messenden Marke, das Teilbild b einer Ablage   x0    der Marke entspricht.



   Kommutiert man nun zu den durch Pfeile gekennzeichneten Zeitpunkten die Impulse mittels eines phasenempfindlichen Gleichrichters, so erhält man die in den Teilbildern c und d gezeigten Impulszüge (die Sinuskurve stellt die mechanischen Schwingungen des Spiegels dar), aus denen man ersehen kann, dass im Falle einer Markenablage eine Gleichstromkomponente auftritt. Statt durch phasenempfindliche Gleichrichtung kann man selbstverständlich auch die Impulsverschiebungen auf andere Weise, z. B. digital durch Auszählen der Zeiten auswerten.



   Der wesentliche Vorteil der beschriebenen Anordnung gegenüber Bekanntem ist darin begründet, dass die Spiegel einfacher herzustellen sind als Schlitzblenden, dass mit der neuen Anordnung auch dunkle Marken auf hellem Grund ohne Übersteuerung vermessen werden können und dass unter Anwendung entsprechender, an sich bekannter optischer Mittel eine gleichzeitige visuelle Beobachtung beim Messvorgang möglich ist.



   Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Länge (A-B) des Impulses einer ganz bestimmten Weglänge entspricht. Daher gibt die Unsymmetrie der Kommutierung im Vergleich mit der Gesamtlänge des Impulses bereits ein absolutes Mass für die Abweichung.



   In Figur 4 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die gleichen Bezugszeichen wie bei Figur 1 verwendet sind und bei welcher der schwingende Spiegel die Form eines Zylinders aufweist. Diese Spiegelform lässt sich im einfachsten Fall durch einen entsprechend behandelten Draht reaIisieren. Hier ergibt die Krümmung der Spiegeloberfläche zusätzlich eine starke Winkelvergrösserung. Während einer   Oszillationsbe-    wegung, die viel kleiner als der Durchmesser des verwendeten Drahtes ist, trifft das reflektierte Bild nacheinander die beiden ortsfesten Spiegel. Führt man die Ausgangssignale des fotoelektrischen Empfängers einer Auswerte-Vorrichtung, z. B. einer Flip-Flop Stufe und anschliessend einem phasenempfindlichen GIeichrichter zu, so erhält man die in der Fig. 5 dargestellten Impulszüge.



   Führt man die positiven und negativen Impulse gemäss der letzten Zeile der Figur 5 je für sich einem Spitzengleichrichter zu, so zeigt ein Ausfallen einer der beiden Spannungen an, dass die Abweichung der
A-B zu vermessenden Marke den Wert überschrit
2 ten hat.



   Ein anderer Grenzwert ergibt sich, wenn die Abweichung der zu vermessenden Marke gleich der Schwingungsamplitude wird. In diesem Fall fällt zuerst einer der Impulse (A-B) aus. Im Scheitelpunkt der Sinuskurve (Figur 5, Zeile 1) ist ein Impuls (Zeile 2) vorhanden, weil die beiden mit wechselndem Gleichspannungsanteil   xO    sich aneinander   annähern-    den Impulse miteinander verschmelzen. Die Koinzidenz dieser Impulsspannung mit einem genau im Scheitelpunkt ausgelösten Impuls ist ein Zeichen dafür, dass die Abweichung der zu messenden Marke von der Nullage grösser oder gleich der Schwingungsamplitude des Spiegels ist.



   Der besondere Vorteil des Zylinderspiegels liegt in der einfachen Herstellungsmöglichkeit und darin, dass bei seiner Verwendung höhere Genauigkeiten erzielt werden können als bei der des Dachspiegels.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Anordnung zur fotoelektrischen Abtastung der Lage von Marken zueinander, insbesondere von Massstabsstrichen, mittels eines schwingenden Bauteils, das mit einer ortsfest angebrachten Blende zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass sich das schwingende Bauteil in einer der Bildebenen befindet und als Spiegel ausgebildet ist, dass sich die Blende im Raum zwischen diesem Spiegel und dem fotoelektrischen Empfänger befindet und dass in Schwingungsrichtung gesehen zu beiden Seiten des einfallenden Lichtbündels ortsfeste Spiegel angebracht sind, die den von dem erstgenannten Spiegel reflektierten Strahl zum fotoelektrischen Empfänger hinlenken.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der schwingende Spiegel eine Dachkante aufweist.

   2. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der schwingende Spiegel ein spiegelnder Draht ist.